地鐵安全疏散時(shí)間計(jì)算

地鐵安全疏散時(shí)間計(jì)算

中國《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（gb-50157-2003）對(duì)鐵路段的事故色散時(shí)間有要求。換句話說，在長期高峰時(shí)段客流高峰時(shí)，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(shí)間，5min是分散的動(dòng)作時(shí)間）。計(jì)算t站層損失色散時(shí)間的公式如下。1計(jì)算稀疏時(shí)間的先決條件1.1對(duì)于建筑物的運(yùn)輸和檢驗(yàn)設(shè)計(jì)有以下幾種情況將地鐵火災(zāi)時(shí)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(gè)群體種類,3個(gè)群體種類的行動(dòng)速度和流出系數(shù)是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以通過大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)得。A類:靠自己的力量行動(dòng)困難的人,如:重病號(hào)、年老體邁、嬰幼兒、殘疾人等。行動(dòng)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(duì)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(dòng)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(duì)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(dòng)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(shí),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(shí)最大客流量時(shí),一列進(jìn)站列車所載乘客、站臺(tái)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(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)布置和路徑不太熟悉的B類人,其行動(dòng)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(duì)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(shí)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(jì)算的一列車乘客和一列車滿載乘客有時(shí)并不相同,按遠(yuǎn)期客流或控制期中超高峰小時(shí)一列進(jìn)站列車的最大客流斷面流量計(jì)算更符合實(shí)際)。當(dāng)站臺(tái)公共區(qū)火災(zāi)、樓扶梯火災(zāi)和站廳火災(zāi)時(shí),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(shí),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(huì)達(dá)到遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)最大客流;另外,隨著社會(huì)跨越式的發(fā)展,有的地鐵線路會(huì)提前達(dá)到并超過當(dāng)初地鐵設(shè)計(jì)時(shí)的遠(yuǎn)期客流量。這樣,一些按照預(yù)測(cè)客流設(shè)計(jì)的疏散通道數(shù)量和能力在火災(zāi)時(shí)便無法滿足客流疏散的實(shí)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(huì)行駛列車能夠繼續(xù)行走到下一個(gè)站。1.4車站形式站臺(tái)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(tái)→站臺(tái)樓扶梯→檢票口→站廳→出口樓扶梯→地面。1.6疏散人員實(shí)際行動(dòng)時(shí)間和滯留時(shí)間的計(jì)算在疏散過程中,人的流動(dòng)以單向型人流對(duì)待,在地鐵車門(屏蔽門)口、站臺(tái)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(dòng)時(shí)間和滯留時(shí)間計(jì)算全體疏散人員所需要的疏散時(shí)間。疏散人員的混亂對(duì)疏散時(shí)間也有一定的影響,由于目前還沒有一種有效的手段對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià),因此在疏散時(shí)間計(jì)算公式中沒有考慮疏散人員的混亂對(duì)疏散時(shí)間的影響。1.7通風(fēng)排煙系統(tǒng)的火災(zāi)特性火災(zāi)時(shí)應(yīng)該確保煙氣被控制在起火層內(nèi),疏散時(shí)的煙濃度必須不大于允許煙濃度,當(dāng)車站站臺(tái)發(fā)生火災(zāi)時(shí),應(yīng)保證站廳到站臺(tái)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(shí)間。需要說明的是,一般火災(zāi)(假設(shè)由車輛地板下的機(jī)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(dòng)特性是不一樣的。對(duì)一般火災(zāi)而言,火災(zāi)發(fā)生時(shí)因?yàn)闊煹臏囟容^低,煙保持各方向同樣擴(kuò)散的特性,火災(zāi)特性模型就是其出煙速度C;而對(duì)大火源火災(zāi)來講,火災(zāi)發(fā)生時(shí)因?yàn)闊煹臏囟容^高,煙在天花板上按層分布并進(jìn)行流動(dòng),而且隨著煙的蓄積,煙會(huì)逐漸下降,通風(fēng)排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮這一特性。2分散時(shí)間的組成和分析2.1疏散過程計(jì)算方法地鐵火災(zāi)時(shí)疏散人員的行動(dòng)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(shí)經(jīng)過不同的通道具有不同的行動(dòng)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(tái)→站臺(tái)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(jì)算出這些通道和樓扶梯(含火災(zāi)時(shí)自動(dòng)扶梯轉(zhuǎn)為疏散用的扶梯)行動(dòng)所需要的行動(dòng)時(shí)間t和在列車車門(屏蔽門)口、站臺(tái)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(shí)間T,再將這些時(shí)間按照疏散路徑的順序相加,則全員疏散所需的時(shí)間就可以計(jì)算出來。其中:L表示最大行動(dòng)距離;v表示疏散群體的平均行動(dòng)速度。L在水平通道中表示的是疏散群體的最大行動(dòng)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(dòng)速度;在作為疏散用的運(yùn)行扶梯中表示的是疏散群體的絕對(duì)速度(作為疏散用的扶梯可分為運(yùn)行與停止運(yùn)行2種情形,停止運(yùn)行的扶梯當(dāng)作固定樓梯使用)。對(duì)于有疏散者跑出來的各個(gè)出口,如果出口寬度不夠大,就會(huì)出現(xiàn)疏散人員滯留的現(xiàn)象,用T(sec)表示滯留時(shí)間,并假設(shè)疏散開始時(shí)出口附近的人都同時(shí)立即進(jìn)行疏散的話,則滯留時(shí)間T可按公式(3)計(jì)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(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定,因此,滯留時(shí)間又可表示為:按《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB-50157—2003)要求,計(jì)算樓扶梯的通過能力時(shí),應(yīng)按九折折減,并應(yīng)考慮一臺(tái)自動(dòng)扶梯損壞不能運(yùn)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(shí)也表示T秒以后以出口為起點(diǎn)的疏散行動(dòng)的開始。當(dāng)同一個(gè)空間有2個(gè)以上出口,不管哪個(gè)出口都可以用作疏散行動(dòng)時(shí),考慮到地鐵車站站臺(tái)層疏散通道相距一般不是太遠(yuǎn),一旦一個(gè)出口的滯留現(xiàn)象消失,在其他出口剩下的滯留人員就會(huì)跑到這邊來,于是所有的出口幾乎都在同一時(shí)間完成疏散。因此,本文未考慮通道口在疏散時(shí)產(chǎn)生的因人員不均勻聚集而導(dǎo)致疏散時(shí)間的增加。如疏散通道口相距較遠(yuǎn),疏散時(shí)間增加較大,在計(jì)算疏散時(shí)間時(shí)則應(yīng)考慮不均勻聚集而導(dǎo)致的疏散時(shí)間的增加。2.2口樓階梯含有列車綜合活動(dòng)口樓x屏蔽門口到地面的疏散路徑tr的計(jì)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(shí)間T和行動(dòng)時(shí)間t分別是:(1)火災(zāi)列車車門(屏蔽門)口滯留時(shí)間:(2)列車車門(屏蔽門)口至站臺(tái)樓扶梯下部行動(dòng)時(shí)間:t1=L1/v1(3)站臺(tái)樓扶梯下部滯留時(shí)間:T2=Q/A2(4)通過站臺(tái)樓扶梯(含樓梯、疏散用的運(yùn)行扶梯和停運(yùn)的扶梯)行動(dòng)時(shí)間:t2=L2/v2(5)通過站廳付費(fèi)區(qū)行動(dòng)時(shí)間:t3=L3/v3(6)檢票口滯留時(shí)間:T3=Q/A3(7)通過站廳非付費(fèi)區(qū)行動(dòng)時(shí)間:t4=L4/v4(8)出口樓扶梯下部滯留時(shí)間:T4=Q/A4(9)通過出口樓扶梯(含樓梯、疏散用的運(yùn)行扶梯和停運(yùn)扶梯)行動(dòng)時(shí)間:t5=L5/v5這里Q1表示遠(yuǎn)期或客流控制期超高峰小時(shí)最大客流量時(shí),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(shí)最大客流量時(shí),一列進(jìn)站列車所載乘客、站臺(tái)上的候車乘客及工作人員等全部疏散人數(shù)。為計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)間tr就可按下式進(jìn)行計(jì)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(shí),疏散時(shí)間tr的計(jì)算,在實(shí)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(jì)算出行動(dòng)時(shí)間t和滯留時(shí)間T,然后再將這些時(shí)間按照疏散路徑的順序相加,則全部疏散所需的時(shí)間tr就可以計(jì)算出來,這里不再贅述。需要說明的是,疏散時(shí)間tr因疏散場(chǎng)所的不同而不同,當(dāng)站臺(tái)層發(fā)生火災(zāi)時(shí),如果在站臺(tái)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(chǎng)所,相應(yīng)的疏散時(shí)間tr就是從站臺(tái)開始疏散到完成通過設(shè)置在站臺(tái)樓扶梯防火門或防火卷簾門的時(shí)間。當(dāng)站廳發(fā)生火災(zāi)時(shí),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(chǎng)所,則相應(yīng)的疏散時(shí)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(shí)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(chǎng)所。如果與其他線路的換乘方式是通道換乘,且該通道平時(shí)可以通行,當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)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(chǎng)所。2.3疏散開始的時(shí)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(shí),最后一名疏散者跑到站臺(tái)樓梯下部的時(shí)間可用T1+t1_max進(jìn)行計(jì)算;從第1名疏散者跑到站臺(tái)樓梯下部到站臺(tái)樓梯下部的滯留現(xiàn)象消失的時(shí)間可用t1_min+T2進(jìn)行計(jì)算。按照一般地鐵車站站臺(tái)和樓扶梯的結(jié)構(gòu)尺寸推測(cè),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(tái)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(shí)間。3地鐵車站疏散能力的計(jì)算計(jì)算疏散時(shí)間時(shí),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(huì)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(dòng)距離。模擬計(jì)算表明,影響地鐵疏散時(shí)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(dòng)扶梯在事故下的運(yùn)行模式、乘客對(duì)疏散通道的選擇行為等。另外,計(jì)算疏散時(shí)間必須綜合考慮地鐵車站形式、火災(zāi)場(chǎng)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(chǎng)景下,疏散路徑、疏散安全區(qū)是不同的,因此計(jì)算出來的疏散時(shí)間也不同,一個(gè)地鐵車站的疏散目的就是為了在規(guī)定的時(shí)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(duì)于站臺(tái)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(tái)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(tái)層的上一層便是安全區(qū)域,計(jì)算安全疏散時(shí)間,就是計(jì)算從乘客逃離起火列車開始,到全部撤離站臺(tái),疏散到站廳公共區(qū)或其他安全區(qū)域所需的全部時(shí)間,并按《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB-50157-2003)要求,對(duì)車站樓扶梯的疏散能力按tr不大于6min進(jìn)行驗(yàn)算。公式(1)是站臺(tái)層需疏散人員的疏散反應(yīng)時(shí)間與通過樓扶梯所需時(shí)間之和,并沒有涵蓋地鐵火災(zāi)時(shí)乘客從起火列車內(nèi)出來到全部撤離站臺(tái),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(shí)間。由于地鐵車站具有空間相對(duì)封閉、人員高度集中且流動(dòng)性大、疏散動(dòng)作緩慢、允許逃生的時(shí)間短等特點(diǎn),因此人員安全疏散難度很大;加上火災(zāi)時(shí)煙氣擴(kuò)散迅速、難以迅速補(bǔ)充新鮮空氣、煙氣擴(kuò)散方向與人員疏散方向一致等不利因素影響,對(duì)人員逃生十分不利。地鐵