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高速铁路隧道救援站火灾烟气控制的理论与应用

时间:2023-09-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:此外,儿童与老人的行走速度相对缓慢,疏散过程中,易产生拥堵,发生踩踏。发生突发事故时,人员采取的疏散行动因其在车厢中所处位置的不同而不同。

高速铁路隧道救援站火灾烟气控制的理论与应用

高铁隧道火灾一旦发生,人的心理便迅速发生变化,不同的人背景不同、心理素质不同,产生的应激行为也不同。并且,行为反应特征还受很多种因素的影响,如对环境的熟悉程度、文化传统、风俗习惯、年龄、性别、健康状况、受教育情况和阅历等。因此,只有分析火灾事故中人的自身主体因素及异常行为、人群的行为特征,才能更好地把握人的因素对人员安全疏散的影响,从而保证整体人员疏散过程的高效有序。

5.4.6.1 主体因素对疏散的影响

(1)生理因素。

人员的生理特征不同,其疏散能力也就不同,主要体现在不同生理特征人员在不同设施处的平均速度不同,孔维伟等[68]通过对北京地铁实地调查统计得到行人的基本特征数据,如表5-9所示。

表5-9 不同生理特征行人在各设施处的走行速度(m/s)

(2)性别。

一般地,身处事故环境,男性在疏散过程中反应更迅速、主动、冲动、鲁莽,可能会主动灭火、疏散救人等,而女性则反应稍迟钝、被动、退缩、依附等。表5-10为Bryan[69]对发生火灾时男女行为的第一反应差异的统计分析

表5-10 火灾中美国人第一行为反应的性别差异

(3)年龄。

年龄不同,人的感知、判断以及应对危险的反应则不同。儿童、少年以及老年人对紧急情况的感知较低,判断失误率相对较高;而青年人和中年人则能准确感知危险,并能根据经验迅速做出判断。此外,儿童与老人的行走速度相对缓慢,疏散过程中,易产生拥堵,发生踩踏。

(4)身体健康状况。

身体的障碍会直接影响其对突发事件的感知、判断与应对的能力,此外,行动不便的老弱病残孕,在逃离时为弱势群体,可能出现躲避人群可能造成的伤害而选择其他逃离措施。此外,城市生活压力带来的额外工作量,以及自身的生活节奏使得身体和精神处于疲劳状态,此时,人的感知能力比平常要弱,判断易出差错,反应更加缓慢。而饮酒,特别是醉酒人群,大脑在酒精的作用下,出现麻痹现象,感知能力和判断能力急速下降,应急做出的反应要么迅速要么缓慢,易做出错误的行为。

(5)环境熟悉度。

人员对环境的熟悉程度对安全疏散的效率有着重要影响。人员一旦对环境较为熟悉,会在脑海中形成清晰的认知地图,有助于快速准确地找到逃生路径,同时进行自救与互救。因为他们对环境的熟悉会让人们的信心提高到一定程度,更倾向采取灭火措施等自救行动。熟悉程度的影响因素有个人体验、站内空间布局、环境复杂程度等。个人体验可分为直接体验和间接体验两种。前者来自自身对空间的直接感受;后者来源于标识、语音、宣传册、救援站立体示意图等。寻找行走路径的过程就是利用空间能力的过程。空间能力指人通过自己的感官感知环境、了解环境以及认知物体之间相互关系的能力,主要受经验、年龄、个性特征和文化的影响。

(6)人员所处状态及位置。

发生突发事故时,人员采取的疏散行动因其在车厢中所处位置的不同而不同。处于事故层的人员会遭到危险因素的直接影响,故该层的人员多数会立刻采取逃生行动;处于非事故层的人员则是间接感知事故的危险信息,对危险的感知缓慢,最初人员疏散的行为具有多样性,如整理自己的贵重物品、通知其他人、立刻疏散或对事故信息置之不理等。

列车行驶到救援站后,人员会观察火源位置、烟气集聚浓烈的位置,然后再向最近救援站入口逃生。

(7)社会角色。

个体在社会中担任的角色不同、其对某种信息的反应不同,做出的行动也不同。对人员行为的研究表明,面对危险时,人会坚持自己的角色。例如当酒店发生火灾时,酒店管理人员会坚持自己的角色职责,优先组织客人撤离。在突发事故时,由于人们对隧道救援站内环境的熟悉程度相对于列车工作人员较低,若列车工作人员根据自己角色责任引导人们疏散,则效果会好于标识系统等。

尽管站内工作人员能提供有效的引导信息,然而在疏散人群时,人们这种倾向于从自己熟悉使用的路径逃生的心理,会使得通道和消防出口疏散的效率降低,造成工作人员无法引导乘客安全疏散的现象。因此,需要通过安全疏散演习以及宣传隧道火灾时的逃生方法等手段来加强乘客和工作人员的联系和全民安全意识,使得站内工作人员在乘客的积极配合下,更好更快地引导人群进行疏散。工作人员熟悉及演习、旅客熟悉救援站布置、救援站立体示意图应当是工作的重点。此外,当旅客结伴出行时,一旦发生突发事故,他们会首先相互告知,然后一起疏散。

5.4.6.2 人的恐慌心理及疏散行为规律(www.xing528.com)

当发生火灾等突发事件时,人们对其刺激所表现出来的一种焦虑恐慌的心理状态为恐慌心理。这种焦虑是应激的条件反射,是人们对救援站内环境不熟悉、经验不足等原因造成的心理上的不安和行动力下降,被认为是非理性的。人们在未做好充分的心理准备的情况下发生突发事故,当乘客的恐惧心理引发的逃生行为受到环境的限制时,就会加剧其内心焦虑,导致惊慌心理的产生。研究人员Fruin[70]对疏散行为进行了研究,引入了人员惊慌参数的概念,即表示疏散人员的惊慌程度。研究发现:人员速度与密度会受到惊慌参数的影响。当人员速度主要受到人员密度的影响时,惊慌参数取小值,当人员密度较小时,楼梯处人员疏散速度增快,可以通过增大惊慌参数来调节速度值;随着人员密度的增大,疏散受到前方人流的影响,惊慌参数对疏散速度的影响会减少。惊慌参数较大时,更易出现类似拐角处的人员堵塞等现象。

在恐慌的状态下,人的行为主要表现为心理的紧张、速度的变化等。因此,我们可以采用个人行为的波动、速度的变化及紧张程度来对恐慌进行定量分析。

(1)个人行为的波动大小。

当人群处于紧张状态时,其行为波动较大。行为波动状态可用下式表示[71]

式中:ηi——某人i的紧张程度的大小,0≤ηi≤1;

η0——人的正常状态;

ηmax——人的最大波动状态。

(2)速度的变化。

人处于恐慌状态时,在时间t时刻的速度可以表示为:

式中:——初始速度的大小;

——最大理想速度;

——t时刻人的紧张程度大小。

(3)紧张程度。

在t时刻人的紧张程度大小可表示为:

式中:——沿理想方向的平均速度大小。

5.4.6.3 人携带的行李

根据我国《铁路旅客运输规程》的规定,旅客每人免费携带品的质量是:儿童(含免费儿童)10 kg,其他旅客20 kg,即我国高速客车允许旅客可以随身携带的行李须低于20 kg。2005年,西南交通大学成立的调查小组针对铁路旅客,展开了行李携带的问卷调查,调查问卷的内容包括旅客随身携带行李的数量和大小,托运行李的数量、大小和种类,乘客职业,出行目的,大件行李的运输方式等若干个问题。得出的相关结论是:铁路旅客平均携带行李为15.6 kg。

行李不仅会加剧火灾的燃烧,产生烟气、热量,还会占用疏散通道,降低疏散效率。旅客行李属于车厢中的非固定火灾荷载,姚小林等[72]以CRH1动车组二等座车厢为例,得到了考虑旅客行李影响情况下的高速客车车厢火源热释放速率的合理取值范围,在车门与逃生车窗开启条件下,旅客人均携带10 kg和20 kg行李时,行李对车厢火源热释放速率的贡献值分别为1.3 MW和3.8 MW,贡献率分别为7%和21%。陈长坤等[73]研究了紧急情况下行李对人员疏散的影响,得出结论:当人员荷载及人员行进速度不变时,疏散时间随行李携带人员比例的增大而增大,行李携带人员比例的增大,会使人员行进速度减小,进而会增大整体人员的疏散时间。张开冉等[74]研究了突发事件下行李类别对人员疏散的影响,得出结论:疏散携带拉杆箱的人员所需时间最长。

紧急情况下,部分行李由于体积较大,或不贵重,便被抛弃,转化为可移动障碍物阻碍通行。据调查,在发生紧急事件需要疏散时,69.16%的旅客会选择放弃行李携带进行逃生,其中有5.03%的旅客会选择携带所有行李进行逃生。可见,在研究紧急情况下的人员疏散时,行李的携带对疏散行为及过程的影响不容忽视。

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