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STEPS 人流运动及疏散仿真

概述

STEPS作为专业疏散软件,具备模拟各种复杂疏散状况的能力。STEPS拥有强大的人员特征库和丰富常见建筑物特征元素,既可按照用户设计依固定路线和设定速度行动,测算行动时间、距离和人员聚集程度等;也可设定事故场景,通过内部优化算法和规则,人员将按照紧急状况下人员的行动规律,自行疏散,获得所需疏散时间。STEPS能与ANSYS CFX连接,导入烟气仿真数据,研究疏散模式下烟气等有毒物质对行人疏散速度的影响。


建筑物内人员疏散


机场人员疏散仿真

STEPS优势:

  • 采用基于实体的方法和元胞自动机模型,计算更精确。
  • 考虑人员的性别、年龄、耐性、团体关联性、步行速度等属性。
  • 基于美国防火协会NFPA的规范。
  • 有丰富的各种常见建筑物的部件库,包括障碍物、楼梯、出口、车辆、电梯等专有模型。


特色功能

专业化人员行动算法

作为专业疏散软件,STEPS具备模拟各种复杂疏散状况的能力。既可以按照用户设计依固定路线和设定速度行动,从而测算行动时间、距离和人员聚集程度等;也可以设定事故场景,通过内部优化算法和规则,人员将按照紧急状况下人员的行动规律,自行疏散,获得所需疏散时间。

STEPS采用基于实体的方法和元胞自动机模型。每个运动实体被假定有如下基本属性:自由步行速度、对环境的熟悉、耐性、类似家庭成员间的联合、疏散情况下的预先运动时间等,人群(或个人)按照设定统计分布被赋予上述属性。驱使人群运动的机制是每个个体以自由步行速度运动,花费最短时间,且不与其他行人和障碍物碰撞的条件下,到下一个目标的愿望。

按照NFPA法规推荐的方法,利用基于建筑法规标准的设计,计算出疏散和行走时间,并得出详细的时间点的人员流动速度,出口的利用率等等。另外,高级可视化技术意味着用户可以以一种非常直观的方式获得人员移动信息,以更加直接地优化设计。


运动场周边人员行动

丰富多样的模型

STEPS拥有强大的人员特征库,既可通过不同的参数设置,也可以根据专业手册的经验数据来模拟人员特性:如年龄、性别比例、人的高度、宽度、耐性以及走路速度频率等,使得模拟出来的人员具有很强的灵活性,并且把各种限制降低到最小的程度,每个人员都可以有自己的行动速度,也可以设置人员之间的关系。


拥有丰富的各种常见建筑物特征元素,包括障碍物、楼梯、出口、车辆及电梯等专有模型,可实现复杂特殊模型的快速设置。


地铁站内人员分布仿真中的车辆模型

与烟气分析耦合实现真实火灾场景

STEPS能与ANSYS CFX流体动力学分析软件连接,导入烟气仿真数据,研究疏散模式下烟气等有毒物质对行人疏散速度的影响。烟气对人员疏散模拟的模拟可通过两种方式实现:

  • 根据烟气浓度对人员疏散速度的影响
  • 显示烟气与疏散人员的相对位置


烟气浓度与行人速度耦合求解与烟气蔓延与人员分布耦合显示

CAD接口快速导入主体模型

STEPS支持在AutoCAD(DXF格式)底图的基础上创建空间模型,还可导入3D StudioMax模型以增强效果。


外部导入的CAD几何模型与导入的3D渲染模型

强大的输出能力,可制作各种数据显示

STEPS输出的结果不但有数据,而且还有视频更直观的来检测疏散过程的有效性,得出的视频犹如我们火灾演习的录像视频,可以清楚的看到人员移动的全部过程。

STEPS有三维交互视图工具,允许用户走或飞过模型,并跟随人群移动或撤离。

在仿真时还可以生成图像快照,并在程序里直接记录动画(图像快照和动画可直接在PowerPoint中使用)。

STEPS可以提供撤离时间的信息,通过特定出口或地点的流速,在特定区域人的格式和各种别的方面的人群活动信息。这些信息可以直接打印到屏幕上或者为后续处理写入输出文件。如果需要,输出文件可以直接被输入ExcelSTEPS提供CSV格式的输出数据文件,包含人流量、人群密度、所使用的出口、空间利用率等。其交互式二维可视化图形输出使用带颜色的等值线图来描述面和面的局部信息,评价指标包括人群密度、Fruin服务水平和利用水平。还可输出JPGTIFFPNGBMP等格式的图片。


  人员分布密度图与人员占用空间分布图


典型应用

目前在疏散领域应用非常广泛,可用于办公大楼、机场、地铁、车站、剧场等人口密集区域的人员疏散和分布状况仿真。国际上很多的车站和体育场馆都应用了该软件进行模拟计算,获得了准确可靠的数据。STEPS己经被成功应用于一些世界级的大项目,包括:加拿大埃得蒙顿机场、印度德里地铁、英国生命国际中心等。

  • 学校人员疏散仿真
  • 车站人流仿真
  • 地铁站内人员行动仿真
  • 大楼人流仿真
  • 城市街区人员行动规律
  • 商场电梯附近的人流仿真
  • 机场人流仿真
  • 体育馆人流仿真
  • ……


地铁站内人员行动仿真与学校人员疏散仿真


城市街区人员行动规律与商场电梯附近的人流仿真