基于虚拟实验的建筑火灾人员疏散规律及诱导策略研究

Fire has been one of the major threat to public safety, thus the measures that can effectively improve the fire safety performance of the construction and security of human evacuation are still urgent practical needs. The analysis shows that the people in case of fire will escape disorderly, even avoid the fire products blindly or fear to evacuate, these phenomena often cause heavy casualties. The aim of this project is to study the evacuation problems in the fire environment systematically. Firstly, integrate the interaction between the fire spread and human's mental and motor behavior to develop the evacuation model coupling with the impact of the fire product. Firstly, integrate the interaction between the fire spread and human's mental and motor behavior to develop the evacuation model coupling with the impact of the fire product. Then on the basis of this model, to establish an evacuation experiment platform within the virtual fire environment, to carry out experiments to analyze the pattern and characteristics of human behavior in evacuation, and to further quantify the effect of fire environment on the evacuation in order to optimize the model. Finally, in accordance with the laws of the evacuation under fire, to compare quantitatively the effect of different intervention strategies and guidance methods on the evacuation efficiency using the established model, to develop guidance strategy that can improve the evacuation efficiency, and to validate the effectiveness of the strategy by using the virtual experiment platform. The results of the project will be helpful to understand the law of evacuation under fire environment, and provide basic method and scientific basis for fire emergency management.

火灾是公众安全的重大威胁之一。保障火灾条件下人员疏散安全，提高建筑防火安全性能的措施仍是迫切的现实需求。分析表明，建筑火灾条件下人员会出现无序、拥挤、踩踏等不利于疏散的行为，甚至有盲目躲避、不敢逃生的现象，这些往往会导致重大人员伤亡。本项目系统地研究建筑火灾人员疏散问题。首先将火灾蔓延过程与人员疏散过程的相互影响进行动态融合，构建考虑火灾环境影响的疏散模型。进而以模型为基础，建立虚拟火灾环境下的疏散实验平台并组织开展实验，以分析人员疏散规律及特点，并进一步量化火灾环境对人员疏散的影响关系，以优化模型。最后，根据火灾环境下人员疏散的规律和特点，利用建立的模型比较分析不同诱导策略对疏散效率、安全的定量作用，发展能够提高疏散效率、保障人员安全疏散的疏散诱导策略，并且利用虚拟实验平台对策略的有效性进行验证。项目成果对深入理解火灾环境下人员疏散规律有重要意义，可为火灾应急管理提供基本方法和科学依据。

面向火灾下建筑内及其它公共场所人群安全保障需求，本研究采用实验与模型相结合的方法系统地研究了公共建筑场所的人员流动及火灾应急疏散问题。主要研究内容与成果包括：.实验研究方面：将疏散模型与虚拟现实技术相结合，建立了虚拟火灾环境疏散实验平台，并组织122名人员分别参加了68组场景测试，分析了建筑火灾下人员疏散的典型行为特征；通过开展火车站人群运动观测实验，揭示了火车站人群运动规律特点；通过开展人群“进入&离开”运动相似性实验，揭示了人群在有目的运动中的特殊现象及运动规律。.模型研究方面：基于虚拟实验结果及文献调研结果，量化温度和能见度对人员路径选择的影响，能见度对人员疏散运动速度的影响，以及高温和CO对人员生命的伤害，构建了一种考虑火灾环境影响的疏散模型；基于观测实验结果，建立了火车站人员运动元胞自动机模型，并根据模拟结果提出了人群通行效率的提升措施；模拟研究了上海市典型地铁车厢及站台的人群流动情况，并以模拟结果为基础提炼了人群控制与优化措施。.策略应用研究方面：针对火灾疏散模型输出的人员生命值数据，设定了人员死亡与重伤阈值，根据全部疏散人员的死亡比例和重伤比例范围划分建筑火灾风险，形成了基于考虑火灾影响的人员疏散模型的建筑火灾风险评估方法；开发了一套能够对突发事件下人员疏散过程进行模拟分析与安全评估的软件系统，基于该软件系统，对虹桥1号航站楼办票大厅的火灾疏散安全进行了实例评估。.研究成果对深入理解火灾等突发事件下人群疏散规律具有重要意义，可为公共建筑场所突发事件风险评估与应急管理提供基本方法和依据。