绵阳南郊机场候机楼火灾风险分析与安全疏散研究

绵阳南郊机场候机楼火灾风险分析与安全疏散研究1、相关定义11、分阶段疏散的概念大型商业综合体由于面积体积巨大,功能复杂,使得建筑内部疏散宽度、疏散出口、疏散距离、疏散走道设计难以满足现行规范要求。对于人群众多的商业综合体,这类建筑物采用局部或全体疏散方式并不可行,因而引入了称之为”阶段性疏散”的疏散机制。在发生火灾的情况下,在建筑物内实施阶段疏散,这种措施已在多个国家例如美国和英国被视为大型商业综合体的合理疏散方式,并出现在许多国际性规范文献中。对于面积巨大的大型商业综合体,发生火灾后对人员进行安全疏散时保证人员生命安全十分重要的措施。研究表明火灾等紧急的灾害事件并不能直接威胁到远离灾害区的人员。而且疏散整栋建筑的人员难度非常大,且容易造成踩踏事件,如果建筑防火、疏散设计合理,建筑内部消防设施完备,消防安全管理到位,那么火灾在发生初期就被发现和及时扑灭,这种情况下,就完全没有必要疏散整栋建筑的人员。对于一些较小的火灾,直接向着火区域以及相邻区域发出火灾警报,疏散这些区域的人群即可。分阶段疏散应该在工作人员引导下完成。为了便于分阶段疏散的管理和诱导,以及各自动消防系统如消防广播系统、疏散诱导系统等的联动控制。分阶段疏散包括空间上的分阶段疏散和时间上的分阶段疏散。从空间上来讲,发生火灾后,发生火灾的区域人员最先觉察到火灾,而后开始疏散。因此,结合火灾发展及蔓延规律,提出着火房间区域着火楼层其他楼层的空间分阶段疏散方案。从时间上讲,人员疏散包括报警时间、响应时间及行动时间等。报警时间及响应时间等为疏散行动开始前的时间,可以统称为疏散开始时间。29华南理工大学专业学位硕士学位论文12、元胞自动机基本概念元胞自动机是由空间上各向同性的一系列元胞组成,在有限元胞自动机的基础上发展起来的,用于模拟和分析几何空间内的各种现象17。元胞自动机CELLULARAUTOMATON,简称CA,也有人译为细胞自动机、点格自动机、分子自动机或单元自动机,是定义在一个具有离散、有限状态的元胞所组成的元胞空间上,并按照一定局部规则,在离散的时间维上演化的动力学系统。散布在规则格网LATTICEGRID中的每一元胞CELL取有限的离散状态,遵循同样的作用规则,依据确定的局部规则作同步更新。大量元胞通过简单的相互作用而构成动态系统的演化。不同于一般的动力学模型,元胞自动机不是由严格定义的物理方程或函数确定,而是用一系列模型构造的规则构成。凡是满足这些规则的模型都可以算作元胞自动机模型。因此,元胞自动机是一类模型的总称,或者说是一个方法框架。其特点是时间、空间、状态都离散,每个变量只取有限多个状态,且其状态改变的规则在时间和空间上都是局部的。具体讲,构成元胞自动机的部件被称为”元胞”,每个元胞具有一个状态。这个状态只取某个有限状态集中的一个,例如或”生”或”死”,或者是256色颜色中的一种等等。这些元胞规则地排列在被称为”元胞空间”的空间格网上,它们各自的状态随着时间变化。而根据一个局部规则来进行更新,也就是说,一个元胞在某时刻的状态取决于而且仅仅取决于上一时刻该元胞的状态以及该元胞的所有邻居元胞的状态。元胞空间内的元胞依照这样的局部规则进行同步的状态更新,整个元胞空间则表现为离散时间维上的变化。913、最佳机械排烟量的定义在原烟流软件中,谢元一把最佳机械排烟量定义为36MEMAXMIJMAX41式中,MEMAX为最佳机械排烟量,KG/SMIJMAX为T时刻以前T时间段内着火室I涌入走廊通道的最大烟气流量。一般火灾的有效救援疏散时间为6MIN15MIN,超过了15分钟以后的排烟对火灾救援是没有意义的54,所以原软件中取15MIN以前火灾涌入走廊的烟气最大的流量为机械排烟量。从上式可以看出,谢元一的最佳排烟量思想为排烟量等于产烟量,即认为风机只要能够保证将着火室涌入走廊通道的烟气排出,则该建筑的防排烟系统是能够保证安全的。在实际火灾中,排烟系统在排烟过程中要卷吸大量的空气,因此,排烟量等于产烟量并不能说明该防排烟系统能够保证疏散的安全性。并且排烟系统只要能保证火灾中人员能够安全疏散,并不需要将着火室涌入走廊通道的烟气全部排出,从这一点来讲上述思想对于排烟系统的初投资是不经济的。根据上述性能化的思想,何晟37针对具体的建筑物,把排烟量视为负质量流量,使用建筑物烟流预测软件,以现行高规”负担一个防烟分区排烟或净空高度大于6米的不划分防烟分区的房间时,应按每平方米面积不小于60M3/H计算”为基准点,将排烟量向大于60M3/H和小于60M3/H两边扩展,分别计算出不同的排烟量时建筑物火灾过程中烟气流动的性状,包括温度分布、压力分布、烟气浓度分布等,比较安全疏散性能判据即在安全疏散时间内,应保证疏散通道内的烟气温度、浓度等指标小于对应的临界值,进而得出机械排烟量的下限值,同时,无论是考虑到经济性还是排烟效果,排烟量不可能35无限制地增大,当排烟量加大到一定的程度,室内负压增大,导致排烟效率下降,排烟效果无明显提高,以此排烟量作为机械排烟量的上限值,即最佳机械排烟量。何的”最佳排烟量”的思想,是性能化思想在防排烟系统设计中的体现。但何并未补充排烟量与排烟压差之间的关系式,仅将排烟量在质量平衡方程中视为负质量流量,其计算结果是正确的,但增加了理论模型多次试算的工作量。并未结合人员安全疏散,考察机械排烟的效果,也没有考虑多个排烟口的设置对于排烟效果的影响。由于火灾发生的随机性,工程实践中,一个排烟系统通常有多个排烟口,单一排烟口的情况极为罕见,因此基于人员安全疏散,根据不同建筑物火灾荷载,不同功能建筑,不同建筑结构考察机械排烟状态下设置多个排烟口对火灾烟流的影响,具有重要的工程实用价值。本课题基于人员安全疏散的原则,即防排烟系统必须保证人员从房间中离开,经走廊逃离至安全地带,以及抢救贵重物资等活动所需要的足够时间。防排烟系统能保证在只要可能有人活动的情况下,将走廊通道的烟气有效及时的排出,使走廊通道烟气温度、烟气浓度、CO2浓度,CO浓度控制在一定的水平之下。最佳机械排烟量定义为在安全疏散时间内,将疏散通道内的烟气温度、烟浓度,CO2浓度,CO浓度等指标控制在不至于危害人体安全的范围内的排烟量安全疏散判据见第3章。14、网格状态及属性定义行人通行空间和设施主要分为两大类行人可通行区域和行人不可通行区域。其中行人不可通行区域是指墙壁和杂物等。行人无法进入这些边界或者区域之内。建模时,要把行人所处的环境空间抽象成二维的平面,然后根据环境尺寸的大小以及单元格的大小把二维平面空间分割离散成空间。仿真开始时,智能体中存储的与环境相关的属性以及仿真运行过程中和行人自身相关的属性一般部保存在每个单元格中。前者主要用来描述行人步行空间的各种不变特征,一般指障碍物,出入口的位置坐标,以及单元格距离出入口或者决策点的距离信息后者往往是动态变化的,指在仿真过程中随时会根据情景变化的信息,比如单元格的满和空状态、动态决策点位置、当前行人与目标方向的角度等。在这些静态和动态的属性当中,有些是用于判断的约定的标记例子表42,有些是要进行算术运算的具体数值。表42单元格取值示例单元格取值意义0未占据1墙体2出入口15、邻域定义所谓行人邻域,是指在各向同性的前提下,给定速度的行人在一个时步内可以达到的范围以所处网格作为位置中心标识。行人邻域是行人单步行走决策的下一步位置搜索范围。本文将行人的速度定义为给定距离1,时间间隔可变,也就是上一节中提到的。由于行人活动范围的限制,行人每走动一步只能移动到相邻的某一网格,故采用8邻域,即MOORE邻域定义。行人周围加上自身当前位置,共有9个可选的位置作为自己的下一步的候选位置,行人要么原地等待,要么向自己周围的8个相邻位置中的一个移动,见图47。图47MOORE邻域48仿真平台REPASTSIMPHONY简介16、定义乘客额系指船上所载运的最大乘客数。阻塞条件系指脱险通道或处所最大允许乘客密度,其值定为35人/M2。反应时间A系指乘客知道弃船处境并采取行动的时间。它计自乘客听到最初的通知例如报警至乘客已经接受这一处境并开始向集合站行进为止。行进时间T系指船上所有人员从接到通知并向集合站移动直至到达登乘站时间。登乘时间E和降落时间L系指登乘时间E和降落时间L之和,它被定义为弃船撤离船上所有人员所需的时间。17、火灾风险的基本概念关于风险RISK的定义有多种表达,目前国内外学者对于风险的定义一直没有统一。其原因在于不同的研究领域,人们对风险所关心的角度不同。例如,1981年美国风险分析协会建立时成立了一个专门委员会来定义”风险”概念,工作4年之后提出了14种风险的定义,并说明不太可能取得统一27。风险具有两个基本要素危险趋势EXPOSURE和危害后果UNDESIREDCONSEQUENCE。趋势就是风险变成现实的不确定性,也就是发生破坏性事件的可能性和概率。危害后果从人员伤亡、财产损失,到生产中断、合同终止、环境损害、文化设施破坏等无形损失都是潜在的危险。如果危险趋势变成现实,这些危害后果也就变成现实。所以,当我们说火灾风险时,就是指损失的不确定性。因此,风险比较通用的定义是风险是对某事件引11起人的生命、健康、财产和环境遭受潜在危害后果的认识,其大小用事件发生的概率乘以事件后果的期望值来衡量28。一般将火灾风险定义为潜在火灾事件产生的后果及其发生的概率,用以下数学公式表达RPC21式中,P为火灾发生概率,C为事件产生的预期后果。18、火灾调查的概念和特征火灾调查有广义和狭义之分。广义的火灾调查是指有权机关为认定火灾原因、查明火灾责任而进行收集证据、分析火灾事实的活动。狭义的火灾调查仅指依据消防法等法律、法规的授权规定,公安消防机构通过调查访问、现场勘验、物证鉴定等方法,分析火灾原因、认定火灾责任,对火灾事实依法进行处理的过程。本文研究的是狭义的火灾调查,是公安消防机构为了查明火灾发生的原因、根据造成损害的程度、范围,确定事故的性质和判明火灾当事人责任而依法进行的一系列活动。火灾调查具有如下特征1、主体的独占性。火灾调查的主体只能是公安消防机构。依据消防法第4条之规定,公安消防机构是我国消防监督管理的法定执行机构,作为消防监督管理工作重要环节之一的火灾调查,是消防法赋予公安消防机构的法定职责,只能由公安消防机构负责实施火灾调查,除法律特别规定以外,其他任何组织或个人都不具有火灾调查的主体资格。2、内容的复杂性。调查的复杂性源于火灾的复杂性。首先,一起火灾的发生必然在一定的时间、空间内与特定的人、物和事发生联系,引起客观环境发生变化,这种联系与变化导致了火灾现象变化多样,火灾原因复杂隐蔽。从火灾发生、发展的客观情况来看,即便引发火灾的原因相同,由于起火时间不同,燃烧时间长短不同,最先起火地点与部位不同,建筑物布局与结构不同,火源电源所处位置不同,现场存储物品种类与陈设不同,也会使两起火灾原因相同的现场在蔓延方向、烧损程度、痕迹物品特征上呈现出很大差异。其次,火灾可以在任何场所发生,这些场所包括工矿企业、各类建筑物、森林草原、各类交通工具等。仅从生产企业的类型来说,可能有机械的、化工的、电子的、轻工的、冶金的,这些不同类型生产企业发生的火灾会呈现出完全不同的特点。最后,火灾的破坏作用隐蔽了火灾现场各种痕迹、物品与火灾事实之间的因果联系。由于火灾本身在燃烧过程中有很强烈的破坏作用,加之在扑救过程中不可避免的对火灾现场进行了一定程度的破坏,使得火灾现场的各种痕迹、物品与火灾事实之间的联系被隐蔽了起来,甚至由于部分痕迹、物品的损毁、消失,阻断了这种联系。3、方法的推理性。所谓推理就是从已知推断未知的过程,火灾调查也是这样个过程。这里的已知是指经过现场勘验、调查访问等活动收集到的能够反映火灾事实的各种痕迹、物品、证人证言等。未知则是指火灾原因、火灾发展、蔓延、扩人的过程等事实。没有推理,就无法对通过调查获知的各种事实加以辨别和认识、也需要注意的是,在要求行政机关有足够权威保障职权顺利履行的同时,也要求行政机关是一个守法的机关,因此,这种强制小是绝对的。在火灾调盘中,公安消防机构不能任意强行实施调查或采取其他调查措施,只有在相对人阻碍或抗拒调查时,才会导致强制措施的实施,这是强制性的前提与基础。参见姜明安主编行政法与行政诉讼法,北京大学出版社、高等教育出版社1999年9月版,第128页。参见张树义主编行政程序法教程,中国政法大学出版社2005年8月版,第135页。参见英彼得斯坦等著西方社会的法律价值,中国人民大学出版社1990年7月版,第97页。参见公安部消防局编中国消防年鉴,中国人事出版社2006年10月版,第1页。中国政法大学硕士学位论文火灾调查制度研究境等因素的内在联系,从宏观上掌握一段时期内火灾发生的特点、规律,为国家掌握准确的火灾信息,制定中长期的防火安全对策奠定了基础。二总结经验,避免同类火灾的发生,并为制定消防法规、技术规范等提供依据通过准确地认定火灾原因,判断火灾性质,总结火灾发生的经验和教训,研究火灾发生的特点和规律,可以发现尚未发现的火灾隐患,防患于未然,也可以改进生产工艺,采取相应的防范措施,避免类似火灾的再次发生,减少人员伤亡和财产损失。同样的,通过详实的调查工作所获得的信息与数据,可以更全面的为相关法律和法规的制定提供可靠的依据和参考。可以想象,在降低火灾频率和火灾损失所取得的进展中,有很大一部分成绩要归功于各种安全法规与规范的不断健全,而这些法规与规范制定的重要依据就是源于每一起火灾调查后获得的有价值的信息。例如,钢结构建筑发生火灾后常常造成重大的人员伤亡,与通常人们对该类建筑安全性能的认识反差很大,通过对这类建筑火灾的调查分析,人们才开始认识到没有经过防火处理的钢结构,在火灾中耐火性能是非常脆弱的,导致该类建筑物在火灾发生后很短的时间内就发生了垮塌,造成重大的人员伤亡,由此也促使钢结构建筑设计安全标准的改进,提高了此类建筑的防火安全性能。三可以有效地指导防火工作、改进灭火措施从火灾调查与防火、灭火的关系上说,火灾调查工作与两者既有密切的联系,又存在明显的区别。防止火灾发生是消防工作的基础,火灾扑救则是针对现实发生的火灾所能采取的最直接措施,而火灾调查正处于连接”防”与”消”的关键位置。通过火灾调查,总结火灾发生、发展的规律,可以制定本地区的防火对策和工作重点,有针对性地加强消防监督检查工作。通过火灾调查,也可以逆向地对火灾控制过程进行反思,可以总结灭火工作的成败得失,为改进灭火工作提供素材和经验,为调整灭火作战计划,增加新装备,研究新战术,采取新对策等提供依据。四可以为依法追究火灾责任提供证据火灾调查最根本的目标在于查清火灾发生、发展的原因,为预防未来火灾的发生,消除火灾安全隐患服务。作为实现这一目标的手段之一,惩戒火灾责任者在一定程度可以起到预防火灾发生,提高人们安全意识的威慑和警醒作用,另一方面,也可以起到维护受害人合法权益的作用。不过,绝大多数火灾不是人们期望发生的,预防未来火灾、消除火灾安全隐患远比追究火灾责任重要得多,从这一点讲,仅仅依靠惩戒的方式来降低火灾造成的损害显然是不现实的,违背了事物发展的客观规第一章火灾调查的概述律,应该正确认识和定位惩戒与预防之间的关系,使之相得益彰。五为消防信息服务提供重要的素材与渠道详尽真实的火灾案例和全面细致的致因分析,可以使公民更近距离、更全面的了解火灾事实,充分认识预防火灾,提高防火安全意识的必要性,也是公民了解国家消防制度、明确政府与公民消防安全权利与义务的信息渠道。参见中国社会科学院语言研究所词典编辑室编现代汉语词典,商务印书馆2002年1月新1版增补版第1549页。参见张正钊主编行政法与行政诉讼法,中国人民大学出版社1999年12月版,第42页。参见胡燕飞试论公安行政处罚主体和公安行政人的条件,公安学刊2000年第1期,第20页。在公安机关内部能够以本部门名义独立实施行政管理职权的部门有公安消防机构、公安边防部门、交通管理部门,以及公安派出所等。参见沈承祖主编公安行政法学,浙江大学出版社2006年2月版,第66页。姜明安教授认为被授权组织应具备四个条件相应组织与所授权的行政职能无利害关系相应组织应具备了解和掌握与所授权行政职能有关法律、法规和有关技术知识的人员具备所授行政职能行使所需要的设备与条件对某些特殊行政职能,被授权组织还应具备某些特别的条件。应松年教授、薛刚凌教授则认为还应补充两个条件一是该授权组织不是实质意义上行政机关二是该授权组织应具有法人地位,能够独立承担其行为的法律责任。参见应松年、薛刚凌著行政组织法研究,法律出版社2002年10月版,第99页。行政权作为一种有强制力的支配力量,天然地具有一种反制约的本能,对其易于滥用、膨胀之倾向的遏制,离小开法治化的程序界限,这种预设的行为轨道无疑有助于行政的统一和连续,有利于维护相对人的合法权益和社会公共利益。参见张慧平行政程序法基本原则研究,河北法学,2004年1月第1期,第79页。中国政法大学硕士学位论文火灾调查制度研究少于两人。询问笔录应当由被询问人核实后签名或者盖章,调查询问人员也应当签名或者盖章。第23条规定,现场勘验结束后,火灾事故调查人员应当及时制作现场勘查笔录、现场图、现场照片等客观反映火灾现场情况的记录。不过,公布实施于1999年的现行火灾事故调查规定全文仅四十条,涉及规范调查职权的条文也不过十三条,不但在结构体例上设计的不够严谨、科学,在具体的内容上也规定得相当粗陋。例如,有关调查程序、证据等核心内容散见于规定第四章内容中,没有独立成章,有关现场勘验、物证提取与鉴定的规定也相当简单,对火灾刑事案件侦办,损害赔偿调节等调查中出现的新问题也未加以规范。这些问题的存在,既不利于公安消防机构依法履行调查职责,也会造成调查的随意性,严重影响调查质量,火灾调查程序规定的修改迫在眉睫。三违法行使调查职权应当承担的法律责任完整的合法性原则不仅包含拥有合法调查职权的主体依法行使职权这一最基本的内涵,还应包含违反上述要求时,应当承担的法律责任。因此,追究违法责任,既保证调查当事人在合法权益受到侵害时依法能够取得救济,也促使调查主体正确履行自己的职责,是合法性原则不可或缺的组成部分。例如,根据火灾事故调查规定第34条之规定,公安消防机构及其工作人员有下列行为的L指使他人错误认定或者故意错误认定火灾原因、火灾事故责任的2调查认定火灾原因、火灾事故责任有严重失误,造成重大影响的3利用职务上的便利,索取他人财物或者非法收受他人财物的4其他滥用职权、玩忽职守、拘私舞弊,致使国家和人民利益遭受损失的,依照中华人民共和国警察法和中华人民共和国行政监察法的规定,给予责任人员相应的行政处分。如果上述行为情节严重,构成刑法第397条规定之滥用职权罪、祠私枉法罪、拘私舞弊罪的,由人民检察院立案侦查,并追究其主要负责人员和其他直接责任人员的刑事责任。19、火灾风险评价的概念211风险和风险评价211风险和风险评价所谓风险,就是在出现某种不良的状态或不测的事故后,所产生的直接或间接损失。风险的概念源于经济学,当今已经被广泛应用到了包括管理科学、灾害科学、环境科学、经济科学、社会学等逐多学科领域。现在人们所指的风险是广泛意义上的风险定义,即指某种事故发生和后果的不确定性陈晓军,邓志华等2000黄锐,杨立中等2002陈国华,张静等2006冯广益2010。如上所述,单纯地对风险进行考虑,要同时考虑到两个方面内容1危害后果,主要指危害程度和损失大小风险程度的大小与可能造成的损失大小成正比关系2发生机率,主要指发生损害的难易程度大小通常是用某种损害发生的概率大小来描述的。所谓风险评价,就对某种事故发生和后果不确定性的综合评价,即是对各种事件发生的概率所进行的综合估计。根据风险定义,风险评价被广泛意义地定义为”是指以实现系统的安全为目的,按照科学的程序和方法,对系统中的危险因素、发生事故的可能性与可能的人员伤亡和财产损失情况进行调查研究和分析论证,从而为评价系统的总体安全性及制定有效的预防和防护措施提供科学的依据”陈国良,曹建旺等2004YUNG2008邓迎春,李峰2010。可见,通常所说的风险评价概括地说就是通过分析和预测事故发生所可能造成的人员伤亡和财产损失等后果,对其进行计算和评估,得出评价结论来判断该系统的整体安全性能否在接受的范围内。如果不能达到安全要求,就要针对研究对象的风险因素来提出改善措施,有效降低系统存在的危险性。风险评价往往根据评价的目的和研究对象不同,在指标的选取上也会灵活多样各不相同,得到的评价的内容便可以随之丰富多样。11110、昆明机场网络定义图27机场平面图昆明机场网络机构如上,平行滑行道与跑道之间间距180米,跑道与滑行道之间一共六条联络道,道口标号分别为A、B、E、F、G、H,均为垂直联络道,除两端的两条联络道,在距离A端725米、1430米、2200米、3000米处各设有四条联络道。根据昆明机场运行规则,可定义节点如下1可等待点NTH为节点2,3,4,5,6,7,8CAPNI1,I2,3,4,5,6,7,81234567节点1,27连接16CAPN84,当超过4架飞机在节点8排队等待起飞时,将不允许离场飞机从停机位滑出,直至放行,放行时,在节点8前等待的飞机可以依次起飞,每起飞一架飞机,可允许一架飞机从停机位滑出。2不可等待点为节点1,即EI,WT0,I13跑道着陆点NER,昆明机场基本为节点1,则EI,WT0,I1,同时也是进场飞机起始点OW4跑道入口点NAR,昆明机场即节点85虚拟节点NF即图中点3,4,其中S2,3200M,S4,5200M在滑行过程中,为了保证飞机运行安全,前后飞机在需保证一定的最低距离间隔,因此,可以通过增加虚拟节点NF,即节点3,4,以滑行安全间隔为标准,将滑行道划分为不同的安全区间。不同机型间隔标准如下表21航空器地面滑行最小间隔标准米前机后机重型中型轻型重型300200100中型300200100轻型300200100111、适用于枢纽机场的基本航站概念旅客航站的设计必须与跑道滑行道系统,站坪构形,以及进场系统相关联,这些区域范围和位置是由机场的总体规划来确定的。国际航空运输协会编写的机场设计参考手册指出旅客航站概念选择的一般原则包括旅客易于进入航站楼,航站楼内行程顺畅使旅客从停车场到航站楼的步行距离最短,特别是从旅客交运行李装置处到上飞机,反之亦然在航站楼内,尽量减少旅客转换楼层避免流程的交叉当旅客不能从航站楼步行到飞机停靠位置时,旅客及其行李的运输距离应可能的短尽可能大的灵活性,以适应现有的飞机性能和未来发展的机型设计模式化,以使各子系统扩建时,允许旅客流程的规划和变化有发展的可能性。通过前文的分析比较,可以发现,与一般的机场规划相比,枢纽机具有很多自身的特点。其中,在航站功能方面对选择航站概念影响最大的有旅客流量大、中转比例高、发展速度快,扩建及改建灵活性要求较高。因此,枢纽机场航站概念的功能评价的主要原则为1容纳大旅客流量的短距离登机的原则2中转流程高效便捷原则3可持续发展快速灵活原则。根据以上的原则,几种基本航站的特点进行比较可得,适用于枢纽机场的基本概念有前列式、指廊式、卫星厅以及单元式。其中,单元式航站概念是一种比较复杂的航站概念。上述各种概念都有许多种变化形式,规划一个机场中单元式的航站楼可以是上述多种概念,不同形式的组合体如卫星厅式、指廊式、前列式等。每个单元的功能都是独立的,而且可以根据需要来建设。单元式的候机楼还为将来扩建提供了灵活性,新的单元在构形上可以与老的候机楼完全不同,从而适应飞机尺寸及技术上的变化以及航空公司的要求。26112、枢纽机场旅客航站区的概念设计航站概念主要是指航站楼或航站综合体与飞机及整个机坪的位置关系及联系方式。旅客航站区是庞大的机场组成体系包括公路、停机坪、飞机滑行道等的11中国民用航空局修建司译印,机场规划手册,第一部分总平面规划P2192、相关背景21、地铁安全现状及火灾疏散研究背景0年的历史。1863年世界上第一条地铁伦敦大都会铁路METROPOLITANRAILWAY在英国伦敦建成通车,标志着城市轨道交通方式的诞生。在不同国家、不同发展阶段内,凡经济发达的国家与城市都建有地铁。地铁已成为一个国家综合国力、城市经济实力、人们生活水平及现代化的重要标志。中国第一条地铁是北京地铁,始建于1965年7月1日,1969年10月1日建成通车,全长236公里,共设车站17个。目前,全国已开通或正在规划建设地铁的城市达十多个,如香港、广州、上海、天津、青岛、重庆、哈尔滨、深圳、沈阳、大连、武汉、长春、成都、杭州、西安、苏州。地铁以其载客量大、快捷、准时、方便、舒适、宁静、节省土地、噪音污染小、节约能源等优势下,成为最佳大众交通运输工具。地铁在给人们带来便捷的同时,随之而来的安全问题也很值得人们注意。由于地铁的特殊性,地铁事故时有发生,且一旦发生,后果较严重。通过对100多年来国内外地铁意外事故的统计1,地铁的重特大事故主要集中为以下7类地铁火灾事故意外事故人为纵火或恐怖袭击人为事故列车脱轨事故列车撞车事故拥挤踩踏事故中毒窒息事故其他事故。在这些事故中,火灾事故后果最为严重。地铁典型事故死亡人数、发生频率如图11、图12所示。图11国内外地铁事故种类发生损失后果情况对比图沈阳航空航天大学硕士学位论文2图12国内外地铁事故种类发生频率情况比例图国内外历年发生的地铁事故,都以其惨痛的经历和后果给后人以深刻的教训及启示。由于地铁建筑结构的特点,一旦发生火灾,极短的时间就会充满烟雾,进而引发严重的灾祸。1969年11月11日,北京地铁万寿路站至五棵松站区间,由于电动机车短路引起大火,导致8人死亡,300多人中毒受伤,2辆客车完全烧毁,导致多起地面交通事故,火灾直接达损失100多万元。1999年7月29日,广州地铁一号线东山口站降压配电所因电气设备故障起火。由于发现及时、处置得当,未酿成人员伤亡,火灾直接损失206万元。1987年11月18日,英国伦敦地铁KINGSCROSS站发生火灾,导致31人死亡。产生火灾的原因之一是伦敦地铁内采用了大量木质构件。1995年10月28日阿塞拜疆首都巴库地铁发生火灾,由于地铁车厢大部分材料采用易燃物质,有毒浓烟雾大量弥漫,且缺乏有效的排烟措施,造成人员逃生困难,造成558人死亡,269人受伤。2003年2月18日,韩国大邱广域市的地铁车站因为人为纵火而产生火灾,12辆车厢被烧毁,198人死亡,146人受伤。这次火灾产生如此严重死伤的原因除了车厢内部装潢采用可燃材料之外,车站区域内排烟设施不完善也是重要因素,加上车辆内的装饰材料燃烧时产生了大量的一氧化碳等有害物质,而导致不少人中毒死亡2。从国内外地铁火灾事故可以看出,地铁列车、车站、区间隧道一旦发生起火,如果不能在火灾的初期阶段采取有效地措施遏制火灾,很容易导致群死群伤,因此研究地铁火灾发生原因及火灾和烟雾扩展特点,进而研究地铁火灾情况下人员安全疏散是很有意义的。22、人员安全疏散研究背景人员安全疏散的研究源于公共场合发生火灾导致的人员伤亡,早在1909年,美国人就发表了第一篇有关人员疏散的论文,在1911年,爱丁堡的帝王剧院就是使用了25分钟疏散时间的标准进行建造的。但是早期的研究由于受到当时科学技术水平的限制,只能采用现场勘察记录、收集人群疏散行为的相关信息材料,研究内容也不过是限制在了人员疏散速度和疏散人员的密度的关系等。二十世纪30年代初期,火灾情况下人员疏散的研究开始了发展的萌芽,美国NBS机构对火灾情况下的人员疏散进行了相关的研究。二战结束后,随着全球经济复苏、科学技术的迅猛发展,人们对公共场所的人员安全更加关注,很多火灾研究人员把人员疏散列为了一个全新的领域,这标志着人员疏散的相关研究在火灾科研界占有了一席之地。真正开始人员疏散里程碑式的研究的是日本的TOGAWA1,他于1955年公布了人员安全疏散领域标新立异的科研成果和很多实验数据,成为首位研究并计算出人员在建筑物内的计算公式的学者,为了纪念这位日本学者的成就,国际上把这个公式称为TOGAWA公式,此公式可以计算出建筑内人群从疏散开始到疏散结束所用时间。这个里程碑式的科研成果也被看作是人员安全疏散综合科研的鼻祖。到20世纪70年代后,人员安全疏散课题开始被各个科研机构和各国政府重视和支持,研究的重心转变为火灾紧急情况下疏散乘客的紧张心理状态探讨、人群疏散行为方式分析等。但是从整体来看,人员疏散方面的研究还是存在不够完善、不够系统的巨大缺陷。20世纪70年代80年代,由于火灾给很多国家带来了巨大的的人员伤亡和财产损失,加上社会舆论所带来的蝴蝶效应,火灾领域的科研工作者纷纷将目光和精力投向了人员安全疏散领域,参与这个领域科研的专家大大增加,人员安全疏散的科研进入了前所未有的高峰期。最值得关注的是,1977至1980年连续三届召开的”火灾中人员行为研讨会”表明了人员安全疏散领域研究已成为火灾领域研究的热点问题。1985年,人员安全疏散的科研进入了相对完善的阶段,日本的专家进行了实际火场中的人群疏散实验,验证了烟气浓度对疏散人群可见度、疏散运动速率和心理恐慌程度的影响,是首例实际火灾情景中人员安全疏散实例研究。从90年代至今,计算机数据模拟逐步取代了常规的研究模式,已经成为了人员安全疏散研究的核心手段,与80年代以前的常规手段不同,使用计算机模拟仿真可以按照具体情况建立多样化的建筑模型,依据实际情况可以实时设置、改变模拟仿真所需的各项参数,可以多次模拟仿真得出更为精确的结论,同时也使得课题研究不再受到人员安全和科研投资两方面的限制,变得更加灵活实用。7第1章前言虽然目前人员安全疏散的研究如火如荼,但是随着不断发生的火灾人员伤亡事故,人员安全疏散领域的研究依然还达不到使人员安全完成疏散的标准。因此,人员安全疏散领域的科研还是需要数代人的努力,继续深化研究,不断完善已经完成的结论成果,提出新的科研理论。总之,人员安全疏散研究还是需要持之以恒,任重道远。23、研究背景商业综合体的发展111大型商业综合体的发展二十一世纪以来,商业地产的开发进入”综合体时代”。现代商业综合体的出现和发展,在欧洲和美国已经历了至少40年的演变过程。我国自二十世纪以来,随着经济的迅速发展、新技术、新材料的投入使用,大型商业从合体在各大中小城市拔地而起。图11给出了国内几个大型商业中心示意图。以往功能单一的商业建筑不断减少,开发模式不断向复合化加强1。可见,随着城市化水平的不断提高,城市土地开发行业功能需求的复杂和多样化,以及人们对舒适的生活休闲环境的不断追求,从单一商业形态的综合体转变为多样商业复合的综合体已成为当前商业建筑运营模式的转变和发展方向,这样的趋势对大型商业建筑的防火设计及疏散安全带来了新的要求和挑战24。A漳州华润中心商业B苏宁芜湖城市之光C长沙奥克斯广场D深圳壹方中心图11国内大型商业综合体示意图1华南理工大学专业学位硕士学位论文24、研究背景。第六次人口普查结果显示,全国总人口为1370536875人1。伴随着我国经济的快速增长,城市已步入快速发展时期。城市规模不断扩大,人口迅速膨胀,发生自然灾害和重大突发性事故的机率也逐渐上升,道路交通的堵塞和行人自身安全的隐患亦随之而来。现代城市高度发达的交通网络使居民的出行方式发生了很大的变化。居民的出行频率与出行时间跟以往相比大幅增加。加之我国人口分布不平衡,经济发达地区的人口密集,在短时间内聚集更为容易。传统的交通问题研究,往往把注意力集中在机动车引发的交通问题,而对步行的重视程度不够。近年来有不少专家提出了绿色交通概念,这对于人流频繁集散的交通枢纽来说,行人交通的研究的地位日渐有上升趋势。绿色交通的定义是以较小的资源投入、最小的环境代价、最大程度地满足当代城市发展所产生的合理交通需求,并且不危害满足下一代人需求能力的城市综合交通系统2。绿色交通主要体现在以下几个方面减少个人机动车辆,特别是高污染车辆的使用提倡使用步行、自行车与公共交通出行提倡使用清洁干净的燃料,等等。我们可以看到,步行和公共交通是可持续性发展的优先目标。地铁作为现代城市交通系统中的一部分,具有速度快、容量大、受天气影响小等优点,已经成为城市交通的核心之一。城市地铁交通的建设成为各大城市发展公共交通的必然选择。然而,地铁交通的快速发展缓解了地面交通压力,同时也带来了一系列必须注意的问题。,特别是不良交通条件下可能引发的突发事故。如2003年2月18日,韩国大邱市地铁一号线中央路区段内发生的地铁纵火案,造成135人死亡,289人受伤3再如2005年7月7日伦敦地铁站的连环爆炸案,造成45人死亡,1000多人受伤。这些事故,大多数是因为人员自身的过度拥挤造成的。一旦人群的拥挤度达到安全临界点,出现安全问题的机率会大大增加,因此,研究人群聚集场所交通设施、管理等规划问题,对于行人交通显得非常必要。1第1章前言图11韩国大邱市地铁起火图12伦敦地铁爆炸案25、历史背景REPAST是一个基于SWARM的免费开源工具。最早REPAST由JAVA实现,直到REPAST3开始完全面向对象化,并支持多种开发语言。REPAST3具有三大版本JAVA语言版REPASTJCNET版REPASTNETPYTHON脚本语言版REPASTPY。最近REPAST3又被新一代平台REPASTSIMPHONY所取代,最新版本为REPASTSIMPHONY20。37第4章地铁车站行人流仿真模型的建立26、舰船疏散逃生仿真研究的背景及意义体积庞大、结构复杂、乘员众多等特点。在海上发生紧急情况,例如舱室起火、舱室破坏、安全通道损毁、船舶搁浅破坏、生化污染等严重威胁到船上人员的生命安全的情况时,若乘客不能够及时地疏散到集合地点离开船舶,会造成巨大的生命财产损失,见表11。因此,在船舶的设计和使用过程中,合理地设计舱室与通道布局以及评估大型船舶的人员疏散的能力,制定合理的疏散路线规划,加强对船员在紧急情况下的相关培训,对紧急情况时能够将众多的船载工作人员和乘客及时高效的撤离到安全区域是极其必要的。表11遇难船只统计表船号国籍遇难时间遇难人数人爱沙尼亚爱沙尼亚1986852大禹中国1999282斯诺巴地印度尼西亚1999280乔拉号塞内加尔20021800萨拉姆98埃及2006940考虑到这些情况,国际海事组织IMO1在2001年开始要求大型客船必须在投产建造之前就设计好合理的人员疏散路线规划。国际海事安全委员会MSC在2002年5月15日到24日的第75次会议上通过了专门为大型客船包括滚装客船人员疏散而制定的分析理论模型。即MSC/CIRC1033新客船和现有客船撤离分析暂行指南简称指南2,并建议在实施有关SOLAS公约第II2/2813条要求时,使用该指南。所以近些年来,国2外在大型客滚船包括客船的设计中无一不做详尽撤离分析与计算,并将此列为考核船舶安全性能的重要指标之一。鉴于国际海事组织IMO已对大型客船疏散规划提出强制性的要求,而国内尚没有系统地开展研究工作,无论从人员疏散理论,还是船舶的人员疏散规划方法来看,基础研究的不足已经制约了我国大型客船客滚船的设计研究工作,借鉴国内在相关领域的研究经验,参考国际先进的评估方法,建立属于我国的船舶人员疏散理论与评估方法是十分必要的。27、研究背景经济建设的高速发展,全国各地兴建了很多高层建筑,多功能高层建筑已经成为我国城市建筑的主要发展潮流。各种新型高分子材料大量出现并被用于建筑结构、装饰及家具摆设,加之多功能高层建筑中结构、设备复杂,室内作业多种多样,造成火灾的隐患越来越大,火灾所带来的危害和严重后果也是以往那种小型、低层、单一化的建筑根本无法相比的。在高层建筑中,人员密度大,可燃物多,安全出口相对较少,因而一旦发生火灾将会造成很大的危害。据有关火灾统计资料得知建筑火灾一般占火灾总数的60左右,而高层建筑火灾在建筑火灾中火灾机率很高,损失之大,令人吃惊,如美国纽约115栋高层建筑在三年内竟发生火灾41起1。建筑火灾本身对其中的人群造成巨大威胁,造成人员伤亡的常常是火灾中生成的令人窒息的有毒烟气2,我国从20002003年,仅在这四年内,就发生高层建筑的火灾约64242起,伤亡人数约为6302人,直接经济损失高达约101603万元,其中特大火灾约38起,伤亡人数约为119人,直接经济损失约103845万元,重大火灾约412起,伤亡人数约为801人,直接经济损失约182067万元3。其中有624是由于窒息、吸入烟尘、一氧化碳中毒而死亡,属于烧伤而死亡的为26,属于其他死亡的为1164。烟气造成的窒息和中毒成为火灾中室内人员致死的主要原因,而且火灾烟气的蔓延速度和范围大大超过火势的蔓延。所以,要从根本上降低火灾造成的危害,就必须事先优化建筑的防排烟设计,使之能够在建筑发生火灾后有效地将室内的烟气和热量排出室外。现代建筑的多层多室、结构复杂和可燃物多变的特征已使现行的高层民用建筑设计防火规范和建筑设计防火规范失去了通用性,于是建筑”性能化”设计被逐步提上日程5。性能化设计与以往传统设计方法最大差别在于它对症下药,根据建筑的具体特征进行防排烟设计,而这种设计的前提是必须预知建筑物发生火灾后的各种情况,尤其是建筑物内部的烟气流动状况,这就意味着必须要进行计算机模拟。计算机模拟采用数学模型,在数字计算机上借助于数值计算方法进行实验,计算精度较高、代价低,有很高的经济性和技术可行性。随着电子技术的迅猛发展,计算机的计算能力飞速提高,计算机模拟得到了蓬勃的发展6。228、课题背景较为常见的灾害,是在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害1。火灾对人类威胁的”经常性”与”普遍性”促使火灾研究飞跃式的向前发展。随着科学技术的不断突破,火灾检测技术正在逐步向图像化、智能化发展。对火灾进行实时监控,使火灾造成的损失降到最低是火灾防治技术领域的重点研究内容。电力系统当今的发展趋势是变电站的无人值守运行。目前人们已经实现了变电站的”四遥”即遥测、遥信、遥控、遥调。然而,要实现变电站的完全无人化,仅凭这”四遥”是不够的。随着多媒体技术、通信技术以及计算机技术的飞速发展,已经实现了图像和声音的数字化、声像信号的深入处理及远距离的传送。这些技术可以完全运用到无人值守变电站中,即”遥视”也可称之为远程图像监控系统。”遥视”是指在调度中心可以看到现场的设备,实现对电网日常巡检、智能图像浏览与环境参数集中监控等等。”遥视”配合传统的”四遥”,可以适应变电站无人值班化后的相关工作内容与工作方式,不但提高了巡检的工作效率,而且能够及时的发现故障隐患,增强了变电站的安全性。因此,为了加强对无人值守变电站的生产安全、火警监控及防盗保安等各个方面的管理,越来越多的变电站选择建设集中式的远程图像监控系统2。它具备如下功能1图像监视监听功能在主监控室中可以灵活、方便、清晰、实时地监视任一路摄像机的画面,并对其云台和镜头进行控制,还能对现场进行监听。2灯光控制功能。3安防和消防报警功能。4数字录像功能。5警视连动功能在发生报警时,监控主机上的图像应能自动切换到相应的摄像机,有预置功能的摄像机还能自动转到预置点,同时自动启动数字录像。6同时监视功能多个监控终端能同时监控同一或不同的前端。27摄像机预置功能如果一台摄像机需要监视多个目标点,带预置功能的一体化摄像机是一种很好的选择,它能预置多个监视位置的云台和镜头参数,使用时,能方便快速地转到相应预置点,并自动调整好镜头的变焦和图像清晰度。8超温检测功能图像监控系统应配备金属热感探测器或专用红外测温装置,能自动地进行超温检测和报警。9系统管理和记录功能包括优先等级和使用权限的设置,用户操作的记录,控制权的自动协商等。10多路分屏实时监视系统能在一台监视器屏幕或电视墙上同时实时显示多路来自不同变电站的图像。11能与一些电力控制设备互连,记录和上报这些设备的运行情况。12能与计算机网络系统MIS网互连,使位于网络上的相关科室的计算机也能用作监控主机,有利于领导及时了解、监督和指挥现场工作。13为了确保变电站火灾报警的可靠性,烟雾报警应能与RTU互为备用。14兼有会议电视或可视电话功能。如今,随着视频技术的发展,在各个领域里都能发现视频监控的影子,数字成像技术在视频监控中发挥着举足轻重的作用,它是利用图像处理和图像分析,让计算机自动识别故障或隐患,以达到实时监控的目的。本文所做的利用数字图像处理技术来实现无人值守变电站中火灾的自动检测不仅可以满足本行业的需求,对其它行业的火灾检测也有一定的借鉴意义。29、研究背景里,中国民航年均运输总周转量、旅客运输量、航空货邮量分别增长1775、156和152,这些数据表明中国民航发展速度高于世界民航平均增幅的2倍以上。根据国家统计局统计公报,2007年民航货物运输总量达到4018万吨,比上年增长15,货物运输周转量达到1164亿吨公里,比上年增长2352007年民航旅客运输总量达到185762万人,比上年增长163,旅客运输周转量达到27917亿人公里,比上年增长178。据统计,“十五”期间,全行业固定资产总投资947亿元,比”九五”期间增加30亿元。改建和扩建了一大批机场,并新增机场21个。到2005年底,全国共有民用运输颁证机场142个。空管建设项目总投资约78亿元。特别是北京、上海、广州三大区域管制中心的相继建成投产,使中国民航空管系统技术水平大幅度提升。供油系统储油能力已达到166万立方米,比2000年末增加38万立方米1。面向未来,中国民航正站在一个新的历史起点上。适应国家经济社会发展的需要和建设民航强国的要求,民航总局提出建立新一代民用航空运输系统的宏伟构想,新一代民用航空运输系统的目标是带有前瞻性地综合改进和发展机场设施建立新型的高效、透明、多层次、非干扰式的机场安全检查系统充分应用新科技,改变空中管理的理念,建立一个适应能力强的空中交通管理系统建立行业综合性公共信息网络平台建立法制、科学、综合、积极主动式的安全管理系统全面、系统地提高天气观测和预报水平,大大减少天气对飞行的影响建立适应国际新技术、新标准、新程序的适航审定系统全面建设有中国传统文化特色的企业文化和行业文化。目前我国经济仍处于新的较快增长期,旅游业和货物贸易将快速增长,北京奥运会、上海世博会和广州亚运会等重大国际活动即将举办,海峡两岸经济技术文化交流将不断增加。国内外环境总体上对民航发展有利。但是,随着航空运输需求的快速增长,人员素质跟不上、基础设施跟不上、管理水平跟不上2和可用空域资源紧缺等问题日益突出,特别是飞行人员短缺和可用空域资源紧缺是制约我国民航发展的两大瓶颈。展望未来,机遇和挑战并存。中国民航业应当紧紧抓住机遇,应对各种挑战,解决影响发展的矛盾和瓶颈,逐步由”民航大国”成长为”民航强国”。空中交通管理系统是整个航空运输系统安全运转的核心,直接关系到千百万旅客的生命和航空器的安全,并且直接影响到航空公司的运营效率。因此许多发达国家和地区对空中交通管理系统设备的建设都非常重视,往往将当时最先进的科学技术,如电子技术、网络技术、信息技术、管理技术等,首先应用于空中交通管理系统的建设,我国也不例外。随着空管系统大规模建设的展开,今后的设备配置问题、设备失效问题及设备失效对空域运行性能的影响问题将越来越突出。只有针对这些问题建立一套系统的、科学的研究理论和评价、分析方法,并在空中交通管理系统中加以应用,才能使系统的安全性和运行性能满足空中交通事业快速发展的需要