常用疏散軟件

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上常用的疏散模擬軟件疏散模擬軟件的發(fā)展十分迅速，疏散模型、算法都在不斷地更新、完善。目前，常用的疏散模擬軟件有五種：（1）FDS + Evac，由芬蘭VTT技術(shù)研究中心研發(fā)，F(xiàn)DS + Evac的運(yùn)動(dòng)計(jì)算模型采用Helbing的社會(huì)力模型Error! Reference source not found.。軟件將人員等價(jià)于有自驅(qū)動(dòng)且有幾何特性的粒子。建筑內(nèi)存在一個(gè)符合流體力學(xué)規(guī)律引導(dǎo)人員“流動(dòng)”的虛擬流場，就如同在出口設(shè)置一臺(tái)抽風(fēng)機(jī)，吸引人員從建筑中流出來；軟件不考慮人員的“再進(jìn)入行”、“羊群行為”、“回避行為”（2）Building EXODUS，由英國格林威治大學(xué)研

2、發(fā)，是一個(gè)模擬個(gè)人、行為和封閉區(qū)間的細(xì)節(jié)的計(jì)算機(jī)疏散模型。模型包括了人與人之間、人與建筑之間和人與環(huán)境之間的互相作用。它可以模擬大型建筑物中上千人規(guī)模的疏散并可包含火災(zāi)煙氣影響因素。在EXODUS中，空間和時(shí)間用二維空間網(wǎng)格和仿真時(shí)鐘表示?？臻g網(wǎng)格反映了建筑物的幾何形狀、出口位置、內(nèi)部分區(qū)、障礙物等。多層幾何形狀可以用由樓梯連接的多個(gè)網(wǎng)格組成，每一層放在獨(dú)立的窗口中。建筑平面圖或用CAD產(chǎn)生的DXF文件，也可用交互工具提供，網(wǎng)格由節(jié)點(diǎn)和弧線組成，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)小的空間，每一段弧代表節(jié)點(diǎn)之間的距離。人員沿著弧線從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)。該軟件由5個(gè)互相關(guān)聯(lián)的子模型組成，它們是人員、移動(dòng)、行為

3、、毒性和危險(xiǎn)子模型。模型跟蹤每一個(gè)人在建筑物中的移動(dòng)軌跡，以及人們的模擬狀態(tài)或者疏散到安全地點(diǎn)，或者被火災(zāi)所傷害。模型基于行為規(guī)則和個(gè)體屬性，每一個(gè)人的前進(jìn)和行為由一系列啟發(fā)性規(guī)則決定。行為子模型決定了人員對(duì)當(dāng)前環(huán)境的響應(yīng)，并將其決定傳遞給移動(dòng)子模型。行為子模型在兩個(gè)層次起作用，即全局行為和局部行為，全局行為假設(shè)人員采用最近的可用疏散出口或者最熟悉的出口來逃生；局部行為可以模擬以下現(xiàn)象：決定人員對(duì)疏散警報(bào)的初始響應(yīng)、沖突的解決、超越以及選擇可能的繞行路徑等。這些都取決于人員的個(gè)體屬性。毒性子模型決定環(huán)境對(duì)人員的生理影響，考慮了毒性和物理危險(xiǎn)，包括升高的溫度、熱輻射、C0、C02以及02含量等因

4、素影響，并且估計(jì)了人員失去行動(dòng)能力的時(shí)間；它采用毒性比例效果劑量模型(FED)，假設(shè)火災(zāi)危險(xiǎn)的影響由接受到的劑量而不是暴露的濃度決定，并且累計(jì)暴露期間的比例。EXODUS建?？梢圆捎脤?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者從其他模型得到數(shù)值數(shù)據(jù),允許CFAST計(jì)算數(shù)據(jù)導(dǎo)入到EXODUS中。EXODUS模擬完畢后，可以使用數(shù)據(jù)分析工具來處理數(shù)據(jù)輸出文件。另外，提供了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的后處理圖形環(huán)境，提供疏散的三維動(dòng)畫演示。（3）Pathfinder，由美國Thunderhead engineering公司研發(fā)，Pathfinder包含SFPE和steering兩種人員運(yùn)動(dòng)模式。SFPE模式中，通過空間密度確定人員運(yùn)動(dòng)速度，人員

5、會(huì)尋找最近的出口且相互之間不影響；steering模式根據(jù)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)的路徑超過閥值，可以再生新的路徑，以適應(yīng)新的形勢（4）Simulex，軟件最先是由英國Edinburgh大學(xué)設(shè)計(jì)，后來由蘇格蘭的Peter Thompson博士繼續(xù)發(fā)展的人員疏散模擬軟件，可以用來模擬大量人員在多層建筑物中的疏散過程。該軟件可以模擬大型、復(fù)雜幾何形狀、帶有多個(gè)樓層和樓梯的建筑物，可以接受CAD生成的定義單個(gè)樓層的文件；可以容納上千人，用戶可以看到在疏散過程中，每個(gè)人在建筑中的任意一點(diǎn)、任意時(shí)刻的移動(dòng)。模擬結(jié)束后，會(huì)生成一個(gè)包含疏散過程詳細(xì)信息的文本

6、文件。SIMULEX把一個(gè)多層建筑定義為一系列二維樓層平面圖，它們通過樓梯連接；用三個(gè)圓代表每一個(gè)人的平面形狀，精確地模擬了實(shí)際的人員。SIMULEX的移動(dòng)特性基于對(duì)每一個(gè)人穿過建筑物空間時(shí)的精確模擬。模擬了的移動(dòng)類型包括：正常不受阻礙的行走，由于與其他人接近造成的速度降低、行走超越、身體的旋轉(zhuǎn)和障礙避讓。SIMULEX還模擬了最近路徑出口選擇機(jī)制，而心理影響因素和煙氣影響因素將是模型將要進(jìn)一步發(fā)展的一部分。由于SIMULEX軟件的易用性以及它能夠較為真實(shí)地反映出疏散過程中可能出現(xiàn)的各種情況，已經(jīng)被越來越多地應(yīng)用于實(shí)際工程中。（5）STEPS，由英國Mott MacDonald公司研發(fā)的一款基

7、于元胞自動(dòng)機(jī)的疏散軟件，模型假定人員總是沿著最短路徑的單元格行走，人員可以設(shè)置許多屬性參數(shù)，如耐心等級(jí)、適應(yīng)性、個(gè)體特征、對(duì)環(huán)境的熟悉程度、從眾程度等；軟件可以應(yīng)用動(dòng)態(tài)決策系統(tǒng)在疏散過程中改變條件，如出口的可用性和人員的出口選擇等疏散軟件的適用范圍不同疏散模擬軟件的適用的范圍存在區(qū)別，上述疏散軟件的適用范圍如表3所示。表3疏散軟件適用范圍軟件名稱適用范圍FDS + Evac體育場、商場等公共場所、勞動(dòng)密集型工廠、輪船、火車等大型交通工具Building EXODUS超市、醫(yī)院、車站、學(xué)校、機(jī)場等大型空間及有大量人群逃生的建筑Pathfinder適用于大型建筑的疏散模擬Simulex適用于大型、

8、復(fù)雜幾何形狀、帶有多個(gè)樓層和樓梯的建筑物STEPS各種建筑類型及預(yù)先確定運(yùn)動(dòng)的軌跡的列車、公共汽車等載人交通工具STEPS軟件是由英國Mott MacDonaId公司開發(fā)的一個(gè)三維疏散軟件，可以模擬辦公區(qū)、體育場館、購物中心和地鐵車站等場所，這些場所要求確保在正常情況下的交通，而在緊急情況下可以快速疏散。在大而擁擠的地方，通過模擬所獲得的最優(yōu)化人流，可以為建筑消防設(shè)計(jì)提供一個(gè)更適宜的環(huán)境和更有效的安全疏散設(shè)計(jì)方案。目前，STEPS已經(jīng)被應(yīng)用于加拿大埃得蒙頓機(jī)場、印度德里地鐵、美國明尼阿波利斯LRT、英國生命國際中心和倫敦希思羅機(jī)場第五出口鐵路地鐵。通過與NFPA基于建筑法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)作比較，S

9、TEPS的有效性已經(jīng)得到驗(yàn)證。1.2.4 STEPS軟件簡介STEPS 的設(shè)計(jì)是用來預(yù)測建筑群內(nèi)人群在正常及緊急情況下的疏散，這些建筑群是指類似地下車站或者辦公大樓的地方。STEPS具有很大的靈活性，它可以分配具有不同屬性的人員，給予他們各自的耐心等級(jí)和適應(yīng)性等心理影響因素；也可以指定年齡、尺寸和性別。同時(shí)，它還考慮了人員對(duì)建筑物的熟悉性，它也將影響疏散人員的個(gè)體行為。其中，耐心等級(jí)決定了當(dāng)出口附近的人群擁擠時(shí)，人員是繼續(xù)排隊(duì)等候，還是動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向另一個(gè)最近的出口。STEPS也很獨(dú)特，它具有在疏散過程中改變條件的能力像日常生活中發(fā)生的那樣。煙氣可能封閉特定的出口，緊急設(shè)施可能開始向人群服務(wù)，并且人

10、員在不同的時(shí)間從不同的區(qū)域開始疏散。模擬一開始，人群首先依照他們預(yù)置的特性進(jìn)行行動(dòng)，影響人員行為的因素與現(xiàn)實(shí)生活相同人們向相反的方向移動(dòng)、阻塞、減速以及排隊(duì)。當(dāng)一個(gè)緊急情況產(chǎn)生，每個(gè)人的行程將因?yàn)閺恼ＤＪ睫D(zhuǎn)到疏散模式而被重新設(shè)定，但是仍舊遵循他們的各自特性。使用者可按照需要將模型平面界定為不同大小的網(wǎng)格系統(tǒng)。目前STEPS模型中只允許每個(gè)人占據(jù)一個(gè)網(wǎng)格。當(dāng)開始計(jì)算時(shí)，STEPS會(huì)使用一種遞歸算法來尋找每一個(gè)網(wǎng)格與出口之間的距離。STEPS與SIMULEX一樣都屬于用于人員疏散模擬計(jì)算的精細(xì)網(wǎng)格模型，都可以用于使用人數(shù)眾多的多層建筑的疏散模擬分析。這兩個(gè)疏散軟件各有特色，由于它們在各自擅長的領(lǐng)

11、域的出眾特點(diǎn)，它們在工程中的應(yīng)用也越來越廣泛。STEPS與SIMULEX兩種軟件特點(diǎn)對(duì)比如表5-4-10所示。選擇對(duì)象 1到達(dá)目標(biāo)所需時(shí)間 STEPS 認(rèn)定該時(shí)間是人群到目標(biāo)的距離 D 除以人群行走的速度 W：TWalk = D / W D 從目標(biāo)潛力表中獲得。 W 由用戶指定。 2在目標(biāo)處排隊(duì)所需時(shí)間STEPS 計(jì)算該值是在緊急人群之前到達(dá)目標(biāo)的人群數(shù)量 N，去除以這個(gè)數(shù)量的流速率 F。TQueue = N / F NN是通過比較緊急人群與同一平面上其他人群的 TWalk 得到。低 TWalk 的人群被認(rèn)為是在 緊急人群之前行走的。F 由用戶指定。3行走時(shí)間的調(diào)整TWalk 參數(shù)給出了在目標(biāo)

12、處沒有排隊(duì)時(shí)的全部所需時(shí)間，因此，直接增加 TWalk 和 TQueue 的值意味著延長人群到目標(biāo)實(shí)際所需時(shí)間。當(dāng)人群實(shí)際沒有到達(dá)隊(duì)伍的尾端時(shí)，需要考慮步 行時(shí)間的調(diào)整。 假定人們將聚集在目標(biāo)的周圍，以期占領(lǐng)單位中具有最低的潛力。因此，如果我們有一 個(gè)潛力命令清單，我們就可以找到潛在 D2 的人，只是在前面目前的 1 。利用這一潛力，我們 可以計(jì)算時(shí)間，將不會(huì)走到達(dá)到隊(duì)列的尾端. 假定一個(gè)人將圍繞自己的目標(biāo)以他最低的潛能占據(jù)最小的空間，因此我們需要有一個(gè)潛 能排序表，這樣就能找到具備 D2 這種潛能的人，這個(gè)人正好排在隊(duì)伍的最前面。利用這個(gè)潛 能，我們可以不用通過找到隊(duì)列的最后一個(gè)就能計(jì)算出準(zhǔn)

13、確的時(shí)間TAdjustment Walk = D2 / WW 由用戶指定。4實(shí)際行走時(shí)間 我們現(xiàn)在可以計(jì)算到達(dá)隊(duì)伍末端實(shí)際所需時(shí)間：TReal Time to Walk = TWalk TAdjustment Walk5排隊(duì)時(shí)間的調(diào)整TQueue 參數(shù)考慮了在緊急人群前到達(dá)目標(biāo)時(shí)所有人消耗的時(shí)間。然而，當(dāng)人群對(duì)撞時(shí)會(huì) 耗費(fèi)時(shí)間（這會(huì)耗費(fèi) TReal Time to Walk），因此，我們有必要對(duì)排隊(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。 STEPS 計(jì)算在 TReal Time to Walk 期間應(yīng)該到達(dá)目標(biāo)的人數(shù) N2，然后按下式計(jì)算排隊(duì)時(shí)需要調(diào)整的時(shí)間： TAdjustment Queue = N2 / F6實(shí)

14、際排隊(duì)時(shí)間 我們現(xiàn)在就能按下式計(jì)算到達(dá)隊(duì)伍的尾端實(shí)際所需時(shí)間：TReal Time to Queue = TQueue TAdjustment Queue 7耐性 不同類型的人耐性不同，我們將目標(biāo)處排隊(duì)人的耐性按數(shù)字 0-1 進(jìn)行定義，有耐性的人 會(huì)在目標(biāo)地點(diǎn)比沒有耐性的人做更長時(shí)間的等待。這個(gè)系數(shù)對(duì)排隊(duì)時(shí)間計(jì)算的影響如下：CAdjust Queue = 1 CPatience * (0.5 Patience) / 0.5 CPatience 是 0 與 1 之間的系數(shù)，用戶在編輯決策對(duì)話框中直接定義。 根據(jù)不同類型人群對(duì)自己排隊(duì)時(shí)間的估算，我們隨后就能按下式計(jì)算他的實(shí)際排隊(duì)時(shí) 間：TEstimated Time to Queue = TRea