考虑结伴行为的长距离楼梯向下疏散实验研究.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月武 汉理工大学学报(信息与管理工程版)().文章编号:()文献标志码:考虑结伴行为的长距离楼梯向下疏散实验研究樊 蕊房志明张 俊李佳嘉(.上海理工大学 管理学院 上海.上海理工大学 智慧应急管理学院上海.中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室安徽 合肥)摘 要:随着超高层建筑的增多长距离楼梯疏散在公共安全领域受到越来越多的关注结伴疏散是疏散过程中较常见的一种行为 开展两项模拟长距离向下疏散实验分别为个体实验与结伴实验 在个体实验中男性速度的下降趋势明显快于女性而在结伴实验中男女性的速度下降趋势基本保持一致 相较于个体实验结伴实验中男性速度会下降.而女性速度会提高.在个体
2、实验中女性的疏散总时间决定了疏散总时长在结伴实验中女性的疏散总时间相较于单独疏散时减少了.综合来说结伴疏散更有效率 结伴实验中参与者心率上升速度比个体参与实验者慢 两个实验的结果表明随着疏散距离的增加行人疏散速度会降低但结伴疏散比个体疏散更有效率关键词:长距离楼梯结伴疏散个体疏散疏散效率中图分类号:./.收稿日期:.作者简介:樊蕊()女硕士研究生研究方向为突发事件下行人疏散动力学.通讯作者:房志明()男教授研究方向为突发事件下人群系统建模与仿真.基金项目:国家自然科学基金项目()上海市扬帆计划项目()应急管理部消防救援局科技计划项目().超高层建筑指 层以上高度 米以上的民用建筑物 随着城市化
3、的飞速发展我国涌现出越来越多的高层建筑和超高层建筑 据 全球高层建筑数据库显示截止 年 月我国已建成高度 以上建筑 座 以上建筑 座 以上建筑 座种分类均位列世界首位 由于超高层建筑体量大功能繁杂层数多垂直疏散距离远一旦发生火灾人员在疏散过程中可能会出现体力不支、楼梯拥挤堵塞、疏散与救援冲突等不利情况使得人员长距离楼梯向下疏散存在极大的挑战近年来诸多学者针对楼梯间内人员疏散过程开展研究组织各类疏散实验以提取分析人员运动特征和疏散影响因素 杨立兵系统地分析了应急情况下楼梯疏散中人员的逃生能力得出人员性别、年龄、体重等内在属性对楼梯疏散过程的影响 等探究了楼梯间行人基本运动规律分析楼梯人员疏散速度
4、与人群密度之间的关系实验测得人员的下行速度约为./等 开展了考虑行人汇流的疏散实验研究发现汇流过程会降低人员向下疏散的速度 等进行了 组疏散实验实验参与者为相互认识的同学、亲人、恋人等研究发现当疏散者相互认识时会存在小群体合作行为对人群疏散产生积极影响 等 探究了光照条件、能见度对楼梯间内疏散过程的影响实验结果表明能见度越低疏散速度越低并且人员更倾向于贴近扶手或墙壁 等研究了火灾情况下人员疏散速度与荷载之间的关系疏散速度随着行人负荷的增加而降低 然而上述研究只考虑了低楼层的楼梯疏散超高层建筑由于楼层数较多人员的疏散特征会发生改变所以需要研究长距离的疏散情况目前已有一些超高层建筑内人员楼梯长距离
5、疏散的实验研究但数量较少 等在上海环球金融中心(高约)开展 组疏散实验研究人员疏散运动特性并得到平均疏散速度为./为有关超高层建筑疏散的研究提供了新数据 房志明等在世界第二高楼上海中心大厦(高约)开展垂直疏散试验试验结果表明平均垂直疏散速度为./拥挤状态下的垂直疏散速度为./平均疏散时间为.等在 栋 层的住宅楼进行了向上和向下的疏散实验实验结果表明男性和女性的平均下降速度分别为./和./而平均上升速度分别为./和./但以上研究中所有人员均以个体的形式疏散目前仍然缺乏结伴行为下长距离楼梯间的行人运动数据结伴行为对长距离楼梯向下运动过程中行人疏散速度的影响尚不清楚因此笔者团队开展了两项关于长距离楼
6、梯向下疏散实验实验 为个体疏散实验实验 则为结伴疏散实验用以对比研究结伴行为对长距离向下疏散的影响 实验开展.实验场地两次长距离楼梯疏散实验均在 大学管理学院办公楼进行该办公建筑高约.共 层包含 个楼梯间和 部电梯相邻两楼层之间平均有 级台阶 楼梯间示意图如图 所示 表示第 层 表示第 层与第 层之间的平台其他的以此类推图 楼梯间示意图.实验人员招募两次实验均招募了 名参与者包括 名男性和 名女性均为不同年级和专业的研究生参与者互不相识以确保本实验每位参与者的独立性 实验 的参与者年龄在 岁之间被随机分成 组每组由 名男性和 名女性组成 实验 的参与者年龄在 岁之间同样被随机分成 组每组由 名
7、男性和 名女性组成考虑到实验 为结伴实验进一步将每个组 人细分成 个结伴小队每个小队都安排 名男性和 名女性 需要注意的是实验 与实验 的 名参与者是不同的人但是他们的运动能力是接近的.实验过程实验 为个体实验即每次实验中仅有 名参与者进行向下疏散实验 为结伴实验即小组内 人结伴进行向下疏散 在实验之前在办公楼每层的平台上方安装了 台摄像机以记录每个参与者的疏散情况 同时在每位参与者的右手上佩戴 个运动手环用来采集参与者在疏散时的心率数据 参与者从第 层开始出发向下进行疏散实验到达一楼电梯厅后乘坐 部电梯返回到第 层此过程定义为 圈 通过参与者不间断地进行多圈疏散以模拟实现长距离楼梯疏散的目的
8、实验过程如图 所示图 实验疏散过程图在疏散实验进行前告诉每个参与者需要疏散的圈数并要求他们在任务完成后立即离开实验场地不要向其他参与者以及非实验者透露实验内容 组各有不同的圈数安排将这 个组命名为、和第 卷 第 期樊 蕊等:考虑结伴行为的长距离楼梯向下疏散实验研究 其中 表示直接疏散 圈 表示此组的参与者先疏散 圈然后再疏散 圈其他组别名以此类推实验安排如表 所示表 实验圈数设置编号 组别名 男性/人女性/人实验的圈数直接疏散 圈直接疏散 圈直接疏散 圈直接疏散 圈 先疏散圈再疏散圈 先疏散圈再疏散圈 先疏散圈再疏散圈 数据的采集与计算方法.相邻楼层的平均速度利用软件 逐帧的读取摄像机内的视频
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