论文中文题名: | 商业综合体火灾情景人员疏散仿真与优化研究 |
姓名: | |
学号: | 18220214102 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 085224 |
学科名称: | 工学 - 工程 - 安全工程 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工程硕士 |
学位年度: | 2021 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 安全管理 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
第二导师姓名: | |
论文提交日期: | 2021-06-17 |
论文答辩日期: | 2021-05-30 |
论文外文题名: | Research on Simulation and Optimization of Evacuation in Fire Scenarios of Commercial Complex |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | Commercial complex ; Fire simulation ; Emergency evacuation of personnel ; Dynamic planning ; Evacuation route optimization |
论文中文摘要: |
近年来,我国火灾事故虽有好转的趋势,火灾起数、死亡人数、直接经济损失均有所下降,但火灾事故的总体安全形势依然不容乐观。商业综合体是发生火灾的主要场所之一,一旦发生火灾,极易造成巨大的人员伤亡和财产损失。本文以西安某商业综合体为例,应用PyroSim和Pathfinder对该商业综合体火灾情景人员应急疏散问题进行研究。 根据商场实际参数,应用PyroSim软件建立火灾模拟建筑模型,对3种火灾情景进行模拟与分析,结果表明:商业综合体火灾初期烟气对人员的影响主要是能见度的下降,在短时间内温度与 CO 浓度除在火源所在区域外达不到危险临界值;商业综合体类似电梯井的垂直通道会加快烟气在建筑物内蔓延,导致综合体多楼层受到火灾烟气的影响。 应用 Pathfinder 软件构建该商业综合体人员疏散模型,并对人员应急疏散过程进行模拟分析。人员疏散结果表明:一楼的人员疏散时间最短,疏散难度最小,中间层三层~五层的人员疏散时间最长,疏散难度最大;应急疏散过程中,高层人员向下疏散过程会占用较低层楼梯间的空间,造成较低楼层的疏散效率下降;人员完成疏散所需平均时间:成年男<成年女<儿童<老年男<老年女。 火灾情景人员应急疏散安全性表明:防火构件完整的情况下,地下和高层火灾,大多数人员能够进行安全疏散,而靠近竖向通道的低层火灾,中层人员疏散过程会受到火灾烟气的威胁。疏散过程存在 “瓶颈效应”和轨迹交叉、出口利用不均、反向疏散等问题,并提出设备设施引导、人工引导、合理安排疏散顺序、控制商场人员滞留量等策略提高人员疏散效率。并基于动态规划原理构建了考虑火灾影响的疏散路径优化理论模型。 研究结论和成果对完善商业综合体消防安全管理、减少火灾情景的人员伤亡和财产损失具有重要意义,同时为研究火灾人员应急疏散辅助决策提供一定的借鉴意义。 |
论文外文摘要: |
In recent years, although fire accidents in my country have improved, the number of fires, deaths, and direct economic losses have all declined, but the overall safety situation of fire accidents is still not optimistic. Commercial complexes are one of the main places where fires occur. Once a fire occurs, it can easily cause huge casualties and property losses. This paper takes a commercial complex in Xi'an as an example, using PyroSim and Pathfinder to study the emergency evacuation of personnel in the commercial complex in a fire scenario. According to the actual parameters of the mall, the PyroSim software is used to establish a fire simulation building model, and three fire scenarios are simulated and analyzed. The results show that the impact of smoke on personnel in the initial stage of a commercial complex fire is mainly due to the decrease in visibility. The CO concentration does not reach the critical value of danger except in the area where the fire source is located; the vertical passage similar to the elevator shaft of the commercial complex will accelerate the spread of smoke in the building, causing multiple floors of the complex to be affected by the fire smoke. The Pathfinder software was used to construct the evacuation model of the commercial complex, and the emergency evacuation process was simulated and analyzed. The evacuation results show that the evacuation time is the shortest and the evacuation difficulty is the shortest on the first floor, and the evacuation time is the longest and the evacuation difficulty is the longest for the people on the third to fifth floors of the middle floor. During the emergency evacuation process, the upper evacuation process will take less time for the upper evacuation. The space of the staircase on the first floor reduces the evacuation efficiency of the lower floors; the average time it takes for the personnel to complete the evacuation: adult male The safety of emergency evacuation of personnel in fire scenarios shows that when the fire protection components are intact, most people can be safely evacuated in underground and high-level fires, while low-level fires close to vertical passages will be threatened by fire smoke during the evacuation of middle-level personnel. The evacuation process has problems such as "bottleneck effect" and trajectory crossing, uneven use of exits, and reverse evacuation. Strategies such as equipment and facility guidance, manual guidance, reasonable arrangement of evacuation sequences, and control of the number of people in shopping malls have been proposed to improve the efficiency of evacuation. Based on the principle of dynamic programming, a theoretical model of evacuation route optimization considering the effects of fire is constructed. The research conclusions and results are of great significance to improve the fire safety management of commercial complexes, reduce the casualties and property losses in fire scenarios, and provide certain reference significance for the study of emergency evacuation assistance decision-making for fire personnel. |
参考文献: |
[1] 张辉. 大型商业综合体消防安全管理问题探讨[J]. 消防科学与技术, 2019, 38(7): 1027-1030. [2] 公安部消防局. 2018中国消防年鉴[Z]. 昆明: 云南人民出版社, 2018. [3] 公安部消防局. 2015中国消防年鉴[Z]. 昆明: 云南人民出版社, 2015. [4] 公安部消防局. 2017中国消防年鉴[Z]. 昆明: 云南人民出版社, 2017. [5] 公安部消防局. 2016中国消防年鉴[Z]. 昆明: 云南人民出版社, 2016. [6] 应急管理部消防救援局. 2020年全国火灾情况[Z], 2021. [7] 应急管理部消防救援局. 2019年全国火灾情况分析[Z], 2020. [8] 应急管理部消防救援局. 2018年全国火灾数据统计与分析[Z], 2019. [9] 肖方. 集中解决大型商业综合体消防安全突出问题[J]. 中国消防, 2018, 512(7): 5-6. [10] 徐永莉. 大型商场火灾与人员疏散数值模拟分析[J]. 消防科学与技术, 2014, 33(5): 510-514. [11] 罗振敏,郝强强,程方明,等. 地铁隧道火灾模拟及人员疏散研究[J]. 消防科学与技术, 2019, 38(3): 363-367. [12] 王星,屈建荣,夏永旭,等. 单洞双向公路隧道火灾人员疏散救援研究[J]. 地下空间与工程学报, 2020, 16(3): 944-954. [13] 颜峻,孟燕华,左哲. 基于Bayesian网络的建筑火灾疏散条件安全性评估方法[J]. 中国安全生产科学技术, 2020, 16(12): 116-121. [14] 黄俊斌,张国维,闫肃,等. 基于物联网技术的建筑火灾风险动态评估[J]. 消防科学与技术, 2020, 39(10): 1371-1375. [15] 袁春燕,王坤,陈虹燕,等. 基于人员心理-环境因素的火灾疏散速度修正方法研究[J]. 中国安全生产科学技术, 2020, 16(7): 112-118. [16] 卢娜,刘冬梅,要天林. 基于Agent决策行为模型的地下矿火灾疏散[J]. 消防科学与技术, 2016, 35(10): 1376-1381. [17] 李晖,王汉宁,曾文聪,等. 宏观场景指导下的微观agent人员疏散仿真模型[J]. 计算机应用研究, 2011, 28(11): 4111-4114. [18] 苗志宏,李智慧. 火灾环境下人员疏散耦合SPH模型及仿真[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(2): 292-300. [19] 张继成,羊秋玲. 基于多Agent的人员应急疏散模型设计与实现[J]. 现代电子技术, 2018, 41(12): 172-175, 179. [20] 袁建平,方正,尹作成,等. 建筑物火灾时人员疏散的网络网格复合模型[J]. 土木建筑与环境工程, 2009, 31(2): 90-94, 99. [21] 马晋钰,吴建松,原帅琪. 基于Multi-Agent的矿井人员疏散数值模拟[J]. 科学技术与工程, 2017, 17(36): 152-157. [22] 刘文婷. 城市轨道交通车站乘客紧急疏散能力研究[D]. 同济大学, 2008. [23] 段鹏飞,熊盛武,李辉. 面向大型场馆疏散的改进多蚁群算法[J]. 计算机应用研究, 2013, 30(2): 357-359, 363. [24] 黄悦莹. 面向火灾的室内三维应急疏散寻径研究[D]. 电子科技大学, 2019. [25] 雷春英. 基于改进蚁群算法的火灾疏散路径优化研究[D]. 武汉理工大学, 2014. [26] 靳海亮,王赢乐,袁鸣,等. 改进A~*的高层建筑逃生路径规划算法研究[J]. 测绘通报, 2019, 512(11): 17-21, 25. [27] 张明空,胡小兵,王静爱. 考虑火灾动态扩散过程的高层建筑疏散路径研究[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(3): 32-38. [28] 陈淼,韩端锋,于洋,等. 基于Agent的舰船人员疏散模型研究[J]. 计算机工程与科学, 2013, 35(4): 163-167. [49] 杨玲,孔庆红. 火灾安全科学与消防[M]: 化学工业出版社, 2011. [50] 中国国家标准化管理委员会. 消防安全工程 第9部分:人员疏散评估指南: GB/T 31593.9-2015. [S], 2015. [51] 张云明. 大型商业建筑火灾疏散性能化分析方法研究[D]. 西安科技大学, 2006. [52] 宋超. 商业综合体火灾场景及安全疏散数值模拟研究[D]. 西安科技大学, 2020. [53] 闫怀林,黄迪,张国维,等. 火灾不确定性因素下的人员疏散时间模型[J]. 消防科学与技术, 2016, 35(12): 1690-1693. [54] 田玉敏,张伟,马宏伟,等. 人群应急疏散[M]: 化学工业出版社, 2014. [55] 田玉敏. 人群疏散心理及行为个体差异的探讨[J]. 人类工效学, 2010, 16(3): 53-55. [56] 陈长坤,秦文龙,童蕴贺,等. 突发火灾下人员疏散心理及行为的调查与分析[J]. 中国安全生产科学技术, 2018, 14(8): 35-40. [57] 张福金. 健康成年人步行速度正常值及影响因素[J]. 国外医学(物理医学与康复学分册), 1998(4): 181. [58] 孙燕,李秋菊,李剑峰. 城市重点公共区域人群聚集风险的实时定量技术[J]. 中国安全生产科学技术, 2011, 7(8): 147-153. [59] 王建国,刘颖,苏俊凯,等. 地铁火灾人员疏散行为影响因素研究[J]. 消防科学与技术, 2019, 038(5): 706-709. [60] 陈霞,戴广龙,刘盼. 高校火灾时人员疏散行为调查研究[J]. 安全与环境学报, 2013, 13(4): 263-266. [61] 阎卫东,陈宝智,钟茂华. 火灾情况下不同楼层对大学生疏散心理和行为反应影响的研究[J]. 中国安全生产科学技术, 2005(4): 32-37. [62] 李宗泽. 基于博弈论的人群疏散问题仿真[D]. 中山大学, 2014. [63] 王春雪,索晓,吕淑然,等. 地铁应急疏散恐慌程度模型研究[J]. 中国安全科学学报, 2015, 25(2): 171-176. [65] 屈云超,高自友,李新刚. 考虑从众效应和信息传递的行人疏散建模[J]. 交通运输系统工程与信息, 2014, 14(5): 188-193. [66] 温丽敏,陈全,陈宝智. 火灾中群集疏散的设计方法及计算机仿真[J]. 东北大学学报, 1998(5): 4-6. [67] 王莉. 基于PATHFINDER的公共场所人员疏散行为规律及仿真模拟[J]. 西安科技大学学报, 2017, 37(3): 358-364. [68] 郭明. 细水雾抑制油池火的实验研究和数值模拟[D]. 河南理工大学, 2009. [69] 赵建华,高明亮,武秀娟. PLS-BP法定量分析火灾中的常见有毒有害气体[J]. 火灾科学, 2010, 019(3): 158-164. [70] 张凯. 常见可燃建筑材料火灾及毒性烟气模拟研究[D]. 安徽理工大学, 2009. [72] 吴凤. 大型商场火灾时人员疏散研究[D]. 西安科技大学, 2015. [73] Heskestad G. Engineering Relations for Fire Plumes[J]. Fire Safety Journal, 1984, 7(1): 25-32. [74] 张银花,王志刚,毕少颖. 服装火灾特性试验[J]. 消防科学与技术, 2001(2): 1, 3-7. [75] 田浩. 大型商场中影院的消防设计[J]. 消防科学与技术, 2015, 34(8): 1041-1043. [76] 赵文浩. 大型地下超市人员疏散模拟研究[J]. 武警学院学报, 2016, 32(8): 52-55. [77] 杜长宝,朱国庆,李俊毅. 疏散模拟软件STEPS与Pathfinder对比研究[J]. 消防科学与技术, 2015, 34(4): 456-460. [78] 中华人民共和国公安部,中华人民共和国建设部. 建筑设计防火规范[M]: 中国计划出版社, 2015. [79] Samuel,S.,Dannaway. Sfpe Handbook of Fire Protection Engineering[J]. Plumbing Engineer, 2017. |
中图分类号: | TU998.1 |
开放日期: | 2021-06-17 |