基于BIM的地铁车站火灾模拟与疏散仿真

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第五讲基于bim的地铁车站火灾模拟与疏散仿真

散行为进行了模拟。
结果分析
根据模拟结果，优化了地铁站的应急疏散预案，提高了应对火灾等突发事件的反应速度。
广州某地铁站火灾模拟与疏散仿真案例
案例概述
广州某地铁站因其复杂的结构特点和密集的客流量，成为了火灾模拟与疏散仿真的重点研究对象。
模拟过程
利用BIM技术构建地铁站的三维模型，结合火灾蔓延模型和人员疏散模型，对火灾发生后的热量、烟雾扩散以及人员疏散情况进行了模拟。
通过模拟结果，分析出最佳的疏散路径和救援方案，为实际火灾发生时提供决策支持。
上海某地铁站火灾模拟与疏散仿真案例
案例概述
上海某地铁站由于其高度发达的地下交通网络，其火灾模拟与疏散仿真的重要性不言而喻。
模拟过程
利用BIM技术对地铁站进行三维建模，结合火灾动力学模型和人员流动模型，对火灾发生后的烟雾扩散、能见度变化以及人员疏
实时监测与预警
结合物联网和传感器技术，实现对地铁车站火灾和疏散过程的实时监测和预警，提高应急响应能力。
多维度仿真
未来将开展多维度仿真研究，包括物理、化学、生物等多个维度，以更加全面地模拟火灾和疏散过程中的各种因素。
跨领域协作平台
未来将构建跨领域的协作平台，促进各领域之间的信息共享和协同工作，推动BIM技术在地铁车站火灾与疏散仿真中的应用和发展。
复杂环境模拟
地铁车站内部结构复杂，涉及多种专业领域，对环境模拟的精度和实时性要求较高，需要提高模拟算法的效率和准确性。
跨领域协作
BIM技术在地铁车站火灾与疏散仿真中的应用需要建筑、消防、交通等多个领域的协作，如何实现跨领域的信息共享和协同工作是一个挑战。
未来发展的趋势与展望
智能化模拟算法
随着人工智能技术的发展，未来将开发更加智能化、自适应的模拟算法，提高模拟的精度和效率。

基于Building EXODUS的地铁站疏散仿真模

632023.01 / Urban Renewal and Optimization Design 城市更新与优化设计复杂、人员密度高、环境密闭等特点，一旦出现火灾等紧急情况，疏散组织难度大，极易造成重大人员伤亡[1]。

例如，1986年11月，英国伦敦国王十字地铁站发生火灾，造成31人死亡，100多人受伤；2003年2月，韩国大邱市地铁中央路站由于人为纵火发生火灾，造成135人死亡，137人受伤，318人失踪。

研究地铁站火灾安全疏散，已成为地铁站设计中必不可少的环节。

目前常见的安全疏散研究方法主要有两种：人群疏散演习研究和计算机仿真模拟研究。

相较于人群疏散演习，计算机模拟具有诸多优势：①可以模拟多种不同的火灾场景；② 成本低，不需要消耗大量的人力物力等资源；③便于研究和分析仿真结果，指导实践。

因此，计算机仿真模拟研究已成为研究地铁站安全疏散问题的一种重要的、经济可行的方法。

1仿真疏散模拟软件Building EXODUS目前常用的安全疏散软件根据其基本原理可分为三类，即疏散优化模型、行为模拟模型、风险评估模型。

疏散优化模型假定疏散人员以最有效的方式进行疏散，将疏散人员视为具有共同特征的整体，可用于疏散结果优化，常用的有Anylogic、STEPS 等；行为模拟模型分析疏散个体行为及其他复杂因素，通过模拟真实疏散场景得出具有可靠性的疏散结果，如Building EXODUS、Pathfinder 等；风险评估模型通过识别灾害发生时与疏散有关的危险并进行量化，从而指导疏散优化设计[2-4],如CRISP、SMART FIRE。

由于本次研究要通过模拟乘客疏散行为，从疏散时间和疏散过程两个角度去评价地铁站的疏散能力，针对存在的问题提出优化建议，因此采用分析问题更为全面、结果表现更为直观的Building EXODUS。

1.1 Building EXODUS 简介Building EXODUS 由英国格林威治大学的火灾安全工摘要运用疏散模拟软件Building EXODUS，对地铁站实际项目进行火灾安全疏散模拟，研究地铁站疏散时间、疏散者行为、疏散路线及各个关键节点的通行能力等问题。

模拟火灾场景仿真与建筑疏散模型优化

模拟火灾场景仿真与建筑疏散模型优化模拟火灾场景仿真与建筑疏散模型优化引言：火灾是一种突发性的灾害事件，发生时常常造成巨大的人员伤亡和财产损失。

为了高效、迅速地疏散人员并减少伤亡，建筑疏散模型的优化变得非常重要。

本文将介绍模拟火灾场景为基础的建筑疏散模型，并探讨了优化这一模型的方法。

一、火灾场景模拟1. 模拟建筑结构和人员分布在火灾场景仿真中，首先需要建立建筑的模型，并确定人员在建筑中的分布。

这可以通过建筑的平面图或三维模型来实现。

建筑内部的房间、通道和出口等元素都需要精确地建模，以便能够准确模拟火灾发生时人员的运动轨迹。

2. 模拟火灾蔓延在建筑模型中引入火灾蔓延的模拟是关键的一步。

火灾蔓延的模拟可以基于多种因素，如可燃物的存在、温度分布和风的影响等。

通过模拟火焰的传播，可以预测火灾的蔓延速度和范围，以便更好地指导人员疏散。

3. 模拟人员疏散行为人员疏散行为的模拟是模拟火灾场景中最关键的部分之一。

人员的疏散行为包括寻找最短的逃生路径、避免火源和烟雾的侵袭、遵循逃生标志的指引等。

通过将人员的行为建模为复杂网络和智能算法的结合，可以更真实地模拟人员在火灾发生时的行为。

二、建筑疏散模型的优化1. 优化逃生路径选择逃生路径的选择对于人员疏散的速度和效果至关重要。

疏散路径的选择通常可以基于最短路径、最少火源和烟雾侵袭的路径等标准进行优化。

2. 优化逃生标志和疏散指引的布置逃生标志和疏散指引在火灾发生时起着至关重要的作用。

通过优化逃生标志和疏散指引的布置位置，可以更好地引导人员找到最短的逃生路径。

3. 疏散模型的参数优化建筑疏散模型中往往有许多参数需要优化。

通过对疏散模型中的参数进行优化，可以提高疏散效率并减少人员伤亡。

例如，可以优化人员的行走速度、逃生标志的亮度和大小等参数。

4. 优化建筑结构和防火设施为了更好地进行疏散，建筑的结构和防火设施也需要进行优化。

例如，可以提高通道的宽度和数量，增加安全出口的数量，完善自动报警系统和灭火器材的设施等。

基于Massmotion_的城市轨道交通车站客流应急疏散仿真

智能交通NO.07 202317智能城市 INTELLIGENT CITY 基于Massmotion的城市轨道交通车站客流应急疏散仿真王岩1寇立明2蒋远伟2（1.林同棪国际工程咨询（中国）有限公司，重庆 400000；2.重庆城市交通研究院有限责任公司，重庆 400000）摘要：城市轨道交通车站是一个相对封闭的、大客流聚集的狭小空间区域，突发事件下的应急疏散方案对保障乘客生命财产安全至关重要。

文章拟采用Massmotion行人仿真软件对轨道车站客流疏散方案进行建模仿真，通过对突发事件下客流疏散密度、乘客走行速度及车站应急设备疏散能力等特征进行分析，实现对应急疏散方案是否合理、高效的评估，以重庆轨道交通3号线四公里车站为例，进行车站客流应急疏散方案分析。

关键词：城市轨道交通；应急疏散；模拟仿真中图分类号：U293.1文献标识码：A文章编号：2096-1936（2023）07-0017-03DOI：10.19301/ki.zncs.2023.07.006轨道交通的出行高峰、大客流聚集特征显著，轨道车站的客流疏散布局方案对轨道站点的客流承载能力、运行效率和安全保障至关重要。

因此研究城市轨道车站突发事件下客流应急疏散的特点，制订有效应急疏散方案是重要的研究命题。

近年来，行人应急疏散研究得到了国内外学者的广泛关注。

Song等[1]模拟了较大客流密度的地铁列车火灾案例，并进行仿真研究，比较必须疏散时间和可用疏散时间，预测安全疏散分布。

严晓龙等[2]介绍了涉及群体行为的社会心理学研究，应急疏散仿真研究的现状，对未来的研究方向做了展望。

汪蕾等[3]对社会力模型进行了改进，使突发事件下大规模行人模拟更真实。

随着计算机仿真技术的快速发展，越来越多的学者通过仿真软件对行人应急疏散进行研究。

姜卉等[4]在疏散行为及仿真模型的基础上，根据城市应急疏散的实际需要，提出应急疏散的研究应围绕智能仿真技术展开。

许慧等[5]对AnyLogic仿真疏散时间和规范计算的疏散时间进行了比较和分析。

地铁车站火灾和人员疏散仿真模拟技术发展的新思路

地铁车站火灾和人员疏散仿真模拟技术发展的新思路邢志祥;张莹;钱辉;张淑淑;汪李金;顾凰琳【摘要】简述了近百年来地铁轨道交通系统的发展,分析了地下轨道交通系统事故灾害的特殊性和严重性.在消防安全领域,对于火灾和人员疏散仿真模拟常采用计算机仿真模拟技术,但较为成熟的火灾和人员疏散仿真模拟软件建模操作复杂,而目前在建筑行业流行的建筑信息模型(BIM)则可以快速建模,弥补仿真模拟软件建模的局限性,且全面展示模型信息.以FDS火灾烟气模拟软件和Pathfinder人员疏散模拟软件为例,概述了将Revit三维建模软件导入仿真模拟软件的可行性及便利性,以为地铁车站火灾和人员疏散仿真模拟技术的发展提供新思路.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2018(025)003【总页数】6页(P130-135)【关键词】地铁车站;火灾;人员疏散;仿真模拟;建筑信息模型(BIM)【作者】邢志祥;张莹;钱辉;张淑淑;汪李金;顾凰琳【作者单位】常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164【正文语种】中文【中图分类】X928.7地铁车站是为满足和配合城市地下轨道交通系统正常运营的地下建筑设施之一。

已有数据显示，地铁的客运量比地面公共汽车大7～10倍，而地铁车站作为乘客换乘的中转站，客流量更是惊人，其火灾事故后果不可小觑[1]。

国内外对于地铁车站火灾和人员疏散的研究很多，其中以仿真模拟为主要手段的研究成果最为丰富，使用的火灾烟气模拟软件主要有Fluent、FDS等，对于人员疏散的软件有EXITT、Building Exdous等，其研究侧重点也各不相同，如建筑性能化设计、仿真模拟软件开发以及理论验证等，若是能在Revit建模之后进行仿真模拟，会给仿真模拟带来极大的便利，也会使仿真模拟结果更加完善和详实。

地铁车站火灾和人员疏散仿真模拟技术发展分析

地铁车站火灾和人员疏散仿真模拟技术发展分析作者：刘鑫来源：《今日消防》2020年第04期摘要：随着当前我国地铁建设的进一步发展，各大城市的地铁车站纷纷投入使用，方便了人们的生活和工作。

但是地铁车站作为人员聚集的区域，一旦发生火灾所带来的后果是比较严重的，为了避免火灾发生造成损失，以及最大程度降低人员伤亡，通过仿真模拟技术的应用对人员疏散状况进行分析，可以为实际地铁车站火灾以及人员疏散的优化应对提供依据。

本文首先对地铁车站火灾发生的特征以及对人员疏散的影响进行分析，然后就火灾和人员疏散仿真模拟技术的发展详细探究，希望能从理论层面就地铁车站火灾以及人员疏散仿真模拟技术的应用研究，进一步深化了解仿真模拟技术的应用价值。

关键词：地铁车站;人员疏散;仿真模拟技术1 引言地铁车站是人流量大，密集度高的区域，是城市基础设施中比较重要的内容，当前的各大城市地铁的客流量比地面公共汽车高几倍。

从人流量大以及作为重要的中转站的角度进行分析来看，一旦出现火灾很容易造成人员伤亡，所以人员疏散效率的提高就显得比较重要，需要通过仿真模拟技术加以科学运用，对人员疏散的状况进行阐释。

2 地铁车站火灾发生的特征以及对人员疏散的影响2.1地铁车站火灾发生的特征地铁车站火灾发生有着鲜明的特征，地铁是城市交通比较重要的人员输送力量，地铁的内部空间比较大，但只有较少的通风井和车站出入口与外界连接，疏散的通道也比较狭长，并且出入口的布局都比较类似，这就使得火灾一旦发生，蔓延速度极快，这对人员的疏散也会增加很大的难度[1]。

地铁事故中火灾的发生率比较高，所造成的事故灾害也是最为严重的，从其火灾发生的特点来看体现在几点：其一，烟大，温高，易扩散。

由于地铁的空间特殊性，通风口比较少，火灾发生后大量的烟气以及热量不能有效扩散，这样就比较容易在短期内充满整个地下空间，烟气的扩散方向也会和人员的疏散方向一致，增加了人员疏散的难度。

其二，火势蔓延速度快。

地铁火灾人员疏散仿真分析及其应对措施

地铁火灾人员疏散仿真分析及其应对措施
汪海
（圳市地铁集团有限公司，东深圳５８０深广１００）
摘要：地铁车站人流量大，一旦发生火灾后果十分严重。文章分析了乘客在火灾事故中的行为规律，使用计算机的仿真模拟技术，建立了火灾人员疏散的仿真分析模型；着应用相关仿真程序，对地铁火灾人员疏散接的时间影响进行了仿真分析；最后探讨了各岗位人员在火灾事故中应采取的应对措施。关键词：地铁火灾；真分析；员疏散；口密度仿人人
图２出口个数与人员疏散时间的关系图
３．楼梯的宽度对人员疏散的影响。火灾发生
时，人员疏散所需的时间与站台层和站厅层之间的楼
疏散情形计算，即不考虑自动扶梯的疏散能力）。列车设有６节车厢（满载时共１８人）。站内疏散人员６０
图３疏散人数与疏散时间的关系图
２１２ｏ中阂高新ａｇａ￣４５０２０－
三、地铁火灾事故中各岗位人员的应对措施
正确应对地铁火灾事故，明确各岗位人员的相关职责，按照制定好的火灾处理程序、方案和措施进行火灾
行或是组织人员撤离。（）对被迫停在区间隧道的３列车布置好防护，并对线路中的其他列车采取相应措施，如扣车等。（）组织救援列车的行进，与其他４调度员及车站值班员协调沟通，以准备正线行车的
置，以确定逃生方向。（）动态场景的影响。如乘２
客疏散过程中的交流或从众行为。（）火灾产物的３影响。如火灾产生的烟气、声音和颜色等将对乘客的

基于BIM的地铁车站火灾模拟与疏散仿真

地铁车站火灾模拟热电偶布置图
16
二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
7. 铁车站内火灾烟气模拟结果与分析
(a) T=50s
(b) T=70s
(c) T=125s
(d) T=157s
17
二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
7. 铁车站内火灾烟气模拟结果与分析
(a) T=50s
➢在50s时烟气通过离火源较近的楼梯口就蔓延到站厅层，并上升到站厅层顶部并向周边蔓延，站厅层迅速有烟气存在；
2.地铁车站BIM模型建立
地铁车站BIM模型是对整个地铁车站的3D数字化真实的描述，为火灾模拟与应急疏散仿真提供基础环境，所建立的地铁车站BIM模型为两层岛式地下车站，其中地下一层、二层分别为站厅层和站台层。
名称站台层
站厅层站台层与站厅层高差
扶梯出入口检票口
相邻的闸机
参数长宽长宽高差
1. 地铁车站建筑结构模型
站厅模型剖面图站台模型剖面图
一、地铁车站应急管理BIM模型建模
1. 地铁车站建筑结构模型
站台层空间展示站厅层空间展示
5
一、地铁车站应急管理BIM模型建模
1. 地铁车站建筑结构模型
隐藏部分图元后的楼梯展示
6
一、地铁车站应急管理BIM模型建模
2. 地铁车站基础设施模型
18
二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
7. 铁车站内火灾烟气模拟结果与分析
(b) T=70s
➢在70s时烟气通过离火源较近的楼梯口就蔓延到站厅层，并上升到站厅层顶部并向周边蔓延，站厅层迅速有烟气存在；
19
二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
7. 铁车站内火灾烟气模拟结果与分析

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一、地铁车站应急管理BIM模型建模
1. 地铁车站建筑结构模型
地铁车站建筑结构模型一般包括墙、梁、板、柱、门窗等基础构件，需要获取的信息主要为相关尺寸、空间位置、材质信息等。以某地下两层岛式车站为例建立地铁车站建筑结构模型，该车站地下一层为站厅层，地下二层为站台层。
某地铁车站应急管理BIM模型展示
二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
6.火灾模拟热电偶布与切片布置为量测对应关键位置点温度、可见度和CO浓度随时间的变化，本次模拟中将四个出入口与站厅层交接位置分别布置四组热电偶，分别在站厅层以及站台层距地面高1.5m处布置切片。
地铁车站火灾模拟热电偶布置图
17
二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
15
二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
5. 地铁车站火灾模拟网格划分
由于疏散模型都必须对建筑空间进行描述，以模拟人员在建筑内部的疏散过程。因此，需要对所建的地铁车站BIM模型进行网格细分，共划分397500个0.5 m×0.5 m×0.5 m立方体小网格。
地铁车站火灾模拟网格划分分布图
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4. 边界条件与火源参数
序号 1 2 3 4
5
6 7 8
边界条件与火源参数表
类型火源位置仿真运行时间环境初始温度环境初始相对湿度
应急通风方式
火灾增长类型火灾热释放速率火源功率增长系数
参数站台层中心，且无列车停靠 600s 20℃ 50％站台主风机和两侧站间辅助风机同时排风
快速火 5MW 0.0469kW/S2
2
一、地铁车站应急管理BIM模型建模
1. 地铁车站建筑结构模型
添加地铁车站
站
基础构件时除了
厅
注意尺寸、位置
层
等参数，还应添
防
加相应的材质
火
信息。必要时，
对部分基础构件，如防火分区墙等，添加耐火等级等信息，以供后期进行火灾模拟使用。
分区墙基本信息
3
一、地铁车站应急管理BIM模型建模
10
二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
1. Revit软件与Pyrosim软件数据交流 Revit软件和Pyrosim软件数据流通的通用文件格式为DXF格式。将地铁车站BIM模型从Revit中导出为DXF格式,然后将 DXF文件导入进Pyrosim中。
DXF文件导入Pyrosim效果展示
11
21
二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
7. 铁车站内火灾烟气模拟结果与分析
(C) T=125s
➢在125s时时，在站台和站台层公共区域已充满大量的烟气；
22
二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
7. 铁车站内火灾烟气模拟结果与分析
(d) T=157s
➢在157s时站台、站台层公共区域基本充满烟气，人员已无法疏散逃生。
23
二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
8.地铁车站内火灾温度模拟结果与分析
(a) T=80s (c) T=230s
(b) T=160s
(d) T=420s
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1. 地铁车站建筑结构模型
站厅模型剖面图站台模型剖面图
一、地铁车站应急管理BIM模型建模
1. 地铁车站建筑结构模型
站台层空间展示站厅层空间展示
5
一、地铁车站应急管理BIM模型建模
1. 地铁车站建筑结构模型
隐藏部分图元后的楼梯展示
6
一、地铁车站应急管理BIM模型建模
2. 地铁车站基础设施模型
相邻的闸机
参数长宽长宽高差
数量
数量
数量
中心距离跨度长
数值 118m 12 m 95 m 21.5 m 5.0 m
3部（直梯1，楼梯2）
4个
4个
0.85m 1.2m
ห้องสมุดไป่ตู้12
二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
2.地铁车站BIM模型建立
地铁车站站厅层平面
地铁车站站台层平面
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二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
2.地铁车站BIM模型建立
地铁车站BIM模型是对整个地铁车站的3D数字化真实的描述，为火灾模拟与应急疏散仿真提供基础环境，所建立的地铁车站BIM模型为两层岛式地下车站，其中地下一层、二层分别为站厅层和站台层。
名称站台层
站厅层站台层与站厅层高差
扶梯出入口检票口
基础设施模型包括售票机、闸机、扶梯、屏蔽门、疏散标志等，在Revit平台下，没有某些基础设施没有标准的族样，所以大部分基础设施模型需要通过搜集相关资料进行单独内建。
扶梯建模效果展示
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一、地铁车站应急管理BIM模型建模
2. 地铁车站基础设施模型
闸机及隔离栏杆建模效果展示
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一、地铁车站应急管理BIM模型建模
2. 地铁车站基础设施模型
屏蔽门建模效果展示
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二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
➢ 将BIM技术与Pyrosim火灾模拟软件结合，利用 BIM技术的优势，优化原有的工作流程，在 Pyrosim中实现基于BIM的火灾模拟。
➢ Pyrosim软件集成了FDS火灾模拟软件中的FDS和 SmokeView两个部分。它能提供一个图形用户界面，自动完成FDS文件的编写，建模完成后，可调用FDS计算核心，然后调用SmokeView进行计算结果后处理并显示。
➢在50s时烟气通过离火源较近的楼梯口就蔓延到站厅层，并上升到站厅层顶部并向周边蔓延，站厅层迅速有烟气存在；
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二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
7. 铁车站内火灾烟气模拟结果与分析
(b) T=70s
➢在70s时烟气通过离火源较近的楼梯口就蔓延到站厅层，并上升到站厅层顶部并向周边蔓延，站厅层迅速有烟气存在；
6.火灾模拟热电偶布与切片布置
地铁车站火灾模拟切片布置图
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二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
7. 铁车站内火灾烟气模拟结果与分析
(a) T=50s
(b) T=70s
(c) T=125s
(d) T=157s
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二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟
7. 铁车站内火灾烟气模拟结果与分析
(a) T=50s
3. 基于BIM与Pyrosim的火灾模拟流程
Pyrosim
建立模型
创建网格创建表面创建障碍物创建通风口创建火源创建探测设备
设定反应与材料设置截面
FDS
模拟运算
Smokeview
结果分析
设定模拟参数
火灾模拟运算烟气蔓延过程温度分布 CO浓度分布可见度分布
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二、基于BIM的Pyrosim火灾模拟