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基于
matlab
的疏散仿真程序简介
朱伟
向大海
刘方
重庆大学城市建设与环境工程学院
400045
摘要：
本文简要介绍了人员疏散仿真
现状，作者基于
matlab
平台开发了疏散仿真模型，该
仿真模型基于精细网格模型，
对人员运动行为进行了改进，
仿真程序能动态显示人员在房间
中的疏散运动，
以及各时间步长下人员分布情况。
采用作者开发的模型，
对某单
一房间进行
人员疏散模拟。该程序计算的人员运动过程及疏散时间与其他疏散模型较为吻
合。
关键词：
疏散模型
建筑
火灾
1
引言
疏散模型的研究，
从二十世纪五十年代，
John
Bryan
开始研究火灾中人员行为，
到
1977
年
NBS
出版的
《建筑中紧急疏散评估的技术手册》
，
通常认为是初期阶段。
在八十年代以后，
随着计算机数值模拟技术的发展，以
Canter
为代表的
用计算模拟的方法研究火灾发生后人
员的疏散问题中得到广泛应用。
1998
年在爱尔兰
Belfast
召开第一届国际火灾中人员疏散
问题研讨会后，
进一步加深了
人员疏散问题的研究
(
陈智明等，
20
03)
。现阶段，随着虚拟实
现技术的不断发展，
虚拟实现技术也不断在模拟火灾中人员的疏散问题上得到应用。
虚拟实
现技术可以模拟真实感的火灾场景，
可以模拟到心理层面。
在进入计算机数值模拟技术阶段
以后，可以直接模拟人员在建筑物内的移动
过程，并且记录不同时刻人员的几何位置变化，
同时可以得到人员的疏散时间。
本文对现有的疏散模型进行简要综述，
介绍作者所开发的疏
散仿真程序，并进行单一房间疏散模拟。
2
国内外疏散模型研究现状
基于计算机的人员疏散分析采用的基本方法有
:
优化法、模拟法和风险评估法
(1)
优化
(optimization)
模型
< br>:
将人看成具有共同特征的整体，假定人员以最有效的
方
式进行疏散。如
:EVACNET+
和
TAKAHASHI
’
S
MODEL
。
(2)
模拟
(simulation)
模型
< br>:
如
BGRAF
，
DONEGAN
’
S
ENTROPY
MODEL
，
EXITT
，
EGRESS
< br>，
E-SCAPE
，
EVACS
IM
，
EXIT89
，
EXODUS
，
MAGNETMODEL
，
PAXPORT
，
SIM
ULEX
，
VEGAS
。
(3)
风险评估
(risk
assessment)
模型
:
如
CRISP
，
WAYOUT
。它能识别火灾时与疏散有
关的危险或相关事故，
并能对最后的风险进行量化。
通过多次重复计算，
可
以估算出不同防
烟分区设计或防火保护措施有关的各种重要变量的统计数据。
3
几种流行疏散模型简要介绍
3.1
EXIT98
EXIT98
是一个适用于大型建筑的疏散模型
，该模型的一个最大特点是能够描述火灾中
烟气对于疏散人员的影响，
< br>对火灾烟气和毒气的流动进行了模拟，
使得模型能够更进一步与
< br>
1
实际的火灾场景相似。
该
模型同样用网络的方法对建筑物进行描述，
可以输入房间的各种参
数，
包括房间出口的大小、
房间里面人员的数量以及一些与烟
气相关的参数。
对于模型中烟
气的设置可以人为设定一些烟气参
数也可以用模型进行计算求出这些参数。
EXIT98
在火灾<
/p>
场景描述方面以及人员的特性方面有比较大的进步，但是
EXIT
98
能够模拟的建筑物类型比
较少，一些参数的取值也有待更进
一步论证。
3.2 EXITT
EXIT
是火灾综合分析程序
HAZA
RDI
的一个模块，专门用于计算人员在建筑平面内的疏
散时间
。
EXITT
也是基于网络的疏散模
型。在建筑平面方面，该模型也必须建立各个网络单元、
各个单元的出口以及连接各个节
点。
允许用户为疏散人员设置各种参数，
如速度、
体型尺寸、
年龄、
当时是否清醒等。
该模型在一定程度上考虑了灾害环境对于人员疏散的影响，
但是该
模型的正确性是建立在灾害模型的正确性基础上的，
同样该模型对于人员在疏
散过程中的各
种行为缺乏必要的考虑。
3.3 SGEM
空间网格疏散模
型
(SGEM)
概述武汉大学与中国香港城市大学发展的空间网
格疏散模型
(Spatial
—
Gri
d
Evacuation
Mode1)
，是将建筑物划分为不同粗细的网格空间，即网格模拟
疏散计算方法。
在模拟计算过程中，
首先根据建筑物的结构布置关系划分疏散网络，
将建筑
内的房间、走道、大厅、楼梯等作为网络单元节点，这些节点通过
门、出等相连，因此整个
建筑按照人员的流动方向构造成一个网络，
在网络单元中人员按一定的密度分布并以相应的
速度运算法则向前移动。
SGEM
将着火层和非着火层的人员状态分别进行了不同的处理。即
在某一时间间隔△
T
(
< br>时间步
)
内，着火层内用个体坐标表示人员的实际位置，
而在其它楼层
则根据其与出口的距离来表示某人的相对位置。非着火层的群体计算方法：
SGEM
认为人流
具有一定的密度、
速度、方向及流量，对此类流动不考虑人流内各个人员的具体特征。
3.4
疏散程序界面简介
作者提出的疏散模
型是基于网格模型。
将整个建筑平面进行精细网格化，
取网格默
认大
小
0.5m
×
0.5m
进行网格划分，不考虑墙体的厚度对网格的影响，看做
0
厚度墙，可通过相
应参数设置改变所划分网格的尺寸大小
，
从而获得不同网格尺寸下人员疏散情况。
人员在网
格点上的移动行为就近原则，并受周围环境（障碍物，人员密度，离出口的远近等）影响，
具有一定的自主能动性。通过模拟获取最终全部人员疏散出建筑物所用时间（步长数
)n
×
t(
时间步长
)
，作为建筑人员所需安全疏散时间。图
1<
/p>
为该疏散程序的主界面。图
2
和图
3
分别为该疏散程序的参数输入主界面和图形显示主界面。
2
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