基于Pathfinder的某高铁车站人员安全疏散模拟分析

赵承建，于孝红

(青岛市消防救援支队，山东 青岛 266071)

1 某高铁车站概况

某高铁车站站房建筑主体地上3层，地下两层，建筑总高度37.5 m，总建筑面积34 771 m2，雨棚覆盖面积9 812.57 m2，高峰小时发送量为1 336人，属中型铁路旅客站。站房主体、落客平台为钢-钢筋混凝土混合框架结构，屋面结构为空间桁架结构。地上建筑耐火等级二级，地下建筑耐火等级一级。车站共设有5个标高层，分别为-11.0 m出站层、-8.0 m出站广厅层、0.0 m站台层、9.6 m高架候车厅、18.0 m商业夹层。

2 影响安全疏散的主要问题

2.1 防火分区面积超标

按《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)[1]进行设计，设置自动灭火系统，地下地上防火分区最大建筑面积分别不大于2 000 m2和不大于5 000 m2。本项目地下部分主要是城市通廊及换乘大厅，建筑面积约10 660 m2；地上部分进站广厅与高架候车厅连通，主要是人员集散及候车使用，面积约16 807.3 m2，防火分区面积≥5 000 m2，防火分区面积超过规范规定。

2.2 人员疏散距离超长

城市通廊最大疏散距离为68 m，高架候车厅最大疏散距离为49 m，高架夹层的最大疏散距离为47 m，超过规范规定的37.5 m。

3 人员安全疏散模拟分析

3.1 安全疏散判定标准

TASET为到达危险状态时间，TRSET为人员疏散完毕时间，为保证场内人员在危险来临前撤离到安全地带，必须保证TASET>TRSET。人员疏散时间为探测报警时间Talarm、人员反应时间Tresp和疏散行动时间Taction考虑一定安全余量之和[2]，即TRSET=Talarm+Tresp+k×Taction，k为安全系数，通常取1.5。本建筑空间开阔，视野通透，设置有疏散照明系统和导向光流应急疏散指示标志，Talarm取为60 s；建筑内设有火灾探测报警和监控系统，工作人员及保安人员训练有素，Tresp取为120 s；Taction由模拟软件Pathfinder模拟计算获得。

要保证火灾场景下人员安全，必须保证火灾发生后，烟气层下降到距离地面一定高度的一段时间内，地面至烟气层的清晰层高度内的能见度、温度及有毒气体浓度保持在一定限度内。本建筑烟层危险高度根据层高结合有关规范性文件确定，人员生命安全标准见表1所示。

表1 人员生命安全标准

3.2 火灾场景的设定

火灾场景按照最不利原则设定。结合该高铁车站的使用功能和建筑特性，设置火情时重点考虑3个方面：一是火灾发生可能性最大；二是火灾发展迅速；三是火灾后果严重。共设定5个火灾场景，如表2和图1所示。

3.3 危险来临时间模拟计算

设定火源位置A、B(如图1所示)，环境初始温度为23 ℃，初始风速为0 m·s-1，壁面边界条件为绝热，火灾增长规律为t2火，以建筑实际尺寸建立整体FDS模型，如图2所示。

表2 火灾场景统计表

图1 高架候车厅火源位置示意图

图2 车站整体FDS模型

利用FDS软件，对5个火灾场景进行烟气流动模拟，得出危险来临时间(TASET)前影响人身生命安全的各项参数，如表3所示。

表3 各火灾场景危险来临时间

3.4 人员疏散时间模拟计算

疏散场景的设定原则为假设最可能火灾发生后，最不利于人员安全疏散的情况。本项目发生火灾时按整体疏散考虑，根据5个火灾场景，设置2个疏散场景，如表4所示。

表4 疏散场景基本情况

疏散人数根据建筑场所功能不同，分别按人流量和区域密度进行计算。经计算，站房候车区1 497人，城市通廊2 640人，商业夹层520人，总计4 657人。参照国际上通用的一般公共建筑场所推荐的数值比例构成，对于本高铁站人员类型组成按成年男士、成年女士、儿童和老者比例分别为40%、40%、10%、10%确定。人员行走速度按表5设定。

表5 人员行走速度

采用软件Pathfinder进行疏散模拟分析[3]。按照确定的各个参数，建立各个疏散场景的Pathfinder模型，模拟计算得出疏散行走时间，得到各场景下不同区域的人员疏散时间TRSET，如表6所示。

表6 人员疏散时间数据表

4 结论与建议

4.1 结论

对5个火灾场景和2个疏散场景中数据进行汇总，如表7所示。

表7 各场景下疏散安全性

由表7可见，5个火灾场景下，疏散安全余量都远远大于零，根据疏散安全判据，火灾发生后，该建筑内人员有足够时间疏散至安全地带。性能化疏散模拟分析结果表明，尽管大空间区域防火分区超出规范规定，人员疏散距离较长，但各区域的疏散时间，达到了设定的消防安全设计目标。

4.2 建议

为提高该建筑的消防安全水平，建议：(1)明确建筑各功能分区，不得随意改变各分区结构和使用功能。同时监控建筑中的可燃物和用火过程，禁止在具有禁火标志的场所擅自动用明火。(2)在疏散通道内禁止存放任何物品，保持疏散路线始终畅通。(3)切实落实消防安全管理制度，定期对消防系统进行检查、维护保养，保证建筑内消防系统能够正常启动并发挥作用。(4)制定消防应急预案和火灾时的安全疏散预案，并进行演练，明确工作人员各自的职责、任务，提高组织人员安全疏散的能力。(5)建立微型消防站，提高初期火灾处置能力。