基于Pathfinder的某高校食堂火災(zāi)時(shí)的人員疏散模擬

■ 高子杰 中國(guó)人民警察大學(xué)

高校食堂是人員密集場(chǎng)所，排隊(duì)長(zhǎng)、占座位、打飯難是學(xué)校學(xué)生反映的熱點(diǎn)問(wèn)題，多數(shù)學(xué)校采用錯(cuò)峰就餐的方式，但是，僅僅是錯(cuò)開的幾分鐘還是很難解決高校食堂就餐高峰時(shí)的人流量大的問(wèn)題。另外，食堂中有大量餐桌、凳子等障礙物，在緊急情況下，容易對(duì)人員疏散造成阻礙，引發(fā)踩踏現(xiàn)象的發(fā)生[1]。

2014年漢口學(xué)院梧桐雨美食廣場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)，2018年北京航空航天大學(xué)食堂發(fā)生火災(zāi)，2019年上海大學(xué)寶山校區(qū)食堂發(fā)生火災(zāi)[2]。高校食堂火災(zāi)事故頻頻發(fā)生，且大多數(shù)都發(fā)生在用餐時(shí)間，人員高度集中，發(fā)生火災(zāi)將會(huì)對(duì)就餐的學(xué)生產(chǎn)生較大傷害，如果人員疏散工作難以落實(shí)，會(huì)造成無(wú)法估計(jì)的傷害。

基于Pathfinder 研究改變食堂樓梯寬度對(duì)疏散效率的影響，根據(jù)研究結(jié)果，提出針對(duì)此類建筑的較優(yōu)疏散方案。

一、食堂人員疏散模型

（一）食堂模型

該食堂長(zhǎng)56m，寬為32m，共四層樓，建筑內(nèi)部設(shè)置配電室，食品倉(cāng)庫(kù)、冷庫(kù)、蔬菜間，炒菜房以及打菜區(qū)域等，中間有大面積就餐區(qū)域，該建筑物有兩個(gè)室內(nèi)樓梯，在一樓東北側(cè)有搬運(yùn)蔬菜的出口，一樓設(shè)置有三個(gè)安全出口。該餐廳就餐人數(shù)在高峰期能達(dá)到2000 人左右，多數(shù)人員為學(xué)生，部分為老師以及后廚工作人員，經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查，因?yàn)椴煌埐丝谖兜膯?wèn)題導(dǎo)致一、二、四層就餐人數(shù)較多，三層人數(shù)較少。利用Pathfinder軟件建立該食堂的模型。如圖1 所示。

（二）疏散標(biāo)準(zhǔn)

人員疏散的標(biāo)準(zhǔn)在于，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將人員安全疏散到建筑物外部，并且沒(méi)有發(fā)生群體踩踏事故，安全疏散的標(biāo)準(zhǔn)為tASET＞tREST。

1.必須疏散時(shí)間

必須安全疏散時(shí)間是指從起火時(shí)刻起到建筑內(nèi)人員完全疏散出去的時(shí)間，用公式表示為：

其中，ta是探測(cè)報(bào)警時(shí)間；tp為人員反應(yīng)時(shí)間；tm為人員疏散時(shí)間。

探測(cè)器報(bào)警時(shí)間受報(bào)警裝置的靈敏度以及火場(chǎng)實(shí)時(shí)狀況的影響，實(shí)際情況本文設(shè)置為30s，反應(yīng)時(shí)間受到人體主觀意識(shí)影響[3]。對(duì)于本文來(lái)說(shuō)，多數(shù)就餐對(duì)象對(duì)于食堂結(jié)構(gòu)較為熟悉，障礙物較少，因此本文設(shè)定為50s，疏散時(shí)間利用Pathfinder 進(jìn)行疏散模擬得到。

2.可用疏散時(shí)間

可用疏散時(shí)間是指起火時(shí)刻算起，到火災(zāi)對(duì)人員的生命安全構(gòu)成危險(xiǎn)的臨界狀態(tài)的時(shí)間，該時(shí)間的長(zhǎng)短受到建筑本身結(jié)構(gòu)的耐火等級(jí)和滅火設(shè)施所起的效果影響，查閱《建筑防火設(shè)計(jì)》和《安全疏散通道的要求和設(shè)施》得知，較大型以及人員比較復(fù)雜的公用建筑，其耐火等級(jí)可以劃為一級(jí)或二級(jí)，該等級(jí)的人員疏散時(shí)間不應(yīng)超過(guò)5min。因此本文設(shè)定可用疏散時(shí)間為5min。

二、結(jié)果與討論

（一）工況設(shè)計(jì)

根據(jù)該食堂現(xiàn)有的疏散條件，對(duì)于就餐高峰期發(fā)生火災(zāi)進(jìn)行人員疏散模擬，通過(guò)改變樓梯寬度觀察人員疏散的速度，各工況設(shè)置如表1。

表1 工況設(shè)計(jì)

（二）工況1 模擬結(jié)果及分析

圖2 顯示了工況1 中首層人員疏散路徑。從圖中可以看出，人員疏散路徑受到食堂桌椅擺放的影響，桌椅有序地?cái)[放和較寬的桌椅距離有利于人員疏散，除此之外，人員在緊急情況下會(huì)選擇直線距離較短的疏散路徑。

圖3 為樓梯寬度為150cm 時(shí)各層樓梯的人流量隨時(shí)間的變化曲線，該圖顯示在該工況下總的人員疏散時(shí)間為514s，并不能滿足人員疏散標(biāo)準(zhǔn)，高樓層樓梯的人流量在疏散初期都較低，整體樓梯的人員疏散流量曲線先減小后增大，主要原因就是在疏散初期，較低樓層的人員沒(méi)有疏散完畢，導(dǎo)致較高樓層的人員疏散發(fā)生擁堵，樓梯人員流動(dòng)速率較慢。

（三）工況2 模擬結(jié)果及分析

工況2 為各樓層樓梯寬度加寬至200cm，圖4 顯示該工況下總的人員疏散時(shí)間為389s，整體時(shí)間縮短24%，疏散效果明顯提升，整體曲線變化趨勢(shì)與工況1 的情況一樣，但是由于出口設(shè)置以及模型的誤差等其他情況導(dǎo)致疏散時(shí)間依舊不能滿足疏散標(biāo)準(zhǔn)，所以建議結(jié)合其他影響因素進(jìn)行研究分析，縮短疏散時(shí)間。

三、結(jié)論

本文通過(guò)Pathfinder 模擬某學(xué)校四層食堂突發(fā)火災(zāi)時(shí)的人員疏散情況。通過(guò)改變各樓層樓梯寬度探究樓梯寬度對(duì)于人員疏散的影響，本文設(shè)置兩種工況，通過(guò)對(duì)比得知，較寬的樓梯寬度可以有效縮短人員疏散時(shí)間，提高人員疏散效率。但是本文只研究單一因素，并不能滿足疏散標(biāo)準(zhǔn)，建議結(jié)合其他影響因素進(jìn)行疏散改進(jìn)。