东北育才学校紧急情况下学生的疏散问题
论文关键词：紧急疏散 瓶颈现象 疏散时间
论文摘要：本文针对东北育才学校北校区东楼在紧急情况下学生的疏散问题，在合理的假设下，得出了在学生人数密度较大的教学楼内，学生疏散时间的计算方法和疏散过程中学生拥挤瓶颈现象的解决方法，并提出了采用合理疏散方案来控制疏散过程中学生拥挤的瓶颈现象，使学生能在最短的时间内疏散到安全地带。 1. 问题的提出
学校是学生聚集的场所，人口密度大，一旦发生危险情况，如火灾、爆炸等紧急情况，如果疏散方式不科学，后果则不堪设想。我们应该防患于未然，在危险发生之前，就考虑到各种危险因素，设计出最合理疏散方式，使危险发生时，将损失降低为最小。
对于不同类型的建筑物，人员疏散问题的处理办法有较大的区别。本文针对东北育才学校北校区东楼的结构特点，提出一种学生疏散时间计算模型，对东楼的危险场景作了分析，从而指导学生能在最短的时间内疏散到安全地带。 2. 模型假设与符号说明 2.1模型假设：
（1）学生具有相同的疏散特征，且均具有足够的身体条件疏散到安全地点；
（2）学生都处于清醒状态，在疏散开始的时刻同时井然有序地进行疏散，且在疏散过程中不会出现中途返回选择其它疏散路径；
（3）在疏散过程中，学生人流的流量与疏散通道的宽度成正比分配，即从某一个出口疏散的人数按其宽度占出口的总宽度的比例进行分配；
（4）学生在不拥挤的情况下，平均运动速度为3米/秒；
（5）学生从每个可用出口疏散且所有人的疏散速度一致并保持不变；
（6）每班学生人数相等；
（7）每个学生所占的空间是相等；
（8）每班教室长度是相等的，为12米长；
（9）假设火灾发生在第三层的特2班教室；
（10）发生火灾时每个教室都为满人，这样这层楼师生共有560人；
（11）教学楼内安装有应急广播系统，但没有集中火灾报警系统；
（12）从起火时刻起，当可用安全疏散时间TKY小于必需安全疏散时间TBX，为逃生失败；[来源:
2.2东北育才学校北校区东楼情况介绍
东北育才学校北校区东楼为一幢三层的建筑，每层有11间教室，1间活动室，6间办公室。一层中间为大厅，其余为教室，每间教室都有学生上课。二层为活动室和办公室，人员极少故忽略不考虑，只作为一条人员通道。每班教室都有两个出口。
经测量，走廊的总长度为108米，走廊宽为2.2米，单级楼梯的宽度为0.32米，每层楼梯共有16级，楼梯口宽2.0米，每间教室的面积为72平方米。东北育才学校北校区东楼平面图见图1。
border=0>图1
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东北育才学校北校区东楼平面图 2.3符号说明
（1）TBX：必需安全疏散时间；TBX是指从危险情况发生起，到人员疏散到安全区域的时间。TBX 中BX为“必需”的汉语拼音bi-xu的字头b-x。
（2）TKY：可用安全疏散时间；TKY是指事故发生时，到对人员构成危险时的一段时间。TBX 中KY为“可用”的汉语拼音ke-yong的字头k-y。
当可用安全疏散时间TKY大于必需安全疏散时间TBX，疏散成功；当可用安全疏散时间TKY小于必需安全疏散时间TBX，疏散失败。因此，我们要做的就是采用合理疏散方案来控制疏散过程中学生拥挤的瓶颈现象，使学生能在最短的时间内疏散到安全地带。
（3） TWT：危险探测时间；TWT是指疏散人员从察觉到危险现象，到意识到危险存在的一段时间。TWT 中WT为“危险-探测”的汉语拼音Wei′xian-Tan′ce的字头W-T。
（4）TYDZ：预动作时间，单位为秒；
（5）TYSY：人员疏散运动时间，单位为秒； （6）TYS：认识时间，单位为秒； （7）TFY：反应时间，单位为秒；
（8）L1：学生或老师在教室内运动距离，米，Max（L1）=12米；
（9）Vk：疏散人员的平均运动速度，单位为米/秒； （10）t教室门口：在教室门口等候时间，单位为秒；
（11）L2：疏散人员在楼道运动距离，单位为米；
（12）L楼梯：楼梯级数，Max（L楼梯）= 16×3=48级；
（13）V下楼梯疏散人员下楼梯的平均速度，单位为级/秒； （14）t楼门口为在楼门口等候时间，单位为秒。[3. 疏散时间模型的建立与求解 3.1 疏散时间模型的建立
时间就是生命，在整个疏散过程中，疏散时间是至关重要的。因此建立一个合理的疏散时间模型，了解疏散过程中时间因素的影响是解决疏散问题关键。
从危险情况发生起，到学生疏散到安全区域的时间，称之为必需安全疏散时间TBX。从危险情况发生起，到对疏散人员身体构成危险时的一段时间，称之为可用安全疏散时间TKY。当可用安全疏散时间TKY大于必需安全疏散时间TBX，则疏散成功；当可用安全疏散时间TKY小于必需安全疏散时间TBX，则疏散失败。因此，我们要做的就是采用合理疏散方案来
控制疏散过程中学生拥挤的瓶颈现象，使学生能在最短的时间内疏散到安全地带。
影响必需安全疏散时间TBX长短的因素有：疏散人员对危险的认知反应能力、危险信息传播警告系统、疏散人员的行动能力、疏散过程管理等，如图2所示。
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因此，疏散时间模型为：在疏散过程中，紧急情况下的我们将必需安全疏散时间TBX分为危险探测时间TWT、预动作时间TYDZ和人员疏散运动时间TYSY。其中预动作时间TYDZ又包括认识时间TYS、反应时间TFY和危险信息传播时间TXC。即：
TBX = TWT + TYDZ + TYSY = TWT +（TYS +TFY +TXC）+ TYSY …………..（1）
人员疏散运动时间还可以细分为：从最远疏散点至安全出口步行所需的时间和出口通过排队时间构成。出口通过排队时间可由区域人员全部从出口通过所需的时间来计算。[来源:论文天下论文网 lunwentianxia
根据建筑物的结构特点，可将东北育才学校北校区东楼疏散通道分成6段：1）教室内部；2）教室门口；3）楼道；4）楼梯；5）楼门口。在第2、第5段的出口处，人群通过时可能需要一定的排队时间。于是第k个人的必需安全疏散时间TBX（k）可修正为表示为：
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式中，L1为第k个人在教室内运动距离，Max（L1）=12米；Vk为第k个人平均运动速度； t教室门口为在教室门口等候时间；L2为第k个人在楼道运动距离；L楼梯为楼梯级数；V下楼梯第k个人下楼梯的平均速度；t楼门口为在楼门口等候时间。最后一个离开东教学楼的学生所有用的时间就是人员疏散所需的必需疏散时间。
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