本文使用 Pathfinder 对一座站台车站进行疏散模拟，并将结果与 NFPA 130 和 SFPE 的计算结果进行对比。要跟进本文，请下载此处使用的文件，点击下载。
模型描述
为了比较疏散结果，我们将使用 NFPA 130 附录 C [1] 中描述的站台车站示例。该车站为高架车站，站台位于大厅上方，大厅位于地面层。
- 站台长 183 m（600 ft），可容纳整列列车
- 站台高出大厅 9.1 m（30 ft）
- 六个开放式天井连接站台与大厅
- 每个天井包含一部楼梯或一部自动扶梯
- 车站人员荷载为 2314 人
楼梯和自动扶梯的详细信息如图 1 所示。
对应的 Pathfinder 模型如图 2 所示。站台宽度假定为 9.75 m（32 ft）。楼梯踏步高度和踏步深度假定为 178 × 280 mm（7 × 11 in.）。闸机在 1000 mm（39.5 in.） 以下的最小宽度为 457 mm（18 in.），以上为 530 mm（21 in.）。Pathfinder 模型在疏散计算中采用了 530 mm（21 in.） 的闸机宽度。疏散期间，假定只有一部自动扶梯可用。
疏散组件流量对比
各疏散组件的流量率如图 3 所示。对于大多数组件，NFPA 130 的流量值大于 SFPE 的值，因此可以预期 NFPA 130 预测的疏散时间比 SFPE 更短。
假设 2314 名人员分布在 130.5 × 9.75 m（428 × 32 ft） 的站台区域，密度为 1.82 人/m²（0.17 人/ft²），NFPA 130 的行走速度为 37.7 m/min（124 ft/min），SFPE 的速度为 43.4 m/min（142 ft/min）。
疏散计算过程
以下为疏散计算的关键要点：
- 大厅的总流量率为 609 人/min（NFPA 130）和 537 人/min（SFPE）
- 站台清空时间分别为 3.80 分钟（NFPA 130）和 4.31 分钟（SFPE）。SFPE 计算表明该设计不满足规范要求
- 站台上最远位置到第一个楼梯的距离为 41.5 m（136 ft），行走时间为 1.09 分钟（NFPA 130）和 0.96 分钟（SFPE）
- 站台出口的等待时间分别为 2.71 分钟（NFPA 130）和 3.35 分钟（SFPE）
- 总行走时间 T = 2.23 分钟（NFPA 130）和 T = 1.95 分钟（SFPE）
接下来计算闸机处的等待时间。站台清空耗时 3.80 分钟（NFPA 130）和 4.31 分钟（SFPE）。在此期间，通过紧急楼梯直接疏散到地面的人员数量为 513 人（NFPA 130）和 479 人（SFPE），大厅剩余人员荷载分别为 1801 人（NFPA 130）和 1835 人（SFPE）。闸机通行时间分别为 3.22 分钟（NFPA 130）和 4.77 分钟（SFPE）。人员在闸机处的等待时间为零（NFPA 130）和 0.46 分钟（SFPE）。
由于大厅出口直接通向地面，大厅出口无等待时间。
总疏散时间为 4.94 分钟（296 秒）（NFPA 130）和 5.76 分钟（346 秒）（SFPE）。两种计算均表明该设计通过了测试 2。
Pathfinder 模拟结果
Pathfinder 模拟使用了默认人员参数。默认行走速度为 1.19 m/s（3.9 ft/s），其基础图遵循 SFPE 速度-密度曲线，如图 4 所示。这些默认参数已经过校准，以逼近 SFPE 对门、楼梯和走廊的疏散流量率值。
每个人员作为独立智能体行动。他们基于最短预估总疏散时间选择初始出口，但同时会监控出口处形成的队列，如果认为换出口更有利则会切换（优先保持在当前队列中，详见 Pathfinder 用户手册）。此外，每个人员会避开其他人员和障碍物。
图 5 展示了 60 秒时形成的队列。Pathfinder 的总疏散时间为 6.24 分钟，对比 NFPA 130 的 4.94 分钟和 SFPE 的 5.76 分钟。站台清空时间为 5.64 分钟，对比计算的 3.80 分钟（NFPA 130）和 4.31 分钟（SFPE）。大厅在 5.3 分钟时清空——比站台更早，这是因为在站台最远端紧急出口处形成了队列，人员选择留在该出口而非走回其他开放的出口。
结果讨论
疏散时间的比较（NFPA 130：4.94 分钟、SFPE：5.76 分钟、Pathfinder：6.24 分钟）符合预期。SFPE 疏散组件流量率低于 NFPA 130，因此 SFPE 疏散时间更长。Pathfinder 与 NFPA 130/SFPE 之间的主要差异在于后者假设所有出口均以满容量使用。当关闭”保持当前出口偏好”和”行走距离惩罚”选项后，Pathfinder 的疏散时间为 5.33 分钟。
Pathfinder 的结果旨在体现更真实的疏散响应。在 Pathfinder 中，并非所有出口在整个疏散过程中都以满容量运行——这是真实感增强。
本研究未使用的一些 Pathfinder 真实特性包括：初始延迟时间、行走速度分布、行动不便人员以及消防员逆向行进。当前 Pathfinder 模拟中难以纳入的其他方面包括：结群行为、疲劳以及火灾（烟气、CO、温度）对人员移动的影响。这些因素在 SFPE 手册和 Herbert T. Landow 的论文《深层车站安全疏散》中均有讨论。
结论
使用 Pathfinder 进行疏散模拟可以增加真实感，并可作为对其他计算方法的验证工具。
参考文献
- NFPA. 2020. “NFPA 130 – Standard for Fixed Guideway Transit and Passenger Rail Systems.” National Fire Protection Association.
- SFPE. 2019. SFPE Guide to Human Behavior in Fire. 2nd ed. Springer International Publishing.
- SFPE. 2016. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. 5th ed. Springer-Verlag New York.
