文/边超凡 桑琮辉 郑文杰 张峰华 纪承壮

根据郑州新郑机场T2航站楼的实际情况，结合复杂客流、疏散路径、人流拥堵区块等因素，采用Pathfinder仿真软件从建筑结构空间布局的角度对其大厅进行人员疏散仿真试验，结果表明：通过分析其疏散通道的空间结构，得出在紧急情况下3楼候机大厅会出现两个人员拥堵区块；
在民用机场航站楼设计防火规范内，修改其位置的安全逃生通道出口的具体尺寸后，人流量及在紧急情况下人员在其出入口的区块人流密度系数有降低，提高了人员流动能力，降低了人员滞留时间，提高了人员疏散能力，提出了1针对新郑机场T2航站楼的疏散路径的具体优化方案。航站楼的建设推动了航空业的发展，随着我国综合国力日益强大，航站楼建设也愈发繁荣，港内人流量与日俱增。枢纽型航站楼建筑规模大、结构复杂、人员密集等特点给突发事件的应急处理能力带来了巨大挑战，大型建筑的疏散特点对综合疏散技术的研究及设计建造提出了更高要求。对此，本文以郑州新郑T2航站楼为研究背景，以火灾为紧急事例，通过人员调查数据和实测数据建立疏散模型，测算其最短疏散路径、时间及最大疏散能力，找出空间内拥堵位置并提出相关优化研究方案。

机场候机大厅内的人流密度具有时间差异性，属于相对封闭的空间，疏散出口相对狭窄，由于乘客的习惯行为和从众心理，一旦发生火灾或其他突发事件人流必涌向某几个出口进行疏散。火灾情况下，年龄对人员行为的影响较大，主要表现在认知、感知危险的能力和人员移动能力，见表1。不同年龄段的人群在紧急情况下所需的疏散时间及安全逃生概率不同。

表1 不同年龄和性别人员速度统计

疏散能力与当事人身体素质、年龄等因素有关，相关研究表明，正常条件下不同年龄段人员步速不同，如图表2所示：

表2 正常条件下不同年龄段人员步速

火灾情况下，某一点上人员密度剧增，人流状态由自由转为拥挤或停滞，移动速度下降，航站楼疏散能力的缺陷随即显现。航站楼各个疏散路径的入口可用宽度决定了疏散口人流的通过系数，对此，应当在航站楼人员分布及易拥堵区块基础上对不同疏散口的应急条件下的通过系数进行分析。

2.1 航站楼基本结构

T2航站楼位于航站区东侧，其平面呈“x”布置，由主楼、东南、东北、西南、西北四个指廊以及内连廊组成，是一座四层式航站楼。其建筑面积约为4.7×105m2，东西长407 m，南北长1128 m，70个机场廊桥，大厅连接四个主要指廊。

2.2 航站楼相关人流量及拥堵区块分布

人流量是指在一定时间内通过空间范围内某切面的人数，(人/s)；
人流系数也称人员流率σ，指单位时间和单位宽度内通过人员数量，(人/m·s)。相关统计资料表明：不同人群在不同状态下的流动系数不同，如表3所示。

表3 正常情况下部分区域人流密度系数

紧急情况下人员不同出入口的流动密度系数,如表4所示。

表4 紧急情况下部分区域人流密度系数

一般情况下，当人流密度系数均值≤1.0时，各个出入口的人员不会出现滞留现象，人员流动呈自由状态。人流运动较稳定。由于候机大厅属于相对封闭的空间，疏散出口相对狭窄，一旦发生火灾或其他突发事件，因乘客的习惯行为和从众心理，人流一定会涌向某几个出口。据3楼大厅实际情况，通过上述分析出现火灾时，人员密集区主要有2个位置，如图1。设定出现火灾情况，右上方指廊人员从此通道逃生必定出现人员拥堵情况。

图1 人员易发生拥堵区域

3.1 模型建立与求解

通过Pathfinder模拟火灾区域，对模型进行疏散条件的设定完成后进入计算过程，其求解主要步骤如下：（1）.创建需要疏散建筑物的空间模型；
（2）.定义模拟区域各疏散通道的具体属性(出入口宽度，长度等)；
（3）.设置人员疏散属性(疏散速度、反应滞后时间、人间肩宽等)；
（4）.对模型进行迭代；
（5）.计算结果显示。对模型求解结果进行三维可视化显示，当出现应急情况时人员迅速向安全疏散通道位置移动。

3.2 模拟结果分析

经过Pathfinder模拟求解得出人员正常通过疏散通路情况下，即疏散通道宽度L=1.5m 时，拥挤区疏散通道的在不同时间段上的最大疏散数据，如图3所示。

图3 优化前人员疏散数据

疏散通道开启时，拥挤区人员疏散过程出现了人员聚集。人员密集区内，472人在安全通道进入到撤离出危险区需90s。疏散能力取平均值为：

式中：n为第i个时间段疏散的人员数量(人)；
t为第i个时间段所用的疏散时间（s）；
i为时间段数。计算得出：航站楼拥挤区安全疏散通道的疏散能力为5.24人/s。

3.3 航站楼疏散通道出口宽度优化

对疏散通道出口进行加宽，宽度分别取1.6、1.7、1.8、1.9及2.0m，用Pathfinder模拟加宽后的疏散能力。模拟结果显示：疏散能力随出口宽度增大而增加，但当出口宽度L≥1.9m时，人员在出口两侧逐渐出现聚集停滞，出口疏散能力开始衰减。对此可得出，当疏散出口宽度L=1.8m时，疏散能力最优。鉴于篇幅限制，这里仅将出口宽度L=1.8m时的疏散数据进行统计，如图4所示。

图4 优化前人员疏散数据

安全疏散通道出口加宽优化后，拥挤区人员疏散过程也会出现人员聚集，但用时短暂。在人员密集区，90s内648人可全部疏散完毕。通过式（1）计算得出：优化后疏散能力为7.20人/s。

将优化前后通道疏散能力对比，得出以下结论：（1）根据航站楼3楼大厅实际情况，通过分析人员出入口流动系数特点，出现火灾时人员集中在三楼大厅两个中间疏散口处。（2）模拟结果显示：疏散能力随出口宽度增大而增加，但当出口宽度L≥1.9m时，人员在出口两侧逐渐出现聚集停滞运动，出口疏散能力开始衰减。对此可以得出，当疏散出口宽度L=1.8m时，疏散能力最优。（3）航站楼疏散通道出口优化前后的疏散能力分别为5.24人/s和7.20人/s，出口优化后可明显降低人流密度系数，提高人员流动能力，降低滞留时间。综合实际考虑，参照民用机场航站楼的设计防火规范、消防规范，结合本文的模拟分析，建议实际优化方案：将原有双扇推拉甲级防火门（1500mm门宽，2000mm门高），更换为双扇推拉甲级防火门，（1800mm门宽，2200mm门高）。

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