基于Pathfinder的某高鐵車站人員安全疏散模擬分析

趙承建，于孝紅

(青島市消防救援支隊，山東 青島 266071)

1 某高鐵車站概況

某高鐵車站站房建筑主體地上3層，地下兩層，建筑總高度37.5 m，總建筑面積34 771 m2，雨棚覆蓋面積9 812.57 m2，高峰小時發送量為1 336人，屬中型鐵路旅客站。站房主體、落客平臺為鋼-鋼筋混凝土混合框架結構，屋面結構為空間桁架結構。地上建筑耐火等級二級，地下建筑耐火等級一級。車站共設有5個標高層，分別為-11.0 m出站層、-8.0 m出站廣廳層、0.0 m站臺層、9.6 m高架候車廳、18.0 m商業夾層。

2 影響安全疏散的主要問題

2.1 防火分區面積超標

按《建筑設計防火規范》(GB 50016—2014)[1]進行設計，設置自動滅火系統，地下地上防火分區最大建筑面積分別不大于2 000 m2和不大于5 000 m2。本項目地下部分主要是城市通廊及換乘大廳，建筑面積約10 660 m2；地上部分進站廣廳與高架候車廳連通，主要是人員集散及候車使用，面積約16 807.3 m2，防火分區面積≥5 000 m2，防火分區面積超過規范規定。

2.2 人員疏散距離超長

城市通廊最大疏散距離為68 m，高架候車廳最大疏散距離為49 m，高架夾層的最大疏散距離為47 m，超過規范規定的37.5 m。

3 人員安全疏散模擬分析

3.1 安全疏散判定標準

TASET為到達危險狀態時間，TRSET為人員疏散完畢時間，為保證場內人員在危險來臨前撤離到安全地帶，必須保證TASET>TRSET。人員疏散時間為探測報警時間Talarm、人員反應時間Tresp和疏散行動時間Taction考慮一定安全余量之和[2]，即TRSET=Talarm+Tresp+k×Taction，k為安全系數，通常取1.5。本建筑空間開闊，視野通透，設置有疏散照明系統和導向光流應急疏散指示標志，Talarm取為60 s；建筑內設有火災探測報警和監控系統，工作人員及保安人員訓練有素，Tresp取為120 s；Taction由模擬軟件Pathfinder模擬計算獲得。

要保證火災場景下人員安全，必須保證火災發生后，煙氣層下降到距離地面一定高度的一段時間內，地面至煙氣層的清晰層高度內的能見度、溫度及有毒氣體濃度保持在一定限度內。本建筑煙層危險高度根據層高結合有關規范性文件確定，人員生命安全標準見表1所示。

表1 人員生命安全標準

3.2 火災場景的設定

火災場景按照最不利原則設定。結合該高鐵車站的使用功能和建筑特性，設置火情時重點考慮3個方面：一是火災發生可能性最大；二是火災發展迅速；三是火災后果嚴重。共設定5個火災場景，如表2和圖1所示。

3.3 危險來臨時間模擬計算

設定火源位置A、B(如圖1所示)，環境初始溫度為23 ℃，初始風速為0 m·s-1，壁面邊界條件為絕熱，火災增長規律為t2火，以建筑實際尺寸建立整體FDS模型，如圖2所示。

表2 火災場景統計表

圖1 高架候車廳火源位置示意圖

圖2 車站整體FDS模型

利用FDS軟件，對5個火災場景進行煙氣流動模擬，得出危險來臨時間(TASET)前影響人身生命安全的各項參數，如表3所示。

表3 各火災場景危險來臨時間

3.4 人員疏散時間模擬計算

疏散場景的設定原則為假設最可能火災發生后，最不利于人員安全疏散的情況。本項目發生火災時按整體疏散考慮，根據5個火災場景，設置2個疏散場景，如表4所示。

表4 疏散場景基本情況

疏散人數根據建筑場所功能不同，分別按人流量和區域密度進行計算。經計算，站房候車區1 497人，城市通廊2 640人，商業夾層520人，總計4 657人。參照國際上通用的一般公共建筑場所推薦的數值比例構成，對于本高鐵站人員類型組成按成年男士、成年女士、兒童和老者比例分別為40%、40%、10%、10%確定。人員行走速度按表5設定。

表5 人員行走速度

采用軟件Pathfinder進行疏散模擬分析[3]。按照確定的各個參數，建立各個疏散場景的Pathfinder模型，模擬計算得出疏散行走時間，得到各場景下不同區域的人員疏散時間TRSET，如表6所示。

表6 人員疏散時間數據表

4 結論與建議

4.1 結論

對5個火災場景和2個疏散場景中數據進行匯總，如表7所示。

表7 各場景下疏散安全性

由表7可見，5個火災場景下，疏散安全余量都遠遠大于零，根據疏散安全判據，火災發生后，該建筑內人員有足夠時間疏散至安全地帶。性能化疏散模擬分析結果表明，盡管大空間區域防火分區超出規范規定，人員疏散距離較長，但各區域的疏散時間，達到了設定的消防安全設計目標。

4.2 建議

為提高該建筑的消防安全水平，建議：(1)明確建筑各功能分區，不得隨意改變各分區結構和使用功能。同時監控建筑中的可燃物和用火過程，禁止在具有禁火標志的場所擅自動用明火。(2)在疏散通道內禁止存放任何物品，保持疏散路線始終暢通。(3)切實落實消防安全管理制度，定期對消防系統進行檢查、維護保養，保證建筑內消防系統能夠正常啟動并發揮作用。(4)制定消防應急預案和火災時的安全疏散預案，并進行演練，明確工作人員各自的職責、任務，提高組織人員安全疏散的能力。(5)建立微型消防站，提高初期火災處置能力。