地鐵安全疏散時間計算

地鐵安全疏散時間計算

中國《地鐵設(shè)計規(guī)范》（gb-50157-2003）對鐵路段的事故色散時間有要求。換句話說，在長期高峰時段客流高峰時，如果發(fā)生火災(zāi)，則應(yīng)確保鐵路站內(nèi)所有乘客和乘客在6分鐘內(nèi)離開車站（其中1min是分散的反應(yīng)時間，5min是分散的動作時間）。計算t站層損失色散時間的公式如下。1計算稀疏時間的先決條件1.1對于建筑物的運輸和檢驗設(shè)計有以下幾種情況將地鐵火災(zāi)時需要疏散的人員按照其行為能力的不同,可劃分為A類、B類和C類3個群體種類,3個群體種類的行動速度和流出系數(shù)是經(jīng)驗數(shù)據(jù),可以通過大量的實測數(shù)據(jù)測得。A類:靠自己的力量行動困難的人,如:重病號、年老體邁、嬰幼兒、殘疾人等。行動速度:水平0.8m/s,樓梯0.4m/s;流出系數(shù):水平1.3人/(m·s),樓梯1.1人/(m·s)。B類:對建筑物的位置、路徑等不熟悉的人,如:普通乘客、參觀人員等。行動速度:水平1.0m/s,樓梯0.5m/s;流出系數(shù):水平1.5人/(m·s),樓梯1.3人/(m·s)。C類:對建筑物的位置、路徑等熟悉,且身心健康的人,如:站務(wù)人員、設(shè)備維護(hù)人員、地鐵保安人員等。行動速度:水平1.8m/s,樓梯0.8m/s;流出系數(shù):水平1.8人/(m·s),樓梯1.4人/(m·s)。列車火災(zāi)時,需要疏散的人員應(yīng)按照遠(yuǎn)期或客流控制期中超高峰小時最大客流量時,一列進(jìn)站列車所載乘客、站臺上的候車乘客及工作人員來設(shè)定,疏散群體種類設(shè)定為對建筑物的結(jié)構(gòu)布置和路徑不太熟悉的B類人,其行動速度和流出系數(shù)按B類人設(shè)定。1.2車滿乘客最大客流地鐵人員安全疏散分析需要考慮最不利的情況,對于疏散人數(shù)來說,需要考慮最大的可能人員數(shù)量,因此疏散人數(shù)應(yīng)按照遠(yuǎn)期或客流控制期超高峰小時一列進(jìn)站列車的最大客流斷面流量來確定(按最大斷面客流計算的一列車乘客和一列車滿載乘客有時并不相同,按遠(yuǎn)期客流或控制期中超高峰小時一列進(jìn)站列車的最大客流斷面流量計算更符合實際)。當(dāng)站臺公共區(qū)火災(zāi)、樓扶梯火災(zāi)和站廳火災(zāi)時,設(shè)定列車直接過站,不允許?？吭谲囌旧舷鲁丝?因此,除發(fā)生了列車火災(zāi),可以不考慮列車進(jìn)站并進(jìn)行疏散的問題。需要說明的是,許多城市的地鐵在早晚高峰時,其線路斷面客流、進(jìn)出站客流、換乘客流就已經(jīng)處在最大客流量狀態(tài);有的線路一開通便會達(dá)到遠(yuǎn)期設(shè)計最大客流;另外,隨著社會跨越式的發(fā)展,有的地鐵線路會提前達(dá)到并超過當(dāng)初地鐵設(shè)計時的遠(yuǎn)期客流量。這樣,一些按照預(yù)測客流設(shè)計的疏散通道數(shù)量和能力在火災(zāi)時便無法滿足客流疏散的實際要求,必須采取相應(yīng)措施,提升車站疏散能力,以滿足安全疏散要求。1.3在火災(zāi)期間，列車可能會行駛列車能夠繼續(xù)行走到下一個站。1.4車站形式站臺層位于地下2層,站廳層位于地下1層。1.5分散路徑車輛→站臺→站臺樓扶梯→檢票口→站廳→出口樓扶梯→地面。1.6疏散人員實際行動時間和滯留時間的計算在疏散過程中,人的流動以單向型人流對待,在地鐵車門(屏蔽門)口、站臺至站廳的樓扶梯口、檢票口、地面出入口等處存在瓶頸因素,人流可能出現(xiàn)滯留,根據(jù)疏散人員的行動時間和滯留時間計算全體疏散人員所需要的疏散時間。疏散人員的混亂對疏散時間也有一定的影響,由于目前還沒有一種有效的手段對其進(jìn)行評價,因此在疏散時間計算公式中沒有考慮疏散人員的混亂對疏散時間的影響。1.7通風(fēng)排煙系統(tǒng)的火災(zāi)特性火災(zāi)時應(yīng)該確保煙氣被控制在起火層內(nèi),疏散時的煙濃度必須不大于允許煙濃度,當(dāng)車站站臺發(fā)生火災(zāi)時,應(yīng)保證站廳到站臺的樓梯和扶梯口處具有不小于1.5m/s的向下氣流,通風(fēng)排煙系統(tǒng)應(yīng)該能提供至少6min的可用安全疏散時間。需要說明的是,一般火災(zāi)(假設(shè)由車輛地板下的機器失火引起)和大火源火災(zāi)(假設(shè)由人為縱火引起),它們的火災(zāi)特性和煙流動特性是不一樣的。對一般火災(zāi)而言,火災(zāi)發(fā)生時因為煙的溫度較低,煙保持各方向同樣擴散的特性,火災(zāi)特性模型就是其出煙速度C;而對大火源火災(zāi)來講,火災(zāi)發(fā)生時因為煙的溫度較高,煙在天花板上按層分布并進(jìn)行流動,而且隨著煙的蓄積,煙會逐漸下降,通風(fēng)排煙系統(tǒng)的設(shè)計必須考慮這一特性。2分散時間的組成和分析2.1疏散過程計算方法地鐵火災(zāi)時疏散人員的行動速度主要受車站結(jié)構(gòu)布置以及人員特征影響,車站結(jié)構(gòu)布置決定了疏散通道類型,人員疏散時經(jīng)過不同的通道具有不同的行動速度,根據(jù)地鐵車站的特征,可以把通道分為水平通道、樓扶梯通道和出口(車門、屏蔽門、檢票口)等3類。地鐵車站的疏散路徑是按列車車門(屏蔽門)口→站臺→站臺樓扶梯→檢票口→出口樓扶梯→地面出口這樣的通道和樓扶梯連續(xù)構(gòu)成的。如果先計算出這些通道和樓扶梯(含火災(zāi)時自動扶梯轉(zhuǎn)為疏散用的扶梯)行動所需要的行動時間t和在列車車門(屏蔽門)口、站臺樓梯下部、檢票口以及出口樓梯下部等瓶頸部位所需的滯留時間T,再將這些時間按照疏散路徑的順序相加,則全員疏散所需的時間就可以計算出來。其中:L表示最大行動距離;v表示疏散群體的平均行動速度。L在水平通道中表示的是疏散群體的最大行動距離,在樓扶梯中表示的是樓扶梯的有效長度;v在水平通道中表示的是疏散群體的平均行動速度;在作為疏散用的運行扶梯中表示的是疏散群體的絕對速度(作為疏散用的扶梯可分為運行與停止運行2種情形,停止運行的扶梯當(dāng)作固定樓梯使用)。對于有疏散者跑出來的各個出口,如果出口寬度不夠大,就會出現(xiàn)疏散人員滯留的現(xiàn)象,用T(sec)表示滯留時間,并假設(shè)疏散開始時出口附近的人都同時立即進(jìn)行疏散的話,則滯留時間T可按公式(3)計算:其中:Q表示出口所在空間里的全部疏散者人數(shù),A表示出口(車門及屏蔽門口、檢票口、樓扶梯口)的通過能力。A與出口的有效寬度B成正比:其中:k為流出系數(shù),可以通過大量的實測數(shù)據(jù)進(jìn)行測定,因此,滯留時間又可表示為:按《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB-50157—2003)要求,計算樓扶梯的通過能力時,應(yīng)按九折折減,并應(yīng)考慮一臺自動扶梯損壞不能運行的幾率。只有最后一名疏散者離開滯留區(qū)后,才能說明滯留現(xiàn)象的消失,同時也表示T秒以后以出口為起點的疏散行動的開始。當(dāng)同一個空間有2個以上出口,不管哪個出口都可以用作疏散行動時,考慮到地鐵車站站臺層疏散通道相距一般不是太遠(yuǎn),一旦一個出口的滯留現(xiàn)象消失,在其他出口剩下的滯留人員就會跑到這邊來,于是所有的出口幾乎都在同一時間完成疏散。因此,本文未考慮通道口在疏散時產(chǎn)生的因人員不均勻聚集而導(dǎo)致疏散時間的增加。如疏散通道口相距較遠(yuǎn),疏散時間增加較大,在計算疏散時間時則應(yīng)考慮不均勻聚集而導(dǎo)致的疏散時間的增加。2.2口樓階梯含有列車綜合活動口樓x屏蔽門口到地面的疏散路徑tr的計算假設(shè)地鐵車站只有一條從列車車門(屏蔽門)口到地面的疏散路徑,則按照疏散路徑的順序,滯留時間T和行動時間t分別是:(1)火災(zāi)列車車門(屏蔽門)口滯留時間:(2)列車車門(屏蔽門)口至站臺樓扶梯下部行動時間:t1=L1/v1(3)站臺樓扶梯下部滯留時間:T2=Q/A2(4)通過站臺樓扶梯(含樓梯、疏散用的運行扶梯和停運的扶梯)行動時間:t2=L2/v2(5)通過站廳付費區(qū)行動時間:t3=L3/v3(6)檢票口滯留時間:T3=Q/A3(7)通過站廳非付費區(qū)行動時間:t4=L4/v4(8)出口樓扶梯下部滯留時間:T4=Q/A4(9)通過出口樓扶梯(含樓梯、疏散用的運行扶梯和停運扶梯)行動時間:t5=L5/v5這里Q1表示遠(yuǎn)期或客流控制期超高峰小時最大客流量時,一列進(jìn)站列車所載乘客人數(shù),Q表示遠(yuǎn)期或客流控制期超高峰小時最大客流量時,一列進(jìn)站列車所載乘客、站臺上的候車乘客及工作人員等全部疏散人數(shù)。為計算方便,在考慮最不利的情況下,本文Q1統(tǒng)一用Q表示。如果疏散者人數(shù)Q一定,則疏散過程中的最長滯留時間就是出口通過能力最小值A(chǔ)i-min所在地所發(fā)生的滯留時間Ti-max。因此,從列車車門(屏蔽門)口到地面的疏散完成所需時間tr就可按下式進(jìn)行計算:公式(6)是假設(shè)地鐵車站只有一條從列車車門(屏蔽門)口到地面的疏散路徑時,疏散時間tr的計算,在實際疏散過程中肯定不止一條疏散路徑,還有一條疏散線路分成2條或多條疏散路徑、2條或多條疏散線路匯成一條疏散路徑等情形。這幾種情形可參照上述只有一條從列車車門(屏蔽門)口到地面的疏散路徑的思路,分別計算出行動時間t和滯留時間T,然后再將這些時間按照疏散路徑的順序相加,則全部疏散所需的時間tr就可以計算出來,這里不再贅述。需要說明的是,疏散時間tr因疏散場所的不同而不同,當(dāng)站臺層發(fā)生火災(zāi)時,如果在站臺的樓扶梯下設(shè)置有防火門或防火卷簾門,則防火門或防火卷簾門上方的站廳層即為疏散場所,相應(yīng)的疏散時間tr就是從站臺開始疏散到完成通過設(shè)置在站臺樓扶梯防火門或防火卷簾門的時間。當(dāng)站廳發(fā)生火災(zāi)時,如果在站廳的樓扶梯下設(shè)置有防火門或防火卷簾門,則防火門或防火卷簾門上方的地面即為疏散場所,則相應(yīng)的疏散時間tr就是從站廳開始疏散到完成通過設(shè)置在出入口樓扶梯防火門或防火卷簾門的時間。如果其他地方設(shè)置了防火門或防火卷簾門,而防火門或防火卷簾門上方又有一定的空間,則這些空間也可以作為疏散場所。如果與其他線路的換乘方式是通道換乘,且該通道平時可以通行,當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時可以通過防火門或防火卷簾門進(jìn)行隔斷,旅客能夠得到疏散的情況下,也可將這些換乘通道當(dāng)作疏散場所。2.3疏散開始的時間從列車車門(屏蔽門)口到地面的疏散路徑的疏散者的流出速度(人/s),不可能小于容易發(fā)生滯留的瓶頸部位流出速度的最小值。疏散開始時,最后一名疏散者跑到站臺樓梯下部的時間可用T1+t1_max進(jìn)行計算;從第1名疏散者跑到站臺樓梯下部到站臺樓梯下部的滯留現(xiàn)象消失的時間可用t1_min+T2進(jìn)行計算。按照一般地鐵車站站臺和樓扶梯的結(jié)構(gòu)尺寸推測,可推斷公式(7)成立:由此得出結(jié)論:即使最后一名疏散者跑到站臺樓扶梯下部,該處的滯留現(xiàn)象也還沒有消失,說明瓶頸部位都存在滯留時間。3地鐵車站疏散能力的計算計算疏散時間時,必須調(diào)查出口(車門及屏蔽門口、檢票口、樓扶梯口)等可能會發(fā)生滯留地方的寬度,以及地鐵車站內(nèi)各疏散路徑的最大行動距離。模擬計算表明,影響地鐵疏散時間的主要因素包括高峰斷面客流量、候車乘客量、疏散通道通過能力和自動扶梯在事故下的運行模式、乘客對疏散通道的選擇行為等。另外,計算疏散時間必須綜合考慮地鐵車站形式、火災(zāi)場景、疏散人數(shù)、疏散路徑、疏散安全區(qū)等諸多因素。在不同的車站形式和火災(zāi)場景下,疏散路徑、疏散安全區(qū)是不同的,因此計算出來的疏散時間也不同,一個地鐵車站的疏散目的就是為了在規(guī)定的時間內(nèi)將需要疏散的人員安全疏散至安全區(qū)域。疏散安全區(qū)域的確定主要依賴于通風(fēng)排煙效果。對于站臺火災(zāi)來說,排煙系統(tǒng)能有效控制煙氣不進(jìn)入上一層,且在站臺樓扶梯處設(shè)置了防火門或防火卷簾門,并能夠確保上一層有足夠的疏散空間,則站臺層的上一層便是安全區(qū)域,計算安全疏散時間,就是計算從乘客逃離起火列車開始,到全部撤離站臺,疏散到站廳公共區(qū)或其他安全區(qū)域所需的全部時間,并按《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB-50157-2003)要求,對車站樓扶梯的疏散能力按tr不大于6min進(jìn)行驗算。公式(1)是站臺層需疏散人員的疏散反應(yīng)時間與通過樓扶梯所需時間之和,并沒有涵蓋地鐵火災(zāi)時乘客從起火列車內(nèi)出來到全部撤離站臺,疏散到站廳公共區(qū)或其他安全區(qū)域所需要的全部疏散時間。由于地鐵車站具有空間相對封閉、人員高度集中且流動性大、疏散動作緩慢、允許逃生的時間短等特點,因此人員安全疏散難度很大;加上火災(zāi)時煙氣擴散迅速、難以迅速補充新鮮空氣、煙氣擴散方向與人員疏散方向一致等不利因素影響,對人員逃生十分不利。地鐵