張野 單妥 王曉磊 劉國(guó)奇

摘要：當(dāng)今地鐵以其經(jīng)濟(jì)性、快速性、準(zhǔn)時(shí)性、低碳性等諸多優(yōu)勢(shì)，逐漸從各大城市公共交通發(fā)展中脫穎而出，因此得到廣泛普及和應(yīng)用。然而，隨著地鐵建設(shè)與運(yùn)營(yíng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，人流量也越來(lái)越大，如果發(fā)生火災(zāi)等突發(fā)事故，地鐵車站的疏散工作必然會(huì)面臨巨大挑戰(zhàn)。由此可見(jiàn)，加強(qiáng)對(duì)地鐵車站火災(zāi)安全疏散的研究就顯得尤為重要?；诖耍疚暮?jiǎn)要闡述了基于BIM技術(shù)的地鐵車站火災(zāi)疏散具體應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：BIM；地鐵車站；火災(zāi)疏散

地鐵作為重要的城市交通工具，人員密集且通行量較大，一旦發(fā)生火災(zāi)，后果將不堪設(shè)想。近些年來(lái)，社會(huì)各界愈發(fā)關(guān)注地鐵火災(zāi)以及人員安全疏散等方面問(wèn)題。從目前來(lái)看，已經(jīng)有一些研究利用建筑信息模型（BIM）技術(shù)對(duì)地鐵車站的火災(zāi)疏散進(jìn)行模擬分析，這些研究主要通過(guò)模擬火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員疏散情況，探究關(guān)鍵疏散路徑所需最短時(shí)間以及最大限度下的疏散時(shí)間，并與實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)這些研究，可以證明在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，BIM技術(shù)可以有效提高疏散結(jié)果的準(zhǔn)確性和工作效率。^[1]

一、火災(zāi)疏散的重要性

火災(zāi)疏散在地鐵車站的安全管理中具有極其重要的地位和作用。地鐵車站作為城市交通的重要樞紐，每天都承載著大量乘客，一旦發(fā)生火災(zāi)，如果沒(méi)有有效的疏散策略和應(yīng)對(duì)措施，勢(shì)必會(huì)給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。

首先，火災(zāi)疏散可以保障乘客的生命安全。地鐵車站通常是高峰時(shí)刻人流密集的地方，人員聚集程度較高，一旦發(fā)生火災(zāi)，乘客在較短時(shí)間內(nèi)必須快速有效疏散出車站，以確保每個(gè)人的生命安全。因此，制定科學(xué)的火災(zāi)疏散策略，對(duì)于提高乘客疏散速度和減少人員傷亡具有重要意義。其次，火災(zāi)疏散能減少財(cái)產(chǎn)損失。地鐵車站通常設(shè)有許多重要設(shè)備、設(shè)施，比如電梯、自動(dòng)扶梯、通風(fēng)系統(tǒng)等，一旦發(fā)生火災(zāi)，如果沒(méi)有及時(shí)有效疏散人員，火勢(shì)可能會(huì)迅速蔓延，很容易損壞設(shè)備設(shè)施。而通過(guò)科學(xué)的火災(zāi)疏散，可以提高車站疏散效率，減少火勢(shì)蔓延時(shí)間，有效降低財(cái)產(chǎn)損失。最后，火災(zāi)疏散還能夠保障城市交通的正常運(yùn)行。地鐵車站是城市交通的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，倘若出現(xiàn)火災(zāi)，可能會(huì)導(dǎo)致車站封閉，列車停運(yùn)，給整個(gè)城市的交通系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重影響，而通過(guò)科學(xué)的火災(zāi)疏散，可以最大程度減少對(duì)交通運(yùn)行的干擾，以確保城市交通正常運(yùn)行。

二、地鐵站火災(zāi)應(yīng)急疏散分析

（一）地鐵站火災(zāi)安全分析

1.地鐵站火災(zāi)安全隱患。地鐵車站發(fā)生火災(zāi)事故其實(shí)是由很多因素共同影響造成的，如車站自身的應(yīng)急管理系統(tǒng)、建筑材料屬性、人員密集度、車站內(nèi)部的設(shè)施設(shè)備、人員自身特性等。^[2]目前來(lái)看，地鐵火災(zāi)發(fā)生的類型主要有三種：一是站廳火災(zāi)，主要是由于車站服務(wù)設(shè)施發(fā)生故障、旅客行李著火等原因?qū)е?。二是站臺(tái)火災(zāi)，主要是設(shè)施設(shè)備出現(xiàn)故障。三是區(qū)間隧道火災(zāi)，主要是由于列車著火且無(wú)法運(yùn)行、列車著火且可以運(yùn)行至最近車站而導(dǎo)致。

2.地鐵站火災(zāi)安全疏散條件。在地鐵車站火災(zāi)安全疏散過(guò)程中，應(yīng)在遵循“疏散規(guī)范”要求的前提下，明確“可用疏散時(shí)間”與“實(shí)際安全疏散所需時(shí)間”。^[3]一般情況下，當(dāng)可用疏散時(shí)間大于實(shí)際安全疏散所需時(shí)間時(shí)，就表明車站人員都安全撤離至安全區(qū)域。因此，在疏散人員時(shí)，我們應(yīng)盡可能延長(zhǎng)可用疏散時(shí)間，縮短實(shí)際安全疏散所需時(shí)間。

（二）地鐵站火災(zāi)疏散人員結(jié)構(gòu)分析

地鐵車站人員結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，需要疏散的人員主要可以分為三類：第一類，乘車旅客。在地鐵車站內(nèi)，人數(shù)占比最多的就是乘車旅客，我們需要綜合考慮人員出行高峰期等影響因素，通過(guò)相關(guān)算法計(jì)算出列車進(jìn)站人員的最大客流量。第二類，站臺(tái)層人員。在地鐵正常運(yùn)行情況下，可將站臺(tái)人員列為候車人員，并根據(jù)相關(guān)算法計(jì)算出地鐵車站高峰期站臺(tái)上的最大候車人數(shù)。第三類，站廳層人員。相對(duì)來(lái)說(shuō)，站廳層人員結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，如剛剛進(jìn)入車站的旅客、工作人員以及還尚未明確流向的人群（如推銷人員、流浪人員等），這類人群在火災(zāi)疏散時(shí)往往會(huì)在一定程度上增加人員疏散難度?？傊瑢?duì)地鐵車站火災(zāi)疏散人員結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，從而更好為火災(zāi)疏散提供保障。

三、BIM技術(shù)應(yīng)用于安全疏散模擬的優(yōu)勢(shì)與可行性

（一）優(yōu)勢(shì)

首先，BIM可以為安全疏散工作的開(kāi)展提供全面、準(zhǔn)確的建筑物信息，其核心主要是對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的管理，包括對(duì)數(shù)據(jù)信息的采集、創(chuàng)建、管理、使用以及共享等。一般情況下，BIM主要是通過(guò)數(shù)字信息來(lái)展示某項(xiàng)建筑物工程的具體信息：一方面，BIM技術(shù)支持下所構(gòu)建的疏散環(huán)境模型與實(shí)際安全疏散環(huán)境一樣，先利用該模型進(jìn)行安全疏散模擬演練，勢(shì)必可以提高疏散效果。另一方面，BIM模型中也可以包含建筑材料信息等非幾何信息，這對(duì)于火災(zāi)安全疏散模擬也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其次，BIM可以包含建筑物所有數(shù)據(jù)及屬性，而且兼具可視化、模擬性等特點(diǎn)。^[4]一方面，可以讓人們?cè)诎踩枭r(shí)迅速熟悉周圍疏散環(huán)境，也能夠幫助救援人員快速了解火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況。另一方面，BIM技術(shù)可以支持各種逼真的虛擬特效，如火焰、煙霧等，能夠讓人們置身其中，真正感受到火災(zāi)場(chǎng)景，對(duì)于調(diào)查真實(shí)火災(zāi)情況下人們的疏散行為特點(diǎn)是有極大助益的，從而保證調(diào)查數(shù)據(jù)更真實(shí)。最后，BIM技術(shù)支持下的模型構(gòu)建還可以做到實(shí)時(shí)更新。該模型系統(tǒng)可以利用最新的信息采集技術(shù)隨時(shí)隨地采集建筑物以及周圍環(huán)境所有數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息不但包括建筑物里邊的“靜物”，如設(shè)備、機(jī)械構(gòu)件等，還包括一些動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，如流動(dòng)人群、流動(dòng)設(shè)施、火場(chǎng)溫度等，以保證火災(zāi)情境下人們的安全疏散。

（二）可行性

從理論來(lái)講，將BIM技術(shù)應(yīng)用于安全疏散模擬有兩種模式。^[5]第一種是基于BIM技術(shù)的建模軟件，如在Revit中增加疏散BIM模擬模塊，其主要目的是為了模擬人員安全疏散過(guò)程。具體操作如下：首先，在Revit軟件中添加計(jì)算機(jī)仿真模擬程序，然后在其中設(shè)置BIM疏散模型，最后通過(guò)設(shè)置不同的參數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行人員安全疏散模擬。總的來(lái)看，這種模式可以很好實(shí)現(xiàn)人員疏散結(jié)果與BIM模型“無(wú)縫對(duì)接”，當(dāng)模型信息一旦發(fā)生修改時(shí)，相應(yīng)的疏散結(jié)果也會(huì)自動(dòng)發(fā)生改變，反之亦然。不過(guò)，長(zhǎng)此以往，這種情況可能會(huì)導(dǎo)致BIM模型中所承載的信息會(huì)越來(lái)越多，非常容易超出計(jì)算機(jī)的硬件計(jì)算能力。因此，軟件技術(shù)還是需要不斷提高。第二種是疏散模擬與BIM疏散模型分離的模式。具體操作如下：首先將疏散模型中的數(shù)據(jù)信息提取出來(lái)，并將其導(dǎo)入到相關(guān)的計(jì)算軟件或算法當(dāng)中，形成數(shù)據(jù)鏈接，然后進(jìn)行人員安全疏散過(guò)程的模擬演練。倘若需要可視化呈現(xiàn)，還需要將疏散的結(jié)果在BIM模型中展示出來(lái)。相較于第一種模型，后者優(yōu)勢(shì)更明顯，對(duì)軟件計(jì)算、人員操作等方面的要求比較簡(jiǎn)單，但其不足就是需要在二者之間建立一個(gè)溝通橋梁。

四、基于BIM的地鐵車站火災(zāi)疏散應(yīng)用

（一）利用BIM構(gòu)建平臺(tái)架構(gòu)

為促進(jìn)地鐵車站智能消防的建設(shè)與發(fā)展，可利用BIM技術(shù)+GIS作為信息載體來(lái)構(gòu)建智慧平臺(tái)架構(gòu)。其中，該平臺(tái)架構(gòu)主要包括以下幾個(gè)模塊。

1.GIS地圖模塊。該模塊可以將整個(gè)城市地鐵站地理信息位置與周邊地理信息位置進(jìn)行“聯(lián)動(dòng)交互”，可以為地鐵車站的消防安全管理打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在地圖上，我們可以看到每一個(gè)地鐵站點(diǎn)的具體位置，并按照等級(jí)對(duì)一些重要控制點(diǎn)、火災(zāi)報(bào)警點(diǎn)等進(jìn)行標(biāo)注。通過(guò)縮放地圖，我們可以觀察到具體站點(diǎn)的BIM模型以及周圍的道路狀況、基礎(chǔ)設(shè)施等各項(xiàng)環(huán)境信息，周邊的消防、公安、醫(yī)院等一些重要的單位也可以在地圖上標(biāo)注出來(lái)。利用該模塊，各方均可以根據(jù)自身對(duì)信息互享的實(shí)際需求在BIM平臺(tái)上相互聯(lián)動(dòng)、交互。

2.可視化管理模塊。該模塊允許我們?cè)贕IS地圖上點(diǎn)擊單個(gè)站點(diǎn)，并進(jìn)入到某個(gè)單位地鐵車站站點(diǎn)的BIM模型當(dāng)中。透過(guò)這個(gè)模型，我們可以具體看到車站內(nèi)與消防有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，如位置、數(shù)量、注意事項(xiàng)、屬性以及可采取的滅火措施等。為了突出和強(qiáng)調(diào)，我們還可以在設(shè)計(jì)BIM模型時(shí)，對(duì)一些防火設(shè)施、滅火設(shè)備等進(jìn)行特殊標(biāo)注，以便于更好為火災(zāi)救援、人員安全疏散做準(zhǔn)備。

3.監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊。一般情況下，該模塊系統(tǒng)會(huì)與BIM模型綁定到一起，即：通常都是在BIM模型當(dāng)中對(duì)一些重要的火災(zāi)監(jiān)測(cè)預(yù)警點(diǎn)進(jìn)行突出性標(biāo)注。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，平臺(tái)中該模塊就會(huì)自動(dòng)向相關(guān)人員推送火災(zāi)預(yù)警信息，并且還會(huì)自動(dòng)定位著火點(diǎn)。與此同時(shí)，地鐵車站指揮臺(tái)中心也可以通過(guò)觀察BIM模型所綁定的視頻監(jiān)控，及時(shí)準(zhǔn)確地了解地鐵車站內(nèi)部的火災(zāi)情況以及周圍環(huán)境情況，并做好火情通知、人員安全疏散、火勢(shì)撲滅等工作，從而為后續(xù)的人員救援工作開(kāi)展提供先行支援保障。

4.消防資產(chǎn)維護(hù)模塊。該模塊主要是用于地鐵車站內(nèi)部消防資產(chǎn)清點(diǎn)與運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理，通過(guò)平臺(tái)中BIM模型實(shí)現(xiàn)可視化運(yùn)維管理，其目的主要是為了更好保證維保數(shù)據(jù)的溯源性。

5.應(yīng)急聯(lián)動(dòng)模塊。該模塊具有一定分類功能，可以將可能發(fā)生的火災(zāi)進(jìn)行提前分類，并按照不同的火災(zāi)類別去設(shè)置更具有針對(duì)性的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)流程，還可以將這些流程上傳至平臺(tái)，以用于地鐵車站消防日常的戒備演練。

（二）利用BIM進(jìn)行火災(zāi)模擬與疏散仿真

火災(zāi)模擬與疏散仿真也是基于BIM的地鐵車站火災(zāi)安全疏散應(yīng)用的有效手段。通過(guò)借助BIM技術(shù)構(gòu)建出地鐵車站詳細(xì)模型，并在模型中添加火災(zāi)源、煙氣流動(dòng)、人員行為等多個(gè)影響要素，然后再模擬火災(zāi)發(fā)生及其發(fā)展過(guò)程、人員安全疏散的動(dòng)態(tài)情況等，我們可以對(duì)地鐵車站的人員疏散能力、安全性等做出相對(duì)準(zhǔn)確評(píng)估，從而可以幫助我們制定更加科學(xué)的地鐵火災(zāi)疏散方案。其具體應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：第一，可利用BIM技術(shù)模擬和分析地鐵車站內(nèi)部的火災(zāi)場(chǎng)景，得出不同火災(zāi)情況下的疏散時(shí)間和路線信息，這些模擬結(jié)果可以用于評(píng)估和比較不同疏散方案的效果，從而為制定最優(yōu)的火災(zāi)疏散方案提供參考依據(jù)。例如，在火災(zāi)情況下，可以利用BIM技術(shù)進(jìn)行人員密度、疏散路徑和疏散時(shí)間等關(guān)鍵指標(biāo)的模擬分析，幫助決策者更好了解疏散過(guò)程的瓶頸和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，制定合理疏散方案。第二，可利用BIM技術(shù)在實(shí)施火災(zāi)疏散過(guò)程中提供實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)支持。通過(guò)與智能感知設(shè)備結(jié)合，BIM技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人員位置、疏散速度等信息，并將這些數(shù)據(jù)反饋到車站內(nèi)的疏散指揮中心，使指揮人員能夠及時(shí)掌握疏散進(jìn)展情況。我們還可以利用BIM技術(shù)與消防設(shè)備和安全設(shè)施進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)智能化疏散指導(dǎo)，比如可以在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)展示最短疏散路徑、提供應(yīng)急門位置等信息，以提高疏散效率和安全性。第三，借助BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)地鐵車站火災(zāi)疏散策略可視化展示。通過(guò)將地鐵車站的建筑信息與火災(zāi)疏散策略相結(jié)合，可以在虛擬環(huán)境中直觀展示疏散過(guò)程和路徑，這不僅有助于疏散參與者更好理解疏散指導(dǎo)，提高疏散效率，還可以為疏散演練和培訓(xùn)提供有力支持。

（三）BIM技術(shù)在消防安全管理中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在消防安全管理中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在消防安全模擬演練環(huán)節(jié)，在BIM模型中，我們可以設(shè)置好可以移動(dòng)的虛擬人，通過(guò)借助電腦算法計(jì)算出不同位置虛擬人距離最近的出口，以便更快速、準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)火災(zāi)疏散模擬演練。除此之外，我們還可以將提前制定好的火災(zāi)應(yīng)急方案在BIM模型中進(jìn)行虛擬動(dòng)畫(huà)模擬演練，從中發(fā)現(xiàn)實(shí)際操作中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，然后再改進(jìn)和完善方案，以便于更好地指導(dǎo)實(shí)際火災(zāi)逃生與疏散工作。

（四）基于BIM的地鐵車站火災(zāi)應(yīng)急處理

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，基于BIM技術(shù)的地鐵火災(zāi)應(yīng)急處理系統(tǒng)可以在模型的支持下，快速、準(zhǔn)確定位火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)，并獲取火災(zāi)具體詳情及其發(fā)展趨勢(shì)，從而為滅火救援提供更科學(xué)合理的決策依據(jù)。除此之外，地鐵車站還可以利用BIM模型系統(tǒng)與當(dāng)?shù)氐南啦块T、交通部門等合作，以實(shí)現(xiàn)人員引導(dǎo)、交通調(diào)度。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，該系統(tǒng)可以迅速響應(yīng)并為火災(zāi)救援工作提供信息數(shù)據(jù)支持，從而進(jìn)一步提高火災(zāi)應(yīng)急處理效率。不僅如此，該系統(tǒng)還可以根據(jù)不同地鐵車站的具體情況靈活調(diào)整和優(yōu)化應(yīng)急處理方案，適用性較強(qiáng)，能夠更好滿足不同地鐵車站實(shí)際需求。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)在地鐵車站火災(zāi)安全疏散與管理中有著較大的應(yīng)用前景和價(jià)值。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以將BIM應(yīng)用于平臺(tái)架構(gòu)構(gòu)建、火災(zāi)模擬與疏散仿真、消防安全管理以及火災(zāi)應(yīng)急處理等環(huán)節(jié)，以保障地鐵車站火災(zāi)疏散效率和質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：張野（1990- ），男，蒙古族，遼寧錦州人，碩士研究生，助理研究員，研究方向：安全工程。

基金項(xiàng)目：本文系遼寧省教育廳自然基金項(xiàng)目課題“城市地下空間環(huán)境中人群疏散的若干關(guān)鍵技術(shù)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：LJKZ0595）的階段性成果。