人员疏散能力模拟分析软件在制造业-石油化工行业中的应用

关键词：人员疏散能力模拟分析软件、Pathfinder人员疏散能力模拟分析软件、消防安全评估软件

化工厂区人员疏散数值模拟分析

１人员安全疏散的分析方法

 

 

人员疏散模拟的参数设置及疏散场景设定

在Pathfinder软件中设置的人员疏散模拟关键参数有人员的移动速度、人员分布情况和疏散模式等等， 这些关键参数的设定很大程度上决定了疏散结果。人员移动速度参数的设置人员移动速度是单位时间内人员行走的距离， 人员在不同的状态下的移动速度是不同的。 根据该化工生产企业的实际情况， 采用三种行走状态的值来进行模拟。 快步跑这种状态适用于紧急状况的快速疏散， 正常行走适用于一般情况下的员工撤离。 使用“熟悉场所黑暗中行走这种状态” 是因为该工厂的常驻人员是对厂区地形非常熟悉的员工， 并且该化工厂采用“三班倒” 式的生产运作，意味着夜间也有人在生产线的。 各行走状态的取值如表１所示。

 

（２）人员疏散初始分布情况设置

某化工生产企业， 产品为新型清洁能源二甲醚， 其年产２０万吨。 工厂占地面积１０万平方米， 厂内功能分区明显。 员工居住区、 科研区、 办公区属于人员密集区域， 其建筑多为钢筋混凝土结构， 建筑内部结构相对复杂。 生产车间、 压缩车间、冷却车间建筑物多为单层或复式， 建筑内部为钢结构。 储罐区构建物是钢结构， 主要是甲醇储罐及其支架。 而装卸作业区多为轻钢结构建筑物或构建物。本着可能的、 产生严重影响的火灾场景设计原则， 采用的具体的火灾场景是： 甲醇罐区的一个储罐因某种原因泄漏， 甲醇液体泄漏出来并且积聚在甲醇罐区的防火堤内， 于某一时刻甲醇液体被点燃， 大火导致甲醇浮顶罐内的液体升温膨胀， 也使得另外一个甲醇储罐泄漏并起火。 甲醇储罐起火后， 火势迅速扩大， 工厂人员需安全疏散。该化工厂共有员工２１６人， 平时人员主要集中在研发楼、办公楼、 宿舍楼。 压缩车间、 反应车间一般需要有人员常驻，人数分别是： ３人、 ４人。 正门门卫处一般有员工２人， 装卸作业区也会间歇性地有人员出现， 但人数一般不超过５人。 再结合“三班倒” 式的生产模式， 人员的分布可以据此大致计算

出， 计算过程如下：

正门门卫处人员数目： ２人；

压缩车间人员数目： ３人；

反应车间人员数目： ４人；

装卸作业区人员数目： ５人；

宿舍内人员数目： 216Ｘ（２／３）＝１４４人；

办公楼与宿舍楼人员数目： 216—２—３—４—５—144＝58人。

把整个人员疏散过程分为两部分， 部分是建筑内部的人员疏散， 第二部分是建筑外部的人员疏散。 整个疏散行动时间等于建筑内部的疏散时间加上建筑外部的疏散时间。 考虑建筑物内部结构的复杂性， 将对此进行简化处理， 仅对人员疏散所需longest time的建筑进行模拟， 并以此建筑的疏散时间作为部分过程即建筑内部的人员疏散时间。 各建筑楼如图２所示。

 

 

图２厂区主要建筑

 

厂区各建筑从层数来说， 办公楼 are the most， 人员从顶楼疏散到地面所走的路程 is longest； 从人员的数量来说， 宿舍楼是人员most密集的地方。 从疏散的角度来分析， 人员的速度很大程度上受限于人员密度， 并且宿舍楼与办公楼只有一层楼的高度之差。 基于上面两方面的考量， 认为选取宿舍楼作为longest疏散时间的建筑来处理比较合适， 同时也对宿舍楼的内部结构进行一定的简化处理。 宿舍楼的底层为员工室内运动场所， 因此

人员主要分布在宿舍楼的上面两层。 结果确定人员分布情况如图３所示。

 

图３人员疏散初始分布情况

 

图３（ａ）中的每一个蓝色点代表一个人， 绿色直线为疏散出口， 各区的人员分布是依据前面计算出来的结果。 图３（ｂ）中的每一个圆柱代表一个人， 绿色直线为宿舍出口，人员随机分布在宿舍楼上面两层。

 

（３）人员疏散模式的设置

据前所述， pathfinder软件有两种疏散模式进行选择。 现采取其两种疏散模式即SFPE模式和Steering模式， 对建筑内外的人员进行了模拟， 一共进行了12种组合的模拟， 如图４所示。

 

 

结论与措施

Steering和SFPE两种模式下的厂区建筑外部人员疏散时间基本相同， 而Steering和SFPE两种模式下宿舍内部人员疏散时间 has biggest difference， 这与建筑外部和宿舍内部人员密度的影响有关。在建筑外部和宿舍内部Steering模式下的正常行走状态，建筑外部的人员疏散没有出现明显的拥挤情况， 在这种情况下使用Steering或SFPE模式其模拟结果是基本相同， 人员基本上按设定的速度进行疏散； 而宿舍楼内人员的逃生路径由楼层内的各个位置指向楼梯口， 容易出现“瓶颈效应” ， 楼道内出现一定程度的拥挤， 人不能按照设定的速度进行疏散， 不能达到理想的疏散效率。建筑内外的不同行走状态、不同的人员疏散模式（SFPE模式和Steering模式）、 进行的12种人员疏散组合的计算机模拟结果， 整个厂区快步跑在Steering模式下人员疏散所需时间为290.38Ｓ、 快步跑在SFPE模式下人员疏散所需时间为335.53 S；整个厂区正常行走在Steering模式下人员疏散所需时间为476.38Ｓ、 正常行走在SFPE模式下人员疏散所需时间为501.83 ｓ；整个厂区熟悉场所黑暗中行走在Steering模式下人员疏散所需时间为673.63Ｓ、 熟悉场所黑暗中行走在SFPE模式下人员疏散所需时间为713.45Ｓ。整个厂区快步跑Steering模式下人员疏散所需时间是shortest，熟悉场所黑暗中行走SFPE模式下人员疏散所需时间是longest。 在火灾情况下， 厂区人员疏散所需时间越短， 越能达到安全疏散目的。 要提高人员安全疏散效率， 应在疏散过程中通过广播等， 合理引导疏通人流， 减少或避免拥挤情况的出现； 同时使用现场广播能达到较为理想的人员预动作时间。 再者可以通过组织人员疏散演练， 使员Ｔ熟悉应急疏散流程和疏散路程， 从而减少人员疏散所需时间。

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