FDS_Evac人员疏散模拟软件的理论探析与实战技巧

大型公共建筑物人员应急疏散模型

第29卷,第4期 中国铁道科学Vol 129No 14　 2008年7月 C HINA RA IL WA Y SCIENCE J uly ,2008　 文章编号:100124632(2008)0420132206 大型公共建筑物人员应急疏散模型 王富章1,2,王英杰2,李　平2 (1.北京交通大学交通运输学院,北京　100044; 2.中国铁道科学研究院电子计算技术研究所,北京　100081) 摘　要:已经完成和正在开发的大型公共建筑物人员应急疏散模型有20多种,基本上可归结为网络节点模型。不同模型的主要区别在于模型的空间划分、疏散人员特征的处理和疏散人员个体行为特性的处理3个方面。模型的空间划分大体分为细网格和粗网格2类;疏散人员特征处理方法分为个体或群集2种;疏散人员个体行为特性处理方法分为不考虑人员的行为、方程式行为分析、行为隐含、行为准则、人工智能模拟5大类。国外比较典型的模型有EXIT T ,EVACN ET ,SIMUL EX ,EXODUS 和BFIRES 。国内比较典型的模型有疏散时间计算模型、群集疏散模型、地下商业建筑疏散预测模型、网格疏散模型和地下大型商场疏散模型。铁路大型客运站应研究建立风险评估模型、三维多尺度模型、预警及疏散模型和多维可视化预案。 关键词:应急疏散模型;大型公共建筑物;公共安全 中图分类号:U298:X913 文献标识码:A 　收稿日期:2008201215;修订日期:2008205206 　基金项目:科技部科研院所专项基金项目(NCSTE2007206) 　作者简介:王富章(1962— ),男,江苏泰州人,研究员,博士研究生。 城市的交通枢纽、体育场馆、购物中心等大型公共建筑物一旦发生火灾、人员拥挤踩踏、恐怖袭击等突发性公共安全事件,如果处置不当,会给人民生命和财产带来巨大的损失。国内外专家学者从不同角度对此进行了一系列研究,本文概述大型公共建筑物应急疏散问题研究方法、国内外典型的公共建筑物应急疏散模拟软件及数学模型,以供研究建立我国铁路大型客运站旅客应急疏散模型借鉴。 1　应急疏散研究方法及模型 20世纪80年代起,随着计算机的发展,人们 开发了许多用以描述建筑物内人员疏散特性的软件和模型。据统计已经完成的和正在开发的疏散模型超过20种[1]。总体上,这些模型都可归结为网络节点模型,即建筑各部分的空间布局用网络来表示,然后在此网络的基础上确定人员在建筑物内的位置及疏散移动路线,进而确定疏散时间。虽然每个模型分别从不同角度来模拟人员在建筑物内的疏散行为,其性能、效果及适用范围各不相同,但从目前建立的数学模型及模拟方法来看,主要区别在于模型的空间划分、人员个体特性、行为特性3个方面。 111　模型的空间划分 模型的空间划分是指建立模型时如何分隔建筑 物空间。目前空间划分方法大体分2类:细网格类(Fine Network )和粗网格类(Coarse Network )。 细网格类不考虑建筑实体的具体物理分隔,如房间、楼道、走廊等,而是把整个建筑平面分割成同样形状和面积的网格,如正方形、六边形等。采用细网格法的模型主要有B GRA F ,EXODU S [224],EGRESS [5,6],SGEM 、MA GN ETMODEL ,V E 2GAS ,SIMUL EX 等。这些模型利用各个网格的“占据”或“空缺”来表示每个人在建筑物内的移动,因此能够反映人与人之间的互相关系、环境的影响等诸多因素,模拟结果的精度较高。但是,现代建筑特别是高层建筑,建筑单元众多,结构复杂,因而计算处理信息量也相当大,几乎呈指数增长,所以这种模型目前还较少用于模拟计算高层建筑的人员疏散问题。 粗网格类是根据实际建筑物格局来分割建筑空间,即将房间、楼道、走廊看作网络中的“节点”,连接任意两节点的门或通道的转折点看作网络中的“弧”。同一模型中每个节点的面积、形状不一定相同。在疏散过程中,人员移动以人群的方式从一个节点移动到另一个节点,根据各建筑单元的出

常用疏散软件

常用疏散软件 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

常用的疏散模拟软件 疏散模拟软件的发展十分迅速，疏散模型、算法都在不断地更新、完善。目前，常用的疏散模拟软件有五种： （1）FDS + Evac，由芬兰VTT技术研究中心研发，FDS + Evac的运动计算模型采用Helbing的社会力模型。软件将人员等价于有自驱动且有几何特性的粒子。建筑内存在一个符合流体力学规律引导人员“流动”的虚拟流场，就如同在出口设置一台抽风机，吸引人员从建筑中流出来；软件不考虑人员的“再进入行”、“羊群行为”、“回避行为” （2）Building EXODUS，由英国格林威治大学研发，是一个模拟个人、行为和封闭区间的细节的计算机疏散模型。模型包括了人与人之间、人与建筑之间和人与环境之间的互相作用。它可以模拟大型建筑物中上千人规模的疏散并可包含火灾烟气影响因素。在EXODUS中，空间和时间用二维空间网格和仿真时钟表示。空间网格反映了建筑物的几何形状、出口位置、内部分区、障碍物等。多层几何形状可以用由楼梯连接的多个网格组成，每一层放在独立的窗口中。建筑平面图或用CAD产生的DXF文件，也可用交互工具提供，网格由节点和弧线组成，每一个节点代表一个小的空间，每一段弧代表节点之间的距离。人员沿着弧线从一个节点到另外一个节点。 该软件由5个互相关联的子模型组成，它们是人员、移动、行为、毒性和危险子模型。模型跟踪每一个人在建筑物中的移动轨迹，以及人们的模拟状态——或者疏散到安全地点，或者被火灾所伤害。模型基于行为规则和个体属性，每一个人的前进和行为由一系列启发性规则决定。行为子模型决定了人员对当前环境的响应，并将其决定传递给移动子模型。行为子模型在两个层次起作用，即全局行为和局部行为，全局行为假设人员采用最近的可用疏散出口或者最熟悉的出口来逃生；局部行为可以模拟以下现象：决定人员对疏散警报的初始响应、冲突的解决、超越以及选择可能的绕行路径等。这些都取决于人员的个体属性。毒性子模型决定环境对人员的生理影响，考虑了毒性和物理危险，包括升高的温度、热辐射、C0、C02以及02含量等因素影响，并且估计了人员失去行动能力的时间；它采用‘毒性比例效果剂量’模型(FED)，假设火灾危险的影响由接受到的剂量而不是暴露的浓度决定，并且累计暴露期间的比例。EXODUS建模可以采用实验数据或者从其他模型得到数值数据,允许CFAST计算数据导入到EXODUS中。EXODUS模拟完毕后，可以使用数据分析工具来处理数据输出文件。另外，提供了基于虚拟现实的后处理图形环境，提供疏散的三维动画演示。 （3）Pathfinder，由美国Thunderhead engineering公司研发，Pathfinder包含SFPE和steering两种人员运动模式。SFPE模式中，通过空间密度确定人员运动速度，人员会寻找最近的出口且相互之间不影响；steering模式根据路径规划、指导机制、碰撞处理相结合控制人员运动，如果人员之间的距离和最近点的路径超过阀值，可以再生新的路径，以适应新的形势 （4）Simulex，软件最先是由英国Edinburgh大学设计，后来由苏格兰的Peter Thompson博士继续发展的人员疏散模拟软件，可以用来模拟大量人员在多层建筑物中的疏散过程。该软件可以模拟大型、复杂几何形状、带有多个楼层和楼梯的建筑物，可以接受CAD生成的定义单个楼层的文件；可以容纳上千人，用户可以看到在疏散过程中，每个人在建筑中的任意一点、任意时刻的移动。模

人员疏散问题

人员的疏散问题 中文摘要：本文讨论的是意外发生时建筑物内人员疏散所用的时间，通过假设使得复杂问题简单化，从而根据实图数据建立数学模型，对模型求解得出有序撤离比无序撤离的时间短，相关人员可以根据建筑物内部特点确定最佳的撤离方案并进行多次演练。 关键字：人员疏散 数学模型 撤离方案 一、 问题提出： 学校是学生聚集的场所，人口密度大，一旦发生危险情况，如火灾、爆炸等紧急情况，如果疏散方式不科学，后果则不堪设想。我们应该防患于未然，在危险发生之前，就考虑到各种危险因素，设计出最合理疏散方式，使危险发生时，将损失降低为最小。在意外发生的时候，建筑物内的人员是否能有组织地、尽快地疏散撤离是学校非常关注的有关人身安全的大问题。对于校内的建筑物，学校关心教室内所有的人在疏散时疏散的路线、全部疏散完毕所用的时间等以便于设计建筑物的出口以及全部的疏散方案。反复的演习不实际，最好是通过理论上的分析来得到解决。 我们来考虑一个具体问题： 考虑学校的金荣楼，考虑第五层，它只有一条走廊，其教室的特点是相对教室的门是错开的出口有四个，实际可用的出口有三个。教室513、512、511的出口是出口1；教室510、509、507的出口是出口2；其余教室的出口为出口3。试建立数学模型来分析人员疏散所用的时间。 二、 问题分析： 在这个问题中疏散撤离所用的时间依赖于许多因素，如走廊的宽度、人员撤离的方式、人跑的速度、每个教室的人数、教室门的宽度、教室间的 距

离等。这些问题相当复杂。为了便于建立数学模型 ,寻找出较为合理的疏散撤离方案 ,先仅考虑出口1开通的情形 ,然后在此模型的基础上再作进一步的改进 ,得出更加接近实际的数学模型。 假设人员逃离出建筑物所用时间 T 与每个教室中的人数i n 、 各教室门距各层楼道口的距离i L 、 楼道的长度 L 是成正相关的;与教室门的宽度 d 、 走廊的宽度 b 、 楼道的宽度0b 、人流速度 v 是成负相关的。另外,人员撤离前还有一个反应时间(包括从觉察险情或确认险情到对险情作出反应所用的时间) ,记为 t0 ( s) ,则可以建立一个人员疏散方案的优化模型 ()0 11i min T t g n , L , j , L =+ ()0 2 0min T t g d , b , b , v =+ （1） 进一步可以将式(1)化简为各相关变量与时间 T 的函数关系()03 1 i 0 T t g n , L , j , L , d , b , v =+ ,基于这一数学思想,建立了人流疏散数学模型 三、模型假设： (1)假设疏散时学生是排成单行有序撤离； (2)假设学生撤离间隔均匀且行进速度保持不变； (3)假设队列的密集程度与队列行进速度是相对独立，互不影响； (4)疏散时教室的第一个人到达教室门口所用的时间忽略不计; (5)楼道中与楼梯上无障碍物； (6)假设出口2和出口3是关闭的； 四、 模型的建立 从险情发生到人员疏散结束,通常要经历2 个时间阶段: 1)反应时间。人员从发现险情到对险情作出反应所用的时间,记为0t ( s) 。 2)人员疏散。疏散开始后,人员通过走廊、 楼梯间、 安全出口到达安全地点, 这段时间记为 0 T 。 根据假设,疏散撤离的队列中人与人之间的距离是常数,记为0d (m) ;人身的厚度为w ；队列在平地上行进的速度是常数,记为 v1 (m/ s) ;队列下楼时的速度也是常数,记为 v2 (m/ s) ;第 i 个教室中的人数为 ni ,第 i 个教室的长度为 Xi(m) ,第 i 个教室的门口到A 楼道口的距离为L i(m) ,教室门的宽度为 d (m) ,楼道的长度为 L (m) ,楼道的宽度0b (m) ,走廊的宽度 b (m)，513教室的人数为n1,501教室的人数为13n 。 首先考虑513教室内人员的疏散。这个教室撤空的时间是()1011 n 1 d n w mv -+ ,而该教室的最后 1 个人到达楼道口,即该室人员全部 撤到楼道口的时间是()1 10111 L n 1 d n w t mv +-+=

火灾模拟软件的选取

火灾模拟软件的选取在火灾模拟中，影响模拟结果准确性的因素比较多，如所建模型和实际对象的接近程度、网格的划分方法、网格的数量、网格尺寸、湍流模型的选择、各种计算假设等因素都会对模拟结果产生影响。同时，各个软件都有自己的优缺点和适用范围，对某一工程设计，如性能化设计项目，选择最合适的软件进行火灾模拟是一比较重要的问题。 一、火灾模拟 在火灾模拟中，影响模拟结果准确性的因素比较多，如所建模型和实际对象的接近程度、网格的划分方法、网格的数量、网格尺寸、湍流模型的选择、各种计算假设等因素都会对模拟结果产生影响。 （一）概述 火灾数值模拟是火灾研究的重要内容之一，但由于火灾现象的复杂性，近几十年来才建立起描述火灾现象的实用数学模型。火灾模型主要分为确定性模型和随机性模型。 火灾数值模型主要有专家系统（Expert System）、区域模型（Zone Model）、场模型（Field Model）、网络模型（Network Model）和混合模型（Hybrid Model）。场模型也即CFD模型，主要是利用计算流体动力学（CFD）技术对火灾进行模拟的模型，由于CFD模型可以得到比较详细的物理量的时空分布，能精细地体现火灾现象，加之高速、大容量计算机的发展，使得CFD模型得到了越来越广泛的应用。 目前用于火灾模拟的CFD模型主要有：FDS、PHOENICS、FLUENT等。FDS是专门针对火灾模拟而开发的CFD软件，简单易用。因此，在火灾模拟中应用

最为广泛。而PHOENICS和FLUENT是计算流体力学的通用软件，将其用于火灾模拟需要有较强的流体力学背景。因此，应用较少。目前，国内外对FDS 的研究比较多，而对于PHOENICS和FLUENT在火灾模拟方面的应用研究则较少，对各个软件的对比研究更少。 在火灾模拟中，影响模拟结果准确性的因素比较多，如所建模型和实际对象的接近程度、网格的划分方法、网格的数量、网格尺寸、湍流模型的选择、各种计算假设等因素都会对模拟结果产生影响，怎样才能使模拟结果更加准确、可信是一个急需解决的问题。同时，各个软件都有自己的优缺点和适用范围，对某一工程设计，如性能化设计项目，选择最合适的软件进行火灾模拟是一比较重要的问题。因此，为了能够更好地利用CFD模型进行火灾模拟，有必要对他们进行系统研究。 验证(veriifcation)与确认(validation)是评价数值解精度和可信度的主要手段。长期以来，CFD工作者对CFD软件的验证与确认工作一直没有给予足够的重视。因此，对于计算结果的可信度，CFD研究人员并不能给出明确的回答。这使得CFD软件的使用者对CFD也持一种矛盾的心态，既想利用CFD 这种快捷经济的设计工具，又对CFD的计算结果心存疑虑。如果有条件，可以结合数值计算和模拟实体火灾的方式，进一步验证模型的可靠性。 （二）选取 从软件易用性来看，火灾专用模拟软件相对简单，在应用中不需要作复杂设置，使用者只需掌握火灾基本知识即可得到合理的结果，而通用CFD软件对使用者要求较高，使用者需要对流体力学有深入了解，才能得到合理结果，因此，一般火灾模拟选择专用软件为宜。

(完整版)传染病动力学模型

传染病动力学模型 常微分方程 仓室建模法：1.将研究群体分类：感染者，健康者；潜伏者，感染者/免疫者，易感者2.将不同仓室用箭头加以连接（疾病传染规律）S->E->I->H；可再考虑出生、死亡、迁入建立转移图 疾病类型：得病后免疫力：终身免疫：单向，不循环/暂时免疫，可循环 由病原体类型划分：病毒/细菌（能否循环） 基本概念： 发生率：单位时间多少人被感染（双线性，标准型） 出生、死亡、额外（因病死亡率，输入，输出，隔离率，恢复率） 模型平衡点：无病平衡点DFE、地方病平衡点EE 经典SIR模型： 几个仓室几个变量，由转移图分别列常微分方程 基本再生数R0与阈值定理（现象）： R0<1:存在无病平衡点且局部稳定/全局渐进稳定，疾病最终绝灭 R0>1:DEF不稳定，存在地方病平衡点，全局渐进稳定，疾病最终流行 R0=γβτ, R0的意义：在全部是易感者群体中引入一个感染者，最终感染人数 降维：变量可选各仓室人数与总的比例 讨论平衡点存在性：各导数为0（由实际意义所有解的分量非负），DEF,EE 平衡点稳定性 理论分析+数字模拟验证 模型应用： 估计基本再生数，预测流行趋势 评估控制策略 估计流行周期，预测爆发 1.估计基本再生数： 解析法 统计方法（简单直接） 下一代矩阵方法：1.将种群分类，广义感染者与广义易感者 2.改写广义感染者X的动力学方程： 3.计算无病平衡点DEF： R0=ρ（FV?1） 2.控制策略评估： 实施群体免疫：群体免疫覆盖率ρ>=1?1/R0,R0要小一点 3.（1）存在周期解（2）发生环绕地方病平衡点的阻尼振荡 SIR模型没有周期解，但EE可能是稳定焦点 课计算出EE的特征值，若根号里<0，则共轭复数根

人员疏散速度模型综述

人员疏散速度模型综述 陈曦 中国人民武装警察部队学院，河北廊坊，０６５０００ 【摘要】基于人员疏散速度的影响因素，对典型的疏散速度模型进行了比较分析，并对特殊人群的疏散速度进行阐述，得出人员疏散速度的总体规律。为进一步研究人群疏散问题提供科学依据。 【关键词】人员疏散疏散速度疏散模型 一、前言 人员密集的公共场所具有极大的危险性，容易造成重大的群死群伤事故。例如：２０００年１２月２５日发生在洛阳市东都大厦的火灾事故，造成３０９人死亡；２００１年，美国“９１ｌ’：事件发生在人群聚集的高层建筑内，造成２．５万人紧急疏散，死亡２０００多人，失踪６３４７人；２００３年，韩国大丘地铁纵火案发生在人群积聚的地铁内，至少造成１３４人死亡，１３６人受伤；２００４年元宵演出期间发生在北京密云的人群拥挤事故，造成１７人死亡…。 所以，研究公共场所的安全疏散具有极大的现实意义和社会安全价值，而疏散速度是影响人群疏散的一个重要因素。目前，对疏散速度模型的研究比较典型的有㈣：前苏联的Ｐｒｅｄｔｅｃｈｅｎｓｋｉ和Ｍｉｌｉｎｓｋｉｉ，日本的Ｔｏｇａｗａ，Ａｎｄｏ等，武汉大学与中国香港城市大学发展的空间网格疏散模型ＳＧＭ，以及武汉大学的建筑物人员疏散逃生速度的数学模型。 比较以上人群的疏散速度模型，可以对不同情况针对性的做好安全措施，改善防火设计，对人群疏散问题的研究具有指导意义。 ．．４６．． 二、影响人员疏散速度的因素 １、人群密度对速度的影响 人群密度反映了一个空间内人员的稠密程度，通常用单位面积上分布的人员的数目表示，即：人群密度＝全部人数／全部面积（人／ｍ２）或者用人均占有面积表示（ｍ２／人）。由于建筑物各空间的功能不同，所以其人群密度也不相同，而各空间的人群密度，决定了每层楼所需安全疏散的人数、人员移动速度等。 在通常情况下，当疏散通道空间中人均占有面积Ｓ＝Ｏ．２８ｍ２／ＪＬ时，则该通道空间就可能出现人流迁移流动的危险事故：当人均占有面积Ｓ－－Ｏ．２５ｍ２／人时，则会出现人体前后紧贴相互推挤。如果此时发生突发事件，极有可能由于室内人员相互阻塞、践踏、堆叠而迁导致伤亡。因此，在安全疏散通道中，为确保疏散人流移流动的安全性，则必须控制人均占有最小面积应为Ｓ－－Ｏ．２８ｍ２／ｊｋ．。即相应的最大人流密度则为ｐ＝３．５７人／Ｉ一７１。 ２、人与人之间的距离对速度的影响 人与人之间的距离是指一个人的中心到前面一个人的中心距离，从侧而看和正面看都是这个定义。在疏散过程中，当人群拥挤时，每一个人的疏散速度通 万方数据

火灾模拟软件的选取

火灾模拟软件的选取 在火灾模拟中，影响模拟结果准确性的因素比较多，如所建模型和实际对象的接近程度、网格的划分方法、网格的数量、网格尺寸、湍流模型的选择、各种计算假设等因素都会对模拟 结果产生影响。同时，各个软件都有自己的优缺点和适用范围，对某一工程设计，如性能化 设计项目，选择最合适的软件进行火灾模拟是一比较重要的问题。 一、火灾模拟 在火灾模拟中，影响模拟结果准确性的因素比较多，如所建模型和实际对象的接近程度、网格的划分方法、网格的数量、网格尺寸、湍流模型的选择、各种计算假设等因素都会对模拟 结果产生影响。 (一)概述 火灾数值模拟是火灾研究的重要内容之一，但由于火灾现象的复杂性，近几十年来才建立起 描述火灾现象的实用数学模型。火灾模型主要分为确定性模型和随机性模型。 火灾数值模型主要有专家系统(Expert System)、区域模型(Zone Model)、场模型(Field Model)、网络模型(Network Model )和混合模型(Hybrid Model )。场模型也即CFD模型，主要是利用计算流体动力学(CFD)技术对火灾进行模拟的模型，由于CFD模型可以得到比较详细的物理量的时空分布，能精细地体现火灾现象，加之高速、大容量计算机的发展，使 得CFD模型得到了越来越广泛的应用。 目前用于火灾模拟的CFD模型主要有：FDS PHOENICS FLUENT等。FDS是专门针对火灾模拟而开发的CFD软件，简单易用。因此，在火灾模拟中应用最为广泛。而PHOENICS和FLUENT 是计算流体力学的通用软件，将其用于火灾模拟需要有较强的流体力学背景。因此，应用较少。目前，国内外对FDS的研究比较多，而对于PHOENICS和FLUENT在火灾模拟方面的应用研究则较少，对各个软件的对比研究更少。 在火灾模拟中，影响模拟结果准确性的因素比较多，如所建模型和实际对象的接近程度、网格的划分方法、网格的数量、网格尺寸、湍流模型的选择、各种计算假设等因素都会对模拟 结果产生影响，怎样才能使模拟结果更加准确、可信是一个急需解决的问题。同时，各个软件都有自己的优缺点和适用范围，对某一工程设计，如性能化设计项目，选择最合适的软件 进行火灾模拟是一比较重要的问题。因此，为了能够更好地利用CFD模型进行火灾模拟， 有必要对他们进行系统研究。 验证(veriifcation)与确认(validation)是评价数值解精度和可信度的主要手段。长期以来，CFD 工作者对CFD软件的验证与确认工作一直没有给予足够的重视。因此，对于计算结果的可信度，CFD 研究人员并不能给出明确的回答。这使得CFD软件的使用者对CFD也持一种矛 盾的心态，既想利用CFD这种快捷经济的设计工具，又对CFD的计算结果心存疑虑。如果 有条件，可以结合数值计算和模拟实体火灾的方式，进一步验证模型的可靠性。 (二)选取

数学建模--教学楼人员疏散

数学建模--教学楼人员疏散--获校数学建模二等 数学建模 人员疏散 本题是由我和我的好哥们张勇还有我们区队的学委谢菲菲经过数个日夜的精心准备而完成的,指导老师沈聪. 摘要 文章分析了大型建筑物内人员疏散的特点，结合我校1号教学楼的设定火灾场景人员的安全疏散，对该建筑物火灾中人员疏散的设计方案做出了初步评价，得出了一种在人流密度较大的建筑物内，火灾中人员疏散时间的计算方法和疏散过程中瓶颈现象的处理方法，并提出了采用距离控制疏散过程和瓶颈控制疏散过程来分析和计算建筑物的人员疏散。 关键字 人员疏散流体模型距离控制疏散过程 问题的提出 教学楼人员疏散时间预测 学校的教学楼是一种人员非常集中的场所，而且具有较大的火灾荷载和较多的起火因素，一旦发生火灾，火灾及其烟气蔓延很快，容易造成严重的人员伤亡。对于不同类型的建筑物，人员疏散问题的处理办法有较大的区别，结合1号教学楼的结构形式，对教学楼的典型的火灾场景作了分析，分析该建筑物中人员疏散设计的现状，提出一种人员疏散的基础，并对学校领导提出有益的见解建议。 前言 建筑物发生火灾后，人员安全疏散与人员的生命安全直接相关，疏散保证其中的人员及时疏散到安全地带具有重要意义。火灾中人员能否安全疏散主要取决于疏散到安全区域所用时间的长短，火灾中的人员安全疏散指的是在火灾烟气尚未达到对人员构成危险的状态之前,将建筑物内的所有人员安全地疏散到安全区域的行动。人员疏散时间在考虑建筑物结构和人员距离安全区域的远近等环境因素的同时，还必须综合考虑处于火灾的紧急情况下，人员自然状况和人员心理这是一个涉及建筑物结构、火灾发展过程和人员行为三种基本因素的复杂问题。 随着性能化安全疏散设计技术的发展，世界各国都相继开展了疏散安全评估技术的开发及研究工作，并取得了一定的成果(模型和程序)，如英国的CRISP、exodus、STEPS、Simulex，美国的ELVAC、EVACNET4、EXIT89，HAZARDI，澳大利亚的EGRESSPRO、firewind，加拿大的FIERA system和日本的EVACS等，我国建筑、消防科研及教学单位也已开展了此项研究工作，并且相关的研究列入了国家“九五”及“十五”科技攻关课题。 一般地，疏散评估方法由火灾中烟气的性状预测和疏散预测两部分组成，烟气性状预测就是

基于Pyrosim和Pathfinder的建筑火灾数值模拟和安全疏散研究模板

分类号：620.3010密级： 天津理工大学研究生学位论文 基于Pyrosim和Pathfinder的建筑火灾数值模拟和安全疏散研究 （申请硕士学位） 学科专业：安全工程 研究方向：建筑火灾模拟 作者姓名： 指导教师： 2015年2月

Thesis Submitted to Tianjin University of Technology for the Master’s Degree Study of Numerical Simulation Fire and Evacuation of Experiment building Based on Pyrosim and Pathfinder By Supervisor Feb,2015

独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解天津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：年月日签字日期：年月日

人员疏散软件SIMULEX的应用

人员疏散软件S I M U L E X的应用 2009年10月 1.构建建筑模型 该建筑总共四层，每层建筑模型如图1。 1st floor 2nd floor 3rd floor 4th floor 图1 建筑各层模型图 2.设置安全出口 安全出口在楼层平面图中用于一个类似与“工”的符号表示，布置在建筑边界之外，离建筑嘴边界上对外门洞距离不小于一米的位置。 图2即为安全出口示意图，exit1，exit2 分别是2处安全出口。 图2 安全出口示意图

3．设置楼梯1）Staircase1-1 2）Staircase1-2 3）Staircase2-1 4）Staircase2-2 5）Staircase3-1

6）Staircase3-2 4．定义连接 每个楼梯必须通过两条“连接”与两个楼层相连，这两个“连接”分别位于楼梯的两端。每个“连接”在窗口中以类似的“T”型符号标识。在楼层平面与楼梯平面中的“连接”标识“T”前后，分别应留有的净空间。这样可以使人员自由通过设定的“连接”，确保人员横穿设定的“连接”时不会出现故障。 1）floor1

2）floor2 3）floor3 4）floor4 5．等距图的计算 当所有的楼梯和出口设置完成后，点击Distance map菜单中的Calculate 子项，将弹出对话框显示将计算的等距图是系统默认等距图，点击ok，完成等距图的计算。 图3即为等距示意图。 1st floor

2nd floor 3rd floor 4th floor 图3 各层等距图 6．定义人员 等距图计算完成以后，向建筑物中设置人员，本次实验采取成组定义方法。定义人员，首先设置人员属性，包括设置人员类型（人员类型、人员的尺寸、分布及疏散速度等）。具体如图4所示。 图4 人员定义 7．模拟 当人员定义完成后，工程文件保存后，就可以开始进行人员疏散模拟了。

有机疏散理论的解释与应用

有机疏散理论的解释与应用 摘要：有机疏散理论是近现代重要的城市规划理论之一。本文在分析了有机疏散理论的优缺点的基础上，认为有机疏散理论从区域到城市具有广泛的适用性。如 关键词：有机疏散；城市与区域发展；理论应用 正文： 1引言 20世纪初，西方国家的城镇化进程继续加快，大城市的发展尤为迅速。城市集聚的正效果使得大城市的功能更加庞杂，各种功能的产业在经济利益的诱惑下纷纷扎根于大城市，进而带来了大批劳动力向大城市转移，导致了大城市的人口的迅速膨胀，同时，城市用地规模也形成无法控制的局面，诸如交通拥挤，环境恶化等一系列的大城市病蔓延开来。 为了控制大城市人口的不断增长和城市用地的无休止蔓延，以主张城市分散发展的沙里宁提出了有机疏散理论，这是城市规划精英的设计，但同时也被认为是疏解大城市人口的有效途径。伊利尔·沙里宁是芬兰裔著名的建筑师和城市规划师，在1913年爱沙尼亚的大塔林市和1918年大赫尔辛基规划中已形成了有机疏散的思想，又在1942年完成的《城市：它的发展、衰败和未来》一书中阐明了有机疏散的规划理念。 2有机疏散理论的解释 2.1有机疏散中对“有机”概念的解释 沙里宁认为城市具有丰富的含义，在有机疏散理论中，他将大的区域类比为生物学概念中活的机体，将区域中广泛分布的城市比作邮有机体内大量分布的细胞组织，又将一个个的单体建筑比作无数的细胞，单体建筑通过有机的联合形成了城市，城市再与周围的乡村区域构成一定的区域，这就像无数单体细胞组成了细胞组织，不同的细胞组织又通过一定的联系形成有机体。他又把大城市出现的交通拥挤、"贫民窟"和城市的无序扩张等看作细胞组织坏死，认为只有有秩序的细胞组合才能促进有机体的良性发展，有机体需除掉恶性细胞才能健康成长。 该理论的独特视角既让我们产生共鸣又使我们表示怀疑。这种将城市与有机体的类比总结出了城市有秩序发展的必要性，当每一个细胞都应当具有完成细胞生存的基本功能，每一个组织都应当承担一定的专项功能，良好的秩序也便形成了。所以城市的发展应当是类似于有机体的形成，即每个居住单元应保证单元内居民的基本生活服务功能，然后通过交通线的连接将有序分散的各个居住单元联系起来。同时，城市理论中的点、线、面及网络也可以被认为是有机体中的细胞、循环系统、组织和相互关联成网络的各个系统，这样城市构图的秩序也就一目了然了。 2.2有机疏散中对“疏散”概念的解释

基于力的人群疏散仿真模型

0引言 近年来，国内外的研究者对人群疏散进行了深入研究，已开发出一些具有实际意义的安全疏散模型。美国Francis 开发了网络模型EVACNET+，可以预测最小理论疏散时间；爱丁堡大学的Thompson 等人成功地开发了如Exodus 、Simulex 、EGRESS 、GRIPS 、EXIT89等，利用各种网络模型实现对人群疏散行为或疏散行动过程的模拟；火灾行为模型BFIRES-II 由Stahl 开发研制；具有实际疏散指导意义的疏散与救援模型BGRAF 由Alvord 开发；英国格林威治大学开发了Gales ；澳大利亚国家研究局(CSIRO )开发了WAYOUT 模型等，其中EVACNET+、EXIT89、EGRESS 、Simulex 、GRIPS 等已受到较多关注。有些模型是针对建筑类型开发的，适应性较强，如EXIT89适用于高层建筑的人群疏散，BFIRES 适用于医院等类型建筑的人群疏散。 人群安全疏散模型的研究越来越受到我国有关部门研 究人员的重视，研究已进入了计算机数值模拟阶段，开发出了各种疏散模型。东北大学的陈宝智、肖国清等人在引进国外先进的研究成果的基础上，对紧急状态下的疏散模型进行了研究[1]；上海大学YU 对人群疏散过程进行了模拟，提出了离心力模型[2]；中国科技大学火灾科学国家重点实验室的YANG LZ 采用元胞自动机模型对火灾状况下建筑物内人群疏散进行了模拟研究[3]，重点剖析了亲属行为对疏散效率的影响；上海交大卢春霞根据波动理论[4]来研究拥挤人群的基本特性；南开大学刘茂和山东轻工业学院王振对人群疏散的动力学特征及疏散通道堵塞的恢复等课题[5]进行了研究，对密云桥事件进行了分析；潘忠等提出的几何连续型模型[6]，提高了拟真度，在平面连续的基础上进行疏散行为的分析；王兆其等对奥运体育场馆等人群密集场所进行了人群疏散仿真研究；王旭东等对上海世界博览会的客流引导系统中的人群疏散问题提出了基于智能体思想的疏散仿真观测模型[7]。 收稿日期：2009-07-23；修订日期：2009-10-09。 仿真技术

火灾模拟软件FDS的学习心得

1. FDS的启动 FDS4：FDS4

生态廊道

2.1.1 城市生态廊道的概念和内涵 景观生态学中的廊道概念，指的是呈线形或带状的具有系统性的景观生态空间。城 市中的廊道一般包括铁路、城市道路、河流、绿化带等都属于廊道。 城市生态廊道则是指城市中联系空间分布上较为孤立和分散的生态景观单元之间 的廊道。按照城市生态廊道的产生方式，将其分成三类：自然廊道、人工廊道和自然与人工相结合的廊道。本文所研究的沣西新城中心绿廊是介于自然廊道与人工廊道之间的城市生态廊道，是在现状农田基础上规划的连接城市重要河流的连续性生态廊道。 城市生态廊道除了自身基本内容之外还具有文化属性。城市生态廊道的建立应该站 在生态系统的角度来考虑，而且应该把文化元素融入其中。因此，城市生态廊道也体现着生态文明的城市文化。 首先，从空间结构出发，城市生态廊道是由纵横交错的城市绿带与绿色节点、绿色 片区相互结合，形成的绿色生态网络体系，具有整体性、系统性、有机性、高度关联性的生态特征，是城市社会、自然、经济、文化等复合系统重构的发展目标、发展策略与行动方案。 其次，从城市形象出发，城市生态廊道是城市景观生态系统中重要的空间组成元素，在城市生态的保护、修复、管理与建设中发挥着重要的自然生态作用，体现着城市的生态价值、美学价值、经济价值，是城市生态环境建设与城市形象的重要体现。 最后，从城市文化出发，城市生态廊道是现代生态文明建设的主要表现。可持续发 展与生态文明建设是现代城市规划与建设中重要的发展理念，城市生态廊道是上述发展理念基础内容。 因此，城市生态廊道的规划建设的主要内容就是对城市中多种多样的城市廊道进行 保护、治理，打造成为兼具环境保护、生态保护以及绿地系统重构的，具有东西方景观园林设计精髓的现代城市绿色生态网络。 2.1.2 城市生态廊道的基本原理 生态廊道的基本原理主要包括连续性原理、数目原理、构成原理以及宽度原理。 （1）生态廊道的连续性原理 由于社会、人类活动对自然生态产生的干扰，破坏了自然景观的整体性，景观的功 能流动受到阻隔。现代城市规划以及城市景观体系规划的重要任务之一，就是加强被切割、分散的、孤立的城市生态板块间的有机联系。因此，生态廊道应当具有连续性。（2）生态廊道的数目原理 生态廊道是对生态系统流动与维护有利的景观生态空间，因此，生态廊道的数量越多，对生态系统的分割与阻隔影响就越小。 （3）生态廊道的构成原理 生态廊道应当由生态、本土的植物构成，并且与其所连接的生态斑块构成相接近， 加强生态斑块之间的延续性与关联性。 （4）生态廊道的宽度原理 生态廊道的功能性与其宽度成正比，达到一定宽度的生态廊道才能促进对分散、孤 立的生态斑块的联系与沟通，这是生态廊道建设的基本原理之一[ 11] 。 2.1.3 城市生态廊道建设的相关理论和实践 （1）霍华德的田园城市和沙里宁的有机疏散理论 霍华德的理想模型田园城市与沙里宁为解决城市盲目扩大的有机疏散理论，都是关 注到了生态廊道的重要性。

人员疏散模型

人员疏散方案 摘要 在紧急情况下，一个合理的人员疏散方案对于保障有关人员的人身安全具有非常重要的作用。本文讨论了某教学楼在紧急情况下的人员疏散方案问题，运用MATLAB编程软件，建立了人员疏散模型，得到了人员最短疏散方案为按顺序疏散。 人员的疏散时间包括排队时间及安全撤离所用的时间，首先是排队时间，本文根据2000年日本颁布的最新疏散评估计算方法，疏散准备时间的计算公式为： 0/30, t A为教室面积来确定排队时间。下面分析安全撤离时间。 问题1是研究人员在单队疏散的情况下，疏散时间最短的方案。人员疏散有两种方案，一种是按教室先后顺序疏散；另一种为奇偶顺序疏散方案（此方案是考虑扩大两队之间的距离，节约等待时间），即教室序号为偶数的第二第四间教室人员先疏散，再接着是第三、第一教室的人员，直至最后一人疏散完毕。本文考虑在发生意外时，教室里面的人员在听到警报声后，第一时间排好队，有序撤离，后面教室的人员只有等前一个教室的最后一个人跑出教室后才紧跟着疏散。通过比较两种方案的疏散时间，我们得出单队疏散的最短时间方案为按顺序疏散。 问题2是在得到问题1单队疏散最佳方案为顺序疏散的情况下，研究人员双队疏散的情况。考虑每一个教室的相关人员大致分成相同人数的两队，都同时在听到警报后开始疏散，这时也可能出现等待与不等待两种情况。不等待时最短时间就是最后一个人员疏散所走的距离比上平均速度，在等待情况下，后一个教室的两队人员必须等到前一个教室的最后一个人员离开教室才开始疏散，相对于问题1，第i间教室人员走至第1 i-间教室门口的实际距离 i S减少了一半。 问题1，2模型的建立都是基于人员逃生速度均匀的假设下，而事实上，相关人员在紧急情况下，逃生速度会受很多因素的影响，包括人员密度、所处环境、心理因素等。因此，在模型改进中，我们根据查阅到的资料，综合考虑各种因素，确定人员疏散速度与人员密度的函数，并给出相应的具体数据，利用MATLAB软件求得最短的疏散时间。事实证明，这一模型更符合实际情况，更具有参考价值。 关键词：人员疏散模型单队疏散双队疏散

带型城市 田园城市 有机疏散理论

带型城市（索里亚·伊·马塔） 概括：一种主张城市平面布局呈狭长带状发展的规划理论。“带形城市”的规划原则是以交通干线作为城市布局的主脊骨骼；城市的生活用地和生产用地，平行地沿着交通干线布置；大部分居民日常上下班都横向地来往于相应的居住区和工业区之间。 带型城市的出现主要是为了解决当时城市出现的交通拥堵环境恶化，和城市无限蔓延的问题。在某个时间段从某种程度上解决了这样的问题。但是这样的城市发展模式又带来了另外的城市问题。比如纵向延伸太长，导致城市的各种设施需求加大，而且公共服务行业的困难也加大，纵向的无限延伸导致城市没有中心，市民们无法有一个比较集中，比较中心的休闲或者商业和娱乐等聚集活动场地。而且城市越发展将会将这些问题扩大化。

田园（城市霍华德） 内容主要可以概括为三点： 一都市不宜漫无限制的扩张，应以永久绿带来限制。 二为适应人的需求，理想的都市应具有城乡的优点，即城市乡村化、乡村城市化。 三理想的都市应该是自足性的，本身要有农业供应及工业计划。在霍华德的实际规划中有许多与众不同的特点，像有计划的疏散、市区大小、人口的限制、居住环境的舒适性、永久农地的保留等，在实施前即做有计划的控制；以“区”为单位的邻里单元的理念、土地所有权的归属、对新市镇的开发经营、财务处理等都是非常实际具体可行的。 霍华德认为，城市、农村以及“城市—农村”的三种生活形态犹如三块磁铁，相互联系、密不可分，必须有机地结合起来，协调一致地发展。这一兼具城市乡村优点、推崇城乡一体发展的理想形态，生动诠释了城乡统筹、区域平衡、社会和谐、生态文明的科学发展理念，向世人展示出“自然之美、社会公正、城乡一体”的动人画卷。

基于软件SMARTFIRE下的火灾模拟研究

消防理论研究基于软件S M A R T F I R E下的火灾模拟研究 张建文1,周　银2,3 (1.北京化工大学经济管理学院,北京100029;2.北京理工大学,北京100081; 3.成都市消防支队,四川成都610000) 摘　要:介绍了火灾模拟软件S M A R T F I R E的各个组成部分,就其实现模拟的具体步骤进行了阐述,并针对国内某地铁线路的典型双层岛式站台建立了模型,对某车厢着火的情况进行了数值模拟,获得了该火源状况下站台及着火车厢的烟气和温度场分布。希望能通过将来更深入的应用,为消防部队和有关部门提供火灾预测,为灭火救援的方案制定提供技术依据。 关键词:火灾;数值模拟;计算流体力学;网格 中图分类号:T K121,X924 文献标识码:A 文章编号:1009-0029(2006)06-0729-04 1　引　言 火灾给人类带来了巨大的生命和财产损失。为减少火灾损失,人们需要了解火灾规律,事先预测火灾的发生和发展。然而,火灾的发生和发展是个复杂的过程,且具有随机性。实尺寸火灾实验将消耗大量资金,实验周期长,消耗人力物力多,有时无法进行。运用计算机模拟建立数学模型进行模化计算,可以运用较少的资金在较短的时间内实现对火灾特性的研究。 计算机模拟是指利用计算机的计算、数据库、图形和图像等功能所进行的研究。火灾过程的计算机模拟是多层次和多种类的,归纳起来可分为三个层次:一是专家系统,它是已有的各种经验公式与计算机相结合的产物;二是半经验半理论的模拟,是经验公式与体现基本规律的方程的有机结合,鉴于结合程度和方式的差异,这种模拟不存在一种规范的格式;三是场模拟。在实际的火灾中,多个参数(如流速、温度、烟气含量、热流强度等)随着位置和时间而变化。因此,为准确描述火灾过程,需要了解参数的空间分布(速度场、温度场和浓度场等)及其随时间的变化。笔者以某地铁典型双层岛式站台为例建立了模型,应用S M A R T F I R E软件对其进行火灾模拟研究。 2　S M ARTF IRE软件简介 S M A R T F I R E软件是由英国格林威治大学的防火安全工程学小组(FSEG)开发的。FSEG是英国最大的基于研究火灾 疏散机理的小组,小组专门研究防火安全工程学,包括火、疏散、结构方面的所有内容。2002年,加拿大交通部采用S M A R T F I R E软件成功模拟了1998年瑞士航空公司导致229人死亡的空难事件,从而使得S M A R T F I R E在欧洲名声大噪。在国内,北京化工大学与北京市劳动保护科学研究所已经利用这个软件做了很多工作,如:广州地铁烟气扩散的数值模拟及人员疏散研究、北京奥运场馆性能化防火分析软件系统的实现等工程。 2.1　软件的主要功能与结构 软件主要由三部分组成,包括情景设计系统、专家定义系统、CFD计算引擎。各部分的主要功能分工,如图1所示 。 图1　软件的主要功能与结构 2.2　几何模型的建立 在构建具体几何模型之前,首先需要拟订一个完整的计划,如图2所示。可以通过输入坐标来直接确定模型的大小,也可以通过鼠标拖曳来改变大小。物体的添加是通过[ob ject]命令来实现,它允许向计算区域添加物体或者改变目前已有的物体。颜色代表物体的类型,如通风口为绿色、火源为红色、物体或隔断则为蓝色。对于较复杂的多层几何建筑,只需在构建的单间或单层模型的基础上,直接执行克隆[C lone]命令来完成,如图3所示。 2.3　网格生成 对流动与传热问题进行数值计算时,很重要的一步就是生成网格,即要对空间上连续的计算区域进行分割,将其划分成多个子域,并确定每个子域的节点。