疏散演习

2024-09-05

疏散演习（精选4篇）

疏散演习篇1

疏散软件验证是疏散仿真平台开发的重要环节,是疏散软件进行工程实际应用的基础工作,同时又是一项十分复杂且长期的工作。中国科学技术大学、清华大学、武汉大学和香港城市大学虽然开发了数十种疏散模型及软件,但其或没有经过疏散演习验证,或验证时人员规模太小。而目前性能化设计评估中常用的国外商业软件一般均经过较多验证,如buildingEXODUS、simulex等。虽然关于疏散软件的验证方法目前还没有统一的标准,但对疏散软件的基本要求是要达到软件的设计目标。因此,首先要对软件的各项功能进行验证,主要包括疏散场景建立、人群分布及在疏散过程中的行为和疏散时间。文献[7]介绍了疏散仿真平台的部分功能验证情况。其次,疏散软件必须计算准确。人群疏散由于受建筑环境、人群生理特征、人群心理特征和灾害类型及规模的影响,是一个涉及到生理学、心理学和社会学等学科的复杂问题。为验证疏散仿真平台的准确性,除对疏散平台进行功能验证之外,尚应通过疏散演习进行进一步综合验证。此课题组组织了1300多人的疏散演习,以期对CDS进行充分验证。

1CDS仿真平台简介

CDS疏散仿真平台是基于正方形网格元胞自动机模型开发的三维疏散仿真平台,既可作为普通疏散软件使用,也可扩展作为建筑疏散风险评估平台。因为软件具有三维仿真功能,因而也可用于虚拟仿真疏散演习。

CDS通过读取AutoCAD的DXF格式文件建立楼层的平面和三维模型,通过输入踏步高度、宽度、踏步数、梯段宽度和休息平台深度等楼梯参数,自动生成双跑和直跑楼梯,双跑楼梯经组合也可建立双分对折楼梯和剪刀楼梯。

CDS采用正方形网格元胞自动机模型构建建筑模型,网格大小由用户自定,每个网格与周围8个网格相连,即人员在任一时刻具有8个行走方向,如图1所示。

网格生成后,即可计算建筑的距离势图,如图2所示。人员由高势网格向低势网格或等势网格行走。当人员周围最低势网格有2个或2个以上时 ,随机选择1个作为前进方向。

CDS可根据建筑的实际情况将对外出口设置为主要出口和次要出口,以考虑人员对建筑的熟悉程度及出口选择策略。同时,CDS能考虑人员密度和疏散距离对人员行走速度的影响。

文献[7]通过对平地行走时间、楼梯行走时间及出口通行能力等功能验证表明,CDS平台的计算结果与理论值基本一致,计算精确度高。

2CDS的大规模人群疏散演习验证

2.1演习情况

疏散演习在中国人民武装警察部队学院的10# 学员宿舍楼进行。该宿舍楼层高3.2m,共6层,建筑高度19.7m,总建筑面积为14192.87m2。该楼共设置3个对外安全出口。西侧和中部安全出口宽为3.6 m,东侧安全出口宽为6.6m。每层设置3部疏散楼梯,梯段宽1.85m,楼梯间疏散门洞宽1.5m。

参加此次演习的人员包括消防工程系一至四年级本专科大学生、学员队干部和10余名教师,共计1348人,各层人员分布见表1,其中女性人员占15%。

演习前,由学员队干部告知学员演练的注意事项,主要包括:演练过程中使用的发烟罐释放的烟气无毒,学员不用过度紧张;参加演习的学员必须拿毛巾掩口、参加摄像的学员必须戴口罩;演练过程中不得嬉笑打闹、推搡;学员听到哨声后应立即开始疏散。不告知学员演练的具体时间,仅说明在下午4点左右。演习时由一名教师在中部楼梯间入口处启动发烟罐,值班员发现烟雾后吹紧急集合哨通知学员疏散,其他楼层值班员听到哨声后立刻吹紧急集合哨通知人员疏散。

演习过程中,在各标准层楼梯入口处、一层楼梯间出口和对外安全出口处各设置一部摄像机全程录像,共设置21部摄像机,以便详细了解疏散情况。

通过录像回放分析可以看出,学员认真参与了疏散演练。听到集合哨声后,多数学员立即疏散,虽然部分学员反应迟钝,但不影响整体疏散效率,1348人在267s疏散完毕,3个对外安全出口均无滞留现象。疏散过程中,楼梯间虽出现严重滞留现象,但楼梯的人员最大通行系数为1.36人/(m·s),仍超过规范值1.1人/(m·s)。

2.2CDS仿真模拟分析

2.2.1仿真模拟设置

根据演习录像统计和各学员队上报人数,共有1348人参与此次演习。从西门疏散636人,从东门疏散575人。因为演习过程中在中厅楼梯间入口处释放烟雾,中门人流断断续续,且人数远少于其他两出口,仅为137人。对于这种复杂的疏散状况,目前的疏散软件无法模拟,因而对比模拟中不考虑中门疏散的137人,即模拟人数为1211人,各层的具体人数见表1的模拟人数。人员属性为:男性占85%,行走速率1.2~1.3m/s,下楼速率0.7m/s;女性占15%,行走速率1.1~1.2 m/s,下楼速率0.6m/s。

按照疏散演练要求,紧急集合号吹响前学员应在宿舍内待命,但在演练过程中,部分学员在楼道内观望。因此,在模拟时将学员设置为在各楼层均匀分布。一层中间不分配人员的原因为,这部分人员是从中门疏散的,对比验证时模型没考虑中门疏散。

从疏散演习可以看出,对外出口由于学员互相避让从未发生滞留现象,因此在仿真模型中将通行系数设置为较大值,即不限制通行系数,宿舍楼实际设计时外出口宽度分别为3.6、3.6、6.6m,高于规范规定值。考虑到疏散演习过程中从西门疏散人数为636人,从东门疏散人数为575人,比西门少61人。模拟过程中,为吸引更多人员从西门疏散,将其出口势值从默认50调整为45。

2.2.2仿真结果分析

疏散开始后,各层学员立即开始疏散,各房间学员出房间后,通过楼道向楼梯间集结。学员陆续到达楼梯间后,发现楼梯间充满学员,存在严重滞留现象。60s后,1~2层学员已疏散完毕,3~6层学员因楼梯间堵塞,只能等待下层学员疏散完毕后才能进行疏散。楼层清空次序依次为一层、二层、直至六层,这与演习结果是一致的。

因为疏散模拟具有一定的随机性,因而共模拟10次。最短疏散时间为287s,最长疏散时间为301s,平均为292s。工程系宿舍楼演习的疏散时间为267s,演习时间比平均模拟时间少25s,误差8.56%。各时段疏散人数同演习结果对比,如图3、图4所示。从对比图可以看出,模拟人数有时多于演习人数,有时少于演习人数,总体上相差不大。这表明,CDS平台模拟结果与真实疏散的误差较小,能准确预测大规模人流的疏散时间,且预测结果较为保守。若用于疏散设计,结论为偏于安全。

3CDS与buildingEXODUS的对比研究

目前,在疏散研究及性能化评估中,广泛采用国外的商用疏散软件,如buildingEXODUS、STEPS、simulex和Pathfinder。此研究对CDS疏散仿真平台和buildingEXODUS做对比研究。

EXODUS是一套用于模拟复杂结构中大量人员疏散的软件包,由英国格林威治大学开发。建筑模型被剖分成0.5m间隔的节点,然后节点由特定的弧相连,每个节点容纳1人。buildingEXODUS适用于建筑环境,如超市、医院、电影院、火车站、高层建筑及学校等建筑。

采用buildingEXODUS仿真模拟时,建筑模型、人员属性设置细节与CDS保持一致。人员密集场所疏散模拟时,当人流密度增加时,人群疏散速度将降低。多数疏散软件通过人员速度与人群密度之间的关系来考虑人流密度对速度的影响,而buildingEXODUS通过冲突惩罚时间考虑这一影响。当2人或多人前进过程中竞争某一节点时将引起冲突,所有冲突涉及到的人员均要受到一定时间的惩罚,惩罚时间表示冲突各方为此所损失的逃生时间,具体时间值根据设定的上下限随机生成。惩罚时间分两个级别,若冲突的解决是因为有人的力量明显高于其他竞争者,则采用第一级别的惩罚时间;若冲突的解决是因为力量相近而随机选取获胜者,则采用第二级别的惩罚时间,其时间比第一级别要长,如表2所示。

由于EXODUS无法直接考虑人流密度对人群速度的影响,理论上应考虑冲突惩罚时间。与CDS一样,同样取10次模拟的平均值作为疏散时间,考虑冲突惩罚时间的平均疏散时间为475s,不考虑冲突惩罚时间的平均疏散时间为376s,后者与演习时间较为接近。因此,软件对比分析时采用不考虑冲突惩罚时间的数据。

CDS与buildingEXODUS模拟结果比较,如图5所示。从图5可以看出,无论西门还是东门,在疏散前期阶段,西门110s之前,东门130s之前,buildingEXODUS的疏散人数均高于CDS;之后,buildingEXODUS的疏散人数远低于CDS。演习时间267s,CDS模拟时间292s,buildingEXODUS模拟时间376s。两软件的人员疏散过程虽然一致,但CDS模拟结果与疏散演习结果更为接近,而EXODUS软件模拟疏散时间与疏散演习及CDS模拟结果有较大差别。主要原因为buildingEXODUS楼梯的疏散效率较低。

图5CDS与 EXODUS模拟结果比较

4疏散软件应用分析

疏散软件可用于建筑疏散设计、灭火救援仿真训练和人群疏散规律研究。作为建筑性能化评估工具时,疏散总时间计算采用式(1)。

式中:Ta为报警时间,应根据所采用的火灾探测与报警装置的类型、火灾的发展速度及其规模、着火空间的高度等条件、人员的安全意识与清醒状态等因素综合确定,与疏散软件无关;Tpre为疏散准备时间,即人员从接到火灾警报之后到疏散行动开始之前的这段时间,主要根据报警系统类型及人群特征确定,该参数在多数疏散软件中可以作为人群参数设置,这说明疏散软件已经考虑疏散准备时间对疏散行动时间的影响,因此式(1)也可不重复计算Tpre。

若疏散场景简单时,式(1)的第三项,即疏散行动时间Taction可采用经验公式计算。但对于多数建筑,由于建筑布局及疏散人群组成复杂,疏散行动时间用疏散软件才能考虑更多因素的影响及获得准确的结果。由前面的验证过程可以看出,人群参数设置及疏散软件其他参数设置对计算结果有较大影响。对于建筑中待疏散人数不多的场所,如工业厂房,一般在安全出口处不会出现滞留现象,疏散行动时间主要取决于人员行走速度。对于人群密集场所,如商场、车站、体育场馆等,安全出口处会出现严重滞留现象,此时安全出口的通行系数是影响疏散行动时间的最重要参数,建议模拟时通行系数不超过《建筑设计防火规范》百人宽度指标的折算值,即平地1.3人/(m·s),坡地1.1人/(m·s)。

为使人流在各出口大致平均分配,一般要调整安全出口的出口势值。对于simulex等软件无此参数,也可通过对特定人群指定出口达到同样目的,这些模拟方法应在疏散报告中详细说明并给出各出口的利用情况。

5结束语

随着消防管理机构对建筑防火性能化设计思想的广泛接受,我国《建筑防火性能化规范及设计指南》的颁布以及建筑防火设计工程人员素质的提高,疏散仿真工具必将越来越受到工程技术人员的青睐。目前,建筑疏散设计中普遍使用国外的商业软件,其重要原因之一是国内尚无经充分验证的商业软件。借助公安部应用创新项目,此研究组在验证方面做了有益的尝试。

通过对大规模人群疏散演习及与国外商业软件的对比,证明CDS疏散仿真平台计算准确,能够满足大规模人群疏散仿真的工程需求。结合疏散软件的使用,最后给出不同情况下疏散模拟的参数设置要点。

疏散演习篇2

一、演习目的

1、增强师生消防安全意识。

2、了解、掌握逃生自救和初起火灾处置知识和技能。

3、积累高层建筑消防安全管理经验。

4、做到未雨绸缪，有备无患。

二、演习人员

参与人员：级新生及辅导员

三、演习时间和地点

1、时间：11月11日(周二)下午1：30—3:00

2、地点：新苑1号、新苑2号、新体育场

四、演习内容

1、疏散逃生

2、比赛项目(规则另附)

(1)水带接力、(2)障碍逃生、(3)战地营救

3、实战灭火

五、演习程序

1、演习当天下午1:15，全体学生准备一条湿毛巾在各自寝室待命; 2014级新生辅导员于1：15分在体育场各自学院标牌下待命。

2、疏散演练(下午1:30—1:40)。

(1)当天下午1:30现场指挥宣布“上海金融学院、9消防演练暨第三届消防运动会现在开始”，保卫处工作人员即在新苑1号1楼、新苑2号1楼燃放烟雾弹，营造“火场”氛围。

(2)技防人员在技防总控室拉响警报系统。

(3)参加演习的同学听到警报声后用湿毛巾捂住口鼻按照事先规定的路线(每个寝室门后面张贴的疏散逃生示意图)在疏导人员的引导下就近、低姿、单列、靠右、快速从楼梯撤离至新体育场各自学院标牌处(1个班级1个纵队)。

(4)到达疏散集结地后，辅导员迅速清点人数并报保卫处。

3、党委副书记、综治委副主任鲁海波点评演练情况(1:40—1：50)。

4、消防专业人士徐水清先生讲解灭火器使用方法(1：50—2：00)。

5、比赛及实战灭火(2：00-3：00)

(1)比赛：水带接力、障碍逃生、战地营救(以上场地为体育场跑道)。对单项前三和团体前三予以奖励。

(2)辅导员将学生带至灭火场地参加实战灭火。

6、现场指挥宣布演练结束。

六、演习要求

1、全面发动，人人参与，明确演习目的，端正演习态度;

2、一切行动听指挥，做到紧张有序，禁止嬉戏打闹;

3、统一指挥，分组实施，各司其职，注重联络，加强汇报;

疏散演习篇3

1 城市水底隧道人员疏散的几种方式

由于城市水底隧道主要部分在水下,通往地面的出口较难形成,所以人员疏散通常的做法是在隧道附近设置平行的安全通道,该通道可以是相邻的行车主隧道,也可以是单独设置的辅助隧道。平行安全通道与主隧道每隔一定距离设置疏散口或横通道相连,一旦车行隧道发生事故,人员可以通过出入口进入安全通道,在安全通道内步行或乘车达到两岸陆地。

按照目前常见的城市水下隧道施工方法,通常包括如下几种:盾构施工、沉箱(管)施工、矿山法施工等。对于盾构施工一般采用盾构机,隧道断面为圆型,人员疏散可以利用下部空间进行;对于沉箱或其他方法施工的隧道,断面多为矩形或者拱型,一般不存在下部空间,此时人员疏散只能考虑专设附属通道或者利用相邻隧道进行,图1是这两种隧道形式的基本疏散方案。因此,水底隧道内人员疏散方式主要包括以下内容:

(1)双孔隧道横向联络通道疏散的疏散方式。适用于地质条件较好的隧道,施工难度小,一般采用矿山法或盖挖、沉埋施工等方法进行。事故时司乘人员从连接横通道进入相邻隧道后达到安全状态,这种人员疏散方式属于水平横向疏散。如丹麦大海峡隧道、荷兰Westerschelde隧道、澳大利亚墨尔本Burnley水底隧道等都采用这种形式的疏散方式。

(2)水平辅助隧道疏散方式。适用于一般地质条件不太好的山岭及水底隧道,施工时一般先期开挖一条小型导洞,利用导洞勘探地质条件,同时也作为施工的服务通道,后期即可作为人员疏散及维修通道使用。主隧道每隔一定间距与水平辅助隧道相连,人员从安全门进入辅助隧道后,沿辅助隧道纵向疏散至隧道两端,或沿中部塔井楼梯达到安全区域,如图2所示。这种疏散方式属于水平纵向疏散方式。例如,英法海峡隧道每隔375 m设一条与服务隧道相连的横通道,服务隧道平时用作隧道的日常维护与检查,事故时作为人员疏散及救援的主要通道,该通道直接通向隧道两端出口。日本的青函海底隧道也是采用这种方式,这种隧道对于特殊的长大隧道比较合适,需要修建1～2条辅助隧道(如Euro Tunnel),工程成本比较大。

(3)内部纵向通道疏散方式。利用隧道内行车道路面以下的空间建成纵向逃生通道,每隔一定间距设置紧急出口及滑行坡道,与路面之下的逃生通道连通, 并沿下部的通道进入塔井或隧道两端逃生,这种方式属于垂直纵向疏散方式。一些双层隧道也趋向于采用这种方式,适用于采用盾构法施工的大断面水下隧道,可以充分利用盾构断面下部空间作为人员疏散通道和设备通道。如日本东京湾海底隧道、开罗ElAzhar隧道、莫斯科Lefortovo隧道等。我国上海长江隧道上层为三车道汽车道路,下层为地铁,采用上下层设置连通口和疏散通行梯,如图3所示。

2 平行安全通道与主隧道的连接方式及布置间距

所有这些疏散方式都是由一条安全通道与主隧道相伴并行,只是有的安全隧道在主隧道内部,有些在相邻隧道。两条隧道之间连接主要有三种方式。一是通过安全疏散门直接相通,这种方式主要适用于沉埋施工或浅挖隧道,两条隧道只有一墙之隔;二是通过联络横通道联接方式,大部分隧道由于结构稳定性需要不可能靠得很近,两条隧道间需要修建联络通道,这种方式适用于大部分非沉埋式双孔隧道和辅助隧道疏散方式;三是通过疏散口盖板及下沉式疏散滑道垂直相联,对于盾构式隧道其平行安全通道就在车道板下方,火灾时人员揭开盖板就可以直接滑入底部安全通道。

火灾时人员通过一定间距的出入口或联络横通道,从主隧道进入安全通道后由安全隧道通往岸边的地面,对于在水中修建通风塔的隧道,人员进入风塔后上升至水面平台。

关于疏散的出入口或联络通道间距,在欧洲的山岭隧道是以一带有2个儿童的妇女在火灾时的疏散时间、距离作为指标,一般火灾工况下以250～500 m为标准设置逃生口或避难所。但城市水底隧道由于车流量大,人员密集,其疏散出入口间距要求更高,如日本青函隧道在过海部分就设置了23 km附属通道,每隔60 m设一个安全口,当发生火灾后地面上的盖板通过中央控制室打开(采用液压系统);日本东京湾隧道全长9.5 km,内径12 m,每隔300 m设置一个疏散滑道,人员进入下部空间后可以步行也可以通过救援车疏散。对于大多数有独立安全通道的隧道而言,疏散出入口间距一般为250～300 m;而对于盾构式隧道,主隧道与安全通道共用一条隧道,一般每隔60～150 m设置一个疏散滑道,直接进入底部疏散廊道。

虽然理论上间距越小人员越安全,但由于出入口间距的大小直接关系到工程造价、结构安全性等,特别是连接横通道施工往往会有非常大的工程风险。上海地铁4号线就是因为联络横通道施工造成大面积透水致使地面建筑下陷、倾斜,而水底隧道若出现这种现象损失往往是灾难性的。所以,间距大小是非常重要的。

3 武汉长江隧道下沉式滑道疏散模拟演习

武汉长江隧道两岸明挖暗埋段采用联络横通道疏散方式,江中盾构段利用底部空间作为疏散安全通道,车道板左侧设置下沉式滑道对人员进行疏散。由于长江隧道采用的疏散滑道没有实际的疏散统计数据,国内也没有相关参考资料,如滑道的通过能力、人员在隧道内部的行走时间等都没有第一手资料,日本在东京湾隧道建设过程中对其疏散滑道进行了充分的试验,开展疏散演习可以观测滑道的通过能力、人员疏散以及可能的等待时间。

隧道内人员安全疏散的关键是必需安全疏散时间必须小于可用安全疏散时间。可用安全疏散时间是指从起火时刻起到火灾对人员安全构成危险状态的时间。必需安全疏散时间则包括火灾探测时间、人员反应时间、逃生行走时间以及等待时间。可用安全疏散时间越长越安全,必需安全疏散时间越短就越安全。

由于武汉长江隧道正在紧张施工,不便在现场进行模拟实验,笔者在武汉大学工学部教学楼前广场,设置了人工走道,走道宽2 m,按照隧道中滑道长度设计80 m的最不利情况考虑,疏散滑道安装在2.1 m高的广场外缘下方,演习人员可以从上自由滑下,以模拟隧道滑道的疏散过程,见图4所示。

模拟实验按照最不利路线布置,采用1辆40座客车和1辆小车开行至滑道80 m外的地点,此时人员听到火灾警报声,司机停车,乘客将陆续下车逃生,下车后按照火灾疏散广播指示,沿设定的逃生路线标志逃生,最终通过逃生滑道完成逃生。

该次试验有38人参与,主要的观测结果如下:

(1)听到广播通知后,小轿车人员下车时间为11～12 s;大客车人员下车时间为9～49 s。

(2)所有人员行走速度范围是1.04～1.43 m/s,平均速度为1.27 m/s。

(3)人员到达滑道口的平均等待时间为12.9 s,等待时间范围是0～20 s。

(4)滑道滑行时间是指从滑道下滑到安全通道的时间,为2～6 s,平均时间为3.3 s。

(5)在没有紧迫感的情况下,下车后,男性的平均行走速度为1.28 m/s,女性的平均行走速度为1.20 m/s。武汉长江隧道采用的玻璃钢滑道人员通行速率为34人/min。

4 隧道疏散滑道间距的分析

武汉长江隧道盾构段初步设计为每隔80 m设置一个下沉式疏散滑道,司乘人员听到隧道报警广播后下车,沿隧道逆车流方向来到滑道口,并沿着滑道进入车道底部安全通道。因此,人员疏散时间包括司乘人员下车时间、步行至滑道口时间、在滑道口的等待时间。这三部分时间应该小于火灾发展到威胁人员安全的时间,也称作隧道火灾安全可用时间,通常地铁以7 min疏散为目标,国家奥林匹克“鸟巢”体育馆按8 min疏散进行设计,城市水下隧道目前还没有相关的技术规范。笔者在前期对隧道烟气扩散的研究中发现,武汉长江隧道各项排烟风机正常工作时除着火点附近10 m范围内之外,其他位置可以维持10 min的疏散可用时间。笔者保守取地铁疏散时间为7 min作为武汉长江隧道疏散可用时间。

按照性能化防火设计方法取最不利火灾场景,火灾正好发生在隧道的滑道口附近,隧道火灾时两滑道间司乘人员只能向火灾上游的滑道疏散。此时,滞留在两滑道间的司乘人员的疏散时间计算如下:

考虑车间距约8 m左右1辆,则双车道车辆为(80/8)×2=20辆;

每辆车内司机及乘客按5人计算,则司乘人员总数为100人;

接到火灾报警后人员下车时间按最大计算为50 s;

两滑道间步行时间为80/1.27=63 s;

通过滑道的时间按最大等待时间考虑为(100/34)×60=176 s。

虽然实际上不是所有人都需要步行80 m距离,步行时间63 s小于滑道口等待时间,故人员疏散时间为滑道口等待时间176 s,约3 min。

由此可见,考虑车辆人员反映、信息确认及等待时间,其可用的疏散时间应该是足够的,说明80 m布置一个疏散滑道可以满足人员疏散需要。

5 结论

大部分城市均沿河流两岸建设,随着城市拆迁工作的难度加大,城市水底隧道是解决中心城区交通拥挤的重要途径,而城市隧道又具有车流量大、人员密集的特征,保证城市隧道火灾时人员疏散安全是隧道消防工程中的重要组成部分。山岭隧道通常采用联接横通道的方式来解决,但在地质条件不太好的情况下进行水下联络横通道的施工存在非常大的风险,如何保证人员安全与工程建设风险控制的一致性,既能满足人员安全疏散的目的,又要最大限度地减少隧道施工及运营的结构风险,一直困扰着广大隧道设计人员。笔者广泛调查了国内外隧道工程应用情况,对隧道人员疏散方法进行了综合分析,并利用疏散演习的方法测定了疏散滑道通过能力,验证了疏散滑道间距设计的安全性,可以为我国近年来广泛开展的水下隧道设计提供参考。

摘要：城市水底隧道通常采用平行于主隧道的安全通道来解决,安全通道可以是相邻行车隧道,也可以采用辅助导洞隧道以及内部专用安全通道,主隧道与安全通道之间采用疏散门(口)或者横通道进行水平或垂直连接,其间距大小对人员安全疏散有较大影响,疏散演习可以为确定这一间距大小提供理论依据。

关键词：水底隧道,疏散,模拟演习

参考文献

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