【危货办理站有毒气体泄漏人员应急疏散分析案例8600字】

危货办理站有毒气体泄漏人员应急疏散分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u16545危货办理站有毒气体泄漏人员应急疏散分析案例 196771.1危货办理站人员疏散仿真模拟方法 1145161.2疏散模型构建 267611.2.1办理站仿真环境建立 2166381.2.2人员仿真环境设定 3228721.2.3仿真流程设定 5241711.3人员疏散模拟 6198351.3.1办理站常态化人员疏散模拟 629141.3.2硫化氢泄漏情景下办理站人员疏散模拟 7242181.3.3危险性分析 10295921.4办理站相关参数对人员疏散的影响 11103361.1.1安全出口宽度对人员疏散的影响 1140151.1.2站内疏散通道宽度对人员疏散的影响 13261111.1.3站内出口数量对于人员安全疏散的影响 1499221.5其它参数对人员安全疏散的影响 1782111.5.1线路上车辆对于人员安全疏散的影响 17115871.5.2风速对人员安全疏散的影响 191.1危货办理站人员疏散仿真模拟方法本文选用美国ThunderheadEngineering公司开发的基于人员运动的仿真模拟软件Pathfinder对危险货物办理站站内人员进行疏散模拟研究。Pathfinder是一种基于“Agent-based”连续型人员疏散软件，人员路径仿真过程中通过规划路径、指导机制、碰撞处理相结合等方法来进行人员行动的控制，最终实现与真实情况最为接近的人员疏散模拟结果。软件能够绘制动态3D的房间、门、出口等结构，同时可以在软件中设置疏散人员的类型、身高、肩宽、走行速率等参数。Pathfinder包括SFPE和Steering两种运动模式。SFPE模式虽然符合最短路径原则，但人员间不会相互影响，不符合办理站实际应用情景。Steering模式结合了上述路径规划、指导机制、碰撞处理三种原则指导人员疏散，更加符合办理站实际，因此，本文选用Steering模式进行危险货物办理站毒气泄漏疏散仿真研究[37]。图4-1Agent概念模型[37]1.2疏散模型构建在Pathfinder疏散仿真中，需要建立完整的疏散仿真模型以及详细的疏散人员参数设定，这是仿真结果能够近似反应实际情况的基本前提[29]。因此，本小节从车站布局形式、车站功能特点等方面确定办理站仿真环境，从人员空间参数、人员类别、人员数量和人员步行特点等方面确定人员仿真环境。1.2.1办理站仿真环境建立本文选择的办理站环境和前文风险分析以及扩散模拟分析的相同，为重庆市某危险货物办理站。根据前文所述，铁路危险货物办理站的布局形式主要分为尽端式、贯通式以及混合式三类。尽端式为大多数货场所采用，各线路平行布置，具有安全性较高，占地少，道路与货物线交叉干扰小等特点。该车站采用尽端式布置形式，车站共有到发线7条，其中化工专用线1条，办理有毒气体运输。 根据厂区的实际情况，利用AutoCAD软件绘制出站内的平面图，将绘制的站内布局图导入Pathfinder软件中，在Pathfinder环境中对装卸线、到发线、出入口、货运办公区等进行简单的设定以明确待疏散人员的可用疏散路径。设定完成后的仿真环境如图4-2所示：图4-2Pathfinder仿真环境1.2.2人员仿真环境设定人员空间参数设定人员空间是指行人占据空间的垂直投影面积，通常包括静态和动态两种情况。参考国内外相关研究[29]，总结我国部分地区的不同类型的人员空间参数如表4-1所示：表4-1我国部分地区的不同类型的人员空间参数表性别年龄段肩宽（m）胸厚（m）男性青年0.4100.258中年0.4190.264老年0.4050.257女性青年0.3800.257中年0.3950.266老年0.3900.257疏散人员的动态面积主要包括：步幅区域、感应区域、视觉区域以及多余反应区域。根据相关统计数据，得出我国行人平均肩宽为0.38m，缓冲区域为0.5~0.9m。综合上述研究，考虑到办理站内人员大多为成年男性，本文仿真模拟将疏散人员的平均肩宽设为0.42m，缓冲区域设定为0.75m，人均空间为0.85m2/人。（2）人员类别由上文分析可知，站内人员的性别、年龄以及对车站环境的熟悉程度会影响应急疏散的效率。Pathfinder中需要突出不同的人员特性以保证仿真结果更加贴合实际，结合危险货物办理站的实际，本文将疏散人员按照青年男性50%，中年男性35%，青年女性10%，中年女性5%的比例设置疏散人员的类别，如图4-3所示。图4-3Pathfinder人员类别及比例设置（3）人员数量危险货物办理站站内人员数量受车站办理能力、上班制度以及货运量等诸多因素影响，通过实地调研，获取最大现场工作人数500人，按照作业工序进行分配，各功能单元的人员分布如表4-2所示：表4-2各功能区域人数分布表化工专用线装卸线到发线集装箱货仓货运办公区100人150人80人70人100人（4）人员步行特征参考前人的研究成果[29]，主要从步速、步频以及步幅三个方面考虑人员的步行特点，其中最主要通过步速考察疏散人员的步行特点，通过阅读文献，总结各类人员紧急情况下的平均走行速度的范围如表4-3所示：表4-3人员紧急情况下的平均走行速度的范围类别行走速度范围（m/s）青年男性1.1~1.81青年女性1.0~1.74中年男性1.0~1.76中年女性0.97~1.67老年男性0.73~1.23老年女性0.7~1.2不同情景下人员的走行速度也会不断调整，毒气泄漏条件下，由于处于恐慌心理，站内各类人员的走行速度会趋于速度范围的最高值。结合前文办理站内人员类别的划分，以及各类人口所占比例，本文设置办理站内各类人员的走行速度如表4-4所示，Pathfinder中办理站人员特性设定情况如图4-4所示：表4-4Pathfinder人员走行速度设置类别青年男性中年男性青年女性中年女性平均速度（m/s）1.681.521.591.42图4-4Pathfinder中人员特性设置1.2.3仿真流程设定本文利用Pathfinder工具进行仿真及结果分析主要包涵以下几个步骤：人员疏散仿真环境搭建。主要包括建筑设施环境搭建以及人员仿真环境搭建两部分。仿真情景设定。本文的人员疏散仿真是基于上文毒气扩散模拟分析进行的，因此，研究情景与本文第三章毒气泄漏扩散情景相同，设定人员在进行应急疏散时需绕开高浓度区域，向出口进行疏散。Pathfinder人员疏散仿真。设置好所有相关仿真参数，运行Pathfinder实现人员仿真疏散。仿真结果分析。为了更清晰的展示特定情景下的仿真情况，本文从不同浓度等级区域疏散人员、疏散时间等角度对疏散结果进行分析，并与常态化应急疏散结果进行对比，研究毒气泄漏事故对于危险货物办理站应急疏散的影响[29]。图4-5Pathfinder人员疏散仿真流程1.3人员疏散模拟本节将对正常状况下危险货物办理站员工的疏散进行模拟研究，将模拟结果与毒气泄漏状态下的结果进行对比分析，对各功能单元的人员在不同状况下的疏散行为进行研究。1.3.1办理站常态化人员疏散模拟办理站员工常态状况下的应急疏散不需要考虑避开毒气泄漏扩散区域，只需按照最优路径原则疏散至安全出口。图4-6表达的是各功能单元内的人员完全离开本功能区的时间与人数之间的关系。图4-6办理站各功能单元人数与疏散时间相关关系由图4-6可知，化工专用线、装卸线2、装卸线3、到发线4、到发线5、到发线6、到发线7、集装箱作业区8、集装箱作业区9、货仓10、货仓11以及各办公区到达人员到达站内道路的时间分别为：30.6s、37.5s、96.4s、30.3s、38.2s、61.56s、25s、48.3s、27.98s、17.91s、17.68s、17.54s、17.62s、16.88s、17.21s、16.98s。其中，货运办公区14的员工疏散最快，只需16.88s就能疏散至办理站站内道路。1.3.2硫化氢泄漏情景下办理站人员疏散模拟由上一章节研究结果可知，当装有50m3硫化氢的罐车发生50cm孔径的泄漏后，可以将危险区域划分为致死区、重伤区、中度反应区以及轻伤区。本文主要针对办理站内的受影响区域进行人员疏散研究，不考虑办理站外人员受毒气影响的应急疏散。根据本文第三章泄漏场景的假设，当发生硫化氢泄漏事件后，受影响的区域包括了站内的各条装卸线、到发线以及集装箱作业线和办公区。Pathfinder进行人员疏散时是以人员距离安全出口距离最近为原则，然而在毒气泄漏情景下，不仅需要考虑时间，而且更需要考虑人员在疏散空间中所受的影响，即人员在进行疏散时应避免穿越毒气扩散的危害区域，需要绕开毒气影响进行疏散。同时，根据前文的事故模拟结果，致死区、重伤区、中毒反应区以及轻伤区的最大扩散距离分别为：430m、1020m、1420m、1807m。由于气体扩散需要一定的时间，当发生毒气泄漏事故后，气体扩散时间与人员疏散时间密切相关。气体扩散的时间很大程度上受大气环境中的风速的影响，本文依据前文事故模拟中的参数设定，将环境风速视为1.5m/s，由此可以计算出气体扩散至每个区域的时间，即人员疏散的必需安全时间，从而进行相关危险性分析。（1）致死区人员疏散模拟根据有毒气体扩散模拟，致死区的范围包括了化工专用线1以及装卸线2的部分区域，需要疏散的人员共计250人。当发生硫化氢泄漏时，以上两个工作单元的人员最早处于危险中，需要避开毒气扩散区域选择最优路径进行疏散。由气体扩散模拟结果可知，下风向致死区的长轴距离为430m，也就是说，当硫化氢的扩散速度为1.5m/s时，以上两个工作单元的人员需要在286.6s内完成疏散。图4-7展示了致死区内工作单元化工专用线1以及装卸线2的疏散时间与剩余人数的关系。由图4-7可知，化工专用线内的人员用时大约35s离开了工作区域，装卸线2的人员大约用时65s离开了工作区域。图4-7致死区疏散时间与人数关系重伤区人员疏散模拟如图4-8所示，重伤区分布在装卸线3、到发线4、到发线5区域。上述三个工作单元的人员需要从本单元逃离至重伤区外。根据毒气扩散模拟分析，重伤区的下风向轴线长度为1020m，换言之，重伤区的人员需要在680s内完成应急疏散。重伤区各功能单元的疏散时间与剩余人数的关系如图4-8所示，疏散最快的是到发线4，仅用时35s完全疏散至重伤区外，主要原因是由于到发线4的疏散出口距离重伤区边缘较近，意味着人员可从到发线4上部进行疏散，很快能够脱离危险。疏散时间最长的是装卸线3，用时160s，主要原因是因为装卸线3的线路长度较长，线路上货物车辆较多，人员需要绕开车辆进行疏散，同时到发线3配备了3个货场，右侧货场的人员距离办理站左边安全出口的距离相对较远，部分人员选择了右侧安全出口作为疏散目的地，导致疏散时间有所增加。重伤区各单元的疏散人数与平均疏散时间的关系如表4-5所示。表4-5重伤区各功能单元额疏散人数与平均疏散时间功能区域装卸线3到发线4到发线5疏散人数（人）752020平均疏散时间（s）162.235.649.5图4-8重伤区疏散时间与人数的关系（3）中度反应区及轻伤区人员疏散模拟根据毒气泄漏模拟结果，中度反应区的下风向距离为1420m，轻伤区的下风向距离为1807m，轻伤区相对于中度反应区的影响范围更大。各功能单元的疏散时间与剩余人数的关系如图4-9所示，疏散时间最长的为到发线7区域，需要148s人员才能完全逃离轻伤区，主要原因是因为部分集装箱作业区的人员穿越到发线进入到到发线7区域，导致到发线7区域的人数在一定时间内呈现增长的态势。疏散时间最短的是货运办公区12的人员，主要原因是因为其办公地点离办理站安全出口较近，同时办公楼的出口正对安全出口。图4-9中度反应区及轻伤区疏散时间与人数的关系1.3.3危险性分析由上文分析可知，硫化氢泄漏事故发生后，扩散的危险区域可以分为不同的等级，分别为：致死区、重伤区、中度反应区及轻伤区。气体扩散至每个危险区域的时间，即为该区域的必需安全疏散时间REST[21]。依据本文2.3人员安全疏散判定准则，人员疏散时间公式可由式4-2计算：（4-2）其中：TREST为必需安全疏散时间；Td为报警时间,s；Tpre人员疏散预动作时间,s;Tt为人员疏散行动时间,s；Ks为安全系数，参照相关文献，取1.1-1.5。本文Tpre+Tt为pathfinder疏散模拟的时间。由前文分析可知，当硫化氢已经完全扩散至该危险区域，而该区域的人员还没有安全疏散的话，则可能造成人员伤亡情况的发生。根据硫化氢的扩散速率，计算出硫化氢扩散至致死区、重伤区、中度反应区及轻伤区的时间，即各区域人员必需疏散时间分别为：286s、680s、946s、1204s。由前文模拟结果可知，各危险区域内员工撤离致死区、重伤区、中度反应区和轻伤区的时间分别为：100s,162s,148s,183s。安全系数Ks取1.2，求得各危险区域最长报警时间，如表4-6所示。表4-6各危险区域报警时间危险分区必需安全疏散时间报警时间危险性致死区286s>166s危险<166s安全重伤区680s>485.6s危险<485.6安全中度反应区946s>768.4s危险<768.4s安全轻伤区1204s>981.4s危险<981.4s安全1.4办理站相关参数对人员疏散的影响1.1.1安全出口宽度对人员疏散的影响危险货物办理站内安全出口的宽度对于人员的安全疏散至关重要，站内安全出口宽度设计不足，容易导致人员在出口处出现滞留，延长安全疏散时间，影响人员安全疏散。根据我国《石油化工企业设计防火标准》（GB50160-2018）[28]中的规定，化工企业工厂主要消防车道路面宽度不宜少于6m。因此，本文选用出口宽度在6-12m之间进行设置模拟，其出口布置如图4-10所示：图4-10安全出口布置示意图表4-7不同安全出口宽度人员疏散总时间表安全出口宽度（m）总疏散时间（s）6.0372.5s7.0371.68.0370.89.0361.310.0359.311.0358.812.0358.3办理站安全出口宽度对人员安全疏散时间的影响趋势，如图4-11所示。图4-11安全出口宽度对人员安全疏散时间的影响从图4-11可以看出，当办理站内其他相关参数不变时，人员安全疏散时间随着安全出宽度的增加而逐渐减少。当安全出口宽度在6m-8m之间时，人员安全疏散时间相对稳定，基本趋于同一水平，人员安全疏散时间随着安全出口宽度的增加变化不大。随着人员安全出口宽度的持续增加，当安全出口宽度增加到8m-10m时，人员安全疏散时间呈现较大幅度减少的趋势，当安全出口宽度为10m时，人员安全疏散时间最少，为359.3s，人员能够最快程度的疏散至安全出口外，远离毒气泄漏覆盖区域，减少人员安全财产损失。但随着出口宽度由10m增加到12m，人员安全疏散时间仅减少了1s，几乎不变，表明随着人员安全疏散出口的持续增加，人员安全疏散时间变化较小。综上所述，可以得出以下结论：随着人员安全疏散出口宽度不断增加，人员安全疏散时间总体呈减小的趋势。当安全出口宽度在6m-8m之间时，人员安全疏散时间相对稳定，当安全出口宽度增加到8m-10m时，人员安全疏散时间呈现较大幅度减少，随着出口宽度由10m增加到12m，人员安全疏散时间几乎不变，因此安全出口宽度选为10m最为适合人员疏散，为人员疏散最有利设置。1.1.2站内疏散通道宽度对人员疏散的影响危险货物办理站内的道路相对固定，当发生突发事件时，作为人员疏散逃生的主要通道，办理站内疏散通道的宽度对于人员安全疏散也同样起着至关重要的作用。根据《铁路货运站场及货运设备设计规范》的要求，危险货物办理站内道路应具有足够的强度、刚度和稳定性。场内道路宜采用4车道，同时应符合国家道路设计规划标准，满足40英尺集装箱卡车通行要求，通过查阅相关国家标准，选用15m-20m，即每条道路3.75m-5m，进行道路宽度对疏散通道宽度影响人员安全疏散进行研究。表4-8不同疏散道路宽度与疏散总时间对照表通道宽度（m）总疏散时间（s）15.0369.216.0368.817.0368.118.0367.519.0367.020.0366.7疏散通道宽度对于人员安全疏散总时间的具体影响如图4-12所示。图4-12疏散通道宽度对于人员安全疏散总时间的影响趋势从图4-12可以看出，人员安全疏散总时间随着站内疏散通道的宽度的增加逐渐递减。当疏散通道宽度采用最低标准15m时，人员疏散总时间为369.2s，当疏散通道宽度采用20m时，人员疏散总时间为366.7s。相比于安全疏散出口宽度对于人员疏散的影响，疏散通道宽度对于人员疏散的影响相对较小，人员疏散时间相对稳定，主要原因是由于危险货物办理站内总体人数相对较少，同时主要作业流程集中在铁路专用线上，在不考虑障碍物影响的前提下，15m宽度的道路对于办理站内应急疏散而言已经足够，因此，疏散通道宽度在满足15m国家标准要求后，不作为人员安全疏散的主因素，但其与其他影响因素共同作用于人员疏散过程。因此，为了最大限度的保证人员安全疏散，同时节约办理站各项经济成本，站内疏散通道的宽度不应小于15m，在允许的条件范围内，可以尽量增大疏散通道的宽度，增强通道疏散能力，减少人员疏散必需安全时间，保证人员安全疏散。1.1.3站内出口数量对于人员安全疏散的影响为了研究办理站安全出口数量对疏散的影响，在办理站空间布局中通过设置不同的安全出口数量进行对比研究，分析变量对疏散的影响。在讨论出口数量的影响时，假定每个出口的宽度都是相同的。只有一个出口时的人员疏散模拟分析图4-13一个出口时站内平面布局图图4-14一个出口设置条件下人员疏散状态变化规律图4-14展示的是只有一个出口的时候站内疏散人员数量随时间变化的规律，可以看出总共疏散时间花费约为450s,第一个人员疏散用时13s。从人流的密度来看，在出口处并未形成较拥堵的情况，但人员总体疏散时间花费相对较高。同时，由于紧邻站内安全出口，办公区的人员疏散时间相比于其他功能区域花费最少，花费时间最多的是化工专用线1的人员，主要原因一方面是由于其位置距离安全出口较远，另一方面是由于该区域内人员的疏散轨迹与其余疏散区域人员的运动轨迹交叉，导致在瓶颈处出现了较拥挤的情况。两个出口时的人员疏散模拟分析图4-15两个出口时站内平面布局图图4-16两个出口设置条件下人员疏散状态变化规律图4-16展示的是设置两个出口情景下人员的疏散状况，可以看出总的疏散时间大约为329s，相比于一个出口的情景，疏散总时间减少了121s，最多人员逃离的时间段是120s-230s。在有两个安全出口的情况下，第一个人逃离花费的时间为11s，对出口1来说，第一个人离开的时间是14s，出口2中第一个逃离的人员花费11s。对比上述两种疏散情景，当办理站南部新增一个安全出口后，化工专用线1、装卸线2以及装卸线3中的部分人员选择从新出口进行疏散，极大缓解了出口1道路上的拥挤度，同时，由于距离出口2处的距离较远，办公区、集装箱作业区的人员仍然选择出口1进行疏散。将出口数量增加到3个、4个、5个，比较疏散所用的时间，具体结果如图4-17所示：图4-17出口数量不同时人员疏散状态变化规律图中：1——只有一个出口时人员疏散随时间变化规律；2——两个出口时人员疏散随时间变化规律；3——三个出口时人员随时间变化规律；4——四个出口时人员随时间变化规律；5——5个出口时人员随时间变化规律；从图4-17可以看出，当办理站的出口数量从一个变为两个后，疏散时间从450s减少到了329s，疏散时间大约减少了26%，当变为三个出口后，疏散时间减少到了260s，疏散时间大约减少了20%，这两种情况下时间减少幅度较大，当出口数量从三个增加到四个时，疏散时间大约减少了16%，当出口数量从四个增加到五个时，疏散时间大约减少了9%，疏散时间减少幅度放缓。对比图4-16与图4-17，可以看出在疏散人员数量、年龄等条件均相同的情况下，疏散总时间随安全出口数量的增加而减少，尤其是在三个以内的安全出口设置情况下，减少幅度较为明显。而随着安全出口的继续增加，人员疏散的时间减少幅度越来越小，主要原因是因为办理站内人员相对较少，3-4个安全出口已经足够满足人员的安全疏散，因此继续增加安全出口数量，大部分人员还是朝着原先的路径进行疏散，人员的总疏散时间变化不大，因此可以得出以下两个结论：（1）办理站疏散安全出口的数量对于人员疏散有较大的影响。随着安全出口数量的增加，人员疏散花费的时间逐渐减少。（2）出口数量并非越多越好，在考虑经济成本和周围环境的情况下，根据上述模拟结果，安全出口的设置在为2~4个比较合理。1.5其它参数对人员安全疏散的影响1.5.1线路上车辆对于人员安全疏散的影响运用已经建立的人员疏散仿真模型，采用控制变量法，不改变人员、办理站的布局以及各类环境参数，仅改变各区域内线路停靠的货车长度，模拟计算受不同货车长度阻碍下人员的安全疏散时间。根据《铁路货运站场及货运设备设计规范》（TB10067-2014），办理站内各线路的长度不应低于200m，因此，本文选取到发线4作为研究对象，通过改变装卸线2上停靠的货车长度，对该区域内的人员疏散进行分析。如图4-18所示为装卸线2的布局，主要设备包括一台龙门吊以及一条装卸线，假设装卸线上停靠车辆的长度在100m~200m之间进行设置模拟，由于货场布局限制，区域内人员只能从右侧出口撤离，以装卸2区域内所有人员到达安全出口为疏散终止时间，疏散模拟结果如表4-7所示：图4-18装卸线2表4-9不同停靠车辆长度人员疏散时间停靠车辆长度（m）总疏散时间（s）100100.5120111.9140127.8160133.6180147.6200159.9线路停靠车辆长度对于人员疏散时间的影响趋势，如图4-19所示：图4-19不同停靠长度人员疏散时间图由图4-19可知，当人员、办理站的布局以及各类环境参数等不改变时，随着线路上停靠车