国内外安全疏散模型初探

体 粒子 存 在 于 网 格 节 点 上 ， 沿 网格 线 运 动 ， 有 粒 子 根 并 所
设 计 去 确 定 一 个 最 优 的解 决 方 案 ， 给 设 计 者 提 供 了更 这 大 的 设 计 弹 性 ， 高 了安 全 水 平 。 提
４ Ｓ ＭＵＬ Ｉ ＥＸ模 型
据 一 定 的规 则 （ 撞 规 则 ） 步 地 随 着 整 时 间 步 相 互 碰 撞 碰 同 和 移 动 （ 间 演 化 ） 同 步 就 是 要 求 在 每 一 个 整 时 间 步 时 。 —
时 刻 ， 有 粒 子 都 处 在 相 应 的 节 点 上 ， 且 同一 个 节 点 所 并
ＳＭＵＬ Ｘ 是 英 国联 合 环 境 有 限公 司 主 要 用 于 多 层 Ｉ Ｅ 建 筑 人 员 疏 散 模 拟 计 算 的商 业 软件 。 该 模 型 同样 属 于精 细 网格 模 型 ， 利用 Ｃ Ｄ 生 成 Ｄ Ｆ Ａ Ｘ 文 件 对 多 层 建 筑 进 行 分 层 建 筑 平 面 初 始 化 ， 生 成 ０２ｉ 并 ． ｎ ×０ ２ｍ 的 正 方 形 网格 点 ， 匀 覆 盖 到 建 筑 空 间 上 ， 个 ． 均 每 网 格 可 与 邻 近 的 １ 个 网格 点 相 连 ， ６ 建筑 中 的疏 散 楼 梯 单
等 ） 流体 想 像 成 由 大 量 只 有 质 量 没 有 体 积 的 微 小 粒 子 组 ，
统 的工程 分析模 型 ， 产生 了真 实的人 与人 、 与火 、 人 人与
建筑的相互作用 。 因此 ， 够 在 更 短 的 时 间 内测 试 更 多 的 能
设 计 方 案 的 疏 散 性 能 ， 而 找 到最 优 的 解 决 方 法 ， 脱 了 从 摆 用 人 做 实验 所 带来 的 高 开 销 和 潜在 的 危 险 性 。此 模型 能
Ｌｎ ｉｋ和 Ｅｘｔ 终 疏 散 到 室 外 。 ｉ最
５ Ｅ ＧＲＥ Ｓ模 型 Ｓ
ＥＧＲＥＳ （ Ｓ Ｅｍｅ ｇ ｎ ｙ ｒ ｅ ｃ Ｇｒ ｕ Ｒｅ ｐ ｎｓ Ｅｖ ｃ ａ ｉ ｎ ｏ ｐ ｓｏ ｅ ａ ｕ ｔｏ
度 图 ” 行 变 更 ， 据 各 人 员 对 周 围环 境 的重 新 认 识 变 更 进 根 各 自的“ 危 险度 图” 总 。
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独建 模 。模 型 中人 员疏 散 方 向主 要 由用 户 定 义 的 Ｌｎ ｉ ｋ和
Ｅｘｔ 定 ， ｉ决 疏散 楼 梯 与 各 层 建 筑 面 积 的 连 接 称 为 Ｌ ｎ 各 ｉｋ，
层 人员 通 过 Ｌ ｎ 键词 ： 疏散 ；火 灾模 型 ；火 灾 危 险 性
中 图 分 类 号 ： １ ，Ｔ ７ Ｘ９ ３ Ｕ９ ２
文 章 编 号 ｛０ ９ ０ ９ ２ ０ ） ２ ０ Ｉ ２ １ ０ —０ ２ （ ０ ８ Ｓ —０ １ ～Ｏ
火 灾 造 成 重 大 人 员 伤 亡 的 案 例 大 都 与 人 员 疏 散 密 切 相关 。 了充 分 保 证 人 员 的安 全 ， 员 疏 散 策 略 必 须 综 合 为 人
不 包 括 对 角 线 运 动 ） 据 自己 的 “ 危 险 度 图 ” 择 一 个 根 总 选 空 的 、 险度 最 低 的格 点 作 为 运 动 的 目标 格 点 ； 二 阶 段 危 第 的 目的是 解 决 冲 突 ， 所有 人 员 按 第 一 阶 段 变 更 之 后 ， 果 如
进 入 某 个格 点 的 人数 大 于 ０ 则按 每个 相 同 的概 率 选 择 一 ，
够运用输入 的 Ｃ ＡＤ 图 作 为 数 据 用 于计 算 ， 显 示 建 筑 物 并
人 员 疏 散 时 哪 里 会 出 现 “ 颈 ” 并 能 够 方 便 地 评 价 不 同 瓶 ，
成 ， 间也 离散 成 人 员 疏 散 模 型 的 分 类 及 特 点 。 灾 情 况 时 火 下 ， 员 疏 散 模 型 及 应 用 研 究 整 时 间 步 （＝ ０ １ … ， 流 人 ， ， ，
水 口流 速 的设 定 。
３ ＥＸＯＤＵＳ模 型
上 ， 流 体 及 其 存 在 的 时 间 和 空 间完 全 离 散 ， 出离 散 的 将 给
流体 粒 子 之 间 相 互 作 用 及 迁 移 的 规 则 ， 粒 子 运 动 遵 守 使 力 学 守 恒 定 律 ， 时服 从 统 计 规 律 。 有 的粒 子 同 步 地 随 同 所
１ １
上 的粒 子 之 间 发 生 碰 撞 ， 下 一 时 刻 ＋ １ 粒 子 正 好 在 — ， 运 动 到 邻 近 的 节 点 ， 和 其 他 达 到 该 节 点 的 粒 子 发 生 碰 又
撞 。碰 撞 规 则 是 指 粒 子 间相 互 碰撞 和 碰 撞 后 如 何 运 动 的
消防科 学 与技 术 ２ ０ ０ ８年 ８月第 ２ ７卷增 刊
位 留 下 ， 余 回到 原 位 ； 后 一 个 阶 段 主要 是 对 “ 危 险 其 最 总
为 Ｅ ｉ， 建 筑 物 内人 员 的 最 终 出 口 。 ｘｔ 是
模 型 中人 员 的初 始 位 置 可 以定 义 在 建 筑 中 的任 一 部
分 ， 员 特 性 主 要 包 括 ： 体 尺 寸 、 行 速 度 和 对 于 报 警 人 人 步 的 反应 时 间 。 过 不 同 的人 员 速 度 的 定 义 ， 使模 型 在一 通 就 定 意 义 上 可 以 模 拟残 疾人 的 疏散 。模 型 中 人员 分 别 通 过
７ 社 会 力 模 型
社 会 力 模 型 基 于 多 粒 子 自驱 动 系统 框 架 ， 定 组 成 假
人 群 的 个 体 具 有 思 考 和 对 周 围环 境 作 出反 应 的 能 力 ， 将 人 的 主 观 愿 望 、 与 人 的相 互 关 系 以 及 人 与环 境 之 间 的 人 相 互 影 响 用 社 会 力 的概 念 来 描 述 ， 一 般 的力 学 模 型 ， 用 模 拟 步 行 者 恐 慌 时 的 拥 挤 动 力 学 。社 会 力 的作 用 将 引起 人 员 个 体 的 行 为 改 变 ， 而模 拟人 员 的个 体 行 为 特 征 。 进 中 国科 学 技 术 大学 的宋 卫 国 等人 也 采 用社 会 力 模 型
甚 至 忽 略 了疏 散 楼 梯 在 建 筑 中 的 相 对 位 置 ， 点 关 注 的 重 是 疏 散 楼 梯 的 瓶 颈 效 应 以及 疏 散 楼 梯 的 最 大 人 员 荷 载 量 。也 就 是 说 ， 散楼 梯 是 一 个 带 有 一 定 蓄 水 量 的水 池 ， 疏
文 献标 志 码 ； Ｂ
考 虑 紧 急 状 况 下 外 界 环 境 因 素 和人 员 自身 的心 理 行 为 变 化 。 目前 ， 员 安 全 疏 散 的 研 究 和 分 析 主 要 包 含 两 个 方 人
该 水 池 有 ” 进 水 口（ 表 层 建 筑层 ） 而 只有 １ 出水 个 代 ， 个
面 ， 一 是 人 员 疏 散 的模 型 研 究 ； 二 是 火 灾 中 的人 员 行 其 其 为 。 对 于 人 员 安 全 疏 散 的模 型研 究 ， 统 计 当 前 国际 上 而 据 已 建 立 和 正 在 开 发 的人 员 疏 散 模 型 大 约 有 ２ ０余 种 ， 者 笔 对其 中 常用 的模 型 进 行 介 绍 。 １ 格 子 气 自动 机模 型
ｆｏ Ｓ ｒ ｃｕ ｅＳ ｕ ｙ 疏 散 模 型 主 要 由 Ｋｅｃ ｅｌ 人 开 ｒ ｍ ｔｕ ｔｒ ｔｄ ） ｔｈ ｌ 等
发 ， 英 国 ＡＥＡ 技 术 股 份 公 司 的 商 业 软 件 ， 软 件 适 用 是 该 于舰 船 、 乐 场 所 、 业 和 商 业 设 施 以 及 火 车 站 等 人 员 密 娱 工 集 场 所 的人 员 疏 散 的 模 拟计 算 。
用规则及 完全并 行 的布尔运算 规则 ， 表现宏 观流 动 的 来
复杂行为及其时间演化 。 传 统 的 格 子 气 自 动 机 方 法 主 要 模 拟 流 场 ， 接 从 直 Ｂ ｌ ｍａ ｏ ｚ ｎ碰 撞 模 型 出 发 作 完 全 离 散 处 理 ， 流 体 存 在 的 ｔ 将 空 间 划 分 成 离 散 的 网格 （ 正 方 形 网 格 、 三 角 形 网 格 如 正
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薰 套 囊
垂
国 内外 安 全 疏 散 模 型 初 探
张 国 成 ，李 艳 艳
（ 天津 市塘 沽 区 消防 支队 ， 津 ３ ０ ５ ） 天 ０ ４ ０
摘 要 ： 过 对 国 内 外 安 全 疏 散 模 型 进 行 调 研 ， 格 子 气 通 对 自 动 机 模 型 、水 力 模 型 、 ＥＸ０ＤＵＳ 模 型 、 Ｉ ＵＬＥＸ 模 型 、 ＳＭ
Ｅ Ｏ Ｘ Ｄｕｓ是 一套设 计 的软件 工具 去模 拟 大量 的人
群 从 各 种 类 型 的 围合 区 域 疏 散 。包 括 应用 于 建 筑 环 境 的
ｂ ｉ ｉｇ ＸＯＤＵＳ， 用 于 飞 机 的 ａｒ ＯＤＵＳ和 应 用 于 ｕｌ ｎ Ｅ ｄ 应 ｉＥＸ
着 离 散 的 时 间 步 依 据 给 定 的 规 则 在 网 格 节 点 上 相 互 作 用 ， 网格 线 在 节 点 之 间 运 动 ， 成 格 子 气 自动 机 的 运 沿 构 行。 因此 ， 子 气 自动 机 模 型实 现 了 用 简 单 的 微 观 局 域 作 格
航 海 的 ｍａｉｍｅ Ｘ ＤＵＳ 适 用 于 铁 路 系 统 的 ｒｉ Ｅ Ｏ ｔ ， ｒｉ Ｘ Ｄ ａ Ｅ Ｏ ＵＳ正在 研 发 中 。 外 ，ｒ Ｘ ＤＵ Ｉ 此 ｖＥ Ｏ Ｓ可 用 于 观看 Ｅ Ｏ ＵＳ产 生 的 ３ 疏 散 模 拟 过 程 。Ｅ Ｏ Ｓ突破 了传 Ｘ Ｄ Ｄ Ｘ ＤＵ
格 子 气 自动 机 模 型 建 立 在 一 种 简 单 的 微 观 世 界 之
口（ 疏散楼梯 地面 出 口） 分别设定 进水 口和 出水 口的流 ，
速， 有 个 进 水 口和 １个 出水 口同 时 开 启 时 ， 有 的水 量 所