自動(dòng)扶梯對(duì)某商場(chǎng)人員疏散的影響

徐永莉

(首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué),北京 100070)

自動(dòng)扶梯對(duì)某商場(chǎng)人員疏散的影響

徐永莉

(首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué),北京 100070)

為了研究商場(chǎng)內(nèi)自動(dòng)扶梯對(duì)人員疏散的影響,以某商場(chǎng)為例,設(shè)計(jì)三種不同的疏散方式,運(yùn)用Pathfinder對(duì)這三種疏散方式進(jìn)行人員疏散模擬,對(duì)三種模擬過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析可知;采用單自動(dòng)扶梯時(shí),所需安全疏散時(shí)間將減少大約60s;采用剪刀式自動(dòng)扶梯時(shí),所需安全疏散時(shí)間減少大約150s;采用自動(dòng)扶梯疏散時(shí),可以用一層其他(非樓梯直對(duì))出口進(jìn)行人員疏散,減少所需安全疏散時(shí)間。

大型商場(chǎng) 自動(dòng)扶梯 人員疏散 數(shù)值模擬

近年來(lái)，大型商場(chǎng)日益增多，由于其人員密集、商品豐富、電氣設(shè)備及線路繁多，具有火災(zāi)危險(xiǎn)性大、財(cái)產(chǎn)損失嚴(yán)重、人員疏散困難等特點(diǎn)，帶來(lái)的安全問(wèn)題凸顯，一旦商場(chǎng)內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，事故現(xiàn)場(chǎng)人員能否快速、成功地疏散直接關(guān)系到商場(chǎng)內(nèi)所有人員的生命安全。因此，研究商場(chǎng)火災(zāi)情況下如何迅速安全地進(jìn)行人員疏散時(shí)值得認(rèn)真考慮的問(wèn)題。

在《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2006)[1]中規(guī)定自動(dòng)扶梯不應(yīng)作為安全疏散設(shè)施，但是商場(chǎng)建筑內(nèi)設(shè)置自動(dòng)扶梯越來(lái)越普遍，而且?guī)缀跛械南M(fèi)者都熟悉自動(dòng)扶梯位置，其成為消費(fèi)者上下樓的首選。若發(fā)生火災(zāi)，消費(fèi)者將會(huì)首先選擇自動(dòng)扶梯作為疏散工具。目前，我國(guó)對(duì)自動(dòng)扶梯作為安全疏散設(shè)施的研究大部分集中在地鐵站，如:姚斌等的“自動(dòng)扶梯運(yùn)行方式對(duì)地鐵站臺(tái)人員安全疏散的影響[2]”。而對(duì)于商場(chǎng)只是做一些探討，如:何沛的“商業(yè)建筑中部分自動(dòng)扶梯兼作輔助疏散梯的可行性[3]”、何永波的“自動(dòng)扶梯在安全疏散方面的潛在功能和輔助作用[4]”等。對(duì)于商場(chǎng)火災(zāi)模擬分析時(shí)，將其用做人員疏散方面的研究尚為空白。因此，筆者以某商場(chǎng)作為模擬對(duì)象，借助安全疏散軟件Pathfinder進(jìn)行商場(chǎng)全尺寸模擬，對(duì)人員采用不同疏散方式進(jìn)行模擬分析。

1 商場(chǎng)概況

某大型商場(chǎng)位于某市繁華地段，共有五層，地下一層為設(shè)備層;地上有四層，每層面積為5952m2，高度為4.5m。主要經(jīng)營(yíng)范圍有:服裝、鞋、箱包、化妝品、飾品、鐘表、數(shù)碼產(chǎn)品、家居用品等。商場(chǎng)一樓有9個(gè)出口，分別位于東側(cè)(1個(gè))、南側(cè)(3個(gè))、西側(cè)(1個(gè))和北側(cè)(4個(gè));共有4部直通室外的剪刀式樓梯，分別位于南側(cè)(2個(gè))、北側(cè)(2個(gè));有位于中庭兩側(cè)的2部單式自動(dòng)扶梯;有1部消防電梯和2部自動(dòng)扶梯。

2 模型建立

Pathfinder是由美國(guó)Thunderhead engineering公司開(kāi)發(fā)的一款基于人員進(jìn)出和運(yùn)動(dòng)的災(zāi)難聚集疏散模擬軟件。它提供給用戶一個(gè)模擬、設(shè)計(jì)和執(zhí)行的三維可視化圖形界面，在可視化工具的基礎(chǔ)上分析結(jié)果，該軟件采用人工智能的計(jì)算方法，并采用一套完整的三維三角網(wǎng)格設(shè)計(jì)和獨(dú)特的參數(shù)設(shè)定(最高速度，人員密度，出口的選擇，等等)，通過(guò)對(duì)每個(gè)人物的屬性的智能判定，賦予人物一定的思維，在災(zāi)難發(fā)生時(shí)，精確的預(yù)測(cè)人員的路徑選擇、人員的擁堵等實(shí)際的人員思維，自動(dòng)計(jì)算每個(gè)人物的疏散路徑與逃生時(shí)間，以及特定區(qū)域人員的疏散時(shí)間、特定出口的人員流率等等[5]。它包括兩種人員運(yùn)動(dòng)模式:SFPE運(yùn)動(dòng)模式和Steering運(yùn)動(dòng)模式。SFPE行為是最基本的行為，以流量為基礎(chǔ)的選擇意味著人員會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)移到最近的出口。人員不會(huì)相互影響，但是列隊(duì)將符合SFPE假設(shè)，這種模式是基于SFPE消防手冊(cè)保護(hù)工程和SFPE工程指南:人類行為消防，利用空間密度，以確定運(yùn)動(dòng)速度。Steering模式使用路徑規(guī)劃，指導(dǎo)機(jī)制，碰撞處理相結(jié)合控制人員運(yùn)動(dòng)。如果人員之間的距離和最近點(diǎn)的路徑超過(guò)某一閥值，可以再生新的路徑，以適應(yīng)新的形勢(shì)[6]。

表1 各層疏散人數(shù)

2.1 Pathfinder建模

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定商店的疏散人數(shù)應(yīng)按每層營(yíng)業(yè)廳建筑面積乘以面積折算值和疏散人數(shù)換算系數(shù)計(jì)算，地上商店的面積折算值宜為50%～70%。因此，本文面積折算值取為0.7，各層的計(jì)算面積為4166.4m2。因《商店建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ48-1988)[7]中對(duì)每層疏散人數(shù)換算系數(shù)的規(guī)定已不符合現(xiàn)在的商業(yè)建筑，而根據(jù)文獻(xiàn)8的研究成果知，疏散人數(shù)換算系數(shù)為:第一、二層為0.4～0.6;第三層為0.3～0.5;第四層及以上各層為0.2～0.4，取其最大，按照上述計(jì)算，各層疏散人數(shù)見(jiàn)表1。

據(jù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《中國(guó)成年人人體尺寸》[9]可知，成年男子肩寬取41.5cm，成年女子肩寬取38.7m，設(shè)定男女比例為1:1。并且由于性別和年齡的不同，人員的運(yùn)動(dòng)速度不同，為了簡(jiǎn)化運(yùn)算，將商場(chǎng)內(nèi)所有人員的運(yùn)動(dòng)速度采用平均值1m/s[10]。并采用Steering運(yùn)動(dòng)模式，Pathfinder模型見(jiàn)圖1。

表2 各樓層人員疏散時(shí)間

圖1 某商場(chǎng)Pathfinder模型

圖2 自動(dòng)扶梯樣式

2.2 方案設(shè)計(jì)

方案一，只將商場(chǎng)原有的4部樓梯作為疏散通道;方案二，將4部樓梯和商場(chǎng)本來(lái)原有的位于中庭兩側(cè)的停運(yùn)的兩部單式自動(dòng)扶梯(圖2a)作為疏散通道;方案三，將單式自動(dòng)扶梯設(shè)置為剪刀式(圖2b)，并將4部樓梯和停運(yùn)的剪刀式自動(dòng)扶梯作為疏散通道。

3 結(jié)果分析

將三個(gè)方案進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果見(jiàn)表2。

通過(guò)三個(gè)方案的模擬結(jié)果對(duì)比可知，采用單式自動(dòng)扶梯時(shí)，每層人員所需安全疏散時(shí)間減少了大約60s，采用剪刀式自動(dòng)扶梯時(shí)，每層人員所需安全疏散時(shí)間要比不采用自動(dòng)扶梯減少大約150s，比采用單式自動(dòng)扶梯減少大約90s，這為人員的安全疏散創(chuàng)立了更加充足的時(shí)間。

通過(guò)方案二模擬過(guò)程可知，商場(chǎng)為了銷售，在用自動(dòng)扶梯下樓時(shí)，下到某一層，要繞過(guò)售貨區(qū)，走到對(duì)面，再下到下一層，中庭兩邊的自動(dòng)扶梯相當(dāng)于一部，這樣用自動(dòng)扶梯疏散，雖增加了疏散通道，但同時(shí)也增加了可減少的疏散時(shí)間。若將中庭兩邊的自動(dòng)扶梯設(shè)置成剪刀式，停運(yùn)的自動(dòng)扶梯就相當(dāng)于四部1m寬的樓梯，人員可直接沿著自動(dòng)扶梯疏散到一層，再?gòu)囊粚悠渌?非樓梯直對(duì))出口疏散到安全區(qū)域。

4 結(jié)語(yǔ)

大型商場(chǎng)在安全疏散時(shí)，在保證自動(dòng)扶梯可作為安全疏散使用的前提下，盡量采用剪刀式自動(dòng)扶梯，這樣既起到了自動(dòng)扶梯本身的作用，又起到了安全疏散的作用。這就要求在商場(chǎng)自動(dòng)扶梯設(shè)計(jì)和位置設(shè)置時(shí)，要將自動(dòng)扶梯作為安全疏散通道考慮進(jìn)去。只用樓梯進(jìn)行疏散時(shí)，全部人員均從樓梯直對(duì)的出口疏散，這使得一層其他出口在一層人員疏散完畢后，起不到疏散一層以上人員的作用。但將停運(yùn)的自動(dòng)扶梯作為樓梯用于人員疏散，人員可以通過(guò)自動(dòng)扶梯進(jìn)入一層，通過(guò)一層其他(非樓梯直對(duì))的出口疏散，可以把一層的其他出口利用起來(lái)，大大減少了人員所需安全疏散時(shí)間。

[1] GB50016-2006.建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[2] 姚斌,徐曉玲,左劍等.自動(dòng)扶梯運(yùn)行方式對(duì)地鐵站臺(tái)人員安全疏散的影響[J].火災(zāi)科學(xué),2008,17(1):19-24.

[3] 何沛,陳在兵.商業(yè)建筑中部分自動(dòng)扶梯兼作輔助疏散梯的可行性[J].四川建筑,2006,26(5):36-37.

[4] 何永波,昝豐慧.自動(dòng)扶梯在安全疏散方面的潛在功能和輔助作用[J].土木建筑學(xué)術(shù)文庫(kù),2007,8:533-534.

[5] 葉珊珊,季經(jīng)緯,周城同.博物館安全疏散方案的模擬仿真研究[J].中國(guó)科技論文在線.

[6] 王偉,王靜,柯琪材等.高校圖書館消防安全疏散數(shù)值分析[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2012,8(2):29-33.

[7] DGJ08-1988-2006.建筑防排煙技術(shù)規(guī)程[S].

[8] 韓小娟.大型商場(chǎng)火場(chǎng)模擬及結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)性分析方法研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué),2008.

[9] JGJ48-1988.商店建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[10] 張潔,劉曉娟.基于FDS的某超市火災(zāi)時(shí)人員疏散的數(shù)值模擬[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2011,37(5):53-54.

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