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。人員移動速度參數(shù)的設(shè)置人員移動速度是單位時間內(nèi)人員行走的距離， 人員在不同的狀態(tài)下的移動速度是不同的。 根據(jù)該化工生產(chǎn)企業(yè)的實際情況， 采用三種行走狀態(tài)的值來進行模擬。 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“熟悉場所黑暗中行走這種狀態(tài)” 是因為該工廠的常駐人員是對廠區(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)２０萬噸。 工廠占地面積１０萬平方米， 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)相對復(fù)雜。 生產(chǎn)車間、 壓縮車間、冷卻車間建筑物多為單層或復(fù)式， 建筑內(nèi)部為鋼結(jié)構(gòu)。 儲罐區(qū)構(gòu)建物是鋼結(jié)構(gòu)， 主要是甲醇儲罐及其支架。 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)生嚴重影響的火災(zāi)場景設(shè)計原則， 采用的具體的火災(zāi)場景是： 甲醇罐區(qū)的一個儲罐因某種原因泄漏， 甲醇液體泄漏出來并且積聚在甲醇罐區(qū)的防火堤內(nèi)， 于某一時刻甲醇液體被點燃， 大火導致甲醇浮頂罐內(nèi)的液體升溫膨脹， 也使得另外一個甲醇儲罐泄漏并起火。 甲醇儲罐起火后， 火勢迅速擴大， 工廠人員需安全疏散。該化工廠共有員工２１６人， 平時人員主要集中在研發(fā)樓、辦公樓、 宿舍樓。 壓縮車間、 反應(yīng)車間一般需要有人員常駐，人數(shù)分別是： ３人、 ４人。 正門門衛(wèi)處一般有員工２人， 裝卸作業(yè)區(qū)也會間歇性地有人員出現(xiàn)， 但人數(shù)一般不超過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)此大致計算

出， 計算過程如下：

正門門衛(wèi)處人員數(shù)目： ２人；

壓縮車間人員數(shù)目： ３人；

反應(yīng)車間人員數(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。

把整個人員疏散過程分為兩部分， 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。 整個疏散行動時間等于建筑內(nèi)部的疏散時間加上建筑外部的疏散時間。 考慮建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性， 將對此進行簡化處理， 僅對人員疏散所需longest time的建筑進行模擬， 并以此建筑的疏散時間作為部分過程即建筑內(nèi)部的人員疏散時間。 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)來說， 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)量來說， 宿舍樓是人員most密集的地方。 從疏散的角度來分析， 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， 認為選取宿舍樓作為longest疏散時間的建筑來處理比較合適， 同時也對宿舍樓的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行一定的簡化處理。 宿舍樓的底層為員工室內(nèi)運動場所， 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）中的每一個藍色點代表一個人， 綠色直線為疏散出口， 各區(qū)的人員分布是依據(jù)前面計算出來的結(jié)果。 圖３（ｂ）中的每一個圓柱代表一個人， 綠色直線為宿舍出口，人員隨機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行選擇。 現(xiàn)采取其兩種疏散模式即SFPE模式和Steering模式， 對建筑內(nèi)外的人員進行了模擬， 一共進行了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間基本相同， 而Steering和SFPE兩種模式下宿舍內(nèi)部人員疏散時間 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)定的速度進行疏散； 而宿舍樓內(nèi)人員的逃生路徑由樓層內(nèi)的各個位置指向樓梯口， 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)定的速度進行疏散， 不能達到理想的疏散效率。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）、 進行的12種人員疏散組合的計算機模擬結(jié)果， 整個廠區(qū)快步跑在Steering模式下人員疏散所需時間為290.38Ｓ、 快步跑在SFPE模式下人員疏散所需時間為335.53 S；整個廠區(qū)正常行走在Steering模式下人員疏散所需時間為476.38Ｓ、 正常行走在SFPE模式下人員疏散所需時間為501.83 ｓ；整個廠區(qū)熟悉場所黑暗中行走在Steering模式下人員疏散所需時間為673.63Ｓ、 熟悉場所黑暗中行走在SFPE模式下人員疏散所需時間為713.45Ｓ。整個廠區(qū)快步跑Steering模式下人員疏散所需時間是shortest，熟悉場所黑暗中行走SFPE模式下人員疏散所需時間是longest。 在火災(zāi)情況下， 廠區(qū)人員疏散所需時間越短， 越能達到安全疏散目的。 要提高人員安全疏散效率， 應(yīng)在疏散過程中通過廣播等， 合理引導疏通人流， 減少或避免擁擠情況的出現(xiàn)； 同時使用現(xiàn)場廣播能達到較為理想的人員預(yù)動作時間。 再者可以通過組織人員疏散演練， 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間。