1、中图分类号： U231+.96 密 级： 公开 UDC： 本校编号： 硕 士 学 位 论 文 论文题目： 基于 Pathfinder 的地铁站火灾 应急疏散仿真研究 研究生姓名： 成琳娜 学号： 0211039 学校指导教师姓名： 朱昌锋 职称： 教授 申请学位等级： 工学硕士 专业： 交通运输规划与管理 论文提交日期： 2014 年 5 月 论文答辩日期： 2014 年 6 月 万方数据硕 士 学 位 论 文 基于 Pathfinder 的地铁站火灾 应急疏散仿真研究 Research on Fire Emergency Evacuation Simulation of Subway Sta
2、tion Based on Pathfinder 作 者 姓 名： 成琳娜 学科、专业 ： 交通运输规划与管理 学 号 ： 0211039 指 导 教 师： 朱昌锋 完 成 日 期： 2014 年 4 月 兰 州 交 通 大 学 Lanzhou Jiaotong University 万方数据独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得 兰州交通大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并
3、表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 兰州交通大学 有关保留、使用学位论文的规定。特授权 兰州交通大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名 ： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 万方数据兰州交通大学硕士学位论文 - I - 摘 要 随着我国城市化的不断发展，城市交通问题 日益严重，地铁以其安全、快捷、舒适、能耗低等
4、诸多优点成为改善交通结构、解决交通拥堵难题的最佳方案，与此同时，如火如荼的地铁建设、运营也带来了亟待解决的地铁系统安全问题，其中最为频发、灾害性最大的就是火灾安全事故。目前，国内外学者已经使用多种方法对地铁站火灾时的人员应急疏散问题进行了大量研究，但是，已有的研究成果在解决实际问题时仍达不到预期效果，并且大部分建设有地铁的城市也未形成有效的地铁站火灾应急管理系统。因此，对地铁站火灾应急疏散问题的深入研究是十分迫切和必要的。 本文通过查阅相关文献，收集整理了大量的疏 散人员身体特征、走行特征、行为反应特征等基础数据，进一步对地铁站的火灾安全隐患、火灾特性以及人员在火灾疏散过程中的行为表现做了详细
5、分析，并分别从主观和客观两个方面对地铁站火灾应急疏散过程的影响因素进行了深入讨论。在详细理论研究的基础上，本文以某实际地铁站为背景，构建出地铁站建筑结构及人员特性仿真环境，进而利用 Pathfinder 仿真软件对不同条件下的地铁站火灾应急疏散问题进行了仿真研究。 通过对比分析不同条件下的仿真疏散结果可以得出，地铁站 客流高峰期 时 ，各个疏散口处均出现严重的拥堵排队现象，此时与疏散人员特 性相比，站内结构对疏散过程产生的影响较大；客流平峰期 时 ，各个疏散口处的拥堵现象明显减缓，此时疏散人员特性和 站内结构都会对疏散过程产生较大影响；客流低峰期 时 ，各个疏散口处 几乎不存在 拥堵现象，此时
6、与站内结构相比，疏散人员特性对疏散过程产生的影响较大 。并且，在任一客流时段内，中青年男性居多时，疏散人员的自主选择性较强，有最多的人员选择距离较远的疏散出口 C；中青年女性居多时，疏散人员的整体速度较快，行人所占空间也不大，此时疏散口的通过能力较高，人员的整体疏散能力最强，所用疏散时间最短。 最后，本文提出了综合因子 的概念，利用其将尽可能多的影响因素定量地反映在疏散人员的速度上，进而对不同情况下的地铁站火灾应急疏散过程进行仿真研究。结果表明，能够利用综合因子 考虑越多的影响因素，仿真疏散过程就会越贴合实际情况，仿真疏散结果也就越具可靠性。 关键词：地铁站火灾；应急疏散； Pathfinde
7、r 仿真 论文类型：应用研究 万方数据基于 Pathfinder 的地铁站火灾应急疏散仿真研究 - II - Abstract With the continuous development of urbanization in our country, traffic problem in city is increasingly serious. The subway becomes the best way to improve the traffic structure and traffic congestion, because its advantages, such as sa
8、fety, quick, comfortable, low energy consumption and so on. At the same time, rising subway construction and operation brings with many urgent security issues, especially security issues caused by frequent and pestilent fire accidents. At present, a variety of methods have been used to study emergen
9、cy evacuation of subway station under fire by scholars at home and abroad, however, the existing research results cannot achieve the desired effect in solving practical problems, and most cities with subway also have not formed efficient emergency management system of subway fire yet. Therefore, it
10、is urgent and necessary to study emergency evacuation of subway station fire deeply. A mass of essential data about evacuees are collected by looking up pertinent literature, such as bodily characteristics, walking characteristics and behavioral response characteristics. Go a step further, the fire
11、safety hidden troubles, fire behavior and evacuees behavior in a fire evacuation process are analyzed detailedly, and the influencing factors of a fire emergency evacuation process of subway station are also discussed deeply from subjective and objective respectively. On the basis of detailed theory
12、 research, the simulation environment of subway station structure and personal traits are built based on the background of an actual subway station, and then, fire emergency evacuation of subway station under the different conditions is simulated by Pathfinder. The results of simulated evacuation un
13、der the different condition show that there is a serious congestion queuing phenomenon at each evacuation exits during the peak time. Combined with evacuees features, the structure of subway station plays a greater influence on a fire emergency evacuation process. During the flat peak, the congestio
14、n queuing phenomenon of each evacuation exits is weakened, and structure of subway station plays a great influence on a fire emergency evacuation process as well as evacuees features. Almost there is no congestion queuing phenomenon at each evacuation exits during the low peak, and evacuees features
15、 plays a greater influence on a fire emergency evacuation process than structure of subway station. Besides, at any period of passenger flow, there is a stronger independent selective of evacuees when young and middle-aged men are in the majority, and there are maximum evacuees to choose farther eva
16、cuation exit C. Whereas when young and middle-aged women are in the majority, there are a higher trafficability of each evacuation exits, stronger evacuation capability of evacuees and the shortest evacuation time due to faster speed and smaller pedestrian occupancy space of evacuees. 万方数据兰州交通大学硕士学位
17、论文 - III - At last, the emergency evacuation process of subway station under the different condition are emulated through reflecting as much as possible influencing factors on speed of evacuees quantificationally by using multi-stress that is put forward in this paper. It turned out that the more in
18、fluencing factors can be considered by multi-stress, the more practical the evacuation process is, and the more reliable the evacuation results are. Key Words： subway station fire； emergency evacuation； Pathfinder simulation 万方数据基于 Pathfinder 的地铁站火灾应急疏散仿真研究 - IV - 目 录 摘 要 . I Abstract II 1 绪论 1 1.1
19、研究背景及意义 . 1 1.2 研究现状综述 . 2 1.3 研究目标 . 5 1.4 研究方法 . 5 1.5 本文结构 . 6 1.6 本文技术路线图 . 7 2 地铁站火灾应急疏散特性分析 8 2.1 地铁站火灾安全隐患分析 . 8 2.2 地铁站火灾特性分析 . 8 2.3 地铁站火灾疏散人员结构分析 . 10 2.4 地铁站火灾应急疏散的影响因素分析 . 10 2.4.1 地铁站火灾应急疏散的主观影响因素 11 2.4.2 地铁站火灾应急疏散的客观影响因素 16 2.5 地铁站火灾应急疏散过程分析 . 23 2.5.1 地铁站火灾安全疏散条件分析 23 2.5.2 地铁站火灾应急疏散
20、中人员行为反应分析 24 2.5.3 地铁站火灾应急疏散中人员行为过程的网络图分析 29 3 地铁站火灾应急疏散仿真环境 的建立 31 3.1 地铁站内建筑结构环境的建立 . 31 3.2 地铁站内疏散人员环境的建立 . 33 4 基于 Pathfinder 的地铁站客流高峰期火灾应急疏散仿真研究 . 38 4.1 Pathfinder 疏散仿真软件 38 4.1.1 Pathfinder 疏散仿真软件特征 . 38 万方数据兰州交通大学硕士学位论文 - V - 4.1.2 Pathfinder 疏散仿真软件主要功能介绍 . 39 4.2 S 地铁站仿真环境描述 . 40 4.2.1 S 地铁
21、站内建筑结构仿真环境 40 4.2.2 S 地铁站内疏散人员仿真环境 43 4.3 S 地铁站客流高峰期火灾应急疏散仿真及相关分析 . 44 4.3.1 站内无停靠列车的 S 地铁站客流高峰期火灾应急疏散仿真研究 44 4.3.2 站内有停靠列车的 S 地铁站客流高峰期火灾应急疏散仿真研究 50 4.3.3 不同人员结构比例的 S 地铁站客流高峰期火灾应急疏散仿真研究 55 4.3.4 不同楼梯宽度的 S 地铁站客流高峰期火灾应急疏散仿真研究 69 5 基于 Pathfinder 的地铁站非客流高峰期火灾应急疏散仿真研究 . 79 5.1 S 地铁站客流平峰期火灾应急疏散仿真及相关分析 . 7
22、9 5.1.1 不同人员结构比例的 S 地铁站客流平峰期火灾应急疏散仿真研究 79 5.1.2 不同楼梯宽度的 S 地铁站客流平峰期火灾应急疏散仿真研究 91 5.2 S 地铁站客流低峰期火灾应急疏散仿真及相关分析 . 96 5.3 综合因素条件下的 S 地铁站火灾应急疏散仿真研究 . 108 结 论 118 致 谢 120 参考文献 121 攻读学位期间的研究成果 125 万方数据兰州交通大学硕士学位论文 - 1 - 1 绪论 1.1 研究背景及意义 随着我国城市规模的不断扩大，地铁以其安全、快捷、方便、舒适、占地少、能耗低、污染小、噪声弱等优点成为大中城市改善交通结构、构筑立体交通运输网络
23、、解决交通拥挤难题、改善城市环境的最佳方案。 自 1965 年我国在北京建成第一条地铁 线路至今，已有数十座大中城市建成地铁 线路 并投入使用 ，国内部分一线城市已经形成了四通八达的地铁线网，地铁站点分布密集，并且有越来越多的二 、三线城市也跻身于地铁建设的大队伍之中，地铁的规划建设在全国范围内如火如荼的进行着，将会有越来越多的地铁线网出现，并将逐步发展成熟。与此同时，日趋复杂的地铁线网也带来了亟待解决的地铁系统安全问题，并引起了人们高度的重视。根据国内外的相关统计，在所调查的地铁灾害事故中，火灾次数最多，约占 30%，本文对国内外部分地铁火灾事故的发生时间、地点、起火原因及伤亡人数的统计情况
24、见表 1.11-6。 表 1.1 国内外部分地铁火灾事故统计 发生时间 国家 城市 事故起因 死亡人数 受伤人数 1977 年 11 月 6 日 苏联 莫斯科 爆炸物爆炸 6 - 1987 年 11 月 18 日 英国 伦敦 带火火柴梗引燃木质电梯 35 100 1995 年 7 月 25 日 法国 巴黎 爆炸物爆炸 7 86 1995 年 10 月 28 日 阿塞拜疆 巴库 列车电气设备故障 558 269 1996 年 6 月 11 日 俄罗斯 莫斯科 爆炸物爆炸 4 15 1996 年 12 月 3 日 法国 巴黎 爆炸物爆炸 4 86 2000 年 8 月 8 日 俄罗斯 莫斯科 爆炸
25、物爆炸 13 90 2001 年 2 月 5 日 俄罗斯 莫斯科 爆炸物爆炸 - 15 2003 年 1 月 25 日 英国 伦敦 列车机械故障 - 30 2003 年 2 月 18 日 韩国 大邱 人为纵火 198 147 2004 年 2 月 6 日 俄罗斯 莫斯科 爆炸物爆炸 40 134 2004 年 7 月 8 日 韩国 汉城 电力供给线起火 - - 2004 年 10 月 14 日 中国 香港 列车电力故障 - 1 2005 年 1 月 5 日 中国 香港 人为纵火 - 14 2005 年 5 月 16 日 瑞典 斯德哥尔摩 列车内起火 - 12 2005 年 7 月 7 日 英国
26、 伦敦 人员携带炸弹制造爆炸 56 700 2005 年 8 月 6 日 法国 巴黎 列车电线 短路 - 19 2005 年 8 月 26 日 中国 北京 列车电风扇线路短路 - - *“ -” 表示无人伤亡或者没有得到确切的伤亡统计数据 万方数据基于 Pathfinder 的地铁站火灾应急疏散仿真研究 - 2 - 地铁站具有密闭性 又 是人员密集场所之一 、 人员流动 性 较 大、 火灾荷载 较 大， 发生火灾 后 容易形成浓烟和热气浪 ， 同时产生大量的有毒气体 ，并且 火灾 产生的 烟气扩散方向与人员疏散方向一致 ， 对人员逃生十分不利 ， 如果不能够快速、安全地组织站内人员安全疏散，
27、通常 会对人员生命、财产以及国家财产造成严重 损害 。因此，在地铁系统开展有效火灾预防工作的同时，研究和分析地铁站 火灾应急 疏散的特点 、难点 ， 提 出合理有效的疏散建议及意见 ，对创造人员的安全乘车环境具有重要意义。 1.2 研究现状综述 目前，国内外学者已经从不同角度对地铁站火灾应急疏散问题做了大量研究，但该问题的影响因素很复杂，难以完成综合系统地全面研究，在解决实际问题时仍然受到很多限制，达不到有效的防治结果，在对该问题不断研究的同时，地铁站火灾事故也在不断地发生，因此还需要结合实际情况持续地深入研究。既有研究对于后续地铁站火灾应急疏散的进一步研究有很大的借鉴作用，可以概括为以下几个
28、方面： （ 1）人员基础数据及行为特征方面的调查分析 人员的基础数据包 括宏观和微观两方面，宏观数据主要有行人的组成、流量、密度等，微观数据包括人员的性别、年龄、肩宽、步幅、步速等，它们是在大量的观测和调查基础上，通过数理统计和分析所得。人员行为特征是指在应急疏散过程中，由于受到多种因素的影响、制约，人员所表现出来的不同行为反应，同样需要通过大量观测、统计而得。由于在调查统计的过程中会受到很多未知、突发因素的影响，因此对各种基础数据的采集分析是研究地铁站火灾应急疏散问题的一个难点。 文献 7通过对香港两个交通枢纽 MTR 和 KCR 进行行人流特性的实地观测，得到了大量有关行人个体走 行速度以
29、及整体行人流动速度等特征数据，是目前对轨道交通枢纽观测调查较为详细的一次。 文献 8通过对北京市西直门、复兴门和雍和宫三个地铁换乘站的行人进行摄像观测和数据统计，共采集了 404 小时的摄像资料，得到数据样本 82458 条，得到行人的性别、年龄、体型、身高、身宽、组群、速度、密度、流率和大件行李共十个特征数据，通过分类别的统计分析得出了一系列有价值的结论，为应急疏散设计提供了可靠的依据，是目前国内针对城市轨道交通的数据样本量最大、类型最齐全的调查统计。 文献 9对夏季的上海市人民广场交通枢纽、南京路步 行街和冬季的上海大学延长校区分别进行了行人特征的观测，获得了各类实测数据，包括步速、步幅和
30、步频等，并与国外同类数据进行了对比分析，完善了国内行人交通特征的基本数据，有很大的实用参考价值。 万方数据兰州交通大学硕士学位论文 - 3 - 文献 10以地铁车站为研究对象，应用实验观测的方法对人员行走在平直通道上的运动状态进行实地观测，收集了大量人员行走的特征数据，并通过分析数据得出人员行走速度与密度的关系公式。 文献 11通过调查上海市赤峰路轻轨车站、上海人民广场地铁站和上海火车站地铁站等几个重要的行人集散地的楼梯行人流特征，统计分析出一系列数据，并在定 性分析的基础上得到楼梯行人流的密度和速度、密度和流率的函数关系，为后续的人流变化研究提供了依据。 文献 12通过对现场经历过火灾的人员
31、进行访谈和问卷调查的方式，了解幸存者疏散前多处的位置以及幸存者所采取的逃生方式等，以此获得火灾中人员的行为反应特征数据。 文献 13设计了有关人员自身特征以及在假设火灾情况下的行为选择等问题的调查问卷，并利用其对地铁站内的流动人员进行了随机抽问，统计出地铁站内人员的自身特性、对火灾的行为反应特征以及对地铁枢纽设施的了解程度等基础数据，为研究人员在地铁火灾疏散过程中的行为表 现提供了一定理论依据 文献 14利用实验方法获得了大量的关于人员疏散行为能力及建筑物出口通行系数的基础数据， 为后续研究 提供了重要的数据支撑。 文献 15通过采取疏散演习实验的方法，对人员疏散行为进行了定性、定量分析，获得
32、了人员在建筑物瓶颈处的运动规律以及对于疏散路径的选择，并应用调查数据对计算疏散时间的经验公式进行修正。 文献 16在采集城市轨道交通乘客进站、出站、换乘、候车等交通特性数据的基础上，从乘客个体和客流群体的角度，分别研究了乘客的微观特性和宏观特性。 文献 17以离散系统分析动力学理论为 基础，研究了建筑物紧急情况下人员疏散群集流动中个体的动力学特性，建立了群集流动状态方程，分析了不同空间结构中疏散通道上的群集流动规律，描述出不同情况下的群集流动状态。 综合上述文献，在研究应急疏散问题时主要通过问卷调查、现场观测、视频录像等实测方法对人员的基本特征数据进行收集统计，为后续疏散过程的深入研究奠定基础
33、。 （ 2）应急疏散影响因素方面的分析研究 影响地铁站火灾应急疏散过程的因素种类繁多且复杂，对影响因素的详细分析是研究该问题的又一个难点。 文献 18详细分析了建筑物结构、火势发展过程以及人员行为能 力这三个方面对应急疏散过程产生的不同影响。 万方数据基于 Pathfinder 的地铁站火灾应急疏散仿真研究 - 4 - 文献 19指出地铁站火灾应急疏散过程是一个涉及到人、物、环境等的复杂问题，并主要探讨了人员特性对应急疏散过程的影响，绘制出车站工作人员的火灾反应过程图，进而建立 Petri 网模型对乘客的疏散行为过程进行了详细分析。 文献 20从人员生理特性和心理特性两个角度出发，分别研究了不
34、同人员特性对疏散过程所产生的不同影响，进而用“动机 行为”系统理论的观点总结出人员安全疏散心理反应过程，并分析了疏散人员在个体和群集状态下不同的疏散特性。 文献 21针对人员周围环境对疏散 过程所产生的影响，将其划分为静态环境和动态环境两个方面，利用元胞自动机原理对周围环境的影响效果进行了详细研究。 文献 22分析了人员生理、心理因素和环境因素两个方面对疏散过程产生的影响，并 得 出 不同状态 下 乘客的行为特征 。 综合上述文献，影响疏散过程的因素非常复杂，大部分学者都是从人员特性和周围环境这两个因素入手，对它们所产生的影响进行研究。在影响疏散过程的诸多因素之中，人员特性影响因素是最具有复杂
35、性和不定性的，难以得到最恰当、最精确的基础数据，这也是研究该问题的困难所在。 （ 3）应急疏散方法方面的研究 目前 ，国内外学者在研究应急疏散问题时主要用的方法有两种：模型求解方法和软件仿真方法。 文献 23以某明挖两层岛式地铁站为例，对地铁火灾的疏散时间进行了模拟分析，根据人员不同的疏散行为反应过程，分别计算出不同阶段所需的具体疏散时间，为评价地铁站结构的合理性提供了有力依据。 文献 24提出 了 一种火灾事故下群集疏散计算模型，应用于计算人员疏散运动时间。模型的假设条件是：疏散人员按照设计的路径进行疏散，且全部疏散人员具有相同的疏散能力，能够自行疏散出去。 文献 25提出了模拟行人疏散行为
36、的社会作用力模型，该模型假 定行人具有感知周围环境并能够对其做出反应的能力，以一种虚拟的方式来表示行人的社会心理以及行人之间、行人与环境之间的相互作用关系。 文献 26建立了一个基于个体行为的人员疏散微观离散模型，详细分析了影响人员疏散效率的诸多因素的单独及综合作用。 文献 27构建出基于网络优化计算方法的地铁火灾人员安全疏散模型，进而以某实际地铁为例对该模型进行了应用，并对比分析了模拟结果与实地火灾演练结果，从而对疏散模型的有效性进行了验证。 万方数据兰州交通大学硕士学位论文 - 5 - 文献 28提出了一种基于仿生学的 Floor Flied 模型，该模型将空间划分成若干个 相等的格子，每
37、个格子就是一个元胞，每个元胞状态为空或被某一行人占据，每一行人将在下一个时间步按照一定的概率移动到没被占据的邻居元胞，这个概率由两个地板场域决定，这两个地板场域分别是静态场 S 或动态场 D。 文献 29确立了人员逃生的时间计算模型，进而 构建出 基于简单元胞自动机原理的疏散模型， 并 开发出地铁火灾人员疏散的计算机仿真软件 SUBFE，利用该软件 对实例进行 了 仿真 研究 。 文献 30中指出目前常用于应急疏散的仿真软件有： Legion、 SimWalk、 PedGo、AnyLogic、 VISSIM 等。 Legion 可以准确仿真出行人的运动过程，能在考虑到行人速度、个人空间偏好等情
38、况下对人群中单个行人的微观走行行为进行仿真。 SimWalk 通过对单个行人个体微观精确建模来实现行人流群体的仿真，可以仿真出复杂情况下的行人微观动态。 PedGo 使用多智能体模型以便于对单个行人的决策和运动进行仿真，是已知的效率最高的人员疏散仿真软件。 AnyLogic 是一种具有创新性的仿真工具，可以对离散、连续或混合行为进行仿真，并且能够基于主体、系统动态学及离散事件等多种方法进行建模。 VISSIM 是在各种不同交通条件下对城市交通和公共交通的运行 状况及交通组织、规划方案进行优化的一种高效的、实用性强的仿真工具。 综合上述文献，国内外诸多学者对于应急疏散方法的研究在由传统数学建模向
39、利用仿真软件不断发展，这是因为该问题的影响因素复杂，在使用数学建模求解时目标函数和约束条件的建立较为困难，同时利用仿真软件又可以很直观地了解到人员疏散的具体过程，但不同的仿真软件在解决疏散问题时也还存在着各自的不足和缺陷，有待进一步开发研究。 1.3 研究目标 地铁站火灾应急疏散过程受到很多确定的、不定的复杂因素的影响，因此在对该问题进行研究时困难重重。 本文的研究目的 是 在 考 虑尽可能多的影响因素的基础上， 通过对不同条件下地铁站火灾 应急 疏散过程进行仿真研究，找出不同情况下存在的瓶颈影响因素，进一步对这些影响因素进行动态仿真研究，对比分析仿真疏散结果，为解决地铁站实际火灾 应急 疏散
40、问题提供合理的参考依据。 1.4 研究方法 本论文主要从分析火灾时地铁站的特殊环境、疏散人员特性以及影响人员安全疏散的诸多因素和 利用 pathfinder 仿真软件 对疏散过程进行较实际的仿真研究这两方面来解决地铁站火灾时的人员 应急 疏散问题。 万方数据基于 Pathfinder 的地铁站火灾应急疏散仿真研究 - 6 - 地铁站 的 建设 位置基本位于 地下，结构复杂，空间小且具有密闭性，它与外界的 联系主要为出入口。发生火灾时容易形成浓烟和热气浪，同时产生大量的有毒气体，且烟气扩散方向与人员疏散方向一致。因此，地铁站本身的特殊结构和火灾产物都会影响到人员的安全疏散。 同时， 地铁站内建筑
41、结构的复杂性 也 决定了地铁站内人员结构 及其行为特征 的复杂性，复杂的人员结构 以及行为特征 也都会影响到人员的安全疏散。本文将站内人员主要分为乘车旅客、车站工作服务人员和车站内其他人员 这三类进行分析，并针对 站内 复杂的 人员特性，拟从人员年龄比重 和 人员性别比重这 两个 方面对站内 的仿真疏散 人员进行分类 。 除了上述两方面影响因素，还有一些 因素也会影响人员的安全疏散，例如 季节、人员所携带的行李、 人员之间的特殊关系、疏散过程中人与人之间的相互碰撞以及火灾可能引发的不可预知的突发状况等。 基于 既有研究成果 ，本文 在详细分析地铁站火灾特性、人员结构特征、影响因素以及仿真环境的
42、基础上， 以某实际地铁站 结构 为 背景 ， 利用 pathfinder 仿真软件 对不同条件下地铁站火灾 应急 疏散过程进行仿真研究 ，对比分析仿真疏散结果，得出不同条件下地铁站火灾 应急 疏散 的特性。 1.5 本文结构 第 1 章 对地铁站火灾应急疏散问题的研究背景、意义及研究现状进行了详细介绍，并提出了本 论文的研究目标及方法。 第 2 章 对地铁站火灾存在的安全隐患、火灾特性、疏散过程的影响因素以及应急疏散中人员的行为反应过程进行了详细分析。 第 3 章 依据前文中对站内结构及人员特性的分析，构建出地铁站内建筑结构与疏散人员特性的仿真环境。 第 4 章 在已建立的仿真环境的基础上，以
43、某实际地铁站为背景设定出 S 地铁站的建筑结构及人员特征值，进而分别对 S 地铁站客流高峰期时段内不同人员结构比例和不同疏散楼梯宽度条件下的疏散过程进行仿真研究，并对仿真疏散结果进行对比分析。 第 5 章 分别对 S 地铁站客流平峰期、低峰期时段内不同人员 结构比例和不同疏散楼梯宽度条件下的疏散过程进行仿真研究，对比分析仿真疏散结果。并且对综合因素条件下的 S 地铁站火灾疏散过程加以仿真分析。 第 6 章 研究结论。对本论文的研究成果及创新点进行阐述，指出本文研究存在的不足之处，并提出了地铁站火灾应急疏散方面有待进一步研究的问题。 万方数据兰州交通大学硕士学位论文 - 7 - 1.6 本文技术
44、路线图 本文的研究思路及技术路线如图 1.1 所示。 地 铁 站 火 灾 应 急 疏 散 研 究理 论 基 础建筑位置站内人员密集火势蔓延迅速人员疏散艰难火灾产物危害大乘车旅客站内工作人员站内其他人员年龄性别疏散通道报警设施烟气高温安全疏散条件人员疏散行为分析人 员 特 性 站 内 结 构 火 灾 产 物影 响 因 素地 铁 站 火灾 特 性地 铁 站 人员 结 构地 铁 站 安全 隐 患技 术 方 法使 用 P a t h f i n d e r 仿 真 软 件 对 地 铁 站 火 灾 应 急 疏 散 过 程 进 行 仿 真 研 究构 建 站 内 建 筑 结 构 及 人 员 特 性 仿 真
45、环 境不 同 条 件 下 地 铁 站 火 灾 疏 散 过 程 的 仿 真 研 究不 同人 员结 构比 例不 同疏 散楼 梯宽 度不 同人 员结 构比 例不 同疏 散楼 梯宽 度不 同人 员结 构比 例不 同疏 散楼 梯宽 度不 利影 响因 素较 多不 利影 响因 素较 少客 流 高 峰 期 客 流 平 峰 期 客 流 低 峰 期综 合 因 素条 件 下对 比 分 析 ， 得 出 结 论图 1.1 论文研究的技术路线图 万方数据基于 Pathfinder 的地铁站火灾应急疏散仿真研究 - 8 - 2 地铁站火灾应急疏散特性分析 随着我国经济建设的不 断发展，地铁的建设也得到了快速发展，为人们的
46、生活、 出行 等 带来了很多便利。但是，由于地铁站建筑 位置和 结构的特殊性 、 复杂性 以及站内 人员 的复杂性和 高度密集化， 使得地铁站内存在着许多安全隐患，并可能 引发多种安全问题， 纵观国内外的地铁安全事故，其中 以火灾事故最为频发。因此， 通过 研究地铁站存在的火灾安全隐患 、 火灾特性 及 火灾疏散过程的影响因素，从而全面 了解地铁站火灾疏散特性，对提出有效的火灾防治措施、 保证地铁 系统的 正常运营 以及 为人们提供安全可靠的服务具有重要意义。 2.1 地铁站火灾安全隐患分析 地铁站内火灾 事故的发生 并 不是偶然的，而是由多 方面的安全 因素 所 共同决定的。在诸多的因素当中
47、，地铁站的建筑材料、安全管理不完善、人员安全意识淡薄、周边人群密集等决定了火灾发生的普遍性； 地铁站 建设位置和结构的特殊性、地铁站内可燃性设施设备的类型、数量及放置状况等决定了火灾发生的特殊性。地铁站火灾隐患 如图 2.1所示。 地 地 地 地 地 地 地 地 地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地图 2.1 地铁站火灾安全隐患 2.2 地铁站火灾特性分析 由于地铁站建筑结构和材料的特殊性、地铁站火灾的高发性以及火灾所造成的严重危害性 ，所以研究分析地铁站的火灾特性，对预防地铁站火灾 的 发生 和降低 人员生命财产损失有着至关重要的意义。通过查阅相关文献
48、资料，总结出地铁站火灾主要有以下三方面特性： 万方数据兰州交通大学硕士学位论文 - 9 - （ 1）地铁站内火势蔓延迅速 地铁站的建设位置一般位于地下，使其具有空间密闭性 ， 会促使火势在横向迅速蔓延 ，同时 站内的楼梯通道、管道、风道、电缆通道、排气道等均为竖向通道，如果防火门、隔火层等防火设施 做的不完善，在 “ 烟囱效应 ” 的作用下，火势会在竖向 同样 迅速蔓延 ，导致站内烟气浓度快速增长。随着火势不断蔓延，烟气浓度的增长趋势如图 2.2所示 31。 图 2.2 站台烟气浓度随时间变化情况图 （ 2）地铁站内人员疏散工作十分 困难 地铁站 除了自身特殊的建筑特性外 ， 同时还将 办公室
49、、维修室、配电室、售票处、咨询处、安检处、通过闸机、 候车 站台等多种功能部分 集合在狭小的空间内 ，有些换乘枢纽 站还建设为多层的大型地铁站，结构 比较 复杂。当空间狭小的复杂结构建筑体内发生火灾时， 首先其自身的建筑 环境对人员的安全疏散就是 非常 不利的 ；并且此时 普通电梯通常停止运转，主要依靠楼梯进行人员的安全疏散，随着火势不断蔓延，会有大量烟气窜入楼梯通道内，也会 严重阻碍 人员的安全疏散 ；同时，疏散人员 中普 遍存在着 的 从众、恐慌、焦虑等心理因素， 以及 地铁站内人员高密集性所产生的相互影响， 都 会 对 人员的安全疏散 产生负面作用 。 （ 3）火灾产物危害大 地铁站建筑材料和设施设备的特殊性导致火灾时会产生大量 烟气
