基于Pathfinder的某高校食堂火災時的人員疏散模擬

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，模擬該食堂火災時的人員疏散情況，通過改變樓梯寬度，設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、打飯難是學校學生反映的熱點問題，多數學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，引發踩踏現象的發生[1]。

2014年漢口學院梧桐雨美食廣場發生火災，2018年北京航空航天大學食堂發生火災，2019年上海大學寶山校區食堂發生火災[2]。高校食堂火災事故頻頻發生，且大多數都發生在用餐時間，人員高度集中，發生火災將會對就餐的學生產生較大傷害，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，根據研究結果，提出針對此類建筑的較優疏散方案。

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，建筑內部設置配電室，食品倉庫、冷庫、蔬菜間，炒菜房以及打菜區域等，中間有大面積就餐區域，該建筑物有兩個室內樓梯，在一樓東北側有搬運蔬菜的出口，一樓設置有三個安全出口。該餐廳就餐人數在高峰期能達到2000人左右，多數人員為學生，部分為老師以及后廚工作人員，經過實地調查，因為不同飯菜口味的問題導致一、二、四層就餐人數較多，三層人數較少。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，在規定時間內將人員安全疏散到建筑物外部，并且沒有發生群體踩踏事故，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，實際情況本文設置為30s，反應時間受到人體主觀意識影響[3]。對于本文來說，多數就餐對象對于食堂結構較為熟悉，障礙物較少，因此本文設定為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，到火災對人員的生命安全構成危險的臨界狀態的時間，該時間的長短受到建筑本身結構的耐火等級和滅火設施所起的效果影響，查閱《建筑防火設計》和《安全疏散通道的要求和設施》得知，較大型以及人員比較復雜的公用建筑，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超過5min。因此本文設定可用疏散時間為5min。

二、結果與討論

（一）工況設計

根據該食堂現有的疏散條件，對于就餐高峰期發生火災進行人員疏散模擬，通過改變樓梯寬度觀察人員疏散的速度，各工況設置如表1。

（二）工況1模擬結果及分析

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，導致較高樓層的人員疏散發生擁堵，樓梯人員流動速率較慢。

（三）工況2模擬結果及分析

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，但是由于出口設置以及模型的誤差等其他情況導致疏散時間依舊不能滿足疏散標準，所以建議結合其他影響因素進行研究分析，縮短疏散時間。

三、結論

本文通過Pathfinder模擬某學校四層食堂突發火災時的人員疏散情況。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急疏散仿真研究[J].武漢理工大學學報（信息與管理工程版），2020，42（04）：373-377.

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

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