基于Pathfinder的某高校食堂火災(zāi)時的人員疏散模擬

高子杰

摘要：針對高校食堂就餐高峰期的人員疏散擁堵現(xiàn)象，文章以某高校四層食堂作為研究對象，利用Pathfinder軟件進行建模，模擬該食堂火災(zāi)時的人員疏散情況，通過改變樓梯寬度，設(shè)置兩種工況對人員疏散情況進行分析，得出樓梯寬度對于人員疏散有較大影響，較寬的樓梯可以大幅縮短人員疏散時間。

關(guān)鍵詞：食堂;人員疏散;Pathfinder

高校食堂是人員密集場所，排隊長、占座位、打飯難是學(xué)校學(xué)生反映的熱點問題，多數(shù)學(xué)校采用錯峰就餐的方式，但是，僅僅是錯開的幾分鐘還是很難解決高校食堂就餐高峰時的人流量大的問題。另外，食堂中有大量餐桌、凳子等障礙物，在緊急情況下，容易對人員疏散造成阻礙，引發(fā)踩踏現(xiàn)象的發(fā)生[1]。

2014年漢口學(xué)院梧桐雨美食廣場發(fā)生火災(zāi)，2018年北京航空航天大學(xué)食堂發(fā)生火災(zāi)，2019年上海大學(xué)寶山校區(qū)食堂發(fā)生火災(zāi)[2]。高校食堂火災(zāi)事故頻頻發(fā)生，且大多數(shù)都發(fā)生在用餐時間，人員高度集中，發(fā)生火災(zāi)將會對就餐的學(xué)生產(chǎn)生較大傷害，如果人員疏散工作難以落實，會造成無法估計的傷害。

基于Pathfinder研究改變食堂樓梯寬度對疏散效率的影響，根據(jù)研究結(jié)果，提出針對此類建筑的較優(yōu)疏散方案。

一、食堂人員疏散模型

（一）食堂模型

該食堂長56m，寬為32m，共四層樓，建筑內(nèi)部設(shè)置配電室，食品倉庫、冷庫、蔬菜間，炒菜房以及打菜區(qū)域等，中間有大面積就餐區(qū)域，該建筑物有兩個室內(nèi)樓梯，在一樓東北側(cè)有搬運蔬菜的出口，一樓設(shè)置有三個安全出口。該餐廳就餐人數(shù)在高峰期能達到2000人左右，多數(shù)人員為學(xué)生，部分為老師以及后廚工作人員，經(jīng)過實地調(diào)查，因為不同飯菜口味的問題導(dǎo)致一、二、四層就餐人數(shù)較多，三層人數(shù)較少。利用Pathfinder軟件建立該食堂的模型。如圖1所示。

（二）疏散標準

人員疏散的標準在于，在規(guī)定時間內(nèi)將人員安全疏散到建筑物外部，并且沒有發(fā)生群體踩踏事故，安全疏散的標準為tASET>tREST。

1.必須疏散時間

必須安全疏散時間是指從起火時刻起到建筑內(nèi)人員完全疏散出去的時間，用公式表示為：

tREST=ta+tp+tm? ? ? ? ? ? ? （1）

其中，ta是探測報警時間;tp為人員反應(yīng)時間;tm為人員疏散時間。

探測器報警時間受報警裝置的靈敏度以及火場實時狀況的影響，實際情況本文設(shè)置為30s，反應(yīng)時間受到人體主觀意識影響[3]。對于本文來說，多數(shù)就餐對象對于食堂結(jié)構(gòu)較為熟悉，障礙物較少，因此本文設(shè)定為50s，疏散時間利用Pathfinder進行疏散模擬得到。

2.可用疏散時間

可用疏散時間是指起火時刻算起，到火災(zāi)對人員的生命安全構(gòu)成危險的臨界狀態(tài)的時間，該時間的長短受到建筑本身結(jié)構(gòu)的耐火等級和滅火設(shè)施所起的效果影響，查閱《建筑防火設(shè)計》和《安全疏散通道的要求和設(shè)施》得知，較大型以及人員比較復(fù)雜的公用建筑，其耐火等級可以劃為一級或二級，該等級的人員疏散時間不應(yīng)超過5min。因此本文設(shè)定可用疏散時間為5min。

二、結(jié)果與討論

（一）工況設(shè)計

根據(jù)該食堂現(xiàn)有的疏散條件，對于就餐高峰期發(fā)生火災(zāi)進行人員疏散模擬，通過改變樓梯寬度觀察人員疏散的速度，各工況設(shè)置如表1。

（二）工況1模擬結(jié)果及分析

圖2顯示了工況1中首層人員疏散路徑。從圖中可以看出，人員疏散路徑受到食堂桌椅擺放的影響，桌椅有序地擺放和較寬的桌椅距離有利于人員疏散，除此之外，人員在緊急情況下會選擇直線距離較短的疏散路徑。

圖3為樓梯寬度為150cm時各層樓梯的人流量隨時間的變化曲線，該圖顯示在該工況下總的人員疏散時間為514s，并不能滿足人員疏散標準，高樓層樓梯的人流量在疏散初期都較低，整體樓梯的人員疏散流量曲線先減小后增大，主要原因就是在疏散初期，較低樓層的人員沒有疏散完畢，導(dǎo)致較高樓層的人員疏散發(fā)生擁堵，樓梯人員流動速率較慢。

（三）工況2模擬結(jié)果及分析

工況2為各樓層樓梯寬度加寬至200cm，圖4顯示該工況下總的人員疏散時間為389s，整體時間縮短24%，疏散效果明顯提升，整體曲線變化趨勢與工況1的情況一樣，但是由于出口設(shè)置以及模型的誤差等其他情況導(dǎo)致疏散時間依舊不能滿足疏散標準，所以建議結(jié)合其他影響因素進行研究分析，縮短疏散時間。

三、結(jié)論

本文通過Pathfinder模擬某學(xué)校四層食堂突發(fā)火災(zāi)時的人員疏散情況。通過改變各樓層樓梯寬度探究樓梯寬度對于人員疏散的影響，本文設(shè)置兩種工況，通過對比得知，較寬的樓梯寬度可以有效縮短人員疏散時間，提高人員疏散效率。但是本文只研究單一因素，并不能滿足疏散標準，建議結(jié)合其他影響因素進行疏散改進。

參考文獻：

[1]李輝鵬，柳善耀，劉丹，等.考慮恐慌影響的高校食堂應(yīng)急疏散仿真研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報（信息與管理工程版），2020，42（04）：373-377.

[2]李甲磊.基于FDS的高校食堂火災(zāi)數(shù)值模擬及人員疏散研究[D].青島：山東科技大學(xué)，2020.

[3]潘長城，郭建中.基于FDS與Pathfinder的學(xué)生食堂火災(zāi)與人員疏散研究[J].價值工程，2014，33（05）：300-301.