（载运工具运用工程专业论文）长大公路隧道避难联络通道设置间距研究.pdf

摘要 随着西部大开发的实施以及国家十一五规划纲要的出台，高速公路建设迎来 了空前的建设热潮，作为高速公路重要组成部分的隧道在缩短行车里程、节省投 资费用、保护生态环境方面意义十分突出，所以隧道工程所占的比例也逐渐提高， 其建筑规模朝着长度越长、断面越大、覆土越深的方向发展。 公路隧道具有地下化及封闭性的特点，行车环境较一般开放路段恶劣，极容 易造成安全事故，对于长度超过3 0 0 0 m 以上的特长隧道，紧急避难设施的设置不 可避免，其中避难联络通道( 包括车行和人行联络通道) 更是隧道中唯一能够疏 散、远离灾害发生点，以及进行事故救援的途径 在对隧道内交通特性以及意外事故特性、灾难发生后司乘人员的避难行为理 论了解后，运用多目标模型分析的透明化、合理化、弹性化等有利特点，在考虑 司乘人员避难疏散所需时间的安全性与设施设置成本经济性因素的前提下，本研 究成功建立了公路隧道避难联络通道间距设置模型，并以实际案例进行模型验证， 求得符合要求的合理值 本研究可以提供给决策者，在确保用路人行车安全的前提下，进行客观、正 确的决策，以减少不必要的施工成本及施工期，并可以进一步回馈给现有的公路 隧道设计、规划部门，作为未来其他类似隧道设计上的参考。 关键词：特长隧道，避难联络通道，多目标规划 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n t o ft h ew e s t e r nr e g i o ni nc h i n aa n di n t r o u d u c e dt h e o u t l i n eo ft h e1 1 “f i v e - y e a rp l a n , e x p r e s s w a yc o n s t m c d o n u s h e r e di nt h e u n p r e c e d e n t e db u i l d i n gb o o m , t h es u p e r w a yi s 雏i m p o r t a n tc o m p o n e n to ft h et u n n e l w h i c hm a i na d v a n t a g e si n c l u d i n g ：r e d u c i n gt r a v e lm i l c a g e ：, i n v e s t m e n ts a v i n g s ， p r o t e c t i o no ft h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t a n dg 龇l u a n yt h e r ei sa t r e n dd e v e l o p e di n c h i n a t h a t t h e b u i l d m g o f m a d t u n n e l s i ns c a l e w i t h l o n g e r l e n g t h , 岈c r o s ss e c t i o n , a n dd 啊v 既 w i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fu n d e r g r o u n da n dc l o s e d , t h ee n v i i d n 嗍协o fd r i v i n g o fr o a dt u n n e l sa w o r 8 et h a ng e n e r a lo p e nr o a ds e c t i o n s w i l lb ev e r yd a n g e r o u sf o r s a f e t yc o n s i d e r a t i o n s i ti sn e c e s s a r yt os e te m e r g e n c yc r o s sc o n n e c t i o n s ( i n c l u d i n g v e h i c l e sa n dp a s s e n g e r sc r o s sc o n n e c t o n s ) f o rr e f u g ea n de v a c u a t i o n , e s p e c i a n yw h e n t h el e n g 血o ft h et u n n e l so v e r3 0 0 0m e t e r s a n dt h ec r o s sc o n n e c t i o n sw i l lb et h eo n l y w a y t oa w a yf r o mt h ea c c i d 阻t si f h a p p e n e d a f t e rs n 删n g0 1 1t h e 把i a t e dr e f e r e n c e so ft u n n e la c c i d e n t s 。b e h a v i o r so fc r o w d s ， a n dt h i no fe v a c u a t i o n , w ea p p l i e dt h em e t h o d so fm u l t i - o b j e c t i v ep r o g r a m m m g a n a l y s i s i nt h i s s 缸d y n em u l t i - o b j e c t i v ep r o g r a m m m ga n a l y s i s h a s t h e c h a r a c u ：l i g t i c so fm o r ea p p r o p r i a t er o l e sf o rp a r t i c i p a n t s , m o r cw i d er a n g eo f a l t e r n a t i v e s m o i er e a l i s t i co fm o d e lo fp e r c e p t i o n p r e s u p p o s i n gt h ef a c t o r so fs a f e t y o f r o a d u s 日a n de n g i n e e r i n gc o s t , t h e e v a l u a t i o n m o d e l o f t h e o p t i m a ls p a c i n g o f c r o s s t 删o n sw a sb u i l t1 叩s u c c e s s f u li n 血i ss t u d y a n dw oh a dg o t 也ei n f e r i o rs o l u t i o n s e t so f t h eo p t i m a ls p 扯i n go f c r o s sc o n n e c d 咖 t h a ts h o w e da b o v eo fa l lw e r ew e l ld e s i g n sf o rt h er e s u l t so ft h i ss t u d y 1 1 坞 r e s u l t so ft h es t u d yc a l lb ea f f o r d e dt ot h ed e c i s i o n - m a k e r sf o ro b j e c t i v ea n dc o r r e c t d e c i s i o n s i no r d e r 协a v o i dt h ew a s t eo fe n g i n e e r i n gc o s ta m d 缸f u r t h e r m o r e , i nt h e f u t u r et h er e s u l t sc mb es e n tt ot h et u n n e lp l a n n i n ga n dd m i g m n gd e p a r n n m t sa s f e e d b a c kd a t aa p p l i e di ns i m i l a ro t h e r s k e y w o r d s ：e x l r a - l o n gt u n n e l , c r o s sc o n n e c t i o n s ，m u l t i - o b j e c t i v ep r o g r a m m i n g i v 重庆交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 学位论文作者魏杜玖 日期：岬年月加日 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论 文。 学位论文作者躲杠故 日期j 唧年弓月加日 巧霉l 日期：矗峰弓月加b 1 研究背景与目的 1 1 1 研究背景 第一章绪论 改革开放以来，我国国民经济迅猛发展，公路建设更是日新月异；随着国 务院“7 9 1 8 ”国家高速公路网规划纲要的出台，全国性高等级公路路网格局正 在形成。由于高等级公路的线形技术指标较高，当其进入山区或重丘区时，就 不可避免的需要采用隧道来穿山越岭。因此，在高等级公路迅速发展的带动下， 作为公路重要组成部分的公路隧道也迎来了规模空前的建设热潮。截止2 0 0 4 年年底，我国公路隧道总数已经超过2 0 0 0 座，惫里程超过1 0 0 0 多公里；同时， 公路隧道的规模也朝着长大的方向发展。目前我国建成的3 0 0 0 米以上的特长 隧道有1 3 座，还有许多特长隧道在规划之中。这些特长隧道大都位于国家主 干线上，发挥着显著的经济和社会效益。 公路隧道作为特殊的行车空间，与一般开放路段截然不同，其特点主要表 现在封闭性、可达性低、情况不明性、联络与救援困难等，并且在通风、照明 和行车视距上受到很大的限制，给隧道使用者在心理上造成极大负担。同时， 隧道内一旦发生事故，由于其封闭性的特点，极容易酿成二次事故，带来更大 的灾难与伤亡。近年来国际间公路隧道事故频频发生，各国致力于从事故中吸 取教训以防患于未然，并提出改善措施来提高隧道安全等级，从欧盟的各相关 研讨会如t c 、 i m 以及b h r g 等会议的研究内容便可以看出其发展方向n 1 我国公路隧道交通起步晚、发展快、事故多，在安全防范、事故救援方面落后 于西方国家，因此，国家十一五规划纲要明确提出要重点开发各行业的事故预 防预警技术。通过对已经掌握的国内外资料以及对隧道交通安全发展趋势分 析，可以肯定公路隧道的交通事故危险呈上升趋势，其主要原因有1 2 1 交通流量的逐年增长； 危险品运输的逐年增多； 隧道数量的日益增多； 隧道长度的逐年增长： 车辆行车速度的加快( 国内) ； 恐怖主义的发展日趋严重 第一章绪论 注： r r c - - - - i m e n a t i o n a lt e c h n i c a lc o n f e r e n c e s 1 1 闭卜! i l m n e im a n a g e m e n t 血衄皿a 6 嘲1 b h r g - - - - b h r g r o u p l i m i t e d i n t e r n a t i o n a l s y m t 瑚i u m o n x e m d y n a m j c a n d v e n t i l a t i o no f v e h i c l et u n n e l 1 1 2 研究目的 一般来说，特长公路隧道的交通量大，对运营管理等方面要求较高，目前 其设计基本上是参照已有的少数长大隧道进行尽管我国已经在部分隧道开展 了少数科研项且，但是其研究成果适用面相对较窄，整体性、系统性不强，特 别是相对于特长隧道而言，缺乏对系统内各个环节的关键技术的综合研究，这 是亟待解决的问题，邵怀高速公路雪峰山隧道也是如此 雪蜂山隧道作为我国目前第三长的公路隧道，总长7 公里左右，属特长规 模隧道。驾驶员按正常行车速度6 0 - 8 0 k m h 计，在洞内行车时间将达到4 3 8 - 3 2 8 秒，洞内的照明、c o 、烟雾等都将对驾驶人员产生视觉与心理方面影响，加 之交通量也较大，这期间的可变因素较多，各种交通安全问题日益突出。 由于隧道长度的增加、运输物品复杂性的提高和恐怖主义( 人为纵火) 等 因素，隧道发生火灾风险的概率也在不断上升。隧道火灾不仅严重威胁人的生 命财产安全，还对隧道内的设施设备、人们的交通出行造成巨大损害，降低了 使用者对隧道安全性能的信任，造成不良的社会影响。然而，目前我国还没有 针对长大公路隧道出台相关的消防设计规范，大多数是借鉴国外的成果。西南 交通大学曾经在模型隧道内进行过火灾模拟，但是主要是研究火灾的温度场分 布情况，对人员的疏散很少涉及。公路隧道交通工程设计规范 ( 兀b 们d 7 1 2 0 0 4 ) 对隧道的消防设计进行了较为翔实的介绍，但大多数都是 推荐性的，而且对于火灾中的人员疏散如何进行具体的量化与评价，没有给出 可行的方法。长大公路隧道内的横通道问距的设置合理与否，也是参考国外的 相关成果。为此，研究和开发具有中国国情的隧道安全防范和管理方法具有相 当紧迫的现实意义，避难通道间距设置方法研究就是其中重要的一环 1 2 交通隧道事故统计 1 2 1 国外的隧道事故 2 第一章绪论 表1 - 1 国外近年来发生的公路隧道事故( 事故类别火灾) 隧道名称发生事故时间事故原因事故损失 备注 日本关门 1 9 7 1 0 8 1 i 大卡车与小汽车 ( 3 4 6 1 k m )相撞，油箱起火 4 辆卡车与2 辆死亡7 人、受伤 日本阪隧道 1 9 7 9 0 r 7 1 l轿车前后追尾并1 人，1 7 3 部汽车 引发火灾全毁。 一辆载有2 0 0 桶 1 人死亡、2 辆卡 日本g a j l w a r a 隧 1 9 油漆( 3 6 0 0 升) 道( 0 7 4 k i n ) 车报废 的卡车撞上边墙 美国奥克兰 酒后肇事，违章 7 人死亡、2 人受 火势持续2 小时 c a l d e c 斌隧道 1 9 8 2 0 4 行车并引发火灾 伤、8 辆汽车被 4 0 分 ( 1 0 2 8 k m )毁。 瑞士g t t m e f e m 1 9 盯卡车与前后追撞 2 人死亡、3 辆汽 隧道( 0 3 4 3 k m )车损坏 挪威h o y d e n 隧 1 9 9 3 一辆摩托车与两 5 人受伤。一辆 摩托车与两部汽火势持续一小时 道( 1 2 9 k m ) 部汽车前后对撞 车被损 3 人死亡、4 人受 奥地利p f a n d e r 1 9 9 5 0 4 1 0 联结车对撞 伤，一辆卡车、火势持续一个小 隧道( 6 0 7 1 9 k m ) 一辆集装箱车以时 及一辆汽车被毁 一辆汽车因雨天 意大利l m l a 路面太滑，在加5 入死亡、人 d e l l e f e m i n i n e1 9 9 6 3 1 8 速超车时打滑撞受伤，一辆卡车、 击护栏后横摆，一辆巴士以及 隧道( 0 1 4 8 k m ) 造成1 6 辆汽车1 8 辆汽车报废 追尾 1 2 人死亡，4 9奥地利萨而斯堡 奥地利t a e e m 隧 l 钙掺2 9 前后车辆追尾。人受伤，1 4 辆卡 附近连接德国与 道( 6 4 0 1 k i n )造成连环爆炸 车以及2 6 辆汽意大利的重要公 车被毁路 一辆客货两用车 澳门松山隧道罗 驶入隧道时失 客货车车头凹 理基博士大马路 2 0 d o _ 1 2 2 7 控，撞击路边护 陷，驾驶员被卡 栏及隧道壁后翻 入口 在车内 车，车头严重毁 坏 瑞士圣伯纳迪诺一辆卡车在经过 隧道 s a n 2 l lo 2 5 隧道时在转弯处1 名小巴士司机 b e m a r d i n o翻车，并与对面死亡 ( 6 5 9 6 k m )来车对撞 3 第一章绪论 隧道名称发生事故时间事故原因 事故损失备注 自从圣哥达隧道 瑞士圣伯纳迪诺 卡车司机严重受关闭后。其交通 隧道 s a n 2 l 1 0 3 0 一辆卡车撞击一 伤，造成短期交 量增大到三倍， b e r n a r d i n o辆旅游车 通中断有时一天有高达 ( 6 5 9 6 i o n ) 4 5 硼3 _ v 通过。 挪威s e u 酋t a d 隧 2 0 0 0 0 7 1 4 前后追尾并引发 6 人受伤、5 辆汽 火势持续韬分 车与一辆摩托车 道( 1 2 7 2 k m )火灾 钟 被毁 奥地利o l e i a l m 2 1 驱0 6 两车对撞并引发5 人死亡、4 人受 隧道( 8 3 2 i o n )火灾伤 瑞士南部阿而卑 两辆卡车对撞并 1 1 人死亡斯科隆隧道2 1 1 0 引发火灾 ( 1 7 l 【m ) 丹麦南部 交通封闭、4 人 g u l d b o r p u n d 海 2 1 1 0 1 7前后追尾死亡、7 人受伤， 底公路隧道 9 辆汽车被毁 ( o 4 6 i o n ) 瑞士圣哥达隧道 两卡车对撞并引 1 1 人死亡，3 0 0 s t g o t t h a r d2 l - l o 2 4发火灾，肇事司 米隧道项部坍塌 ( 1 6 9 1 8 k m )机酒后驾车 小型巴士与汽车 韩国汉城弘智门 2 3 0 6 ，0 7 相撞起火，通风4 0 多人受伤，其 隧道系统未能正常启 中6 人伤势严重 动 日本首都东京一 2 啷1 5 一辆卡车在改水司机受伤并造成 隧道稻那撞上支柱交通堵塞 一德国人驾驶的 汽车与一辆意大 瑞士南部阿尔卑 利载重汽车迎面 斯山科隆隧道 2 蚴1 8相撞，德国司机 ( 1 7 k m )当场死亡。而卡 车司机只受轻 伤。 4 雕州峨 如骠塔聚嬉 ，咧 乓n 杷恳五 釜嘁癸 噶k 蓁囊薯 镁 k 棚 菩铸墨螽器量器 拭 拭区 餐 豁嘲 一n 捌 癣啦萋需蘧囊 j 掣“ 毽，瘘 皿 毽 蠡熏独 蓉稚嘲蜂 罂鬟蔷蚕聋塞疆 栅懿 搿鞲比辑 l 鞲 罄丢 薜褰 口 一 甚莓 磷 - ：薜 驿皱鬃蓬 辎补。钟 水 薜 鋈堑婶岛七 寸 辑褂 辂 辟 _ 霉 u 嘏$ 寸u 蠼 猷 似 耍嚣 献 鼙萋 暇 _ 一 一 一i 龠 一 警 錾 困萱 耨 唾 辎 靼 拮凝 勰鼙靛霉辑 l 己 暴 震 赡 到 扑* 趔杈k 糕 * 趟期 胛譬 窖 薜 疆 肝肝 卖景排磁廿 * 斗 鼍卜*巨寂疆舞稷 佛副疆删掣蜊 糊撄k锚s描 赫 壶蓉簧 镊 霹 叁蠢簧 露 既牖 舞鼋 球 | ( 型 耋 拇 多蓬露 耋星蓉弛 蝰 藩 盏孳：畸_o 薹一 趔 宣 芝 曩 簦量壅薹垂謇 售曼 一 薯9 最卅罂针蒋幕拭球铽 寻 船料，援 虫 躲 * i 摊 叫删 黎饔蚕 峙镶悟 嘲暖啊 暖 拭区 赠餐赠 ， 一 - 二“n 瞽蠡垂量罂囊蚕鑫叹 印匠 竣蕲 0 专 壤 ，薜 婪i 甚 嚣盐 扉尝 单 壤 口辟 _ $ 寸u u 猷 童豢 献 献 - _ a 一 一 一_ 一 ：| | f 警 神 辍 褂 j 王 岬鞭 稿s 垂莩 斗 * 靛 祀圜骝 靛 铺姗赶 薜牛辍 枷 ig- k 壤 气 “ * 褂 鼍卜* 业 摊积摊 彩每 露霹 三- 霹k 驽二襄髫 斗舞 穆确斟得棚耐棚蠲 豫耋曩蠡 薹善鬲翼善露 出 f 。稿 妻蚕舛委蚕廿 奏藿蚕薹 主蔫 謇蚕昌2 亡 拭k承铽排窭 第一章绪论 表1 - 3 国外近年来发生的公路隧道事故( 事故类别其他) 隧道名称发生时阔事故原因损失情况备注 一辆卡车在比什 汽车捧出的尾气 凯克1 4 0 k m 处 致使在隧道内开 比什凯克至奥什 2 1 0 & 0 3 的隧道中抛锚。 车等待的人群中 的隧道造成交通阻塞， 5 人死亡，2 3 人 因隧道通风不畅 就医 引起中毒事件 意大利与奥地利 1 9 0 5 1 2 维修中的高速公聚氨材料燃烧产 间的隧道路隧道发生火灾 生毒性气体 法国巴黎载有1 6 吨多元1 2 人因浓烟受 c r o s s i n g b p - a 6 l 少7 6 酯软片滚筒卡车到轻伤，一辆卡火势持续1 小时 隧道( 0 4 3 k i n )因高速起火车烧毁 1 2 2 我国隧道交通事故情况 1 9 9 1 年上海延安东路隧道发生火灾事故；1 9 9 8 年7 月7 日福建盘陀山第二 公路隧道内的一辆货车引发交通事故后导致火灾；1 9 9 9 年浙江大溪蛉隧道发生 有害物体泄漏；2 0 0 2 年1 月1 0 日，浙江猫狸岭隧道因司机不慎点燃发动机造 成火灾事故；2 0 0 2 年1 1 月吉林某隧道内因交通事故引发火灾。 公路隧道的交通事故几率与隧道的长度、交通量成正比。而长大公路隧道 的交通事故只能是推迟或者降低损失，但是不可避免。 1 3 预期研究结果 在有限的资源条件下，获得最大的成效，一直是众所追求的目标，避难联 络通道合理的间距设置，除能减少不必要的旌工成本及工期的浪费，也能确保 司乘人员在隧道路段中行车的安全性。在本研究中，预计希望能够达成以下目 的： 1 、通过对隧道交通特性与意外灾害的型态以及避难理论的了解，运用多目 标规划分析，建立起公路隧道紧急避难联络通道设施设置间距研究的评估模型； 2 、利用所建立的评估模型，以工程实例进行模型验证，求解在不周布设情 形与设置间距的状况，在考虑安全有效与经济合理目标前提下的最适合解的组 合； 3 、将研究的成果提供给决策者进行客观、正确的决策；进一步回馈给现有 7 第一章绪论 公路隧道相关设计，规划部门，作为未来其它类似隧道设计上的参考。 1 4 本文创新点 1 、将避难行为理论首次应用于长大公路隧道的避难联络通道间距设置： 2 、将火灾温度场分布理论、烟雾扩散理论、c o v i 值作为控制数据应用于 人员避难逃生； 3 、采用c f d 模拟隧道内的火灾情形，描述在不同火灾规模下临界风速的 确定； 4 、综合考虑人员安全逃生以及建设成本的经济合理性，建立了长大公路隧 道避难联络通道间距设置模型，在实际应用中具有明显的指导意义 1 5 研究方法 通过对国内外的相关文献的分析整理，以及隧道现场的实际考察，与避难 联络通道间距设置相关的因素主要包括：隧道的交通量大小，交通组成；火灾 规模；以及经济因素等，本文着重考虑避难安全时间与经济效益两个方面的因 素。 在对隧道交通特性以及意外灾害的情况、避难理论的了解、隧道火灾烟流 以及温度场分布、不同火灾规模下临界风速确定的基础上，建立公路隧道紧急 避难联络通道设施设置间距研究评价模型。 i 第一章绪论 1 6 本章小结 圈1 - 1 研究方法与流程 通过对国内外相关文献的整理，首先分析了公路隧道与普通高速公路的异 同点，阐明了隧道交通安全管理的重大意义，认识到隧道灾害事故的危险性以 及国内相关研究工作的滞后性，并在此基础上提出本文的研究内容、研究方法 9 第一章绪论 和流程。 第二章避难行为理论及避难安全设施 2 1 灾害发生时紧急避难 2 1 1 灾害发生时的紧急避难行为 对处于特殊环境下人的行为的了解与认识，将有助于在灾害事故发生前进 行避难疏散计划的编制，以及事故发生时对疏散工作的准确掌握。当人们身处 于密闭或者地下结构中，感觉到生命安全遭到威胁时，偶然发生的意外事件将 有可能酿成巨大的灾难。 长期以来，心理学家早已经否定了当人们遇到灾难时会惊惶失措逃离现场 的说法，通常基于好奇心，人们为了要了解所感受到的各种征兆，遭遇灾难时 的第一个动作往往是先查看周围的环境情况珏1 。心理学家g u y l e n el r o u l x 曾经 指出，事实上，人们会根据他们面对灾难时对事故的了解程度进行决策思考 在火灾初期，除非他们已经闻到了烟雾或者听到了火灾警报，通常不会有所行 动，多会否认或忽路危险情况 4 1 。欧洲公路隧道车辆事故模拟试验结果显示， 当模拟车辆起火并且有烟雾开始冒出时，事故车辆后方的其他驾驶人员，仍然 只是坐在自己的车内观望，部分司乘人员则关起车门窗以防止烟雾进入，直到 他们听到疏散车辆的通知或者指令，以及看到其他驾驶员驱车离开的动作后才 开始离开事故现场。 通过对火灾发生前后人们的行为情况进行分析认为，当灾害事故发生时， 避难者可能产生的行为模式，可以分为四个阶段巧： 1 ) 认知：感受到灾难发生的各种征兆，产生初期模糊的信息，知道灾难 的发生： 2 ) 逃生前准备：从明确知道灾难发生，到开始逃生前所产生的各种行为； 3 ) 逃生时行为：当察觉到灾难确实已经相当严重或因其他原因，开始采 取逃生、疏散的过程； 4 ) 逃生结束：不论是否成功逃离现场，到此阶段所有的逃生避难行为都 停止。 相对的，避难联络通道在公路隧道中的设置原则，必须要确保在避难空间 中能够提供足够的时间，避免烟雾进入，以保护避难者的安全，所以在设计避 难设施时应该要掌握几个原则嘲： 第二章避难行为理论及避难安全设施 i ) 紧急避难路线要简单明了； 避难手段以使用原始的方法为准； 3 1 避难对策应重视凭直觉而采取行动，同时应具备有第二、第三套方案 为宜； 4 ) 避难设施以固定设施为原则； 5 1 通道末端最好为出口或者楼梯，否则最好有窗户与外界相通； 6 ) 安全门平常为关闭状态，或采用避难时可以自动关闭的构造型式 2 1 2 避难疏散理论 台湾学者黄彼得认为，遭遇火灾的避难逃生所包括的因素众多，关系复杂， 但主要需考虑三项因素7 1 ： 火场燃烧的成长以及变化； 火场避难环境的变化； 火场中避难者在心理、生理、行为上的变化。 固2 - 1 避难三要素间的关联围 第二章避难行为理论及避难安全设施 关于避难疏散时间的估算，许多学者曾经提出各种计算模型，主要包括以 下几种： 1 ) 英国学者m a r c h a n t 硌1 避难时间的计算模型： 三墨圣墨l ( 2 - 1 l 2 7 ；感知灾难发生所需要的时间； z ：对灾难发生时作出反应所需时间； ：对灾难反应后采取行动所需的时间； z ：行动开始至抵达安全地点所需的时闻； l ：灾难发生至伤亡开始出现，避难者无法自立逃生，需要外界救援的时 间。 分子代表避难者从灾难发生开始，到抵达安全区域( 或相对安全的区域) 采取的各种行动所需时间的总和，分母表示由灾难发生至伤亡开始出现，避难 者无法自立逃生，需外界救援的时间。当分子大于分母，计算结果大于1 ，表 示避难者所需时间比允许的时间长，有可能逃生失败，产生伤亡情况；所以在 避难设施的设置上，多采取分子小于分母，使计算结果小于1 的设计由此可 知，灾难发生时的逃生避难疏散是一场与时间的竞赛。 避难者许可时间l ，代表自灾难发生至伤亡开始出现，避难者无法自立逃 生，需外界救援的时间。这段时间将随着灾难发生的程度、灾难现场环境、以 及灾难本身有相当大的区别，以火警为例，爆炸事件通常不到一秒钟，一般火 灾从数分钟到数小时不等 在传统建筑设计中，通常会将避难许可时间设定为2 5 分钟，这是以1 9 3 5 年的研究报告加上其他一些资料所构成的英国战后建筑研究第2 9 号文件咖 ( b r i t i s h sp o s t w a r b u i l d i n gs t u d i e s n o 2 9 ) 为依据。该文件是由1 9 1 1 年英国爱 丁堡皇家戏院以及其他相关重大火灾案例为调查报告的整理结果，为什么要加 强撤离某一空间的避难许可时间为2 5 分钟的概念呢? 因为超过此时限，避难 者大多无法安全逃离险境而导致伤亡不过避难中所需避难许可时间仍需要进 行相关深入研究，以求取得较为客观的结果。 2 ) 日本学者户川喜久二( k i k n j it o g a w a ) m t o g a w a 假设避难人员前端抵达距离最远端的避难逛生出口时，后续的人员 将朝出口连续流动，无间断现象产生，那么避难疏散所需时间髓可表示成： 1 3 第二章避难行为理论及避难安全设旌 玉 i f + 南( 2 - 2 ) 置：避难人员离最远端的避难逃生出口的距离( 米) ； v ：自由步行速度( 米，秒或米，分钟) m ：避难疏散的人数： ：避难人员往出口外疏散通过的速度( 人，秒米或人f 分钟米) ； 口：避难疏散通道的宽度( 米) ； 公式中的第一部分为避难人群中的第一个人抵达疏散出口所需时间；第二 部分则为后续避难人员完全通过出口所需时间，两部分的总和即为避难疏散所 需的时间。 3 ) 台湾学者沈子腾m 1 认为影响避难容许时间的因素，包含有环境、火、避难者生理及心理上的 不同因素： 火场温度达到人体所无法抵抗的时间； 火场烟雾浓度达到人体无法抵抗的时间； 滞留灾害现场时间太长以致于无法忍受的时间。 对于避难时间的评估，主要是通过避难所需时间和安全极限时间的比较。 安全富余时间= 安全极限时间一避难所需时间= 乃一晖+ 霉+ + ) 安全极限时间l 为灾难发生至伤亡开始出现，避难者无法自立逃生，需外 界救援的时间；避难所需时间也同样对灾难感知l 、作出反应c 、采取行动瓦， 及行动开始至抵达安全地点所需的时间z 的总和，当避难所需时间少于安全极 限时间，则避难者将能够安全疏散逃离灾害现场。 4 ) 加拿大学者p a u l s l l 2 1 , 1 1 3 1 n 4 1 9 3 5 年美国国家标准局( n a t i o n a lb u r e a uo f s t a n d a r d ) 及美国消防协会 ( n a t i o n a lf i r e p r o t e c t i o n a s s o c i a t i o n ) 发表了有关建筑结构物对于出口设计的报 告，该研究结论之一为通道、出口设计时所采用的“单位宽度”的概念： 成人的肩宽为2 2 英寸( 5 3 c m ) ； 经过受限制的空闻时，宽度将是主要的影响因素； 人与人之间是肩并肩前进，不会互相交错重叠； 提供给两人或两人以上同时通过的通道或出口，其宽度加倍即可；就 是每增加一个单位宽度，所通过的人员流量可增加一倍； 避难者之间不必考虑人与人之间所想保留的空间，避难者的心理因素 可忽略。 1 4 第二章避难行为理论及避难安全设施 加拿大学者p a u l s 通过对加拿大办公大楼的试验验证后，提出采用“有效 宽度”以修正传统的“单位宽度”。p a u l s 观察到，人在行走时会产生向两侧摆 动的现象，而且会自动的左右错开，与其他人自动保持一段距离，特别是在以 慢速行走时，并不会像。单位宽度”所假设的行人肩部宽度为静态的尺寸所 以通道所能提供的“有效宽度”，应该是离两侧墙壁1 5 c m 处，或离扶手中央9 c m 处开始计算的通道宽度，如下图所示： 围2 - 2 通道有效宽度示意图 5 ) 我国学者彭立敏等n 卯 主要思想是分别计算人员疏散时间和火灾危险时间，当人员疏散时间小于 火灾危险时间，则逃生成功，反之则可能逃生失败。 乱人员疏散时间的计算 人员疏散时问7 舢是指起火时刻到人员疏散至安全区域的时间。紧急情况 下，k 包括火灾探测报警时间咒h 、预动作时间和人员疏散运动时间 1 客车内的疏散时间f l ， 不同人的行为特点不同，按正常人情况考虑，在座椅密集的车辆内，人的 行走比较困难。研究表明，人员在车内的疏散速度为0 2 加4 m s 。从大量行为 反应统计研究可知，由于着火车辆内人们可很快直视火源，其探测及行为反应 总时间可取平均值为6 0 s ，实际疏散行动时间应包括这种探测及反应时间 2 阻塞情况下客车内疏散时间t 。： 第二章避难行为理论及避难安全设施 大批人员拥挤到疏散通道口( 车门口) 可能会受到阻塞，同时疏散通道口 宽度不能完全用于人员通行，有效宽度大约比实际宽度窄3 0 0 - 4 0 0 m m 左右阻 塞时的疏散时间可以由下式计算。 z2 磊苗丽(2-3) 式中p 临危区域人数，人； 捍出口数； ，单位疏散通道口宽度单位时间通过的人数，为1 2 - 1 5a ( m s ) ； w 疏散通道口宽度，m 。 对于这两个特性时间，当毛 l q 5 07 0 0 1 0 5 03 5 0 一7 0 0 ，5 0 停车道oooo 故障停车弯 o 回车弯 。 工程设施 逃生通道参考r a b t 2 5 i 3 紧急人行通道 高度限制oooo 紧急电话 o 扩音器 。 通信设施 闭路电视。 无线电装置 火警通报设手动火灾报警装置 o 施 自动火灾报警装置 o 手动式灭火器 o 消防设旃 消防栓 o 避难指引设 o 旅 ：标准配置 o ：特殊需求时装备 4 ) 奥地和隧道设计准则整理 奥地利隧道运转及安全设施设置准则有关隧道安全设施设准则重点整 如下： 规划为双孔，但初期仅建造单孔的隧道，其规定适用于双向行驶的隧 道； 因第二孔封闭而作短暂双向行驶的隧道，仍视为单向行驶的隧道； 第二章避难行为理论及避难安全设施 举例如长度9 9 0 m 与长度10 t o m 的隧道，因两者内部的状况不易区别， 故用于决定隧道运转及安全设施配备的临界长度应视的为标准值。若 隧道的长度与临界长度相差不大，可视实际状况检验何种规定适用于 个别的状况； 设置工程设施时，基于经济的理由，必须考虑大地工程的条件，必要 时也要考虑地形的条件； 隧道中运转及安全设施的设计基于紧急呼救设施的标准间距。在a b s a 电缆标准化长度的考虑下，其大小定为2 1 2 m 。因此，相关规定的应用 应尽量使运转及安全设施均匀分布于隧道全线； 隧道运转及安全设施设置准则中隧道工程设施与安全装备的设置标准： 扎工程设施 停车弯：在长度大于1 , 0 0 0 m 的隧道内，只要大地工程条件许可，应在单向 交通的右侧及双| 句交通的两侧设置同样高程豹停车弯，其设置间距与隧道口的 距离通常为8 5 0 m 左右，但最多不得超过l 。1 0 0 m 。停车弯应配合紧急呼救设施 的标准分布而设置，使每停车弯均设有一套紧急呼救设施。 回车弯：在长度大于4 , 0 0 0 m 的隧道内，若无法符合要求设置车行横通道， 则通常需要在每三座停车弯处设置一座回车弯。 紧急呼救凹槽：紧急呼救凹槽中须设置紧急呼救设施。 紧急呼救设施：隧道中须设置紧急呼救设施，其布设须注意以下的规定： 在考虑a b s a - 缆线的标准长度下，其设置间距一般约为2 1 2 m 在不连接a b s a - 缆线的隧道内，其设置间距最大得增加至2 5 0 m 。 须于隧道入口外直接设置紧急呼救设施。 紧急呼救设施设置于单向行驶隧道右侧及双向行驶隧道两侧的紧急呼救凹 槽中。此外，在车道的另侧所有停车弯与回车弯均须配备紧急呼救设施。 灭火凹槽：灭火凹槽中须设置消防取水站和相关设备每一紧急呼救站须 配置两具6 蚝灭火器，灭火器须雒扑灭a 与b 级的火灾。消防栓的供水