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火灾中人群疏散的仿真研究

马骏驰  
【摘要】: 保障火灾中人员的生命安全是性能化防火设计的核心目标,信息技术的迅速发展,使计算机仿真成为实现这一目标的有效途径。20世纪80年代以来,人员疏散仿真模型在世界范围内得到广泛应用。然而,现阶段火灾中人群疏散的仿真研究仍存在如下不足:首先,仿真仅仅是对人员疏散过程的模拟,而没有考虑火场环境的实时作用。其次,人员疏散具有明显的随机性,然而当前的研究多采用确定性分析方法。最后,建筑疏散性能评估大都直接使用具有固定输入模式的软件,在设定输入参数时,忽略了不同地域的人员行为特征。 有鉴于此,本文依据试验观测与计算机仿真相结合的研究思路,为解决上述问题展开了系列研究: 1.对上海市某地铁车站组织了客流观测试验。通过分析影像资料,获取乘客年龄分布、行走速度等代表我国人员行为特征的信息,对自动扶梯在乘客疏散中的作用进行了研究。现场观测试验的开展,为获得正确的仿真结果提供了保障。 2.提出了火灾物理模拟与人员行为模拟相结合的基本思想。借助火灾模拟程序CFAST与人员疏散仿真软件buildingEXODUS,以某地铁车站为例,进行了火场环境实时作用下的人群疏散仿真研究。结果表明:火场环境会降低人群的判断和活动能力、延长疏散时间,并产生其它不利影响。因此,在防火设计中考虑火场环境的实时作用是必要的。 3.定量研究了道路转角、人员行走速度等疏散过程的影响参数,并反映了各参数之间的相互联系。结果表明:各个参数对疏散过程的影响不同。此外,即使是相同的参数,对不同类型建筑的影响也存在差异。 4.发展了求解安全疏散可靠度的概率密度演化方法,通过概率密度演化理论的分析,表明利用一次二阶矩法求解安全疏散可靠度是可行的。 5.在上述研究的基础上,初步建立了基于可靠性的安全疏散优化控制方法。 最后,简要讨论了需要进一步研究的问题。


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