基于Pathfinder的某高校食堂火灾时的人员疏散模拟

■ 高子杰 中国人民警察大学

高校食堂是人员密集场所，排队长、占座位、打饭难是学校学生反映的热点问题，多数学校采用错峰就餐的方式，但是，仅仅是错开的几分钟还是很难解决高校食堂就餐高峰时的人流量大的问题。另外，食堂中有大量餐桌、凳子等障碍物，在紧急情况下，容易对人员疏散造成阻碍，引发踩踏现象的发生[1]。

2014年汉口学院梧桐雨美食广场发生火灾，2018年北京航空航天大学食堂发生火灾，2019年上海大学宝山校区食堂发生火灾[2]。高校食堂火灾事故频频发生，且大多数都发生在用餐时间，人员高度集中，发生火灾将会对就餐的学生产生较大伤害，如果人员疏散工作难以落实，会造成无法估计的伤害。

基于Pathfinder 研究改变食堂楼梯宽度对疏散效率的影响，根据研究结果，提出针对此类建筑的较优疏散方案。

一、食堂人员疏散模型

（一）食堂模型

该食堂长56m，宽为32m，共四层楼，建筑内部设置配电室，食品仓库、冷库、蔬菜间，炒菜房以及打菜区域等，中间有大面积就餐区域，该建筑物有两个室内楼梯，在一楼东北侧有搬运蔬菜的出口，一楼设置有三个安全出口。该餐厅就餐人数在高峰期能达到2000 人左右，多数人员为学生，部分为老师以及后厨工作人员，经过实地调查，因为不同饭菜口味的问题导致一、二、四层就餐人数较多，三层人数较少。利用Pathfinder软件建立该食堂的模型。如图1 所示。

（二）疏散标准

人员疏散的标准在于，在规定时间内将人员安全疏散到建筑物外部，并且没有发生群体踩踏事故，安全疏散的标准为tASET＞tREST。

1.必须疏散时间

必须安全疏散时间是指从起火时刻起到建筑内人员完全疏散出去的时间，用公式表示为：

其中，ta是探测报警时间；tp为人员反应时间；tm为人员疏散时间。

探测器报警时间受报警装置的灵敏度以及火场实时状况的影响，实际情况本文设置为30s，反应时间受到人体主观意识影响[3]。对于本文来说，多数就餐对象对于食堂结构较为熟悉，障碍物较少，因此本文设定为50s，疏散时间利用Pathfinder 进行疏散模拟得到。

2.可用疏散时间

可用疏散时间是指起火时刻算起，到火灾对人员的生命安全构成危险的临界状态的时间，该时间的长短受到建筑本身结构的耐火等级和灭火设施所起的效果影响，查阅《建筑防火设计》和《安全疏散通道的要求和设施》得知，较大型以及人员比较复杂的公用建筑，其耐火等级可以划为一级或二级，该等级的人员疏散时间不应超过5min。因此本文设定可用疏散时间为5min。

二、结果与讨论

（一）工况设计

根据该食堂现有的疏散条件，对于就餐高峰期发生火灾进行人员疏散模拟，通过改变楼梯宽度观察人员疏散的速度，各工况设置如表1。

表1 工况设计

（二）工况1 模拟结果及分析

图2 显示了工况1 中首层人员疏散路径。从图中可以看出，人员疏散路径受到食堂桌椅摆放的影响，桌椅有序地摆放和较宽的桌椅距离有利于人员疏散，除此之外，人员在紧急情况下会选择直线距离较短的疏散路径。

图3 为楼梯宽度为150cm 时各层楼梯的人流量随时间的变化曲线，该图显示在该工况下总的人员疏散时间为514s，并不能满足人员疏散标准，高楼层楼梯的人流量在疏散初期都较低，整体楼梯的人员疏散流量曲线先减小后增大，主要原因就是在疏散初期，较低楼层的人员没有疏散完毕，导致较高楼层的人员疏散发生拥堵，楼梯人员流动速率较慢。

（三）工况2 模拟结果及分析

工况2 为各楼层楼梯宽度加宽至200cm，图4 显示该工况下总的人员疏散时间为389s，整体时间缩短24%，疏散效果明显提升，整体曲线变化趋势与工况1 的情况一样，但是由于出口设置以及模型的误差等其他情况导致疏散时间依旧不能满足疏散标准，所以建议结合其他影响因素进行研究分析，缩短疏散时间。

三、结论

本文通过Pathfinder 模拟某学校四层食堂突发火灾时的人员疏散情况。通过改变各楼层楼梯宽度探究楼梯宽度对于人员疏散的影响，本文设置两种工况，通过对比得知，较宽的楼梯宽度可以有效缩短人员疏散时间，提高人员疏散效率。但是本文只研究单一因素，并不能满足疏散标准，建议结合其他影响因素进行疏散改进。