疏散出口

关键词： 走道 通道 人员 火灾事故

疏散出口（精选八篇）

疏散出口 篇1

1 工程概况

该影院位于高层综合建筑的第5层, 层高8 m, 总面积约为4 000 m2。5层划分有2个防火分区, 面积分别为1 983.89、2 181.84 m2。该影院共有5个放映厅, 5部可用疏散楼梯, 布局如图1所示。标记放映厅和房间为WP, 走道和大厅为HA, 前室为LA, 楼梯为SW, 目标节点为DS。防火分区用特级防火卷帘分隔, 人员在疏散过程中可通过防火卷帘的疏散门跨越防火分区。防火分区如图2所示。

虽然该项目中存在以下问题与《高层民用建筑设计防火规范》 (GB 50045-95) (2005) 相冲突, 但通过消防性能化设计的方法弥补了建筑结构的不足, 并通过了专家消防性能化论证, 以此保证影院的人员安全。

(1) 1、5号放映厅建筑面积超过规范规定的200

m2。

(2) 安全疏散宽度不满足规范规定的百人疏散宽度不小于1

m的规定。

2 疏散方案及结果分析

笔者采用EVACNET4人员疏散模拟软件进行疏散模拟。将人群的疏散作为整体运动处理, 并假设人员疏散过程具有如下特征: (1) 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, 一般不考虑残疾人员的疏散; (2) 疏散人员是清醒的, 在疏散开始的时刻同时井然有序地进行疏散, 且在疏散过程中不会中途返回选择其他疏散路径; (3) 疏散过程中, 人流的流量与疏散通道的宽度成正比, 即从某一出口疏散的人数按其宽度占出口宽度的比例进行分配; (4) 人员从每个可用的疏散出口疏散, 且所有人疏散速度一致并保持不变。

模型将建筑内其他安全地点定义为目标节点, 以人员到达目标节点作为疏散结束。对于每个节点, 需要定义两个参数: (1) 模拟开始时节点内的初始人数, 这个参数根据建筑物内日常的用途确定; (2) 节点能容纳的最多人数。定义两节点间的连接为路径。对于每条路径, 也需要定义两个参数: (1) 人员通过该路径的时间; (2) 单位时间通过该路径的人数。

根据EVACNET4 USER’S GUIDE给出的数据, 由人员密度得出相应的疏散速度, 设定1、2、3、4、5号放映厅的速度为0.6 m/s, 建筑物内其他部分人流的疏散速

度为1.1 m/s, 疏散楼梯处和前室的速度为0.6 m/s, 建模时采用每个时间步为2 s, 进行分时间段模拟计算。

2.1 疏散方案一

根据原来建筑的结构进行疏散, 依据建筑的结构和实际使用情况确定节点和路径, 部分节点及路径参数如表1和表2所示。

EVACNET4模拟结果表明:整个影城总疏散时间为270 s, 总疏散人数为1 061人, 每个出口疏散人数如表3所示。整个疏散过程中的瓶颈状态如表4所示。从表4可以看出, 瓶颈状态 (疏散堵塞) 主要出现在前室和楼梯间。2号楼梯的前室拥堵比较严重, 由于建筑结构限制, 此前室连接放映厅及楼梯间, 放映厅的人直接疏散到前室, 容易造成拥堵。一旦放映厅起火, 烟气较容易进入前室, 而对楼梯间的安全构成威胁。建议放映厅与前室之间用走道连接, 以保证人员疏散安全。

2.2 疏散方案二

对2号厅和3号厅中间及3号厅和4号厅中间疏散门进行修改。原来开门形式在节点HA5.5和节点HA7.5处容易聚集人员, 方案二是在不改变门宽度情况下, 把朝向HA5.5和HA7.5开的4个门 (如图3所示) 改为面向HA4.5、HA6.5和HA8.5的3个门 (如图4所示) 。

根据模拟得到以下结果:方案二整个影院的疏散时间为270 s, 总疏散人数为1 061人。每个楼梯出口疏散人数的分布与方案一相同, 但每个放映厅的清空时间与方案一不同, 修改后对3、4号放映厅的清空时间影响比较大, 见表5。

本方案改变了放映厅4个出口的形式, 而人员堵塞情况主要出现在前室和楼梯, 改变出口形式不影响整层楼总的疏散时间, 但对放映厅的清空时间影响较大, 修改后放映厅的清空时间较长。由于放映厅内发生火灾的可能性较大, 所以放映厅清空时间越短越有利于人员安全。由此可知, 方案一的开口形式更有利于人员安全。

2.3 疏散方案三

针对疏散宽度未能满足规范要求, 方案三将楼梯加宽。将1、4号楼梯的宽度由原来的1.9 m扩大到2.5 m。根据《高层民用建筑防火规范》第6.2.9条规定, 每层疏散楼梯总宽度应按其通过人数每百人不小于1.00 m计算, 该影院需要10.6 m的疏散宽度, 现有5部楼梯, 总的疏散宽度为9.5 m, 不满足规范要求。根据表4, 1号、2号、4号楼梯瓶颈时间较长, 2号楼梯由于建筑结构的限制不易加宽, 所以选择将1、4号楼梯加宽至2.5 m, 以满足疏散要求。

EVACNET4软件模拟结果为:总疏散时间238 s, 各个目标节点疏散人数分布如表6所示。方案三疏散时间比原来减少了12%, 为32 s, 非常有利于人员的安全疏散, 1、4号楼梯加宽后从这两个楼梯疏散的人数增多。因此, 应在综合考虑建筑建造成本及商业利益的基础上, 最大限度地保证建筑疏散宽度。

3 总结与建议

通过对该影院三种不同疏散出口进行模拟, 方案二改变放映厅门的形式后并不影响整个影城的疏散总时间, 且方案一中的开口形式更有利于疏散, 所以影城中几个放映厅连着布置的情况下, 可以考虑采用方案一中放映厅出口的布置形式。另外, 人员堵塞主要发生在前室和楼梯间, 方案三为满足规范要求适当增加楼梯的宽度, 可以减少12%的人员疏散时间。因此, 保证疏散宽度对人员疏散意义重大。由于影院火灾危险性较大, 且一旦起火, 影院的疏散路线比较复杂, 增加了人员的疏散难度。现就影院的人员疏散提几点建议:

(1) 保证疏散出口宽度和前室面积。由于人员容易在出口及前室处拥堵, 设计时必须保证规范规定的宽度, 且在日常维护中其他物体不得占用疏散出口。

(2) 保证疏散通道的畅通。若疏散通道不通, 人员将会选择其他通道而造成拥堵, 严重影响人员疏散, 甚至造成人员伤亡。

(3) 保证前室门的宽度。在设计时, 前室通向楼梯门的宽度需大于楼梯的宽度, 以便人员能顺利地由前室疏散到楼梯间。

参考文献

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[2]郑智, 丁万君, 周青武.商店建筑中电影院的消防设计问题[J].消防科学与技术, 2007, 26 (6) :648-649.

[3]方正, 陈大宏, 卢兆明.用计算机仿真方法研究影剧院人员疏散[J].消防科学与技术, 2002, 21 (2) :18-20.

疏散通道、安全出口管理制度 篇2

1.厂区内的安全出口数目、疏散宽度和距离，必须符合《消防法》的有关规定。

2.安全出口通道不得存放货物，不准停放车辆和其他有影响疏散的遮挡物。

3.生产部每天要进行安全巡视检查，严禁安全出口上锁、堵塞，保证厂区内所有安全出口正常通行。

4.厂区内所有仓库、车间、办公楼等安全出口，疏散通道，必须设置疏散指示标志和符合标准的灯光疏散指示标志。

5.生产部应对厂区各种安全疏散指示牌进行检查保养，发现损坏要及时更换维修。

站台出口非均衡分布人员疏散策略 篇3

1 车站火灾的特点

轨道交通车站由于人员集中、疏散路径复杂、路径辨识度差、建筑空间受限、垂直方向多层互通以及现代化车站使用功能的多样性等特点,车站发生火灾后具有更大的危险性,易造成较大的危害。通过对国内外车站火灾案例分析发现,其火灾主要特点如下。

(1)火灾荷载大。

车站一般为受限封闭空间,发生火灾后,空间温度提高很快,较早地出现“全面燃烧”现象。

(2)发烟量大,排烟排热差。

车站发生火灾时热烟不易排出,热量集中,散热缓慢,排烟系统设置不当会使热烟向人员出入口迅速蔓延扩散,地下车站尤为突出。

(3)氧含量下降。

车站发生火灾后,空间内有机化合物燃烧产生许多有毒有害气体,会造成人员严重缺氧。

(4)火情侦察困难,救援人员难以接近火源。

快速扩散的热烟气使建筑内的能见度快速降低,大型灭火设备进入现场较困难,火灾造成的次生灾害(如通信信号中断等),导致消防队员进攻和扑救难度大。

(5)人员疏散难度大。

车站几层空间相互连通,人流密度高、人员组成复杂并且对建筑疏散出口、路径及其他消防设施不熟悉、多线换乘站疏散路径不单一等都会造成站内乘客不易疏散。大量人流在不同方向往来,在紧急情况下疏散会造成混乱,发生灾害后的危害会更大。

2 车站人员疏散的特点

轨道交通车站疏散的核心在站台区,站台区疏散出口设计一般以站台区中部轴线呈对称分布,如图1所示。站台层由站台区、轨行区和站房设备区组成。站台区有连接站台层与站厅层的楼梯和自动扶梯,候车人员可通过疏散楼梯上站厅层或在站台层候车。站台区两边是站房设备区,工作人员可通过设备区的室内楼梯或站台区的疏散楼梯上到站厅层。对称分布的疏散出口可以将站台的人流自然较为均匀地分布,有利于人员均衡有序疏散。

随着轨道交通的迅速发展,多线换乘车站、地铁与国铁线的换乘车站纷纷出现。在类似车站以及一些旧站改建项目的设计中,因受限于空间要求,站台区疏散出口设计难以做到以站台区中部轴线呈均匀对称分布。非均匀对称的设计造成人员在下车后不能自然地均衡分散到各疏散出口,从而延长滞留等候时间,降低疏散效率,如图2所示。

研究表明,人员的疏散行走速度和人员密度,如式(1)所示。

式中:S为人员的行走速率,m/s;D为人员密度,人/m2,0.54

人员到达安全出口所需的步行时间为:

式中:L为人员从防火分区到安全出口的最大行走距离,m;S为人员的行走速率,m/s。

在轨道交通站台人员疏散过程中,人员疏散速率是由周围环境的拥挤程度决定的,数据拟合表明,人员前后距离的影响占支配地位。通过分析研究人员的数据得出了人员疏散移动速率的计算方法,见式(3):

当逃生人员较少时,逃生者可以自由奔跑,此时逃生速度上界记为Um,Uj为拥挤状态下人员疏散速率,α取值范围为0.25～0.44;β取值范围为0.014～0.088;γ取值范围为0.15～0.26,ρ为人员密度。式(3)考虑了疏散时人员左右及前后拥挤的综合效应,对于轨道交通人员疏散比较贴合。

火灾发生后,车厢内人员向出口疏散,由于车厢出口门的宽度有限,人员疏散时会形成瓶颈1,这段时间主要为人员在车厢门口等候进入站台的时间;进入站台后,人员向最近的楼扶梯疏散,瓶颈2主要发生在楼扶梯口附近,时间主要为人员等候上楼梯的时间;进入出站地道后,人员通过楼梯进入出站厅,瓶颈4主要发生在楼梯口处。进入出站厅后,人员通过闸机口疏散至室外。人员移动时间主要由几个瓶颈等候时间决定,如图3所示。

3 人员疏散模拟及节点优化

站台人员使用楼扶梯疏散时,由于楼扶梯自身宽度有限,人员只能逐个通过,因此在楼梯口处会出现较为严重的瓶颈,并且由于人员不断累积,等候区域逐渐扩大,并以楼梯为中心,逐渐向侧部扩散,如图4所示。这些人员在站台侧部集中后,阻碍了后续人员的疏散路径,导致后续人员无法顺利疏散。

针对疏散出口非均衡分布站台的特点,笔者建议可以使用移动式导流栏杆方式对人员进行导流。移动式导流杆可以引导人员行走,控制人员行走路线,防止局部区域发生阻塞。移动式导流栏杆在许多人员集中场所如地铁楼扶梯等区域得以应用。导流栏杆安装在楼扶梯两侧,在非高峰人员较少时,栏杆可移动或折叠收起,在高峰人员较多时,为了减少人员等候时间,将栏杆拉出,在楼扶梯旁形成一段导流区,一般导流栏杆长1.2～1.5 m,但考虑到应尽量将旅客平均到左右两侧两部楼梯,所以取站台的平均值。使用导流栏杆后,人员必须向前步行小段距离折向进入楼梯,这样有利于后续跟进人员的导流疏散,将人员等候区域从侧部向楼梯口导流,可以为后续人员疏散提供有效路径,从而减少疏散时间。图5为楼梯口移动式导流杆应用图。

针对设置导流栏杆前后对人员疏散的影响,设定两个疏散场景进行模拟分析,具体场景设置如表1所示。

场景中,疏散总人数考虑为6 192人,不同年龄人员分布比例见表2。考虑不同类型人员疏散速率不同,设定7种类型特征人群,并相对保守地定义了人员行走速率。

在场景模拟中,大部分人员位于列车内,发生火灾后,人员先从列车疏散至站台再经由楼梯疏散,站台上设有部分候车人员。

空间发生火灾后人员能迅速得知火灾信息并作出反应,响应时间较短,设为30 s。移动时间包括了响应时间,疏散模拟假设人员是均匀分布在各车厢及站台上,并且人员是清醒且具有独立行动能力的。疏散模拟结果表明,场景1的人员移动时间为470 s,场景2的人员移动时间为430 s。可以看出,设有导流杆的人员移动时间比无导流杆的减少了40 s。图6、图7为使用导流前后的疏散模拟图比较。

模拟图中显示,无导流杆时人员拥挤瓶颈发生在楼梯一侧及楼梯口。由于楼梯宽度较小,人员在楼梯口等候,后续人员依次排列,逐渐在楼梯一侧形成拥挤等候区。随着拥挤等候区的扩大,楼梯一侧的通道被完全堵塞,影响了后续人员疏散,造成疏散时间延长。

使用导流栏杆后,人员的疏散路径向楼梯正前方1.2 m处延伸,尽管个人疏散距离稍有延长,但是从整体疏散效果可以看出,楼梯侧部的拥挤等候区减少,人员疏散瓶颈主要发生在楼梯正前方,楼梯的侧部区域瓶颈等候现象得到了有效改善。人员经过导流后疏散更为合理,并且两部楼梯的使用率有效提升。导流栏杆在疏散中起到的作用是引导人员更有效地疏散,从而缩短疏散时间。

人员疏散密度较大、容易产生拥堵的区域可采用导流栏杆作为一种优化疏散方法,其优点主要在于:可以有效避免人员杂乱、多向混乱、交叉疏散造成衍生灾害如踩踏伤亡等;可以有效解决人员疏散心理压力。人员疏散过程中,当出现停滞不前时,由于紧张以及背后人员的推挤,会产生不良反应,对于疏散极为不利。导流栏杆可以使人员导向型弯曲行走或绕行,将停滞堵塞变成弯曲慢行,缓解人员心理紧张及压力,使得疏散更为有效。

4 结 论

(1)适当增加楼梯的宽度,提高车站疏散安全系数。地下站台站厅层之间的疏散楼梯、通向地面的安全通道和安全出口的数量及其宽度,要以高峰客流量计算,而且应留有充分的安全系数。

(2)对于疏散出口非均衡分布旅客站台,因其出口设置的特殊性,许多旅客会集中于其中一侧的楼梯口周围。根据疏散仿真模拟结果,增设导流杆是疏导人员流向的有效措施之一。建议在人员集中侧楼梯处增设导流栏杆以改善楼梯口因拥堵而造成的阻塞现象。

(3)在各楼梯口附近派工作人员疏导,疏导旅客从人员较少侧楼梯向出站层疏散。

(4)严禁在各楼梯口附近设置影响人员疏散的固定设施,如书报摊、小商摊等。

(5)在地下空间火灾中造成的人员伤亡绝大多数是被烟气中的有毒气体熏倒、窒息所致,因而在发生火灾时需要有效地排除火灾烟气,使烟气按一定方向排出,有利于人员疏散和撤离。

(6)站厅层应设置与火灾自动报警系统联动或火灾时能迅速打开的分隔栅栏或疏散门,检票口宜采用拍打式门扉检票机。自动扶梯用电负荷按一级设计,并应具有火灾时能自动切换成朝疏散方向运行的功能,自动扶梯底部设置水喷淋。

(7)优化应急照明系统的设置。站台站厅和安全通道内的应急照明与日常照明系统均布置在顶部,但在发生火灾时,考虑热烟的顶棚射流因素,会影响顶部应急照明系统的效果。因此,在距地面1m以下范围的墙面上应设置具有应急照明功能的安全疏散诱导标志,间距不宜大于15m。地面上应设置灯光或发光安全疏散诱导标志,以引导乘客在烟雾中沿着安全出口方向疏散。

(8)依法加强对消防安全工作的监督检查。采取四项措施强化安全保障:加强巡查、加强检查、加强演练、加强宣传引导。

参考文献

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疏散出口 篇4

高层民用建筑疏散出口设计有哪些设计要求？

疏散出口包括安全出口和一般出口，为保证火灾时人员能及时疏散，高层建筑安全出口数量和布置必须符合一定要求，首先安全出口不应少于两个，并应分散布置，两个安全出口之间距离不应小于5m，

火灾时，人们常常冲向习惯的、熟悉的出口和楼梯，遇到烟火阻挡就会慌不择路。如果只在一个方向设置一个出口将是极不安全的。高层建筑的任何部位最好有两个或者两个以上的疏散方向可供选择。只有满足一定条件的高层建筑可设一个安全出口，如18层或18层以下，每层不超过8户，建筑面积不超过650m2，且设有一座防烟楼梯间和消防电梯的塔式住户等。高层建筑在通向室外的安全出口上方，应设置宽度不少于1.0m的防火挑檐。安全出口的门应向疏散方向开启，高层居住建筑的户门不应直接开向前室，但确有困难时，部分开向前室的门均应为乙级防火门。

疏散出口 篇5

1 车厢模型

CRH1型高速列车广泛应用于成灌快速铁路、达成铁路、遂渝铁路、京沪高铁、沪杭高铁、广深铁路等线路,时速200km/h。CRH1型高速列车车厢分为Mc车(链接司机室的端部一等车)、Tp车(带受电弓二等车)、M车(中间二等车)、Tb车(餐车)等,其连接方式及各车厢设置平面图,见图1所示。列车详细参数见表1所示。

CRH1型高速列车一等车厢共计64个座椅,均采用2+2形式分布,座椅宽度为500mm,车门高度为2 000mm,其中上下客门宽度为1 000mm,连接门宽度为700mm;二等车厢共计92个座椅,采用2+3形式分布,宽度为450mm。列车额定人员为638人。

2 疏散参数设置

2.1 车厢人员属性分析

车厢内乘客在性别、年龄及社会属性上存在差异,突发事故情况下行为反应和处置能力也不尽相同。研究表明,火灾情况下女性、年龄较小和情绪化的人员从众、依赖心理较强,较易形成个体间互动,从而忽视工作人员的引导指示。根据CTR和AC尼尔森市场研究,高速列车乘客中男女比例相差较大,男性乘客约占67.8%;高铁乘客人群的平均年龄为35岁,其中25岁到44岁的青壮年人群大致占总人数60%左右。

2.2 疏散速度

人流拥挤程度与行进速度呈正相关,P.A.Thompson通过大量基础观测数据提出,人正常行走速度在0.8~1.5m/s;霍然认为不同人的行动特点差别很大,按照正常人情况考虑,在座椅密集的礼堂内,人的行走速度为0.2~0.5m/s。综合考虑高速列车车厢内人员密度大,障碍物多,本研究保守考虑乘客行走速度为0.2m/s。

2.3 疏散人数

CRH1型列车编组和车厢座位设置情况可知,一等车厢64座,二等车厢92座,餐车车厢43座。选取座位数较多的3节连续二等车厢(即Tp1、M1、M3)进行研究,3节二等车厢满座时共276人,模拟疏散人数取276人。

2.4 疏散模型

Building EXODUS是用于疏散的模拟软件,包括了人与人之间、人与结构之间和人与环境之间的互相作用,用户可以单个或成组添加人员负荷及设定人员特征;Building EXODUS软件考虑了真实因素,可模拟人的移动、超越、拥堵、侧行、移动速度调整等。该软件能够较为真实地反映复杂通道的人流速度和疏散时间。

3 疏散场景设计和疏散结果分析

3.1 疏散场景设计

高速列车客室相对狭窄,车内可行走空间十分有限,客室布局、车门大小,车厢内过道宽度和应急逃生窗的数量、位置直接影响着人员疏散效率。为了研究开门宽度、形式、开门位置对高铁车厢火灾情况下人员安全疏散的影响,疏散场景设置见表2所示。

主要选取座位数较多的三节二等车厢(即Tp1、M1、M3),车厢开门形式设有单侧和双侧两种,车门设置为车厢中部和车厢两侧两种情况。为了研究不同开门宽度对人员疏散的影响,开门宽度设有0.9、1.0、1.2、1.5m等4种情况。

3.2 疏散结果分析

3.2.1 开门宽度对疏散结果的影响

一般情况下,疏散宽度较小时,疏散宽度增大,疏散时间有明显的减少;疏散宽度较大时,疏散宽度增大对疏散时间的影响较小。

车厢未发生火灾、单侧开门、车门位于车厢中部条件下,开门宽度0.9、1.0、1.2、1.5m时的车厢疏散时间分别为429、233、231、228s。由模拟结果分析可知,车厢未发生火灾、单侧开门、车门位于车厢中部时,开门宽度从0.9m增加至1.0m时,疏散时间节约196s,车厢疏散出口宽度不足,疏散宽度在此范围内的增加对人员疏散非常有效;但开门宽度从1.0m增加至1.5m时,开门宽度对疏散时间的影响较小,疏散时间减少在5s内,影响疏散时间的主要因素是车厢内门宽度和车厢走道宽度。

由此可知,考虑高铁列车经济成本的情况下,高铁车厢开门宽度为1.0m时,人员疏散更佳。

3.2.2 开门形式对疏散结果的影响分析

车厢未发生火灾、双侧开门、车门位于车厢中部条件下,开门宽度0.9、1.0、1.2、1.5m时的车厢人员疏散时间分别为226、228、229、227s。从模拟结果可知,车厢未发生火灾、双侧开门的条件下,开门宽度从0.9m增加至1.5m时对疏散时间的影响较小,疏散时间波动在3s内,影响疏散时间的因素主要为车厢内门宽度和车厢走道宽度。

经对比可知,车厢未发生火灾、车门位于车厢中部、开门宽度为0.9m时,开门形式为双侧开门时的疏散时间比单侧开门时的疏散时间少203s,车厢疏散出口宽度不足,疏散宽度在此范围内的增加对人员疏散非常有效;开门宽度从1.0m增加至1.5m时,双侧开门时疏散时间与单侧开门时基本一致,开门形式对疏散时间的影响较小,疏散时间减少在5s内,车厢疏散宽度富余,影响疏散时间的因素主要为车厢内门宽度和车厢走道宽度。

由此可知,在考虑到高铁列车经济成本的情况下,单侧开门更合适。

3.2.3 开门位置对疏散结果的影响分析

在单侧开门、车门位于车厢中部、开门宽度为1.0m条件下,高铁列车车厢人员疏散时间更短。为研究开门位置对高铁列车人员疏散的影响,在单侧开门、开门宽度为1.0m的基础上,设置车门位于车厢中部和车门位于车厢两侧两种情况。为减少开门宽度对疏散结果的影响,车门位于车厢中部时,设置为1个车门,车门宽度为1.0m;车门位于车厢两侧时,设置为2个车门,单个车门宽度为0.5m。

图2为车厢未发生火灾、单侧开门、车门位于车厢端部、开门宽度1.0m条件下的车厢疏散过程模拟截图。

由图2可知,单侧开门、开门总宽度为1.0m、车门位于车厢两侧时的疏散时间为214s。而单侧开门、开门宽度为1.0m、车门位于车厢中部时的疏散过程,其疏散时间为233s。

综上所述,在开门形式、开门宽度一致的情况下,车门位于车厢两侧时的疏散时间比车厢位于中部时的疏散时间节约19s。车门位于车厢两侧时,车厢疏散出口总宽度不变,但车门个数增加,车厢内人员疏散得到分流,疏散时间更短。

4 结论

以CRH1三节二等车厢为研究对象,研究门的宽度、形式及位置对高铁车厢火灾情况下人员安全疏散的影响。通过分析得出如下结论。

(1)高速列车车厢门位于中部时,最佳开门形式为单侧开门,最佳宽度为1.0m。车厢开门宽度从0.9m增加至1.0m时,疏散时间减少196s,开门宽度增至1.5 m时,开门宽度对疏散时间影响较小;双侧开门疏散与单侧开门疏散时间基本一致,开门形式对疏散时间的影响较小;影响疏散时间的因素主要为车厢内门宽度和车厢走道宽度。

(2)高铁列车车厢开门总宽度为1.0m、单侧开门条件下,车门位于车厢两侧时疏散时间比位于车厢中部时节约19s,车门位于车厢两侧时人员疏散更优。

参考文献

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奥运摔跤馆疏散出口设置合理性研究 篇6

奥运摔跤馆体量庞大,人员密集,疏散时容易发生拥挤堵塞现象。笔者利用BuildingEXODUS软件,在原有出口设置的基础上,提出了两种不同的优化方案,对比模拟结果,最终给出最优方案。

1 EXODUS模型与BuildingEXODUS软件

EXODUS人员疏散模型是由英国格林尼治大学(the University of Greenwich)计算与数学科学院开发的,属于精细网格模型。模型采用0.5 m×0.5 m 的正方形网格点,每个网格与相邻八个网格点相连,网格与网格之间用弧连接,如图2所示。

EXODUS模型根据不同地形共设置了12种节点类型, 分别是楼梯节点、楼梯平台节点、座位节点、外

部出口节点、内部出口节点、自由空间节点、人员统计节点、边界节点以及重定向节点等。为了能更加真实地模拟人员所处的建筑环境,EXODUS还为节点与弧设置了若干不同的属性。其中,节点属性有节点类型、势、方向以及温度等;而弧具有两个属性,距离与障碍。距离即节点与节点之间的距离,默认值为0.5 m;障碍表示节点与节点之间是否畅通,默认值为0,值越大表明行走越困难。

BuildingEXODUS软件是基于EXODUS人员疏散模型开发的商业软件,用于模拟复杂建筑内人员的疏散。软件内部架构包含五个子模块,分别为人员模块、人员流动模块、人员行为模块、毒性模块、灾情模块。

五个模块之间的关系如图3所示。

2 人员疏散的EXODUS模拟

人员疏散安全评估的具体判定准则是要判定从火灾发生到危险状态的时间tH是否大于从火灾发生到建筑物内人员全部疏散完毕的时间tE。其中的tE是由BuildingEXODUS软件获得。烟气危害性分析表明,达到危险状态时间tH不小于15 min。

图4给出了奥运摔跤馆比赛大厅的EXODUS模型,其中包括自由空间节点、楼梯节点及座椅节点,每个座椅设置一个人,总共6 905人。为分析出口设置的合理性,在原有设置方案一的基础上,又提出方案二、方案三两种优化方案。

(1)方案一。

共有19个出口,6号、8号出口宽度为3 m。模拟结果:整个奥运场馆的总疏散时间为438.40 s,各出口疏散结果如图5所示。

从图5中可以看出,6号与8号出口疏散压力最大,分别为325.61 s和438.40 s,成为整个奥运摔跤馆人员疏散的瓶颈。因此,可以考虑适当增加6号及8号出口的宽度,以减少人员堵塞的时间。

(2)方案二。

共有19个出口,增加6号、8号出口宽度至5 m。模拟结果:整个奥运场馆的总疏散时间为418.06 s,各出口的疏散结果如图6所示。

在增加6号及8号出口的宽度后,整个奥运场馆的总疏散时间从438.40 s下降到418.06 s,仅仅减少了20 s左右,优化效果并不明显,其中没有人员经9号出口疏散。

导致这种情况的原因是6号出口与8号出口相隔太远,中间的7号出口为贵宾区专用。因此,6号、8号出口仍为整个摔跤馆人员疏散的瓶颈。为改善这种状况,可考虑在方案一的基础上,于6号出口及8号出口之间增加一个疏散出口,编号20。

(3)方案三。

共有20个出口,6号、8号出口宽度为3 m,20号出口宽度为3 m。模拟结果:整个奥运场馆总疏散时间为291.65 s,各出口疏散结果如图7所示。

在增设20号出口后,整个奥运场馆的总疏散时间从原有的438.40 s降到了291.65 s,9号和11号出口没有人员经此疏散,6号出口疏散时间为251.31 s,8号出口为277.38 s。可以看出增加的20号出口大大降低了6号及8号出口的疏散压力,从而也大幅度降低了整个奥运场馆的总体疏散时间。

图8给出了三种疏散方案的总疏散时间对比图。

其中,1号曲线为方案三,2号曲线为方案二,3号曲线为方案一。

3 结 论

笔者针对奥运摔跤馆的特点,在原有出口设置方案基础上,提出了两种优化方案,并利用人员疏散软件BuildingEXODUS对三种方案进行了人员疏散模拟。通过对比分析,方案三的疏散效果最好,其总体疏散时间仅为291.65 s,比最初设置方案的总疏散时间减少了35%左右,大大缓解了疏散压力,提升了疏散效率,为建设方合理设置出口提供了有力的依据。

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疏散出口 篇7

对于多出口人员密集场所,影响安全疏散的因素不但包括场所位置、人员密度、人员行进速度、安全出口数量及性质,而且很大程度上取决于疏散方案的合理性。陶李华、徐亮总结了密集人群事故中人员疏散的特点,研究了密集人群疏散过程中提高疏散效率、安全性的策略及合理分布疏散口的重要性;郭培俊、毛海舟建立口、吕、品3种疏散模型,并借助实测数据对3种模型求解;宇德明、冯长根建立了单室人员伤亡模型,得到单室单出口情况下疏散时间的算法;房志明等采用多格子模型对正方形大厅人员疏散的过程进行模拟;李成龙等针对不同形状出口,对人员出口拥挤状况进行模拟;张晓琪、李大卫建立以安全疏散时间最短为目标的最优化模型,运用Lingo软件求解,并对求解结果进行分析、验证及优化。

根据以上研究可以看出,对多出口人员密集场所疏散策略的研究,一种方法是运用计算机仿真技术对疏散过程进行模拟,用以优化疏散参数,这种方法对人员疏散过程的计算较为精确,而对疏散策略的分析和制定存在一定的难度;另一种是排队疏散理论,疏散模型简单,但模型计算的前提是人员间距保持不变,这与实际情况有一定差距。笔者对人员密集场所疏散过程进行了细致的分析,根据Wardrop第一平衡原理,提出了更符合实际的人员疏散优化模型,并给出了其适用条件,同时与相同条件下社会力疏散模型的仿真数据进行比较,以分析和评价计算模型。

1 人员密集场所疏散模型

1.1 单出口人员密集场所疏散模型

为建立多出口人员密集场所的优化模型,需要对单出口人员密集场所的疏散过程进行分析。建立了一个长为a、宽为b的长方形疏散区域,仅有唯一出口,出口宽度为D,m;最大群集流动系数为F,人/(m·s);水平出口最大群集流动系数取1.5人/(m·s);总疏散时间为T,s;疏散人数为Q人;室内人员密度为ρ,人/m2;水平步行速度为v,m/s。

房间内若无障碍物,人员的移动始终朝向疏散门且沿最短路径进行疏散,其疏散方式如图1所示。

图1 单出口人员密集场所人员疏散图

对于人员密集场所,由于人员密度较大,疏散门口处会发生拥堵,设开始发生拥堵的时间为t0,此时运动距离r≤vt0的人员(即图1中区域Ⅰ中的人员)均已通过疏散门,疏散锋线上的人流量与出口人流量相同,即为:

随着疏散时间增加,疏散锋线进入区域Ⅱ,锋线上人流量大于疏散门的疏散容量,必然会在出口处造成拥堵,则区域Ⅰ疏散人数为:

总疏散人数为:

总疏散时间为:

由式(1)、(2)、(3)、(4)式得:

式中:t为疏散时间;S为疏散区域的面积;Q′为疏散门未饱和疏散之前的疏散人数。

1.2 多出口人员密集场所疏散模型

多出口情况下人员的疏散要复杂得多,因为各出口有效疏散宽度不同,而且疏散时各出口的饱和疏散锋线有可能相交,这就导致每个出口饱和疏散时间t0难以计算。根据GB 50016-2006《建筑设计防火规范》:相邻2个疏散门最近边缘之间的水平距离不应小于5.0m。对于人员密集场所,其饱和疏散时的直径很小,疏散锋线很难出现相交的情况,如图2所示。疏散开始时,疏散人员从距离最近的疏散门疏散,当各出口人流量均达到饱和时,考虑疏散距离、拥堵时间、疏散门宽度等因素,对疏散区域内的人员进行优化,使整个疏散过程时间最短。

图2 多出口人员密集场所人员疏散图

对于多出口人员密集场所最佳疏散模型,主要应考虑两方面的问题。一是整个疏散过程时间最小化问题;二是各疏散口人员合理分配问题。根据Wardrop提出的第一平衡原理,每个出口的疏散时间相同时,总的疏散时间最小,即:

则由式(5)可知,每个出口的疏散时间为:

由式(6)、(7)可知:

每个出口的疏散人数为:

以上计算方法是在饱和疏散锋线不相交的情况下建立的,每个出口饱和疏散的半径为:。如果每个出口之间的间距为L1-2、L2-3、…、L(n-1)-n,则饱和疏散锋线不相交的条件为:。

综上可以得到多出口人员密集场所的优化模型:

限制条件为:

2 算例

笔者通过算例来验证算法的有效性和可行性。以图2为例,假设a=25m,b=10m,根据GB 50016-2006《建筑设计防火规范》和GB 50045-95(2005年)《高层民用建筑设计防火规范》的要求,疏散门取3个,宽度分别为D1=1.2m、D2=1.5m、D3=1.8m,疏散门最近的边缘之间的距离L1-2、L2-3分别为5.5、7m,根据相关资料,人员密度值取0.2、0.4、0.6、0.8、1、1.2、1.4人/m2,水平步行速度是人员密度的单值函数,《SFPE消防工程手册》给出了密度和速度之间的关系式:v=1.4(1-0.226ρ)。根据多出口人员密集场所的优化模型,可以得到总的疏散时间及各个出口的疏散人数,见表1所示。

表1 疏散模型计算结果

为模拟疏散的实际过程并验证模型的计算结果,对疏散过程进行仿真。应急疏散的仿真模型有许多,有代表性的模型有社会力模型、元胞自动机模型和磁场力模型等,均是以人员在人群中的个体特性为分析对象,考虑人员行为受到周围环境、建筑物结构等各种因素的影响,按照一定算法模拟人员在建筑内的疏散情况,计算精确度高,计算量大。笔者根据社会力模型对整个疏散过程进行仿真,不考虑疏散开始时人员的反应时间,仿真结果见表2。

表2 社会力模型的仿真结果

对比表1、表2可以看出,人员密度小于0.8人/m2时,各疏散门仿真计算的疏散时间均小于模型计算的疏散时间,这是由于距离疏散门最近的人员到达疏散门处需要一定的时间,密度越大,这部分时间越短,模型和仿真计算结果相差越小。仿真计算的结果由于分配人数不合理,造成各出口的疏散时间不同,模型和仿真计算之间出口分配人数差值越小,疏散时间计算的结果越接近。仿真和模型计算结果人数差值最大为23人,此时也出现了最大的时间差值8.64s。因此,如果根据出口性质对疏散人员合理分配,就会提高疏散效率,减少疏散时间。各疏散门仿真及模型计算结果,如图3、图4所示。

图3 各出口疏散时间计算结果对比

从图3、图4可以看出,随着人员密度的增加疏散时间增大,而且仿真和模型的计算结果相差不大。各疏散门的疏散人数随着人员密度的增加也增大,疏散门宽度小时,模型计算结果比仿真结果要大;疏散门宽度大时,模型计算结果比仿真结果要小。

3 结论

(1)基于场理论,通过对单、多出口人员密集场所人员疏散过程的分析,建立了人员密集场所的优化疏散模型,模型计算简单、方便,对于疏散时间,模型计算结果要比仿真结果小,人员密度越大,计算模型与仿真的结果符合得越好。

图4 各出口疏散人数计算结果对比

(2)仿真计算中每个出口的疏散时间均不同,与各出口模型计算的分配人数差值越大,总的疏散时间相差也越大。因此,根据出口性质合理分配疏散人员,能够提高疏散效率,保证人员在最短时间内撤离到安全区域。

(3)随着人员密度的增加,各疏散门疏散人数的仿真和模型计算结果的差值逐渐增大,当疏散门宽度较小时,模型的计算结果要比仿真结果大;疏散门宽度较大时,模型计算结果比仿真结果要小。

摘要：为解决多出口人员密集场所应急疏散的问题,通过对单出口人员疏散过程的分析,揭示了单出口人员疏散的规律,建立了单出口人员疏散计算模型。在此基础上,根据Wardrop第一平衡原理,提出多出口人员密集场所人员疏散的优化模型及适用条件,为制定合理的应急疏散策略及疏散诱导系统提供理论依据。将计算结果与相同条件下社会力模型的仿真结果进行比较,以分析和评价优化模型。

关键词：人员密集场所,应急疏散,社会力模型,仿真分析,消防安全

参考文献

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疏散出口 篇8

国外学者对人员应急疏散的研究较早,最早对人员疏散的研究主要是通过直接观察、照片和录像等方法。人群疏散模拟的方法主要有三种,分别是动物实验、人群疏散演习和计算机模拟。在英国举行的商场疏散演习中得出,在疏散过程中,人的行为取决于他们在紧急情况下获得的信息。我国学者对人群疏散的研究主要集中在建筑方面,着重研究在建筑物内发生紧急事故的情况下人员应急疏散问题。由于实验本身不可逆,代价太大,不能得到精确的数据,国内的建筑物火灾实验研究比较少,基本上通过辨识应急疏散能力的相关因素综合评价建筑物的应急疏散能力。任常兴通过将人员密集场所的应急疏散风险划分等级,并结合相关影响因素,进行应急疏散能力的评估。在针对楼梯疏散的研究中,国内学者一般运用疏散演习、软件模拟疏散或对疏散过程影响因素分析进行研究,发现了楼梯疏散过程中应该注意的问题,但并未提出有效的疏散策略,且大多为大型公共场所和高层公共建筑,针对高校教学楼楼梯出口应急疏散的研究依旧不足。在疏散过程中,除基础设施因素外,疏散时间不仅取决于楼内总人数,还取决于人员分布。疏散时人群大量向楼梯出口积聚,且人群在楼层中的分布上疏下密。在此基础上,有必要对高校教学楼楼梯出口人员疏散采集数据,分析数据,进行应急疏散模型研究,并着重于相关性分析,为应急疏散预测决策提供支持。

通过对某高校一幢教学楼楼梯出口进行实地观测和人员演练,记录每一层的楼层房间数和学生人数以及疏散过程中楼梯出口的人员疏散数据,并计算楼梯出口相关疏散变量值,运用SPSS 19.0分析其相关性,再将疏散变量进行回归曲线估计,获取疏散变量变化规律。

1 数据信息采集

1.1 研究对象

选取某大学北区实验楼的单幢教学楼作为研究对象进行人员疏散观测及数据采集。该教学楼是本科生集中上课的场所,占地面积为1 360.8m2,5层,层高3.9m,共有30间教室,其中有8间大教室。教学楼一楼是实验室,二楼和三楼是普通教室,四楼和五楼是大教室和普通教室。建筑有东西两个楼梯出口,楼梯平台净宽2m,每一梯段有12级踏步,楼梯踏步宽度0.3m,教学楼一楼楼梯口连接东西两个与外室相通的出口,但目前只有西出口开放,教学楼平面图如图1所示。

1.2 数据采集方法设计

通过对教学楼的教室数量和人数的初步统计,该幢教学楼在每周一至周三的使用率最高,尤其是上午9:20-9:40课间,下午3:40-4:00课间两个时段的楼梯出口人流量最大,如表1所示。在John Fruin研究的FIST系统分析模式中,时间对人群的影响很大,人群疏散的时间因素包括人群的聚集时间、高峰人流时间等。这里用“楼梯出现滞留时间”表示从疏散过程开始,楼梯出口内由于人员汇集而发生停滞不前现象的时间。“楼梯恢复正常流动时间”表示楼梯出口内人群的间歇性的停滞现象的消失,伴随着拥堵减轻,人群能以正常的速度行走现象发生的时间。该次人员疏散观测时间为周一上午9:20-9:40,以上午9:20下课时间为基准记录数据。在整理数据的过程中记开始时间为0,将测量的时间统一换算成秒。观测和记录由5名小组队员分别进行,选择人流量最大的西楼梯出口作为观测地点,在各楼层的楼梯出口分别以手机视频现场观测各项指标。表1是各小组队员汇总的教学各楼层楼梯出口观测数据记录。

1.3 疏散变量测算

根据观测数据记录可计算出相关疏散变量,进一步分析疏散变量变化情况,包括群集步速、人群密度、各楼层持续拥堵时间和教室使用率等。人群密度和疏散速度的计算数据通过录像测量,时间为下课后2~5min,即为楼梯出口最为拥挤的时候,计算结果如表2所示。

(1)群集步速。群集步速根据实地观测的单位面积内的人群移动时间和相同楼梯长度间接计算得出。Fruin通过统计不同年龄段的人员上下楼梯速度来研究人员疏散效率。选Fruin统计的小于30周岁的男生、女生的正常上下楼梯的默认速度作为群集步速计算的参照标准,增加计算结果的合理性和准确性,如表3所示。

根据实地观察测量的数据计算出的各楼层楼梯出口的疏散人群移动速度与正常的下楼梯速度进行对比。由表2可以明显看出5楼的群集步速为0.750m/s,基本上接近于正常值,其余楼层的群集步速均小于正常值。说明在疏散过程中,除了5楼以外,各个楼层都分别存在不同程度的拥堵现象。

(2)人群密度。由于建筑物不同区域的结构和使用功能的不同,人群密度的确定方法也不同。主要确定在楼梯上的人群密度,按“楼梯人群密度= 楼梯总人数/楼梯投影面积”计算。在疏散过程中,在较为拥挤的情况下随人群一同行走时估计楼梯段上单层台阶人数,并结合拍摄的录像确定楼梯的总人数。楼梯的投影面积通过计算出单层台阶的面积再乘以台阶数确定。

表2中人群密度随着楼层的降低而增大,其中二楼的人群密度最大,为5.27人/m2。在实际观测中,二楼楼梯出口内人群移动发生了停滞,三楼和一楼的情况稍好,人群可缓慢移动。四楼和五楼的人群密度较小,人群可缓慢移动并未发生停滞现象。

(3)各楼层持续拥堵时间。根据表1 各层楼梯出现滞留的时间以及恢复正常流动的时间,取中间时段作为楼梯拥堵持续时间。表2 中五楼几乎没有发生拥堵现象,二楼和三楼的楼层持续拥堵时间最长,分别持续了290s和178s。由于二楼和三楼的教室使用率较高,再加上来自上一楼层的人数累积,导致楼道内人群拥堵时间增加,增加人员疏散行走耗时,说明这两个楼层楼梯出口内人群移动缓慢,甚至发生滞留现象,而且这种情况持续的时间较长。

2 教学楼楼梯出口人群疏散变量分析

2.1 疏散变量趋势分析

将各疏散变量数据进行汇总。通过将疏散变量变化趋势进行对比分析,间接地判断各楼层楼梯出口内人群的疏散情况和疏散变量之间的关系,如图2、图3 所示。由于观测和计算的数据存在一定的误差,图中反映的是其变化趋势。

图2中群集步速和人群密度变化趋势相反。五楼和四楼楼梯出口由于人数相对较少,疏散时的群集步速相对较大,疏散速度较快。到了三楼和二楼楼梯出口,由于楼梯载荷和人群密度的增大造成楼道内的拥堵,群集步速下降。一楼由于部分人员已从出口陆续疏散,群集步速又有所上升。随着楼层的降低以及各楼层人员累积使用楼梯通道,人群密度逐渐增大,到二楼时达到最大,可见二楼的人员拥堵情况最严重。

图3为各楼层楼梯出口拥堵的持续时间和各楼层估计人数变化趋势。二楼的人数最多,同时二楼楼梯出口拥堵的持续时间最长。人群的分布不均匀导致楼梯出口呈现不同情况的拥堵现象,说明教学楼的课程安排和教室的使用情况对疏散效率有影响。

2.2 疏散变量相关性分析

对计算得出的疏散变量进行相关性分析,进一步找出在教学楼楼梯出口疏散过程中的各疏散变量间存在的关系。运用SPSS 19.0进行疏散变量相关性分析。相关性分析通过计算Pearson相关系数判断各疏散变量之间的相关性,通过计算样本的相关系数估计总体的相关系数,计算公式如式(1)所示。

相关性分析的结果如表4所示。各疏散变量之间具有较强的相关性,Pearson相关系数绝对值接近于1,且双侧显著相关。其中群集步速和人群密度呈-0.987高度负相关,人群密度和各楼层持续拥堵时间呈0.954高度正相关,该两组变量均在0.05水平上显著相关。各楼层持续拥堵时间和群集步速呈-0.934高度负相关。

根据各疏散变量统计结果,各楼层持续拥堵时间变化趋势和人群密度变化趋势相近,二者呈正相关关系。随着人群密度的增大,各楼层持续拥堵时间增加,疏散速度降低。在相关性分析中,群集步速和人群密度的相关性较强,必须分析出群集步速和人群密度之间的关系。

3 教学楼楼梯出口疏散模型建立

3.1 模型建立

选取相关性最高的群集步速和人群密度两个疏散变量SPSS 19.0进行回归曲线拟合建模,得出疏散变量之间存在的数学关系。设置人群密度为自变量,群集步速为因变量,设置参数置信区间为95%,回归曲线拟合的结果如表5、图4所示。因变量为群集步速,自变量为人群密度。

从R2上看,拟合结果较好的是线性函数、对数函数、二次函数和三次函数。从方差看,二次和三次函数拟合结果的方差(Sig.=0.024)较大,对数函数的方差(Sig.=0.001)最小。从F检验来看,对数函数的显著性较强(F=135.899),拟合结果比较接近样本数据。教学楼楼梯出口人员疏散中群集步速与人群密度的关系预测方程,如式(2)所示。

式中:yn为群集步速;xn为人群密度;n为楼层。

3.2 模型有效性分析

选择各楼层观测的实际人群密度作为验证变量,带入模型计算结果,计算出群集步速的预测值。对比计算模型的绝对误差和相对误差进行模型的有效性判断,判断结果如表6所示。

由表5可以看出,模型的相对误差除一楼和二楼的数据外都在10%以内,二楼的相对误差为25.6%。误差较大的原因是由于在二楼楼梯出口人群密度比较大,人流量较大,存在一定的数据记录误差,群集步速和人群密度的确定存在一定误差。总体上看,模型拟合结果较好,该教学楼楼梯出口人员疏散过程中的群集步速由人群密度决定。要缩短楼层内的拥堵持续时间,需通过降低人群密度来增加群集步速,提高疏散速度。

4 结论

(1)在该教学楼楼梯出口人员应急疏散过程中,群集步速和人群密度呈对数关系。模型有效性分析结果显示,一楼和二楼的数据拟合结果相对误差分别为12.8%和25.6%。由于一楼和二楼楼梯出口人流量较大,同时存在逆流人群,观测和数据统计存在一定的误差。其余楼层的计算结果误差均在可接受范围之内,说明模型具有一定的合理性。

(2)人群密度和各楼层持续拥堵时间的变化趋势相同,Pearson相关系数为0.954,且人群密度与群集步速为-0.987高度负相关。应控制人群密度,增加楼内疏散标志,合理引导人群疏散,充分利用疏散通道疏散人群,有效缩短楼梯出口拥堵持续时间。

(3)各楼层楼梯出口出现拥堵的时间集中在下课后80~185s,疏散人群向就近楼梯出口积聚,人群的重复积聚导致楼道内的人群密度增大,拥堵持续时间增长。二楼和三楼楼道持续拥堵时间最长,分别为290s和178s。且二楼和三楼教室使用率均为69.4%,可合理分散安排课程和使用教室,有效分散人群,缓解拥堵现象。

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