低地板現(xiàn)代有軌電車乘客疏散模擬分析*

張麗霞 陳 娟 章 峰 馮銀均

(浙江省安全生產(chǎn)科學(xué)研究院安全工程與技術(shù)研究重點實驗室,310012,杭州∥第一作者，高級工程師)

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低地板現(xiàn)代有軌電車乘客疏散模擬分析*

張麗霞 陳 娟 章 峰 馮銀均

(浙江省安全生產(chǎn)科學(xué)研究院安全工程與技術(shù)研究重點實驗室,310012,杭州∥第一作者，高級工程師)

對某市擬建設(shè)運營的100%低地板現(xiàn)代有軌電車,建立了人與人之間、人與結(jié)構(gòu)之間和人與環(huán)境之間互相作用模型,采用人員疏散模擬軟件BuildingEXODUS進行乘客疏散安全性摸擬研究。比較分析了設(shè)計載客量和設(shè)計超員載客量情況下的乘客疏散過程,探討了影響現(xiàn)代有軌電車疏散和逃生的主要因素,可為現(xiàn)代有軌電車制造和運營單位采取安全措施和應(yīng)急管理提供參考。

現(xiàn)代有軌電車; 乘客疏散； 模擬分析

Author′s address Zhejiang Key Laboratory of Safety Engineering and Technology,Zhejiang Institute of Safety Science and Technology,310012,Hangzhou,China

現(xiàn)代有軌電車車輛型式與地鐵相似,載客量、乘坐舒適感、穩(wěn)定性均高于傳統(tǒng)地面公共汽車,但建造成本僅為地鐵的1/4～1/3,因此,現(xiàn)代有軌電車在國內(nèi)得到了迅速發(fā)展。

現(xiàn)代有軌電車是一種典型的公共交通工具。近年來,公共交通工具發(fā)生火災(zāi)造成重大人員傷亡的案例時有發(fā)生,例如:2003年2月18日,韓國大邱市地鐵中央路站發(fā)生火災(zāi),造成135人死亡、137人受傷、318人失蹤;2009年6月5日,成都北三環(huán)川陜立交橋處一輛行駛中的公交車發(fā)生燃燒事故,造成27人遇難、72人受傷;2013年6月7日,福建省廈門市一輛公交車在行駛過程中突然起火,大火造成47人死亡、34人受傷。因此,確保公共交通工具在火災(zāi)等情況下乘客的安全性受到廣泛的關(guān)注[1-5]。由于現(xiàn)代有軌電車最大運量是道路公交車的6至8倍,體積大、速度快、載客量多,作為大型移動公共場所,其逃生時間非常有限,因此在有軌電車運營過程中,一旦發(fā)生火災(zāi)、恐怖襲擊等情況,保障乘客能夠迅速安全疏散是防止人身事故的重要措施。

本文通過運用BuildingEXODUS軟件對某市擬選用的100%低地板現(xiàn)代有軌電車車型和設(shè)計載客量進行事故情況下的乘客疏散情況模擬計算,以分析研究影響有軌電車疏散逃生的主要因素,為有軌電車制造和運營單位采取安全措施和應(yīng)急管理提供依據(jù)。

1 模擬計算場景

1.1 計算基本參數(shù)

BuildingEXODU軟件是由英國格林威治大學(xué)的Prof.Galea小組開發(fā)的人員疏散軟件[6,7]。該軟件主要考慮人與人之間、人與環(huán)境之間以及人與結(jié)構(gòu)之間的交互作用。軟件包含被困者、行動、行為、毒性、災(zāi)險5個核心子模式,對擬逃生環(huán)境內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行網(wǎng)格劃分。

模擬環(huán)境為某市擬投運的100%低地板、電容儲能有軌電車。車輛編組示意圖如圖1所示。

圖1 某市擬投運的現(xiàn)代有軌電車車輛編組示意圖

列車為四模塊編組,長36.5 m,寬26.50 m,列車正常定員266人,超員時最大載客量368人。車門數(shù)量為10扇/側(cè),車門凈寬為1.3 m，車門凈高為2.08 m。貫通道寬為1.2 m，貫通道高為2.0 m,轉(zhuǎn)向架區(qū)域過道寬為0.665 m。根據(jù)以上參數(shù),建立疏散場景模型如圖2所示。

圖2 疏散場景模型建立

在模擬計算中,不同年齡、不同性別的乘客具有不同的反應(yīng)時間和移運速度。對有軌電車設(shè)計額定載客量和超載情況下最大載客量在一般事故和火災(zāi)事故(2扇門不能打開)情況下進行模擬分析,并根據(jù)一般城市公共交通高峰期乘車人員特征建立乘客構(gòu)成(如表1所示)。

表1 模擬計算乘客構(gòu)成

通過兩種載客量和兩種事故情形進行4種場景模擬分析,即:

(1) 場景1：額定載客量266人時,發(fā)生事故(無火災(zāi),10扇車門全開啟)乘客緊急疏散;

(2) 場景2：額定載客量266人時,發(fā)生事故(如火災(zāi)等造成2扇門不能正常開啟,8扇門開啟)的乘客緊急疏散;

(3) 場景3：超員載客量368人時,發(fā)生事故(無火災(zāi),10扇車門全開啟)乘客緊急疏散;

(4) 場景4：超員載客量368人時,發(fā)生事故(如火災(zāi)等造成2扇門不能正常開啟,8扇門開啟)的乘客緊急疏散。

1.2 各場景下軟件模擬分析

1.2.1 場景1疏散過程模擬列車

模擬條件:額定載客量266人,列車發(fā)生事故(無火災(zāi),10扇車門全開啟)乘客緊急疏散。模擬截圖如圖3所示。

圖3 場景1疏散過程模擬結(jié)果

場景1模擬結(jié)果:在車門全開情況下，車內(nèi)266人正?？偸枭r間為20.6 s。

1.2.2 場景2疏散過程模擬

模擬條件:疏散總?cè)藬?shù)266人,假設(shè)第2節(jié)車廂發(fā)生火災(zāi)。如圖4所示,封堵了第二節(jié)車廂的相應(yīng)車門,無法用于疏散。模擬截圖如圖5所示。

圖4 場景2疏散模擬第二節(jié)車廂局部放大圖

圖5 場景2疏散過程模擬圖

場景2模擬結(jié)果:在事故造成2扇車門及相應(yīng)通道被堵情況下,車內(nèi)266人總疏散時間為30.1 s。

1.2.3 場景3疏散過程模擬

摸擬條件:疏散總?cè)藬?shù)368人,列車發(fā)生事故無火災(zāi)(10扇車門全部打開),乘客緊急疏散。模擬截圖如圖6所示。

圖6 場景3疏散模擬結(jié)果

場景3模擬結(jié)果:在車門全開情況下，車內(nèi)368人正常總疏散時間為22 s。

1.2.4 場景4疏散過程模擬

模擬條件:疏散總?cè)藬?shù)368人,乘客構(gòu)成比例不變,假設(shè)第二節(jié)車廂發(fā)生火災(zāi),封堵了第2節(jié)車廂的相應(yīng)車門,無法用于疏散。

圖7 模擬場景4結(jié)果第二節(jié)車廂局部放大圖

場景4模擬結(jié)果:在事故造成2扇車門及相應(yīng)通道被堵情況下,車內(nèi)368人總疏散時間為37.4 s。

2 結(jié)果分析與討論

對所選車型和設(shè)計載客量進行了事故情況下的人員疏散情況模擬計算,在10扇車門全部能夠開啟情況下,列車額定載客量266人和超載后368人情況下,乘客疏散時間分別為20.6 s和22 s。

根據(jù)CJ/T 417—2012《低地板有軌電車車輛通用技術(shù)條件》第9.11條:“客室門、貫通道等客室內(nèi)設(shè)施的布置,應(yīng)滿足在不大于30 s內(nèi)(含關(guān)門時間)快速集中或疏散乘客上下車的需要”。該車型疏散設(shè)計符合規(guī)范要求。

對火災(zāi)情況下2扇門不能正常用于疏散情況進行模擬,計算,額定載客量266人和超載后368人情況下,通過余下8扇門疏散所需的時間分別為30.1 s和36.7 s。說明實際運營過程中,在發(fā)生乘客慌亂摔倒、車門事故情況外力卡住不能正常開啟、照明不良等情況下,疏散時間可能延長。100%低地板有軌電車車廂內(nèi)無臺階、疏散車門較多并應(yīng)用了更多先進的安全技術(shù),加上司機和導(dǎo)乘人員在事故情況下的正確引導(dǎo),有利于順利完成全部乘客疏散。

3 結(jié)語

低地板有軌電車體積大、速度快、載客量多,一旦發(fā)生火災(zāi)等突發(fā)事故，乘客需及時疏散以保證安全性?？紤]所有車門均可正常使用、因火災(zāi)或故障等原因造成部分車門不可用的情形,本文分別考慮了設(shè)計載客量以及超員最大載客量等不同乘客數(shù)量條件下的疏散過程,建立了乘客疏散模型,模擬分析了人員疏散過程。結(jié)果表明:在設(shè)計載客量條件下,即便兩扇車門不可用造成相應(yīng)通道堵塞,乘客疏散時間也能符合相應(yīng)技術(shù)標準;但是,在超員情況下,100%低地板有軌電車雖然能滿足正常條件下的疏散安全性要求,一旦有車門不能正常使用則有可能發(fā)生疏散時間超出容許值的情況。因此,在低地板有軌電車設(shè)計和應(yīng)急管理中需要有針對性地提高乘客疏散安全性。

[1] 何健飛,劉曉.基于擁擠度的地鐵應(yīng)急疏散路徑優(yōu)化方法[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2013(2):166.

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[4] 夏清水.鐵路客車火災(zāi)應(yīng)急處置對策[J].消防科學(xué)與技術(shù),2006(3):91.

[5] 張希海.談通勤客車火災(zāi)應(yīng)急救援與疏散演練的必要性[J].商用汽車,2010(3):115.

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[7] Gwynne.A systematic comparison of model predictions produced by the buildingexodus evacuation model and the tsukuba pavilion evacuation data[J].Journal of Applied Fire Science,1997，7(3):235.

Simulation Analysis of Low-floor Modern Tramcar Passenger Evacuation ZHANG Lixia,CHEN Juan, ZHANG Feng, FENG Yinjun

Based on a 100% low-floor modern tramcar, an evacuation model is established, which fully considers the interaction between passenger and passenger, passenger and tramcar inner structure, passenger and tramcar environment and so on. The model uses an evacuation software Building EXODUS to investigate the safety level of the tramcar evacuation process.By comparing the evacuation scenario with the designed capacity and the maximum overload capacity, factors that affect the modern tramcar evacuation are discussed. This study provides the basic information for modern tramcar manufacturers and operators in safety strategy design and evacuation management.

modern tramcar; passenger evacuation; simulation analysis

X 951

10.16037/j.1007-869x.2016.05.028

2014-08-20)

*杭州市科技局社會發(fā)展科研專項 (20130533B39)