火場(chǎng)安全疏散方案優(yōu)化探析

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1、火場(chǎng)安全疏散方案優(yōu)化探析摘要：本文提出了一種基于運(yùn)輸模型和最短路問(wèn)題的火場(chǎng)安全疏散方案優(yōu)化方法，可得到針對(duì)某特定建筑在各種場(chǎng)景下疏散而不出現(xiàn)人群滯留現(xiàn)象的最優(yōu)疏散方案。該方法考慮了所有疏散路徑在疏散中的使用和各疏散路徑最不利通行段及共用通行段的疏散能力大小，以及某個(gè)疏散初始位置所容納疏散人員的個(gè)性特征。關(guān)鍵詞：安全疏散方案優(yōu)化運(yùn)輸模型最短路問(wèn)題中圖分類(lèi)號(hào)：P624文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1引言近年來(lái)，隨著我國(guó)人民物質(zhì)文化生活水平的提高，各類(lèi)建筑越來(lái)越多地涌現(xiàn)，隨之而來(lái)的發(fā)生火災(zāi)情況下安全疏散問(wèn)題顯得越來(lái)越重要。目前，我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范對(duì)安全疏散方面，

2、比如疏散樓梯的數(shù)量、到達(dá)樓梯的距離、樓梯的寬度、防排煙設(shè)施、內(nèi)部裝修材料等都有明確規(guī)定。但是現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中缺少與之配套的性能指標(biāo)、評(píng)價(jià)方法。所以，對(duì)人員疏散安全性的評(píng)價(jià)方法研究顯得很重要。在人員疏散安全性評(píng)價(jià)方法中，對(duì)于某一特定建筑的安全疏散方案的優(yōu)化問(wèn)題亟須研究。6研究疏散主要解決的是如何在最短時(shí)間內(nèi)使得疏散人員全部到達(dá)安全區(qū)域，使火災(zāi)發(fā)生情況下傷亡事故減少?；馂?zāi)發(fā)生后確保人員安全疏散的條件可用如下公式表示[1]：ASET≥RSET其中ASET表示可用安全疏散時(shí)間，RSET表示需要疏散時(shí)間。ASET是指從開(kāi)始著火至火災(zāi)發(fā)展到安全疏散臨界條件的時(shí)間。臨界條件

3、的判定已經(jīng)有了較多的研究，該文中不作敘述。RSET包括三個(gè)部分：一是火災(zāi)探測(cè)報(bào)警時(shí)間（DT）；二是疏散準(zhǔn)備時(shí)間（PMT）；三是人員疏散時(shí)間(FT)?；馂?zāi)探測(cè)報(bào)警時(shí)間DT對(duì)于某一特定建筑是可以估算的；疏散準(zhǔn)備時(shí)間PMT的估算方法也有很多研究，在此不作具體闡述，人員疏散時(shí)間FT的估算方法有很多種，但是現(xiàn)有的方法大都是將空間分為多個(gè)單元，考慮臨近的單元相關(guān)參數(shù)從而對(duì)疏散進(jìn)行模擬計(jì)算的，而本文提出的基于運(yùn)輸模型的疏散方案優(yōu)化方法站在整個(gè)疏散方案的高度，將疏散方案進(jìn)行優(yōu)化。2運(yùn)輸模型在安全疏散方案優(yōu)化問(wèn)題中應(yīng)用的可行性探討6運(yùn)輸模型解決單一貨物從多個(gè)產(chǎn)地向多個(gè)目的

4、地輸送的計(jì)劃安排問(wèn)題。與運(yùn)輸問(wèn)題進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在疏散問(wèn)題中，人員疏散前所在位置可看成是運(yùn)輸問(wèn)題中的產(chǎn)地，安全區(qū)域可看成是運(yùn)輸問(wèn)題中的銷(xiāo)地，某條疏散路徑的通過(guò)時(shí)間可看做是運(yùn)費(fèi)。從疏散的個(gè)體來(lái)說(shuō)，疏散方案期望每個(gè)疏散人員都用最短時(shí)間抵達(dá)安全區(qū)域，所以每個(gè)疏散人員抵達(dá)安全區(qū)域的最短時(shí)間對(duì)于整體疏散方案的設(shè)計(jì)是有著極其重要的意義的，它從某種意義上表征了某個(gè)特定建筑發(fā)生火災(zāi)的情況下安全疏散的最優(yōu)方案。所以，本文提出的優(yōu)化方法確定初始解的過(guò)程便是求解每個(gè)疏散人員抵達(dá)安全區(qū)域的最短時(shí)間。3安全疏散方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法3.1初始可行解的確定首先應(yīng)當(dāng)對(duì)所有疏散路徑一一

5、列出，并將每個(gè)疏散路徑分割成若干個(gè)通行段，例如將一個(gè)路徑分割為若干個(gè)樓梯通行段，走廊通行段，大廳通行段。然后對(duì)每個(gè)通行段的疏散能力進(jìn)行評(píng)估，將最不利通行段和兩條或兩條以上路徑共用的通行段的通行能力（人/s）標(biāo)出，作為求出可行方案后進(jìn)行再次賦值的依據(jù)。確定疏散各個(gè)人員初始位置分布情況即每個(gè)初始位置實(shí)際容納的疏散人數(shù)和安全區(qū)域的位置以及該區(qū)域的最大容納人數(shù)以及沿每條路徑的疏散時(shí)間。在確定好所有通行段的通行時(shí)間后，將整個(gè)建筑的通行段用圖的形式畫(huà)出，并確定權(quán)矩陣，以便于利用圖論中的Floyd算法對(duì)其最短路進(jìn)行求解。Floyd算法是借助于圖的權(quán)矩陣直接求出任意兩點(diǎn)

6、之間的最短路。在這里用表示從點(diǎn)到點(diǎn)的通過(guò)時(shí)間，將所有的點(diǎn)與點(diǎn)之間的通過(guò)時(shí)間列成德矩陣就是初始權(quán)矩陣6。在這里用Floyd算法就可以算出任意一個(gè)疏散初始位置到任意一個(gè)安全區(qū)域所需要的最短時(shí)間。3.2初始安全疏散方案的優(yōu)化按照上述方法求出的方案并不能代表該疏散方案的最優(yōu)方案。因?yàn)樵谶@個(gè)方案中每個(gè)疏散路徑的通行段不能保證不出現(xiàn)人群滯留現(xiàn)象，也就是說(shuō)對(duì)于某個(gè)疏散通行段有可能在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)疏散人數(shù)大于疏散能力，從而導(dǎo)致危險(xiǎn)地發(fā)生。對(duì)此問(wèn)題需要對(duì)每個(gè)疏散路徑的最不利通行段和共用疏散通行段進(jìn)行檢驗(yàn)，看在整個(gè)疏散時(shí)間內(nèi)是否出現(xiàn)人群滯留現(xiàn)象。如果出現(xiàn)人群滯留現(xiàn)象，則需要對(duì)

7、該疏散通行段所在的疏散路徑進(jìn)行再次賦值，即根據(jù)疏散通行段的位置等具體參數(shù)適當(dāng)增加所在疏散路徑的疏散時(shí)間，增加的幅度為不應(yīng)太大以保證達(dá)到疏散方案優(yōu)化的目的。在再次賦值后，需要重新計(jì)算的問(wèn)題隨之列出，按照Floyd算法可求出新問(wèn)題的最優(yōu)解。再對(duì)此解按照最不利通行段以及共用通行段的疏散能力進(jìn)行檢驗(yàn)。以此類(lèi)推，多次調(diào)整不同疏散路徑的疏散時(shí)間后，可得到一個(gè)對(duì)于此建筑的不出現(xiàn)人群滯留的最優(yōu)疏散方案。4利用該方法進(jìn)行疏散方案優(yōu)化的若干技巧6該方法可以對(duì)人員的個(gè)性特征進(jìn)行量化。在疏散過(guò)程中，不同人群的疏散速度是不一樣的。對(duì)于一個(gè)疏散初始位置可以按照人員年齡、性別等因素進(jìn)

8、行分組，并將該疏散初始位置擴(kuò)展為個(gè)子疏散初始位置，這些子疏散初始位置與原先的初始