低地板现代有轨电车乘客疏散模拟分析*

张丽霞 陈 娟 章 峰 冯银均

(浙江省安全生产科学研究院安全工程与技术研究重点实验室,310012,杭州∥第一作者，高级工程师)



低地板现代有轨电车乘客疏散模拟分析*

张丽霞 陈 娟 章 峰 冯银均

(浙江省安全生产科学研究院安全工程与技术研究重点实验室,310012,杭州∥第一作者，高级工程师)

对某市拟建设运营的100%低地板现代有轨电车,建立了人与人之间、人与结构之间和人与环境之间互相作用模型,采用人员疏散模拟软件BuildingEXODUS进行乘客疏散安全性摸拟研究。比较分析了设计载客量和设计超员载客量情况下的乘客疏散过程,探讨了影响现代有轨电车疏散和逃生的主要因素,可为现代有轨电车制造和运营单位采取安全措施和应急管理提供参考。

现代有轨电车; 乘客疏散； 模拟分析

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

现代有轨电车车辆型式与地铁相似,载客量、乘坐舒适感、稳定性均高于传统地面公共汽车,但建造成本仅为地铁的1/4～1/3,因此,现代有轨电车在国内得到了迅速发展。

现代有轨电车是一种典型的公共交通工具。近年来,公共交通工具发生火灾造成重大人员伤亡的案例时有发生,例如:2003年2月18日,韩国大邱市地铁中央路站发生火灾,造成135人死亡、137人受伤、318人失踪;2009年6月5日,成都北三环川陕立交桥处一辆行驶中的公交车发生燃烧事故,造成27人遇难、72人受伤;2013年6月7日,福建省厦门市一辆公交车在行驶过程中突然起火,大火造成47人死亡、34人受伤。因此,确保公共交通工具在火灾等情况下乘客的安全性受到广泛的关注[1-5]。由于现代有轨电车最大运量是道路公交车的6至8倍,体积大、速度快、载客量多,作为大型移动公共场所,其逃生时间非常有限,因此在有轨电车运营过程中,一旦发生火灾、恐怖袭击等情况,保障乘客能够迅速安全疏散是防止人身事故的重要措施。

本文通过运用BuildingEXODUS软件对某市拟选用的100%低地板现代有轨电车车型和设计载客量进行事故情况下的乘客疏散情况模拟计算,以分析研究影响有轨电车疏散逃生的主要因素,为有轨电车制造和运营单位采取安全措施和应急管理提供依据。

1 模拟计算场景

1.1 计算基本参数

BuildingEXODU软件是由英国格林威治大学的Prof.Galea小组开发的人员疏散软件[6,7]。该软件主要考虑人与人之间、人与环境之间以及人与结构之间的交互作用。软件包含被困者、行动、行为、毒性、灾险5个核心子模式,对拟逃生环境内部结构进行网格划分。

模拟环境为某市拟投运的100%低地板、电容储能有轨电车。车辆编组示意图如图1所示。

图1 某市拟投运的现代有轨电车车辆编组示意图

列车为四模块编组,长36.5 m,宽26.50 m,列车正常定员266人,超员时最大载客量368人。车门数量为10扇/侧,车门净宽为1.3 m，车门净高为2.08 m。贯通道宽为1.2 m，贯通道高为2.0 m,转向架区域过道宽为0.665 m。根据以上参数,建立疏散场景模型如图2所示。

图2 疏散场景模型建立

在模拟计算中,不同年龄、不同性别的乘客具有不同的反应时间和移运速度。对有轨电车设计额定载客量和超载情况下最大载客量在一般事故和火灾事故(2扇门不能打开)情况下进行模拟分析,并根据一般城市公共交通高峰期乘车人员特征建立乘客构成(如表1所示)。

表1 模拟计算乘客构成

通过两种载客量和两种事故情形进行4种场景模拟分析,即:

(1) 场景1：额定载客量266人时,发生事故(无火灾,10扇车门全开启)乘客紧急疏散;

(2) 场景2：额定载客量266人时,发生事故(如火灾等造成2扇门不能正常开启,8扇门开启)的乘客紧急疏散;

(3) 场景3：超员载客量368人时,发生事故(无火灾,10扇车门全开启)乘客紧急疏散;

(4) 场景4：超员载客量368人时,发生事故(如火灾等造成2扇门不能正常开启,8扇门开启)的乘客紧急疏散。

1.2 各场景下软件模拟分析

1.2.1 场景1疏散过程模拟列车

模拟条件:额定载客量266人,列车发生事故(无火灾,10扇车门全开启)乘客紧急疏散。模拟截图如图3所示。

图3 场景1疏散过程模拟结果

场景1模拟结果:在车门全开情况下，车内266人正常总疏散时间为20.6 s。

1.2.2 场景2疏散过程模拟

模拟条件:疏散总人数266人,假设第2节车厢发生火灾。如图4所示,封堵了第二节车厢的相应车门,无法用于疏散。模拟截图如图5所示。

图4 场景2疏散模拟第二节车厢局部放大图

图5 场景2疏散过程模拟图

场景2模拟结果:在事故造成2扇车门及相应通道被堵情况下,车内266人总疏散时间为30.1 s。

1.2.3 场景3疏散过程模拟

摸拟条件:疏散总人数368人,列车发生事故无火灾(10扇车门全部打开),乘客紧急疏散。模拟截图如图6所示。

图6 场景3疏散模拟结果

场景3模拟结果:在车门全开情况下，车内368人正常总疏散时间为22 s。

1.2.4 场景4疏散过程模拟

模拟条件:疏散总人数368人,乘客构成比例不变,假设第二节车厢发生火灾,封堵了第2节车厢的相应车门,无法用于疏散。

图7 模拟场景4结果第二节车厢局部放大图

场景4模拟结果:在事故造成2扇车门及相应通道被堵情况下,车内368人总疏散时间为37.4 s。

2 结果分析与讨论

对所选车型和设计载客量进行了事故情况下的人员疏散情况模拟计算,在10扇车门全部能够开启情况下,列车额定载客量266人和超载后368人情况下,乘客疏散时间分别为20.6 s和22 s。

根据CJ/T 417—2012《低地板有轨电车车辆通用技术条件》第9.11条:“客室门、贯通道等客室内设施的布置,应满足在不大于30 s内(含关门时间)快速集中或疏散乘客上下车的需要”。该车型疏散设计符合规范要求。

对火灾情况下2扇门不能正常用于疏散情况进行模拟,计算,额定载客量266人和超载后368人情况下,通过余下8扇门疏散所需的时间分别为30.1 s和36.7 s。说明实际运营过程中,在发生乘客慌乱摔倒、车门事故情况外力卡住不能正常开启、照明不良等情况下,疏散时间可能延长。100%低地板有轨电车车厢内无台阶、疏散车门较多并应用了更多先进的安全技术,加上司机和导乘人员在事故情况下的正确引导,有利于顺利完成全部乘客疏散。

3 结语

低地板有轨电车体积大、速度快、载客量多,一旦发生火灾等突发事故，乘客需及时疏散以保证安全性。考虑所有车门均可正常使用、因火灾或故障等原因造成部分车门不可用的情形,本文分别考虑了设计载客量以及超员最大载客量等不同乘客数量条件下的疏散过程,建立了乘客疏散模型,模拟分析了人员疏散过程。结果表明:在设计载客量条件下,即便两扇车门不可用造成相应通道堵塞,乘客疏散时间也能符合相应技术标准;但是,在超员情况下,100%低地板有轨电车虽然能满足正常条件下的疏散安全性要求,一旦有车门不能正常使用则有可能发生疏散时间超出容许值的情况。因此,在低地板有轨电车设计和应急管理中需要有针对性地提高乘客疏散安全性。

[1] 何健飞,刘晓.基于拥挤度的地铁应急疏散路径优化方法[J].中国安全科学学报,2013(2):166.

[2] 贺利工.浅谈地铁地下区间侧向疏散平台疏散[J].中国安全生产科学技术,2013(7):49.

[3] 史聪灵.地铁安全疏散研究[J].现代职业安全,2012(1):102.

[4] 夏清水.铁路客车火灾应急处置对策[J].消防科学与技术,2006(3):91.

[5] 张希海.谈通勤客车火灾应急救援与疏散演练的必要性[J].商用汽车,2010(3):115.

[6] Galea.A general approach to validating evacuation models with an application to EXODUS[J].Journal of Fire Sciences,1998，16(6):414.

[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)

*杭州市科技局社会发展科研专项 (20130533B39)