火灾背景下的公交车人员疏散模型研究

发布时间：2017-06-18 12:21

  本文关键词：火灾背景下的公交车人员疏散模型研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：优先发展城市公共交通已经成为世界公认的解决城市交通问题、改善城市空气质量,解决“城市病”的有效手段。尽管公交车被普遍认为是一种较为安全的交通工具,但相关数据表明近年来国内外公交车起火事故频频发生,并呈现出逐年递增的发展态势。相对于其他交通事故而言,公交车因载客量大、空间相对狭小,其发生起火事故后造成的大量人员伤亡的可能性更高。同时经验表明,火灾发生后公交车往往在较短时间内燃烧殆尽、无法再次投入运营,可能造成大量的经济损失。然而目前国内外对公交车起火事故的研究较为匮乏,并且大部分仅停留在对起火因素的分析层面,缺乏对车内人员运动的深入研究。为此本文通过建立考虑火灾及其产物影响的人员疏散模型,对在公交车火灾中的逃生人员进行仿真,模拟火灾中人员运动情况。本文进行了公交车内人员疏散行为特征研究,通过构建模型、设定分布函数等来反应公交车内人员疏散行为特征的共性及差异性。通过对疏散实验视频处理分析,计算得到不同疏散场景中人员疏散总耗时及人员平均疏散速度等疏散实验结果。根据疏散实验数据,分析得到公交车内人员疏散行为特征及其影响因素,并着重探究疏散过程中疏散人员表现出的差异性特征。依托相关资料,提出基于我国人员特征的疏散人员体态分布模型,并构建了基于起火点位置及人员自身属性的个体反应时间概率分布函数。本文构建了基于流体动力学的人员疏散模型。通过对疏散人员进行受力分析,构建了基本作用力模型。通过将人员抽象粒子化,将人员运动流体化,应用描述流体运动的Navier-Stoke方程,将人员运动转化为流体动力学问题,并应用基于粒子的拉格朗日算法的光滑粒子流体动力学(SPH)方法进行问题求解。结合人员运动规律及相关物理定律对模型进行修正,构建满足问题求解要求及性质要求的光滑核函数,完成了基本疏散模型。通过分析对火灾场景及火灾烟气、火场温度对人员疏散的影响,提出人员随机运动机制及人员累计伤害指标,构建火灾场景及其产物影响模块。通过对多出口选择行为、小群体行为、驾驶员行为对人员疏散的影响,构建基于概率选择模型、SPH法、跟驰模型的疏散人员行为特征影响模块。最终实现公交车火灾事故人员疏散模型构建。本文实现了对疏散模型的仿真求解。通过设置不同位置起火点确定不同火灾工况,利用热电偶感温设备及烟气感温设备获取火灾场景数据,将其处理后做为疏散模型基础资料。根据疏散实验中人员密度、年龄、位置,利用控制变量法着重对代表性工况进行仿真模拟。通过不同情况比对,可以确定基本模型及模块有效性。根据仿真结果分析验证火灾及其产物及疏散人员行为对疏散过程的影响。通过与疏散实验结果对比表明,本文所建立模型能够有效模拟实际人员运动,具有较好的应用价值。本文与以往的疏散模型相比,首次尝试性地构建了考虑火灾因素及人员行为因素的公交车人员疏散模型,提出利用光滑粒子流体动力学理论求解人员疏散动力学模型的方法,并基于此模型对不同火灾工况进行了仿真模拟,与相同疏散实验场景进行的比较分析结果证明了模型的有效性。研究成果能够应用于人员疏散领域,探究人员逃生机制,制定相关措施策略。
【关键词】：公交车火灾事故 人员疏散行为特征 光滑粒子流体动力学 人员疏散模型 火灾产物
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U492.83
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义10-11
• 1.1.1 课题的来源10
• 1.1.2 课题研究的背景和意义10-11
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-14
• 1.2.3 国内外研究现状分析14
• 1.3 主要研究内容14-16
• 第2章 公交车内人员疏散行为特征研究16-25
• 2.1 疏散实验设计16-18
• 2.2 疏散实验结果及分析18-21
• 2.3 疏散人员行为分析21-22
• 2.4 疏散人员特征设定22-24
• 2.4.1 疏散人员个体形态22-23
• 2.4.2 个体反应时间23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 考虑火灾场景及人员行为的疏散模型构建25-37
• 3.1 人员疏散基本模型构建25-31
• 3.2 火灾场景及其产物影响模块31-33
• 3.3 疏散人员行为特征影响模块33-36
• 3.3.1 多出口选择行为对疏散模型的影响33-34
• 3.3.2 小群体行为对疏散模型的影响34-35
• 3.3.3 驾驶员行为对疏散模型的影响35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 疏散模型仿真求解37-60
• 4.1 仿真环境介绍37
• 4.2 火灾场景模拟37-45
• 4.3 综合模型仿真45-59
• 4.3.1 情况1仿真模拟46-50
• 4.3.2 情况2仿真模拟50-56
• 4.3.3 其它情况仿真模拟56-59
• 4.4 本章小结59-60
• 结论与展望60-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果66-68
• 致谢68-69
• 个人简历69

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