逃生疏散模拟软件应用

田永生

摘 要：大中型体育场馆人员密集，场馆设计时，必须考虑发生险情时如何有效疏散人群的问题。项目将借助先进的CAD技术，进行可视化和可度量的疏散模拟计算和仿真。

关键词：逃生疏散；模拟软件；参数设置；路径设置

中图分类号：TU247.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.122

如今，城市发展非常快，伴随着城市的扩展，城市里会修建各种各样的建筑和设施，当然也包括很多体育场馆等人员聚集场所。这里我们就以某款逃生模拟软件为例来模拟篮球场馆逃生疏散。

以郑州市一座篮球馆的疏散为例，使用的软件是一款基于人员进出和运动的模拟软件，它提供了图形用户界面的模拟设计和执行以及三维可视化工具的分析结果。该运动环境是一个完整的三维三角网格设计，以配合实际层面的建设模拟。该软件支持三维可视化的的操作和分析，支持DWG、DXF等三维模型的格式数据的导入，支持从导入模型中抽取面来进行编辑。

1 基础模型

该逃生疏散软件包含几种基础模型，分别为高程平面、空间（平面）、墙体、楼梯、斜坡、门和人员等。

软件内设置高程平面非常简单方便，软件还可以自动以一定间隔自动放置平面。平面除了可以布置其他模型以外，还能够对整体模型进行分层，方便显隐控制和各种操作。

所有的操作和模型的布置基于空间，空间有平面和连接段两种，最主要空间默认以一定边界的平面来表示空间平面（代表通常的场地或者楼板平面）。逃生疏散的分析都是基于空间平面，软件默认空间平面的边界为空间的边墙。

墙体必须基于某一空间平面，软件支持两种墙体，没有厚度的墙体和有一定厚度的墙体。没有厚度的墙模型空间显示只是一条线，但是模拟分析会阻挡人员疏散，例如楼梯位置，具有厚度的墙体会在空间开洞，墙厚度就是洞的宽度。

不同高程的平面需要楼梯或者斜坡，两种在软件里建模方法基本一致，都需要基于两个空间平面或者一个空间平面的边界上，楼梯和斜坡面属于连接段空间。

软件的门必须基于墙体，分常规的门和出口两种，不需要手动设置，软件自动识别，没有厚度的墙上的门为常规门，空间平面边界上的门通常为出口。门和出口是逃生疏散分析的关键和重点。

人员是逃生疏散的主体。软件支持单独一个一个单独放置人员，也可以批量放置一组人员。所有人员都可以设置移动速度、身高和肩宽等属性。人员放置必须有足够的空间。在空间平面或斜坡上，如果空间不够，软件就无法放置。

此篮球馆规模中等，根据座位数量和实际空间功能要求需要疏散1 872人次。为了达到疏散要求，篮球馆分区域设置了12个疏散口，软件可以对所有人员自由计算路径及通过哪个出口疏散。在模拟之前，先对篮球馆场地大致进行分区，设置不同的疏散路径和每个门的疏散量，这样模拟较为科学、合理。

2 模型建立

模拟的基础是建立疏散模型。体育馆实体模型是用Revit设计的，可以直接输出DWG格式，然后导入该模拟软件。导入后，模型会按照原DWG文件里层的颜色显示。导入的模型在逃生模拟软件里可以正常显示，但是无法赋予属性来进行计算模拟。

2.1 建立空间

我们通过在某一楼板标高处用软件自带的建模工具来建立一个参与模拟的空间平面，此处难点是篮球馆的座位为阶梯状，高度不一，且四周还是弧形布置。该模拟软件可以建立不规则多边形平面，但是不能绘制圆或者圆弧。为了建立带有弧度的台阶座位空间，把台阶模型从整个体育馆模型中分离出来单独导入，这样就可以直接提取台阶座位平面来生成空间。

2.2 建立墙和楼梯等模型

体育馆是比较一体化的空间，没有过多的墙体，空间边界默认是空间中没有厚度的墙，而有厚度的墙就像人无法通过的体积，需要把墙体从空间平面上去除，即开洞。在此模型中，只在个别出口处设置使用。不同高度的台阶建立的是不同的空间模拟平面。如果人想从高处移动到低处，就需要楼梯和斜坡的连接来支持。

为了真实模拟篮球馆，我们此处完全按照真实模型建立楼梯模型。在楼梯模型上，每级台阶面也是该软件支持的空间平面，人员可以从中通过，如果没有楼梯，那每个高度阶梯座位的人只能在这个高度游荡而无法移动到其他平面疏散。

2.3 建立门

该软件中，门的显示表达是空间平面上一条线。门模型必须基于空间平面的边界或者软件墙。建立门模型时，还要注意宽度。

2.4 建立人员

模拟软件中，可以单个建立人模型，也可以批量建立。无论单个建立，还是批量建立，都需要基于一个空间平面，并且此空间平面需要有足够的空间。软件为了适配不同配置的计算机，人可以显示为柱体、圆形、球体、不带纹理的人物模型和带材质的人物模型。至此，所有模型建立完成。

3 参数设置

模拟除了必需的模型，还要对其进行参数设置。参数包括空间模型的参数和人的参数。空间模型参数比较简单，通过选择模型就可以在工具栏中直接修改。其中最重要的是不同区域人员的移动速度，例如楼梯的速度往往比平面要慢很多。人的相关参数软件提供了配置文件管理，人员可以分类别建立配置 文件，设置人员高度、宽度、移动速度、停留时间和加速时间等一系列参数。参数选项可以用固定值，也可以使用离散随机值。此项目共12个疏散出口，相应的建立了12个配置文件，每个配置文件可以对应一个人，也可以对应一群人。在此项目中，大部分人员参数设置都一致，人员默认平面移动速度3 m/s，可以使用楼梯不能使用电梯，等待时间为0，人员高度1.8 m。

4 路径设置

完成模型建立和参数设置后，还需进行逃生疏散的路径设置。路径设置中，可以设置逃生的疏散出口或者向某一地点集合再疏散。此项目中共12个疏散出口，为了使模拟相对有序和高效，模拟中设置了12种逃生路径设置，每个逃生路径选择篮球馆座位不同区域的人员，此项目中只是简单规定疏散口，其余都默认设置。

5 模拟仿真

完成所有的模型建立和设置后就可以进行模拟仿真。这个过程由计算机根据软件内置的算法和设置自动计算完成。模拟仿真完成后，软件会生成可视化仿真文件和一系列图形数據文档。可视化仿真结果可以全局视角，也可以第一人称视角漫游。为了更好地展示仿真结果，软件支持分层显示不同视角展示的录制，可以输出常规视频文件，支持avi、wmv等常规视频格式。除了可视化仿真结果，模拟还可以生成各种图形数据文档，例如疏散人数的曲线模型和每个疏散口疏散速度等，非常有说服力。此项目的模拟结果得到了各方的认可。

此款疏散模拟软件的应用提升了人员设计能力，提高了成果交付的质量，同时为以后此类设计提供了模板。

〔编辑：王霞〕