田永生

摘 要：大中型體育場館人員密集，場館設(shè)計時，必須考慮發(fā)生險情時如何有效疏散人群的問題。項目將借助先進(jìn)的CAD技術(shù)，進(jìn)行可視化和可度量的疏散模擬計算和仿真。

關(guān)鍵詞：逃生疏散；模擬軟件；參數(shù)設(shè)置；路徑設(shè)置

中圖分類號：TU247.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.122

如今，城市發(fā)展非?？?，伴隨著城市的擴(kuò)展，城市里會修建各種各樣的建筑和設(shè)施，當(dāng)然也包括很多體育場館等人員聚集場所。這里我們就以某款逃生模擬軟件為例來模擬籃球場館逃生疏散。

以鄭州市一座籃球館的疏散為例，使用的軟件是一款基于人員進(jìn)出和運動的模擬軟件，它提供了圖形用戶界面的模擬設(shè)計和執(zhí)行以及三維可視化工具的分析結(jié)果。該運動環(huán)境是一個完整的三維三角網(wǎng)格設(shè)計，以配合實際層面的建設(shè)模擬。該軟件支持三維可視化的的操作和分析，支持DWG、DXF等三維模型的格式數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，支持從導(dǎo)入模型中抽取面來進(jìn)行編輯。

1 基礎(chǔ)模型

該逃生疏散軟件包含幾種基礎(chǔ)模型，分別為高程平面、空間（平面）、墻體、樓梯、斜坡、門和人員等。

軟件內(nèi)設(shè)置高程平面非常簡單方便，軟件還可以自動以一定間隔自動放置平面。平面除了可以布置其他模型以外，還能夠?qū)φw模型進(jìn)行分層，方便顯隱控制和各種操作。

所有的操作和模型的布置基于空間，空間有平面和連接段兩種，最主要空間默認(rèn)以一定邊界的平面來表示空間平面（代表通常的場地或者樓板平面）。逃生疏散的分析都是基于空間平面，軟件默認(rèn)空間平面的邊界為空間的邊墻。

墻體必須基于某一空間平面，軟件支持兩種墻體，沒有厚度的墻體和有一定厚度的墻體。沒有厚度的墻模型空間顯示只是一條線，但是模擬分析會阻擋人員疏散，例如樓梯位置，具有厚度的墻體會在空間開洞，墻厚度就是洞的寬度。

不同高程的平面需要樓梯或者斜坡，兩種在軟件里建模方法基本一致，都需要基于兩個空間平面或者一個空間平面的邊界上，樓梯和斜坡面屬于連接段空間。

軟件的門必須基于墻體，分常規(guī)的門和出口兩種，不需要手動設(shè)置，軟件自動識別，沒有厚度的墻上的門為常規(guī)門，空間平面邊界上的門通常為出口。門和出口是逃生疏散分析的關(guān)鍵和重點。

人員是逃生疏散的主體。軟件支持單獨一個一個單獨放置人員，也可以批量放置一組人員。所有人員都可以設(shè)置移動速度、身高和肩寬等屬性。人員放置必須有足夠的空間。在空間平面或斜坡上，如果空間不夠，軟件就無法放置。

此籃球館規(guī)模中等，根據(jù)座位數(shù)量和實際空間功能要求需要疏散1 872人次。為了達(dá)到疏散要求，籃球館分區(qū)域設(shè)置了12個疏散口，軟件可以對所有人員自由計算路徑及通過哪個出口疏散。在模擬之前，先對籃球館場地大致進(jìn)行分區(qū)，設(shè)置不同的疏散路徑和每個門的疏散量，這樣模擬較為科學(xué)、合理。

2 模型建立

模擬的基礎(chǔ)是建立疏散模型。體育館實體模型是用Revit設(shè)計的，可以直接輸出DWG格式，然后導(dǎo)入該模擬軟件。導(dǎo)入后，模型會按照原DWG文件里層的顏色顯示。導(dǎo)入的模型在逃生模擬軟件里可以正常顯示，但是無法賦予屬性來進(jìn)行計算模擬。

2.1 建立空間

我們通過在某一樓板標(biāo)高處用軟件自帶的建模工具來建立一個參與模擬的空間平面，此處難點是籃球館的座位為階梯狀，高度不一，且四周還是弧形布置。該模擬軟件可以建立不規(guī)則多邊形平面，但是不能繪制圓或者圓弧。為了建立帶有弧度的臺階座位空間，把臺階模型從整個體育館模型中分離出來單獨導(dǎo)入，這樣就可以直接提取臺階座位平面來生成空間。

2.2 建立墻和樓梯等模型

體育館是比較一體化的空間，沒有過多的墻體，空間邊界默認(rèn)是空間中沒有厚度的墻，而有厚度的墻就像人無法通過的體積，需要把墻體從空間平面上去除，即開洞。在此模型中，只在個別出口處設(shè)置使用。不同高度的臺階建立的是不同的空間模擬平面。如果人想從高處移動到低處，就需要樓梯和斜坡的連接來支持。

為了真實模擬籃球館，我們此處完全按照真實模型建立樓梯模型。在樓梯模型上，每級臺階面也是該軟件支持的空間平面，人員可以從中通過，如果沒有樓梯，那每個高度階梯座位的人只能在這個高度游蕩而無法移動到其他平面疏散。

2.3 建立門

該軟件中，門的顯示表達(dá)是空間平面上一條線。門模型必須基于空間平面的邊界或者軟件墻。建立門模型時，還要注意寬度。

2.4 建立人員

模擬軟件中，可以單個建立人模型，也可以批量建立。無論單個建立，還是批量建立，都需要基于一個空間平面，并且此空間平面需要有足夠的空間。軟件為了適配不同配置的計算機(jī)，人可以顯示為柱體、圓形、球體、不帶紋理的人物模型和帶材質(zhì)的人物模型。至此，所有模型建立完成。

3 參數(shù)設(shè)置

模擬除了必需的模型，還要對其進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。參數(shù)包括空間模型的參數(shù)和人的參數(shù)。空間模型參數(shù)比較簡單，通過選擇模型就可以在工具欄中直接修改。其中最重要的是不同區(qū)域人員的移動速度，例如樓梯的速度往往比平面要慢很多。人的相關(guān)參數(shù)軟件提供了配置文件管理，人員可以分類別建立配置 文件，設(shè)置人員高度、寬度、移動速度、停留時間和加速時間等一系列參數(shù)。參數(shù)選項可以用固定值，也可以使用離散隨機(jī)值。此項目共12個疏散出口，相應(yīng)的建立了12個配置文件，每個配置文件可以對應(yīng)一個人，也可以對應(yīng)一群人。在此項目中，大部分人員參數(shù)設(shè)置都一致，人員默認(rèn)平面移動速度3 m/s，可以使用樓梯不能使用電梯，等待時間為0，人員高度1.8 m。

4 路徑設(shè)置

完成模型建立和參數(shù)設(shè)置后，還需進(jìn)行逃生疏散的路徑設(shè)置。路徑設(shè)置中，可以設(shè)置逃生的疏散出口或者向某一地點集合再疏散。此項目中共12個疏散出口，為了使模擬相對有序和高效，模擬中設(shè)置了12種逃生路徑設(shè)置，每個逃生路徑選擇籃球館座位不同區(qū)域的人員，此項目中只是簡單規(guī)定疏散口，其余都默認(rèn)設(shè)置。

5 模擬仿真

完成所有的模型建立和設(shè)置后就可以進(jìn)行模擬仿真。這個過程由計算機(jī)根據(jù)軟件內(nèi)置的算法和設(shè)置自動計算完成。模擬仿真完成后，軟件會生成可視化仿真文件和一系列圖形數(shù)據(jù)文檔。可視化仿真結(jié)果可以全局視角，也可以第一人稱視角漫游。為了更好地展示仿真結(jié)果，軟件支持分層顯示不同視角展示的錄制，可以輸出常規(guī)視頻文件，支持avi、wmv等常規(guī)視頻格式。除了可視化仿真結(jié)果，模擬還可以生成各種圖形數(shù)據(jù)文檔，例如疏散人數(shù)的曲線模型和每個疏散口疏散速度等，非常有說服力。此項目的模擬結(jié)果得到了各方的認(rèn)可。

此款疏散模擬軟件的應(yīng)用提升了人員設(shè)計能力，提高了成果交付的質(zhì)量，同時為以后此類設(shè)計提供了模板。

〔編輯：王霞〕