人員疏散能力模擬分析軟件在制造業(yè)-石油化工行業(yè)中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：人員疏散能力模擬分析軟件、Pathfinder人員疏散能力模擬分析軟件、消防安全評(píng)估軟件

化工廠區(qū)人員疏散數(shù)值模擬分析

１人員安全疏散的分析方法

人員疏散模擬的參數(shù)設(shè)置及疏散場(chǎng)景設(shè)定

在Pathfinder軟件中設(shè)置的人員疏散模擬關(guān)鍵參數(shù)有人員的移動(dòng)速度、人員分布情況和疏散模式等等， 這些關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定很大程度上決定了疏散結(jié)果。人員移動(dòng)速度參數(shù)的設(shè)置人員移動(dòng)速度是單位時(shí)間內(nèi)人員行走的距離， 人員在不同的狀態(tài)下的移動(dòng)速度是不同的。 根據(jù)該化工生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際情況， 采用三種行走狀態(tài)的值來(lái)進(jìn)行模擬。 快步跑這種狀態(tài)適用于緊急狀況的快速疏散， 正常行走適用于一般情況下的員工撤離。 使用“熟悉場(chǎng)所黑暗中行走這種狀態(tài)” 是因?yàn)樵摴S的常駐人員是對(duì)廠區(qū)地形非常熟悉的員工， 并且該化工廠采用“三班倒” 式的生產(chǎn)運(yùn)作，意味著夜間也有人在生產(chǎn)線的。 各行走狀態(tài)的取值如表１所示。

（２）人員疏散初始分布情況設(shè)置

某化工生產(chǎn)企業(yè)， 產(chǎn)品為新型清潔能源二甲醚， 其年產(chǎn)２０萬(wàn)噸。 工廠占地面積１０萬(wàn)平方米， 廠內(nèi)功能分區(qū)明顯。 員工居住區(qū)、 科研區(qū)、 辦公區(qū)屬于人員密集區(qū)域， 其建筑多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。 生產(chǎn)車(chē)間、 壓縮車(chē)間、冷卻車(chē)間建筑物多為單層或復(fù)式， 建筑內(nèi)部為鋼結(jié)構(gòu)。 儲(chǔ)罐區(qū)構(gòu)建物是鋼結(jié)構(gòu)， 主要是甲醇儲(chǔ)罐及其支架。 而裝卸作業(yè)區(qū)多為輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物或構(gòu)建物。本著可能的、 產(chǎn)生嚴(yán)重影響的火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)原則， 采用的具體的火災(zāi)場(chǎng)景是： 甲醇罐區(qū)的一個(gè)儲(chǔ)罐因某種原因泄漏， 甲醇液體泄漏出來(lái)并且積聚在甲醇罐區(qū)的防火堤內(nèi)， 于某一時(shí)刻甲醇液體被點(diǎn)燃， 大火導(dǎo)致甲醇浮頂罐內(nèi)的液體升溫膨脹， 也使得另外一個(gè)甲醇儲(chǔ)罐泄漏并起火。 甲醇儲(chǔ)罐起火后， 火勢(shì)迅速擴(kuò)大， 工廠人員需安全疏散。該化工廠共有員工２１６人， 平時(shí)人員主要集中在研發(fā)樓、辦公樓、 宿舍樓。 壓縮車(chē)間、 反應(yīng)車(chē)間一般需要有人員常駐，人數(shù)分別是： ３人、 ４人。 正門(mén)門(mén)衛(wèi)處一般有員工２人， 裝卸作業(yè)區(qū)也會(huì)間歇性地有人員出現(xiàn)， 但人數(shù)一般不超過(guò)５人。 再結(jié)合“三班倒” 式的生產(chǎn)模式， 人員的分布可以據(jù)此大致計(jì)算

出， 計(jì)算過(guò)程如下：

正門(mén)門(mén)衛(wèi)處人員數(shù)目： ２人；

壓縮車(chē)間人員數(shù)目： ３人；

反應(yīng)車(chē)間人員數(shù)目： ４人；

裝卸作業(yè)區(qū)人員數(shù)目： ５人；

宿舍內(nèi)人員數(shù)目： 216Ｘ（２／３）＝１４４人；

辦公樓與宿舍樓人員數(shù)目： 216—２—３—４—５—144＝58人。

把整個(gè)人員疏散過(guò)程分為兩部分， 部分是建筑內(nèi)部的人員疏散， 第二部分是建筑外部的人員疏散。 整個(gè)疏散行動(dòng)時(shí)間等于建筑內(nèi)部的疏散時(shí)間加上建筑外部的疏散時(shí)間。 考慮建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性， 將對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)化處理， 僅對(duì)人員疏散所需longest time的建筑進(jìn)行模擬， 并以此建筑的疏散時(shí)間作為部分過(guò)程即建筑內(nèi)部的人員疏散時(shí)間。 各建筑樓如圖２所示。

圖２廠區(qū)主要建筑

廠區(qū)各建筑從層數(shù)來(lái)說(shuō)， 辦公樓 are the most， 人員從頂樓疏散到地面所走的路程 is longest； 從人員的數(shù)量來(lái)說(shuō)， 宿舍樓是人員most密集的地方。 從疏散的角度來(lái)分析， 人員的速度很大程度上受限于人員密度， 并且宿舍樓與辦公樓只有一層樓的高度之差。 基于上面兩方面的考量， 認(rèn)為選取宿舍樓作為longest疏散時(shí)間的建筑來(lái)處理比較合適， 同時(shí)也對(duì)宿舍樓的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化處理。 宿舍樓的底層為員工室內(nèi)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所， 因此

人員主要分布在宿舍樓的上面兩層。 結(jié)果確定人員分布情況如圖３所示。

圖３人員疏散初始分布情況

圖３（ａ）中的每一個(gè)藍(lán)色點(diǎn)代表一個(gè)人， 綠色直線為疏散出口， 各區(qū)的人員分布是依據(jù)前面計(jì)算出來(lái)的結(jié)果。 圖３（ｂ）中的每一個(gè)圓柱代表一個(gè)人， 綠色直線為宿舍出口，人員隨機(jī)分布在宿舍樓上面兩層。

（３）人員疏散模式的設(shè)置

據(jù)前所述， pathfinder軟件有兩種疏散模式進(jìn)行選擇。 現(xiàn)采取其兩種疏散模式即SFPE模式和Steering模式， 對(duì)建筑內(nèi)外的人員進(jìn)行了模擬， 一共進(jìn)行了12種組合的模擬， 如圖４所示。

結(jié)論與措施

Steering和SFPE兩種模式下的廠區(qū)建筑外部人員疏散時(shí)間基本相同， 而Steering和SFPE兩種模式下宿舍內(nèi)部人員疏散時(shí)間 has biggest difference， 這與建筑外部和宿舍內(nèi)部人員密度的影響有關(guān)。在建筑外部和宿舍內(nèi)部Steering模式下的正常行走狀態(tài)，建筑外部的人員疏散沒(méi)有出現(xiàn)明顯的擁擠情況， 在這種情況下使用Steering或SFPE模式其模擬結(jié)果是基本相同， 人員基本上按設(shè)定的速度進(jìn)行疏散； 而宿舍樓內(nèi)人員的逃生路徑由樓層內(nèi)的各個(gè)位置指向樓梯口， 容易出現(xiàn)“瓶頸效應(yīng)” ， 樓道內(nèi)出現(xiàn)一定程度的擁擠， 人不能按照設(shè)定的速度進(jìn)行疏散， 不能達(dá)到理想的疏散效率。建筑內(nèi)外的不同行走狀態(tài)、不同的人員疏散模式（SFPE模式和Steering模式）、 進(jìn)行的12種人員疏散組合的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果， 整個(gè)廠區(qū)快步跑在Steering模式下人員疏散所需時(shí)間為290.38Ｓ、 快步跑在SFPE模式下人員疏散所需時(shí)間為335.53 S；整個(gè)廠區(qū)正常行走在Steering模式下人員疏散所需時(shí)間為476.38Ｓ、 正常行走在SFPE模式下人員疏散所需時(shí)間為501.83 ｓ；整個(gè)廠區(qū)熟悉場(chǎng)所黑暗中行走在Steering模式下人員疏散所需時(shí)間為673.63Ｓ、 熟悉場(chǎng)所黑暗中行走在SFPE模式下人員疏散所需時(shí)間為713.45Ｓ。整個(gè)廠區(qū)快步跑Steering模式下人員疏散所需時(shí)間是shortest，熟悉場(chǎng)所黑暗中行走SFPE模式下人員疏散所需時(shí)間是longest。 在火災(zāi)情況下， 廠區(qū)人員疏散所需時(shí)間越短， 越能達(dá)到安全疏散目的。 要提高人員安全疏散效率， 應(yīng)在疏散過(guò)程中通過(guò)廣播等， 合理引導(dǎo)疏通人流， 減少或避免擁擠情況的出現(xiàn)； 同時(shí)使用現(xiàn)場(chǎng)廣播能達(dá)到較為理想的人員預(yù)動(dòng)作時(shí)間。 再者可以通過(guò)組織人員疏散演練， 使員Ｔ熟悉應(yīng)急疏散流程和疏散路程， 從而減少人員疏散所需時(shí)間。