人员疏散计算与模拟方法对比
地铁火灾事故中人员疏散时间计算模型与仿真
地铁火灾事故中人员疏散时间计算模型与仿真李杨杨(华东建筑设计研究院有限公司,南京210000)摘㊀要:结合地铁车站火灾事故中人员疏散过程的实际情况,综合考虑人员响应㊁客流下车㊁离开站台㊁通过检票口㊁通过楼扶梯和通道5个过程的客流实际疏散情况,开展疏散试验,对人员疏散行为进行定量研究,同时利用试验数据对疏散时间计算公式和疏散模型进行验证和参数标定,建立基于不同空间环境客流密度的地铁车站分段客流疏散时间计算模型㊂选取典型地下二层岛式地铁车站为研究对象,设定疏散场景及参数,应用所建立的计算模型对疏散时间进行计算,其计算结果与使用‘NFPA 130:轨道交通客运系统标准“所推荐的计算方法的计算结果接近,验证了分段客流疏散时间计算模型的可行性㊂最后,利用基于社会力模型的Anylogic 软件对疏散过程进行仿真,将仿真结果与计算结果进行对比,结果表明,本文提出的分段客流疏散时间计算模型的计算结果误差较小,相对较为合理㊂关键词:地铁火灾事故;疏散时间计算模型;疏散实验;Anylogic 仿真中图分类号:U491㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:16729889(2020)01008306采用日期:20181121第一作者:李杨杨(1989—㊀),男,助理工程师,主要从事交通运输规划与管理工作㊂Calculation Model and Simulation of Evacuation Time in the Subway Fire AccidentLI Yangyang(East China Architectural Design &Research Institute Co．,Ltd．,Nanjing 210000,China)Abstract :Combining with the actual situation of evacuation process in subway station fire accident,the actual evacuation situ-ation of passenger flow in the five processes of response,passenger flow getting off the train,leaving the platform,passingthrough the ticket gate,passing through the building escalator and passageway is comprehensively considered.The evacuation experiment was carried out to quantitatively study the evacuation behavior.The evacuation time formula and evacuation model were verified and calibrated by the experimental data.A passenger flow evacuation time model for subway stations based on passenger flow density in different space environments is established.The typical underground two-storey island subway station is selected as the research object,and the evacuation scenarios and parameters are established.The evacuation time is calcu-lated by using the established model.The calculation method recommended in ‘NFPA 130:Standard for fixed guideway transit and passenger rail systems“.Transit is also used to calculate the evacuation time.The calculation method is compared with the sectional evacuation time proposed in this paper.The calculated results are close to each other.Finally,Anylogic software based on social force model is used to simulate the evacuation process,and the simulation results are compared with the calcu-lation results.The calculation results of the sectional evacuation time proposed in this paper have small error and are relatively reasonable.Key words :subway station fire failure;evacuation time model;evacuation experiment;Anylogic simulation㊀㊀随着我国轨道交通的迅猛发展,地铁成为人们日常出行的重要公共交通工具㊂地铁线路大多数是地下敷设,其建筑结构复杂㊁疏散路线长㊁通风照明条件差㊁电器设备种类多且人员高度集中㊂一旦发生事故,若疏散不及时,极易造成重大人员伤亡,带来无法挽回的严重后果㊂近年来,许多学者和专家致力于轨道交通车站消防安全方面的研究㊂Chen 和Yang [1]从疏散人员的特点㊁疏散设施㊁疏散组织和管理3个方面进行研究,建立评估紧急疏散能力模型,为提高地铁车站的安全设计提供技术支持㊂Song 等[2]通过分析引导员数量㊁位置㊁传播方向及影响范围等因素对第17卷第1期2020年2月现代交通技术Modern Transportation TechnologyVol．17㊀No．1Feb．2020疏散效率的影响,得出疏散引导员的数量与疏散效率并非正比关系,合理地安排疏散引导员可以提高疏散效率㊁节约成本,过多反而会影响疏散效率㊂专家们虽然对如何提高人员疏散效率和如何提高车站紧急疏散能力做了大量的研究,然而,却并未形成一个评估疏散安全指标㊂Shi等[34]提出地铁车站评估疏散性能的4个关键指标,即平均行人密度㊁平均疏散时间㊁平均疏散长度以及平均疏散能力㊂其中,平均疏散时间是评估地铁车站疏散性能和疏散能力的重要指标㊂关于疏散时间的计算方法,我国‘地铁设计规范“(GB50157 2013)[5]和美国‘NPFA130“(2014)提及较早,但两种规范均存在不足之处[6]㊂如‘地铁设计规范“(GB50157 2013)仅仅考虑人行楼梯和自动扶梯的通行能力对疏散时间的影响,忽略了客流移动速度㊁闸机及出入口通道等因素对疏散时间的影响;‘NPFA130“(2014)综合考虑通道㊁人行楼梯及自动扶梯的通行能力对疏散时间的影响,比较接近实际,但却忽略了人员响应时间和乘客下车时间的影响㊂有鉴于此,笔者认为有必要以典型地铁车站为例,根据人员在地铁火灾疏散过程中的实际情况,建立考虑人群密度与速度关系和空间环境变化的地铁车站分段客流疏散时间计算模型㊂根据‘NPFA130“(2014)提供的计算方法和本文建立的分段客流疏散时间计算模型分别计算疏散时间,对比两种计算结果㊂同时,通过组织人员疏散试验作为参数标定,利用Anylogic软件进行人员疏散模拟仿真,从而对本文提出的计算模型进行验证㊂1㊀分段客流疏散时间计算模型的建立㊀㊀发生火灾时,人员疏散过程涉及两个疏散时间,即可用安全疏散时间ASET和必需安全疏散时间RSET㊂当RSET<ASET时,则疏散人员可以安全疏散,否则人员将会遇到危险㊂安全余量=ASET-RSET,安全余量越大,人员疏散安全性越高,反之越低㊂本文结合人员疏散过程的实际情况,对RSET 进行详细的划分,即乘客下车时间㊁客流站台疏散时间㊁客流通过检票口时间及客流通过通道㊁人行楼梯和自动扶梯的时间㊂火灾发展过程和人员疏散过程之间的关系示意图[7]如图1所示㊂图1㊀火灾发展过程和人员疏散过程之间的关系示意图1．1㊀乘客下车时间模型乘客下车时间是车辆到达站台停稳之后,开启车门,乘客全部到达站台所需要的时间㊂本阶段包括列车开门时间和乘客下车通过车门的时间㊂列车的开门时间一般为2s,即t开=2s㊂陈绍宽等[8]通过建立单门乘客下车时间与下车乘客人数之间的关系,对数据进行分析后发现,单门乘客下车时间与乘客人数服从幂函数关系,即T=αxβ㊂其中,α㊁β为估计参数;x为单门下车人数㊂通过组织60人的人员疏散试验,视频观测得到疏散人员通过车门的时间关系曲线,如图2所示㊂图2㊀疏散人员通过车门的时间关系曲线根据上述分析结果,通过拟合得到地铁车站内乘客下车时间与下车乘客人数满足如下关系,即T1=T开+0．3916x0．9031(1) 1．2㊀客流站台疏散时间模型通过现场观测可知,乘客从下车到离开站台的整个过程可划分为两个阶段:第一阶段为乘客进入站台初期,此时乘客基本能够以正常的速度移动,其速度主要受站台内行人平均密度的影响;第二阶段为乘客行走一段时间后速度突然降低阶段,其速度主要受人行楼梯和自动扶梯疏散能力的影响㊂因此,经过站台的时间应为从车门到人行楼梯或自动扶梯的时间与经过速度突降点进入人行楼㊃48㊃现代交通技术2020年梯或自动扶梯的时间之和㊂根据以上分析,建立站台疏散时间模型[9]为T 2=l 1v 1+Q -l1v 1A 1B 1N +A 2B 2M ()[]A 1B 1N +A 2B 2M(2)式中,l 1为乘客从下车点到速度突降点之间的距离;v 1为乘客在l 1阶段的移动速度;Q 为疏散乘客数量;A 1为自动扶梯通行能力,人/(m㊃s);A 2为人行楼梯通行能力,人/(m㊃s);N 为自动扶梯的台数;M 为人行楼梯的个数;B 1为自动扶梯的总宽度,m;B 2为人行楼梯的总宽度,m㊂1．3㊀客流通过检票口时间模型地铁车站检票口以闸机为界分为付费区和非付费区㊂正常情况下,闸机为闭合状态,突发情况发生时,闸机将全部设置为开放状态,成为客流疏散通道㊂客流通过检票口的疏散时间[10]为T 3=P jF j N (3)式中,P j 为通过检票口的总人数;F j 为通过检票口的人员流量,人/(m㊃s);N 为闸机总数㊂1．4㊀客流通过通道㊁人行楼梯和自动扶梯时间模型㊀㊀客流在通道㊁人行楼梯和自动扶梯上的移动速度主要受行人密度的影响,密度越大,速度越小,反之越大㊂此处对疏散试验人行楼梯和划定区域内的人员进行观测,人行楼梯有效宽度为1．5m㊁斜长4m,区域长度为5m㊁宽度为2．8m㊂以1s 为数据采集间隔,即每1s 采集一次划定区域内的人员流量和密度㊂划定区域内的人员密度为d ,d =n /s ,其中,n 为划定区域内的人员数量;s 为划定区域的面积㊂单位流量f 为单位时间内通过有效长度人行楼梯和有效区域的人数,其计算公式为f =N /(L ˑT )(4)式中,N 为每秒内通过划定区域内的人数;L 为划分区域的有效宽度;T 为计数时间间隔,1s㊂平直通道内和上行楼梯内人员密度与速度的关系曲线如图3㊁图4所示㊂图3㊀平直通道内人员密度与速度的关系曲线图4㊀上行楼梯内人员密度与速度的关系曲线通过拟合得到平直通道内和上行楼梯内人员密度与速度关系的表达式分别为V 1=-0．2594ρ+1．6622(R 2=0．949)(5)V 2=-0．1766ρ+0．9531(R 2=0．6281)(6)通道㊁人行楼梯及自动扶梯上的疏散时间计算公式[11]为T 4=maxl 通道v 通道ρ()+max l 人行楼梯v 人行楼梯ρ(),l 自动扶梯v 自动扶梯[](7)疏散总时间T 为T =T 1+T 2+T 3+T 4=t 开+αx β+l 1v 1+Q -l1v 1A1B 1N +A 2B 2M ()[]A 1B 1N +A 2B 2M +P jF j N +maxl 通道v 通道ρ()+maxl人行楼梯v 人行楼梯ρ(),l 自动扶梯v 自动扶梯[](8)2㊀案例分析2．1㊀场景设置以某地铁车站为研究对象,该地铁车站为地下二层岛式车站,地下一层为站厅层,地下二层为站台层,站台有效长度为120m㊁宽度为18m㊂采用B 型地铁车辆㊁6节车厢编组,每节车厢有4个侧向门,车门宽1．3m,满载乘客为1800人㊂站厅层与站台层之间设有两座宽3m 的人行楼梯,另设上下行宽1m 自动扶梯各两对㊂站厅有效长度为60m㊁宽度为20m㊂设4个出入口通往地面,通道宽度为5m㊂通往4个出入口处设有4座人行楼梯,另外两个出入口处分别设置一部上行自动扶梯㊂站厅共设置12部闸机,其中,10部为宽0．55m 的单向闸机,两部为宽0．9m 的双向闸机㊂模拟地铁站台在运营高峰期时发生火灾,此时一辆列车满载乘客1800人停靠在站台,站台候车乘客200人,站厅滞留乘客150人,工作人员10人㊂㊃58㊃第1期李杨杨.地铁火灾事故中人员疏散时间计算模型与仿真人员疏散时,列车内乘客先通过车门走入站台,后经楼梯进入站厅,最后通过出入口到达安全地面㊂车站平面示意图如5所示㊂(a)站台层(b)站厅层图5㊀车站平面示意图2．2㊀根据‘NFPA130“(2014)计算疏散时间总疏散时间=最长疏散路线的总步行时间+不同流通要素处的等待时间之和㊂其计算公式为T 总=T +W p +W fb +W c(9)T =ðni =1T i =ðni =1L iv i(10)W p =F p -T 1(11)F p =L p C pe(12)W fb =F fb -F p(13)F fb=L cC cf(14)L c =L p -F p ㊃C es(15)W c =F c -max F fb ,F p ()[](16)F c =L cC ce(17)式中,T 为站台到安全区域的步行时间;W p 为站台出口处的等待时间;W fb 为检票口处的等待时间;W c 为站厅出口处的等待时间;T 为总步行时间;T i 为第i 段的步行时间;L i 为第i 段的长度;v i 为第i 段上的移动速度;F p 为站台出口处的流动时间;T 1为站台上的步行时间;L p 为站台的负荷人数;C pe 为站台出口的通行能力;F fb 为检票口处的流动时间;L c 为站厅的负荷人数;C cf 为检票口处的通行能力;C es 为紧急疏散楼梯的通行能力;F c 为站厅出口处的流动时间;C ce 为站厅出口处的通行能力㊂火灾情况下人员比较密集,站台通道和楼梯疏散时的密度分别为4人/m 2和3人/m 2㊂根据式(5)㊁式(6)可以得到火灾情况下站台通道和上行楼梯内疏散人员的平均移动速度分别为0．6m /s 和0．4m /s㊂从最远车门到楼梯的距离为38．5m,站厅到出入口楼梯通道长度为42m,楼梯斜长24m㊂由式(7)可得T =(38．5+42)/0．6+24/0.4=3．2min(18)根据‘NFPA130“(2014)中对于车站不同节点处的通行速度与通行能力的相关规定,一个当量通道宽度应为0．559m,站台楼梯总宽度应为10m,相当于18个当量,则C pe =630人/(m㊃min)㊂闸机口总宽度应为7．3m,相当于13个当量,则W p =2．9min;W fb =3．2min;W c =0,进而得出总的疏散时间为T 总=T +W p +W fb +W c =9．3min(19)2．3㊀按分段客流疏散时间计模型计算疏散时间一辆地铁A 型车满载乘客1800人,假设乘客均匀分布在车厢内,则每个车门的下车人数为75人㊂乘客的下车时间为T 1=2+0．3916ˑ750.9031=21．3s(20)距离疏散楼梯最远的乘客大约要行走38．5m,水平通道内的平均速度为0．6m /s㊂火灾发生时自动扶梯停运,作为疏散楼梯使用,其疏散能力为A 1=0．8A 2=0．8人/s㊃m ()A 2=3700人/h㊃m ()=1．03人/s㊃m ()(21)将以上参数代入式(2),可得T 2=64+165．2=229．2s =3．8min (22)疏散开始时,闸机全部处于开放状态㊂车站各部位的最大通过能力F 单向通道=5000人/(h∙m),则检票口的疏散时间T 3=3.5min㊂T 4=maxl 通道v 通道(ρ)+max l 人行楼梯v 人行楼梯(ρ),l 自动扶梯v 自动扶梯[](23)将相关数据代入式(23)可得T 4为2．2min,故疏散总时间为T =T 响应+T 1+T 2+T 3+T 410．9min(24)2．4㊀疏散时间计算结果对比分析根据‘NFPA130“(2014)和分段客流疏散时间计算模型分别计算出来的疏散时间为9．3min 和10．9min㊂后者大于前者的原因为本文建立的分段客流疏散时间计算模型综合考虑了通道㊁人行楼梯㊁自动扶梯㊁检票口的通行能力及乘客的下车时㊃68㊃现代交通技术2020年间等因素㊂如不考虑下车时间,则二者的计算结果相近㊂3㊀模拟仿真3．1㊀Anylogic 疏散模型设计及参数设定本文选取某地下二层岛式车站进行疏散仿真㊂初始情境设定为一列满载乘客(1800人)的列车停靠在站台内,站台上随机分布200行人,检票口处的通行能力为83人/(min∙m),4个出口各自被疏散人员选择的概率为1/4㊂对于不同设施内疏散人员的平均运动速度,专家们在不同的研究环境下得到的结果也各不相同,但都比较接近㊂如王秀丹[12]研究得出人员在重度恐慌下通过通道和楼扶梯的平均速度分别为0．64m /s㊁0．53m /s;本文通过人员疏散试验,得出人员在通道内及楼扶梯处的疏散速度分别为0．6m /s㊁0．4m /s㊂Anylogic 行人库建模行人疏散流程如图6所示㊂图6㊀Anylogic 行人库建模行人疏散流程根据疏散流程,单机发布疏散信息,60s 后开始进行人员疏散,不同时间段内客流密度示意图如图7所示㊂(a)疏散100s内(b)疏散200s内(c)疏散300s 内图7㊀不同时间段内客流密度示意图3．2㊀仿真结果分析将Anylogic 软件中运行的数据导入Excel 表,得到疏散时间与疏散人数之间的关系曲线,如图8所示㊂图8㊀疏散时间与疏散人数之间的关系曲线疏散仿真运行结束时,显示疏散用时共计686．89s,即11．4min㊂将其与分段客流疏散时间计算模型计算出的结果进行对比可知,疏散仿真用时要长于分段客流疏散时间计算模型的计算用时㊂主要原因如下:(1)由于搭建车站的结构环境及设施连接角度与实际车站存在差异,因此,其拥堵情况比较严重,延长了疏散时间㊂(2)仿真用时是指从疏散开始直到最后1名乘客从疏散界面中消失后的总用时,这必然比人员疏散时间计算模型的计算用时长㊂(3)采用分段客流疏散时间计算模型进行计算时,乘客的运动规律完全符合拟合获得的速度密度曲线,而仿真计算中行人个体的速度设置主要为起始速度㊁期望速度,体现的是个体差异㊂4㊀结论(1)采用分段客流疏散时间计算模型计算的结果与仿真计算结果相差4%,根据‘NFPA130“(2014)计算得出的结果与仿真计算结果相差18%㊂由此可知,本文所述分段客流疏散时间计算模型的计算结果误差较小,相对较为合理㊂㊃78㊃第1期李杨杨.地铁火灾事故中人员疏散时间计算模型与仿真(2)从仿真客流密度示意图中可以看出,客流疏散的瓶颈区主要集中在人行楼梯㊁自动扶梯和闸机处,主要是由于火灾事故发生时,客流量猛增导致人行楼梯㊁自动扶梯和闸机处的通行能力不足,造成人群拥挤堵塞㊂因此,城市地铁车站在结构设计㊁空间布局方面应力求实用㊁简洁,保持视野开阔,并设置明确有效的导向标识㊂参考文献[1]CHEN H,YANG X.Emergency evacuation capacity ofsubway stations[J].Procedia-social and behavioral sci-ences,2012(43):339348.[2]SONG X,ZHANG Z,PENG G,et al.Effect of authorityfigures for pedestrian evacuation at metro stations[J].Physica A:statistical mechanics and its applications, 2017(465):599612.[3]SHI C,ZHONG M,NONG X,et al.Modeling and safetystrategy of passenger evacuation in a metro station in Chi-na[J].Safety science,2012,50(5):13191332. [4]ZHANG L,LIU M,WU X,et al.Simulation-based routeplanning for pedestrian evacuation in metro stations:acase study[J].Automation in construction,2016(71): 430442.[5]中国人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.地铁设计规范:GB 50157—2013[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.[6]吴娇蓉,冯建栋,陈小鸿.中美地铁车站火灾疏散设计规范对比与分析[J].同济大学学报(自然科学版), 2009,37(8):4651.[7]张程.地铁人员行为特征与人员疏散仿真[D].重庆:重庆大学,2013.[8]陈绍宽,李思悦,李雪,等.地铁车站内乘客疏散时间计算方法研究[J].交通运输系统工程与信息,2008, 8(4):101107.[9]法政.突发状况下城市轨道交通车站客流疏散时间研究[D].济南:山东建筑大学,2015.[10]张志飞,陈建宏,杨立兵.地铁火灾事故中人员安全疏散时间的计算[J].现代城市轨道交通,2008(3):6870.[11]张朝峰.地铁换乘站行人流特性和疏散时间模型研究[D].北京:北京交通大学,2010.[12]王秀丹.基于行人运动特性分析的地铁站紧急疏散仿真[D].北京:北京交通大学,2014.(责任编辑㊀徐㊀静)ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ第十届钢结构进展国际会议(ICASS 2020)钢结构进展国际会议(International Conference on Advances in Steel Structures,ICASS)是国际著名钢结构学者陈绍礼讲座教授于1996年发起的最具影响力的国际钢结构学术会议之一,每2~3年举办一届,参会人员涵盖全球钢结构领域的著名专家和高被引学者,旨在探讨与推进钢结构领域的最新研究进展㊂会议至今已分别在中国香港(1996,1999,2002,2009,2018),中国上海(2005),新加坡(2007),中国南京(2012),葡萄牙(2015)成功举办九届㊂第十届大会将于2020年12月10~12日在中国成都举行㊂会议主题包括但不限于:①空间结构,装配式结构,索膜结构,可展结构,框架结构,高层结构,桥梁,组合及混合结构,柔性防护结构;②柱,梁,索,构件连接;③冷弯型钢,低屈服点钢,不锈钢,高性能钢材,新型金属材料;④计算理论,非线性分析,结构稳定,二阶弹塑性分析,时程分析,结构找形,动力分析,结构疲劳,防火与防腐,风工程,地震工程,连续倒塌;⑤概念设计及方法,规范及标准,性能化设计,设计专家系统;⑥幕墙,筒仓,管道,海上平台,塔桅结构,钢结构加固改造等㊂(中国钢结构网)㊃88㊃现代交通技术2020年。
人员疏散荷载实际值与规范计算值的对比
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［６］刘丰，庄越挺．基于多自主智能体的群体 动 画 创 作［Ｊ］．计 算 机 研 究 与 发 展 ，２００４，４１（１）：１０４－１１０．
［７］Ｃｏｌｏｍｂｏ Ｒ Ｍ， Ｍ Ｄ Ｒｏｓｉｎｉ．Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ ｆｌｏｗｓ ａｎｄ ｎｏｎｃｌａｓｓｉｃａｌ ｓｈｏｃｋｓ［Ｊ］．Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２００５， ２８（１３）：１５５３－１５６７．
疏散对疏散时间的影响。 １ 商 场 消 防 设 置 与 性 能 化 要 求 的 吻 合 度 １．１ 商 场 存 在 的 主 要ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ问 题
（１）商业 步 行 街 的 防 火 分 区 面 积 过 大 。 淮 安 万 达 购 物广场的步行街中庭 ，按照我国规范，需 要 用 防 火 卷 帘 将 各层的开口与回廊进行分隔 ，否则步行街面积三层叠加 。
３１００１４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ ａ ｒｅａｌｉｓｔｉｃ ａｎｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｒｏｗｄ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｉｎ ａ ｖｉｒｔｕａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆｔｅｎ ｒｅｑｕｉｒｅｓ ｅｘｅｃｕｔｉｎｇ ｃｕｍｂｅｒｓｏｍｅ ｍａｎｕａｌ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｐａ－ ｒａｍｅｔｅｒｓ．Ａｉｍｅｄ ａｔ ｔｈｉｓ ｔｅｄｉｏｕｓ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｃｒｏｗｄ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｖｅ－ ｌｏｃｉｔｙ ｆｉｅｌｄ－ｄｒｉｖｅｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔｅｓｔｓ ｆｏｕｒ ｓｔｅｐｓ：ｃａｐｔｕｒｉｎｇ
教室火灾及人员疏散的模拟与计算
讲台２ １．０ｍ×１．０ｍ×１．０ｍ １
课桌（左排） ４．０ｍ×０．４ｍ×０．９ｍ １５
课桌（中排） ８．０ｍ×０．４ｍ×０．９ｍ １５
课桌（右排） ４．０ｍ×０．４ｍ×０．９ｍ １５
椅子（左排） ４．０ｍ×０．３ｍ×０．５ｍ １５
椅子（中排） ８．０ｍ×０．３ｍ×０．５ｍ １５
椅子（右排） ４．０ｍ×０．３ｍ×０．５ｍ １５
模拟对象为一间可容纳２４０人的多媒 体 教 室。 通 过 图１可以了解教室 的 结 构 和 布 局 ，教 室 中 的 主 要 设 施 见 表１所示。
ＺＨＡＮＧ Ｑｉｎｇ－ｓｏｎｇ，ＪＩ Ｈｕａｎ－ｌｅ，ＹＡＮＧ Ｙｉ－ｎａｎ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｉｖｉｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｏｏｌ ＰｙｒｏＳｉｍ ｆｒｏｍ ＦＤＳ ｗａｓ ａｐ－ ｐｌｉｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ａｉｒｃｒａｆｔ ｃａｂｉｎ ｅｎｃｌｏｓｅｄ ｆｉｒｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｃｏｎｔｒａｓｔ，ｔｈｅ ｃａｂｉｎ ｓｍｏｋｅ ｓｐｒｅａｄ ｓｐｅｅｄ，ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｖｅｒ ｔｉｍｅ ｕｎ－ ｄｅｒ ｔｗｏ ｓｃｅｎａｒｉｏｓ ｏｆ ｃａｂｉｎ ｄｏｏｒｓ ｃｌｏｓｅｄ ａｎｄ ｃａｂｉｎ ｄｏｏｒｓ ｏｐｅｎ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃａｂｉｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｃａｎ ｉｎ－ ｄｉｃａｔｅ ｔｈｅ ｈｅａｔ ａｎｄ ｓｍｏｋｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｂｉｎ ｖｉｓｕａｌｌｙ； ｇｏｏｄ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ ｓｏ ａｓ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｅ－ ｖａｃｕａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｃａｂｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｃａｎ ｌｏｗｅｒ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｒｅｌｅａｓｅ ｒａｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｒｅ ｓｍｏｋｅ；ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ａｉｒｃｒａｆｔ ｃａｂｉｎ
地下商业建筑人员疏散时间理论计算与软件模拟分析
关键词 ： 人员疏散 ； 时间 ； 理论计算 ； 软件模拟
中 图 分 类 号 ： ９４ ４ Ｔ ９ ８ １ Ｘ ２ ． ； Ｕ ９ｕ ａ ｏ ａ ｏ ｔ ｒ ｉ ｕ ａ ｏ ｎ ｔ ｖ ｃ ａ ｉ ｎ ｔｍ ｅ ｏ ｈ ｏ ｅ ｉａ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｎｄ ｓ ｆｗａ ｅ ｓｍ ｌ ｔ ｎ ｏ ｈｅ ｅ ａ ｕ ｔｏ ｉ ｆ ｔ ｅ ｉ ｉ
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０ 引 言
随着 城 市 的 发展 和 人 口的增 长 ， 市 可 供 利 用 城 的土地 资 源 日渐 紧 缺 。在 这 种 形 势 下 ， 下 商业 建 地 筑 成 为城市 可持 续 发展 的一 种重 要模 式 。但是 由于
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人流的动态模拟与城市应急疏散规划定量建模
人流的动态模拟与城市应急疏散规划定量建模人口密集的城市中，人流的动态模拟及城市应急疏散规划的定量建模是一项重要任务。
这一建模工作可以帮助城市规划者和应急管理部门更好地了解人流的行为和城市的应急疏散需求，从而提供可靠的数据支持，以便对城市中的人流进行合理管理和应急疏散的规划与决策。
在这篇文章中，我们将探讨人流的动态模拟与城市应急疏散规划定量建模的重要性以及相关方法和技术。
首先，人流的动态模拟是了解城市人口行为的重要手段。
通过模拟和分析人流的动态变化，可以揭示不同时间段和地点的人口密度分布情况以及人流的流向和转移路径。
这些信息对城市规划和交通管理具有重要意义。
例如，通过模拟分析人流在不同时间段下的密集区域，可以为规划地铁、公交线路以及商业、居住区的布局提供科学依据。
此外，人流模拟还可以为城市交通管制和疏导提供决策支持，以优化交通流动，减少交通拥堵和事故发生的概率。
其次，城市应急疏散规划需要建立定量的模型来评估城市中人流的疏散能力与需求。
在人群拥挤的紧急情况下，合理的应急疏散规划可以提高人员疏散效率并减少伤亡人数。
城市应急疏散规划的定量建模是基于人口密度分布、人流速度、出口和路径选择等因素，用数学和计算方法模拟和预测人群疏散的效果。
通过建立定量模型，可以评估人口疏散的时间、人流的流向和路径，以及疏散过程中可能出现的瓶颈与风险。
这些信息有助于城市应急管理部门制定科学的应急疏散预案，提前规划出口位置，优化人流疏散通道，确保人员安全疏散。
对于人流的动态模拟与城市应急疏散规划定量建模，有一些常用的方法和技术。
首先是基于代理人的模拟方法，代理人模型是一种将人口抽象为个体代理人，通过模拟每个代理人的行为和决策来研究整个人群的行为特征和人流模式。
代理人模型通常基于个体行为和环境因素建立数学模型，通过计算机仿真得到相应的模拟结果，从而推断整个人群的行为和城市中人流的变化情况。
其次是基于流体动力学的模拟方法，将人流视为流体，并基于流体力学的原理来模拟和分析人流的流动和传播规律。
基于理论计算和模拟仿真的轨道交通地下车站大客流紧急疏散能力评价及比较
灾中人员逃生行为的研究，逐渐由人工数据分析转
变为计算机仿真模拟分析。根据原理的不同，目前
国内外已经提出了多种疏散仿真模型，主要分为离
散模型和连续模型两大类。离散模型能很好研究人
员的逃生时间和路线选择问题，连续模型重点研究
了 人 的 心 理 对 逃 生 过 程 的 影 响 。如 典 型 的 基 于 离
3 评价案例及对比分析
选择南方某地下车站，分别采用理论和模拟仿 真方法，计算远期超高峰小时一列进站列车所载的 乘客及站台上的候车人员全部撤离站台到达安全区 时间。 3.1 车站建筑概况
选择某地下二层岛式站台车站，有效站台宽度 为12m，车站总建筑面积为19 849m2。车站共设4个出 入口，出入口各设2台上、下行自动扶梯和4部楼梯， 提升高度为10.5m，车站总平面及各层平面，如图1。
轨道交通作为一种全封闭、大运量的城市交通 运载工具，具有运量大、速度快、安全、舒适、准点等 特点。但随着近年来轨道交通的快速建设和开通运 营，越来越多的城市轨道交通已步入网络化运营时 代。网络化运营突出特点就是会出现客流的激增， 对于封闭的地下空间，其安全风险也会越来越突出。 运营期间，仅是信号、供电、车辆等设备故障，引起的 线路降级运行或停运，都会造成地下乘客大量聚集， 无法及时疏散出去，形成较大的安全隐患。若一旦发 生地下火灾、爆炸或其他事故，由于地下空间人员密 集、空间狭小，极易发生群死群伤事故。突发事件发 生时，如何快速的将地下乘客疏散至安全区域，自始 至终都是轨道交通运营安全中迫切而又复杂的问 题。近年来国内设计和研究人员分别从建筑设计、乘 客行为等方面，对轨道交通车站大客流疏散进行了
Q1、Q2—远期或客流控制期中超高峰小时1列进 站列车的最大客流断面流量和站台候车乘客。
人员疏散荷载实际值与规范计算值的对比
灾条件下的 ＣＯ、ＣＯ２、氰化物 的 浓 度 等 ；管 理 是 指 准 安 全 区的火灾荷载控制以及通畅性 、应急救 援 系 统、广 播 疏 导 疏散等因素。首先针对该类商业建筑存在的商业建筑防 火分区面积过大、疏 散 距 离 超 长 和 疏 散 宽 度 过 大 等 问 题 进行性能化设计，评估该商场是否达到 规 范 的 相 应 要 求 ； 其次调查商场的内部结构 、消防设施的 布 置、火 灾 荷 载 的 分布、疏散通道的 通 畅 性 等 相 关 情 况 与 性 能 化 初 步 设 计 的吻合度。最后 调 查 商 场 内 实 际 的 人 员 荷 载 ，对 比 研 究 实际人员荷载和规范规定的人员荷载两种情况下的人员
［４］Ｒｅｙｎｏｌｄｓ Ｃ Ｗ．Ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｆｏｒ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ［Ｃ］． Ｓａｎ Ｊｏｓｅ：Ｇａｍｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，１９９９．
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消 防 科 学 与 技 术 ２０１２ 年 １１ 月 第 ３１ 卷 第 １１ 期
采取上述措施 后 步 行 街 可 作 为 疏 散 的 “准 安 全 区 ”， 步行街可作为一个防火分区。 １．４ 商 场 的 实 际 调 查 情 况
淮安万达广场商场的实际运行情况的调查内容主要 为：是否按照性能化设计的要求设 置 消 防 设 施 ；是 否 按 性 能化设计要求控制火灾荷载 ；通道及疏散门可开启性等 。
城轨站人群应急疏散建模与仿真分析
目录第1章绪论 (3)1.1 研究背景及意义 (3)1.2 研究现状综述 (6)1.3 论文章节安排及研究思路 (7)1.3.1 论文章节安排 (7)1.3.2 研究技术路线 (7)1.4 本章小结 (8)第2章人员疏散的影响因素 (9)2.1 个体特征对应急疏散的影响 (9)2.2 站内空间布局及建筑结构对应急疏散的影响 (11)2.3 人群疏散行为对应急疏散的影响 (12)2.4 本章小结 (13)第3章人员疏散行为调查分析 (13)3.1 调查问卷设计 (13)3.1.1 问卷数据统计分析 (13)3.1.2 不同个体特征下疏散行为交叉分析 (19)3.1.3 不同个体特征下拥挤反应交叉分析 (21)3.1.4 问卷结果分析 (23)3.2 本章小结 (23)第4章基于Anylogic的城轨站应急疏散仿真 (23)4.1 仿真建模步骤 (23)4.2 构建模型环境 (25)4.3 行人流程图 (27)4.4 仿真参数设计 (28)4.5 本章小结 (29)第5章城轨站应急疏散仿真分析 (30)5.1 一般情况下应急仿真研究 (30)5.2 火灾情况下应急仿真研究 (33)5.3 楼梯宽度对火灾情况下应急疏散的影响 (37)5.4 基于仿真结果的结论及建议 (39)参考文献 (40)谢辞 ............................................................................................................... 错误!未定义书签。
附录 (41)附录1 轨道交通安全疏散行为调查问卷 (41)城轨站人群应急疏散建模与仿真分析摘要随着我国城市规模的发展和扩大，轨道交通已经成为越来越多的城市的主要交通工具。
轨道交通是大多数人进行中距离出行的重要交通工具，具有速度较快、经济实惠、相对安全、载客量多等优点，深受人民群众的喜爱。
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随着我国经济 的 快 速 发 展 ， 各地新建的商业建筑规 模越来越大 ， 其中一些建筑具有一定的 独 特 性 ， 现有的消 因此在防火设计 防法规并不完全 适 用 于 这 类 新 型 建 筑 ， 上存在一定 的 问 题 。 相 对 于 建 筑 业 的 发 展 速 度 ， 我国对 于商业建 筑 防 火 方 面 的 技 术 要 求 及 标 准 的 制 定 较 为 滞 会发生与商业建筑的实际使用功能 不 相 适 应 的 地 方 。 后，
பைடு நூலகம்
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参考文献 ：
［ ］黄华林 ． 基于地板场模型的歌舞厅人 群 疏 散 仿 真 ［ 广州： 中山大 １ Ｄ］ ． 学， ２ ０ １ ０． ［ ］田玉敏 ． ］ 火灾中人员的行为及其模拟计算方法的研究 ［ 安全与环 ２ Ｊ ． （ ） ： 境学报 ， ２ ０ ０ ６， ６ １ ２ ６－２ ７． ［ ］徐方 ， ］ 魏东 ， 魏星 ． 公共聚集场所人群疏散基础数据的分析 ［ 中国 ３ Ｊ ． （ ） ： 安全科学学报 ， ２ ０ ０ ８， １ ８ ４ １ ３ ７－１ ４ ４． ［ ］ ， ４ Ｊ ｉ ａ ｎ ｏ ｎ Ｓ ｈ ｉ Ａ ｉ ｚ ｈ ｕ Ｒ ｅ ｎ， Ｃ ｈ ｉ Ｃ ｈ ｅ ｎ． Ａ ｅ ｎ ｔ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｅ ｖ ａ ｃ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ － ｙ ｇ ｇ ｌ ａ ｒ ｅ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｆ ｉ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ［ Ｊ］ ． Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｏ ｆ ｕ ｂ ｌ ｉ ｃ ｇ ｇ ｐ ， ２ ０ ０ ９， １ ８： ３ ３ ８－３ ４ ７． Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ［ ］辛青华 ． 建筑火灾的 Ｃ 长 沙： 中南 ５ Ｆ Ａ Ｓ Ｔ 模拟与安全疏散研究［ Ｄ］ ． 大学 ， ２ ０ ０ ９． ［ ］唐巍 ， 常帅男 ， 杨 谱， 等． 基于 ｂ ６ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ Ｅ Ｘ Ｏ ＤＵ Ｓ模 拟 评 估 高 校 宿 舍 ｇ ］ （ ） ： 疏散安全 ［ 安全 ， Ｊ ． ２ ０ １ １， １ ８－１ １． ［ ］王驰 ． 某地铁站火灾情况下人员安全 疏 散 研 究 ［ 北京： 北京交通 ７ Ｄ］ ． 大学 ， ２ ０ ０ ７． ［ ］简贤文 ， 陈文 龙 ， 沈 子 腾， 等． 运用 ｂ ８ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ Ｅ Ｘ Ｏ ＤＵ Ｓ评估台北捷运 ｇ ］ 地下车站避难安全 － 以捷运新店站为例 ［ 岩石力学 与 工 程 学 报 ， Ｊ ． （ ） ： ２ ０ １ １， ３ ０ １ １－２．
以火灾性能为基础的性能化设计方法是解 决 这 一 难 题 的 是建筑防火设计方法发展的 必 然 趋 势 ， 并已成 可行方法 ， 为世界各国建筑界与消防界的共识 。 人 员 疏 散 分 析 是 性 能化防火设计的一个关键技术环节 。 人 员 疏 散 模 拟 是 性 也是人员疏散研究 能化防火设计中 最 常 用 的 技 术 手 段 ， 的主要组成部分 。 １ 水力模型计算方法 水力疏散计算模型将人在疏散通道内 的 走 动 模 拟 为 水在管道内的流 动 状 态 ， 可将人群的疏散作为一种整体 完全忽略人的个体特性 。 因此 ， 该模型对人员疏散 运动 ， 过程作如下假设 ： 疏散人员具有相同的 特 征 ， 且均具有足 够的身体条件疏散到安全地点 ； 疏散人 员 是 清 醒 的 ， 在疏 且在疏散过程 散开始的时刻同 时 井 然 有 序 地 进 行 疏 散 ， 在疏散过程中， 人流 中不会中途返回选择其他疏散路径 ； 的流量与疏散通 道 的 宽 度 成 正 比 分 配 ， 即从某一出口疏 人员 散的人数按其宽 度 占 出 口 总 宽 度 的 比 例 进 行 分 配 ； 从每个可用的疏散出口疏散且所有人的疏 散 速 度 一 致 并 保持不变 。
建筑防火设计
人员疏散计算与模拟方法对比
丰茂武 （ ） 徐州市消防支队 ， 江苏 徐州 ２ ２ １ １ ０ ０
运用 Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ Ｅ Ｘ Ｏ ＤＵ Ｓ和Ｐ ａ ｔ ｈ ｆ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ对 有 顶 商 业 摘 要 ： ｇ 街建立了人员安全疏散模型 ， 模拟有顶 商 业 街 人 员 安 全 疏 散 情 。对 况， 得出人员安全疏散所需时 间 分 别 为 １ １ ２ ８ｓ 和 １ １ ４ ３ｓ 两个软件模拟结 果 比 较 一 致 。 采 用 了 水 力 模 比人员疏散过程 ， 型计算方法对人员安全疏散进行计算 ， 计算得出人员安全疏散 ， 比软件模拟更为保守 。 三组计算结果分 所 需的时间为 １ １ ６ ９ｓ 选取各 组 数 据 中 最 为 保 守 的 值 别给出了各层人员的疏散时间 ， 作为该有顶商业步行街的性能化安全疏散依据 。 关键词 ： 安全疏散 ；计算模型 ；模拟软件 ；商业步行街 ；性 能化防火设计 中图分类号 ： Ｘ ９ １ ３． ４， ＴＵ ２ ４ ７ 文献标志码 ：Ａ （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ ９－０ ０ ２ ９ ２ ０ １ ２ １ １－１ １ ５ ０－０ ５