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| 內容簡介： |
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《公路隧道人员疏散研究》较为详尽地介绍了作者多年来在公路隧道人员疏散方面的研究成果，重点阐述了公路隧道纵向疏散、横向疏散及竖向疏散中的人员行为特性与通过能力等基础参数，并提供了公路隧道火灾人员疏散时间计算模型及风险定量评估方法。
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目录第1章 绪论 11.1 公路隧道人员疏散的研究背景和意义 11.2 公路隧道人员疏散模式与疏散设施 21.3 公路隧道人员疏散的研究现状 51.3.1 察觉、确认火灾信息阶段 51.3.2 人员纵向疏散阶段 71.3.3 横向及竖向疏散的通过能力与人员行为 81.3.4 人员疏散数值模拟技术 81.4 现有规范标准对公路隧道人员疏散的要求 10参考文献 10第2章 声-光诱导设施对人员疏散行为的影响 152.1 公路隧道人员疏散诱导设施概况 152.1.1 公路隧道疏散诱导设施 152.1.2 诱导设施对人员疏散的影响 162.2 声诱导下人员感受特性试验研究 172.2.1 试验介绍 172.2.2 小结 282.3 声诱导下人员疏散行为试验研究 282.3.1 试验介绍 282.3.2 结果与分析 312.3.3 心理特性分析 372.3.4 小结 402.4 光诱导疏散标识牌的人员辨识试验研究 412.4.1 试验介绍 412.4.2 试验结果分析 442.4.3 小结 492.5 本章小结 50参考文献 50第3章 人员纵向疏散速度与行为研究 523.1 公路隧道人员纵向疏散行为研究现状 523.2 隧道低能见度下人员纵向疏散行为研究现状 533.3 能见度对人员纵向疏散行为的影响试验研究 593.3.1 试验介绍 593.3.2 单人次疏散试验结果 613.3.3 三人次疏散试验结果 653.3.4 小结 693.4 低能见度下声光诱导对人员纵向疏散行为的影响研究 693.4.1 试验介绍 693.4.2 试验结果分析 723.4.3 小结 813.5 本章小结 82参考文献 82第4章 横向疏散的通过能力及人员行为研究 844.1 横向疏散模式通过能力及人员疏散行为研究现状 844.2 横向疏散模式人员疏散行为试验研究 854.2.1 横向疏散模式试验场景搭建 854.2.2 人员轨迹信息视频采集系统 864.2.3 人员疏散过程 924.2.4 人员行走速度 954.2.5 人员间隔时间 994.2.6 通道占用时间 1004.2.7 行人层数 1024.3 横向疏散模式通过能力 1034.3.1 不同宽度下横通道通过能力研究 1034.3.2 不同照度下横通道通过能力研究 1044.3.3 不同人员初始位置的影响 1054.4 本章小结 107参考文献 107第5章 竖向疏散的通过能力及人员行为研究 1095.1 竖向疏散通过能力及人员行为研究现状 1095.2 竖向疏散的通过能力及人员行为试验研究 1105.2.1 竖向疏散试验场景设置 1105.2.2 竖向疏散人员行为分析 1145.3 竖向楼梯疏散结果分析 1195.3.1 人员间隔时间 1195.3.2 楼梯占用时间 1215.3.3 楼梯通过能力 1225.3.4 反向冲突 1235.4 竖向滑梯疏散结果分析 1255.4.1 人员间隔时间 1255.4.2 滑梯占用时间 1265.4.3 滑梯通过能力 1285.5 本章小结 130参考文献 130第6章 公路隧道火灾人员疏散时间及风险定量评估方法 1326.1 隧道火灾人员疏散时间计算原则 1326.2 隧道火灾人员疏散时间计算模型 1346.2.1 模型介绍 1346.2.2 疏散通道人员通过时间分析 1356.2.3 人员疏散运动时间一维简化模型 1366.2.4 模型参数设置分析 1366.2.5 模型应用分析 1386.3 隧道火灾人员安全疏散评判标准 1436.4 隧道火灾人员疏散随机性风险估计模型 1456.4.1 隧道人员疏散时间的不确定性 1456.4.2 人员疏散风险的概率模型 1486.4.3 基于蒙特卡罗法的火灾下人员死亡概率计算 1496.5 隧道火灾人员伤亡风险评估示例 1526.5.1 人员死亡划分风险区域 1526.5.2 隧道人员疏散时间概率模拟 1526.5.3 隧道人员死亡概率模拟 1566.5.4 火灾死亡风险的敏感性分析 1586.6 本章小结 162参考文献 162
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第1章 绪论 1.1 公路隧道人员疏散的研究背景和意义 近年来，随着我国经济的快速发展，公路隧道的长度和数量不断增加，一大批超长、特长公路隧道开始动工建设并陆续投入使用，包括陕西秦岭终南山隧道(18.02km)、四川陕西米仓山隧道(13.83km)、山西西山隧道(13.65km)、四川二郎山隧道(13.46km)、山西虹梯关隧道(13.12km)等山岭隧道。此外，我国还建成了上海崇明越江通道(盾构区间长6.97km，外径15.0m)、杭州钱江隧道(盾构区间长3.25km，外径15.0m)、南京长江隧道(全长3.79km，外径14.5m)等水下隧道。我国已经成为世界上隧道工程数量*多、规模最大、地质条件和结构形式*复杂、修建技术发展速度*快的国家之一[1，2]。 隧道空间相对封闭，一旦发生火灾而得不到有效控制，将造成大量的人员伤亡和财产损失。例如，1999年法国与意大利之间的勃朗峰隧道(Mont Blanc Tunnel)火灾，造成38人死亡；1999年奥地利陶恩隧道(Tauern Tunnel)火灾，造成12人死亡；2001年瑞士圣哥达公路隧道火灾，造成20人死亡[3-5]；2007年澳大利亚的伯恩利隧道(Burnley Tunnel)火灾，造成3人死亡[6]；2010年我国江苏无锡惠山隧道大巴车火灾，造成24人死亡[7]；2014年我国山西晋济高速岩后隧道火灾，造成40人死亡，12人受伤[8]；2019年我国浙江台州猫狸岭隧道货车火灾，造成5人死亡，31人受伤[9]。 公路隧道在空间结构形式、环境条件和逃生通道设计方面有别于地上建筑空间，隧道突发火灾时，司乘人员将经历下车，纵向疏散(行车道逃离)，经横向疏散设施(横通道)或竖向疏散设施(疏散楼梯、疏散滑梯等)到达安全地点等疏散过程，而该过程将面临众多因素的影响[10，11]。 公路隧道火灾时的人员疏散安全已引起国内外的高度重视。但现阶段，公路隧道火灾时的人员响应时间、纵向疏散速度、横向疏散设施与纵向疏散设施的通过能力等关键基础数据不足，对火灾时人员疏散的个体微观运动特性和人群宏观运动规律缺乏深入了解。因此，开展公路隧道人员疏散关键参数与行为研究，揭示人员在公路隧道环境下的疏散行为规律，获取疏散过程的关键基础数据，具有重要意义。 1.2 公路隧道人员疏散模式与疏散设施 公路隧道人员疏散依据隧道结构形式、长度或类型等的不同，疏散模式和设施的设计存在差异。按撤离的方向，人员疏散可分为纵向疏散、横向疏散和竖向疏散等。 1.纵向疏散 隧道火灾发生后，人员沿行车道、检修道或者专门的疏散逃生导洞纵向移动的过程称为纵向疏散(图1-1)。隧道发生火灾或其他紧急情况时，人员一般依靠直觉或经验，通过行车道、隧道两侧的检修道或专门的疏散逃生导洞，沿纵向路径朝着隧道两侧洞口或其他辅助安全通道疏散，这是隧道内*基本的疏散方式。 图1-1 纵向疏散方式 2.横向疏散 公路隧道中常利用横通道或隔墙门连接隧道双洞或服务隧道。隧道火灾发生后，人员通过横通道或隔墙门移动到另一侧相对安全隧道的过程称为横向疏散。隧道内的横向疏散设施包括横通道、隔墙门等(图1-2)。横向疏散必须有两管以上隧道(主隧道+主隧道或主隧道+服务隧道)的结构形式，在两主隧道或主隧道与服务隧道之间设置横通道或隔墙门。当某一隧道发生突发事件时，人员和车辆可以通过设置的横向疏散设施进入另一隧道或服务隧道。 横向疏散方式较为常见，荷兰西斯海尔德水道隧道(The Westerschelde Tunnel)采用横通道(间距250m)连接两管主隧道；厦门翔安海底隧道采用横通道(间距250m)连接两管主隧道和服务隧道；港珠澳大桥海底隧道采用隔墙门(间距67.5m)连接两侧隧道(图1-3)。 图1-2 横向疏散结构形式 图1-3 采用横向疏散的典型隧道 3.竖向疏散 当隧道火灾发生时，人员通过疏散滑梯、疏散/救援楼梯等进入行车道下层的安全通道，或通过疏散/救援楼梯进入另一层行车道的过程称为竖向疏散。盾构法隧道修建横向疏散通道时，施工风险大，工程投资高。为保证水下隧道发生突发事件时的人员安全和提高隧道防灾救援水平，在大断面水下隧道可设置竖向疏散通道。当隧道为单层行车时，利用隧道内行车道以下空间建成纵向逃生通道，每隔一定间距设置竖向疏散通道，当隧道行车层发生火灾时，可通过竖向疏散通道逃离行车层，远离火灾。当隧道设置为上下双层车道时，利用竖向疏散通道可连接上下两层车道，实现相互疏散。竖向疏散通道包括疏散滑梯和疏散/救援楼梯。 疏散滑梯[图1-4(a)]应采用人性化S流线型、变坡度设计，确保逃生人员的顺利、安全下滑；疏散/救援楼梯一方面为人员疏散提供安全出口，另一方面为消防救援人员提供进入事故现场的救援通道。在设计疏散楼梯时，临空侧应设置楼梯扶手，当楼梯较高时，中间可设置一处休息平台。 竖向逃生通道的疏散口[图1-4(b)]是人员疏散的关键通道之一，尺寸大小既要考虑到逃生时的通过能力，又要顾及对公路车道的影响，同时安全口盖板的自重也须妥善处理，盖板应具有电动和手动开启的双重功能。安全盖板的上、下部位和连接通道均应设置明显的紧急疏散标志。盖板处应设置明显的禁停线标志，任何情况下车辆不得停在安全疏散口的上部。 图1-4 竖向疏散结构形式 在盾构法修建的隧道中，竖向疏散方式应用较为普遍，如日本东京湾水下隧道采用疏散滑梯的形式(间距300m)，武汉长江隧道采用疏散滑梯(间距80m)+消防救援楼梯(间距500m)的形式，上海崇明越江通道采用疏散楼梯的形式(间距275m)，如图1-5所示。 图1-5 公路隧道竖向疏散方式 4.其他疏散方式 其他疏散方式包括单洞双向隧道采用斜导洞、部分城市浅埋隧道在个别区域设置竖井配置爬梯/楼梯等特殊结构疏散形式等。 从现有的疏散通道布置情况可以看出，矿山法或沉管法修建的隧道都主要采用横向疏散模式，由横通道连接相应服务隧道或非事故隧道，以供人员逃生。而盾构法修建的隧道疏散通道的设置差异较大，既有仅设置竖向疏散的模式，又有竖/横向疏散模式的组合。因此，人们面临多种疏散模式及疏散设施组合方案的选择。上述公路隧道横向或竖向疏散通道单一或组合设置，直接影响公路隧道的人员安全疏散及防灾救援体系的构建。 1.3 公路隧道人员疏散的研究现状 公路隧道火灾时的人员疏散，将经历察觉、确认事件信息、下车、纵向疏散(隧道行车道疏散)、横向(竖向)疏散等过程，为便于统一分析人员疏散行为的国内外研究现状，将公路隧道人员逃生行为分为三个阶段：①察觉、确认火灾信息阶段(包括人员下车)；②纵向疏散阶段(隧道行车道纵向疏散)；③横向疏散、竖向疏散阶段(包括横通道、疏散楼梯、疏散滑梯等)。受环境、其他人员以及自身条件的影响，不同阶段的疏散行为呈现一定的宏观规律，也表现出个体微观特性，即微宏观行为，众多个体(微观)逃生行为构成群体(宏观)行为，群体行为又影响个体逃生，二者相互影响。 1.3.1 察觉、确认火灾信息阶段 察觉、确认火灾信息是人们开始逃生的**阶段。Sime[19]、Fahy等[20]等基于研究发现，人员察觉、确认火灾信息甚至比逃离行为更重要，许多伤亡事故的发生都是逃生行为的延迟造成的；Purser[21]通过摄像机记录了商店火灾时的人员疏散反应行为，研究了人员逃生的察觉和反应时间；Proulx[22]在公寓楼里开展了人员疏散试验，分析警铃对人员察觉、确认信息的影响；Shields等[23]结合四座零售商场以及阿尔斯特大学(Ulster University)等人员疏散演习数据和结果，总结了教室、房间、图书馆等四十多个不同地点，在广播、警铃等诱导下的人员察觉、确认信息时间；张树平[24]通过问卷调查表的方式对不同年龄人员的火灾反应时间进行了分析；李健[25]在教室开展了广播、有无眼罩对人员疏散的影响研究；英国标准BS DD240《建筑火灾安全工程》(Fire safety engineering in buildings)根据统计数据和经验**了各种用途建筑采用不同火灾广播系统时的人员预动作时间[26]。 针对公路隧道的人员察觉、确认火灾信息行为的研究较少。瑞典隆德大学(Lund University)在荷兰鹿特丹港市的比荷卢隧道(Benelux Tunnel)进行人员疏散试验，研究表明人员在车内很长时间都无法察觉前方事故[27]。Collins等[28]通过试验，研究了颜色对疏散标识醒目程度的影响，分析了在充满烟雾的低能见度环境中疏散标识亮度的重要性，结果表明在低能见度环境中疏散标识越亮，醒目程度越高；Wong等[29]通过试验，研究了疏散标识在不同设置高度下的可见性，结果表明，疏散标识的设置高度越低，标识的可见性越高，并且发现，当疏散标识颜色为绿色时，人员确认疏散信息和疏散方向所用的时间*少；Nilsson等[30]在隧道内进行了火灾情景下的人员疏散试验，研究了在紧急情况下，不同诱导设施(包括绿色闪烁疏散标识和广播系统)对人员出口选择的影响，结果表明声音诱导和光诱导均能提高人员对正确出口的判断率；Galea等[31]在试验中研究了动态疏散标识和常亮疏散标识对人员的诱导效率，结果表明，动态疏散标识比常亮疏散标识的有效性和可识别性更高，对人们快速识别、理解、决策并确定疏散方向的帮助更大；Olander等[32，33]通过问卷调查的方法，研究了疏散标识的指示特征对于人员疏散诱导效率的影响，并利用吉布森的可供性理论进行分析，结果表明，当疏散标识具有明显肯定或否定的指示特征时，对于人员的诱导效果更好，能够减少人员发现并确认疏散方向所用时间；Kinateder等[34]通过调研和试验的方法，研究了不同颜色的疏散标识对人员疏散的诱导效果，并通过人们对红色和绿色出口标志的选择实验发现，在调研结果中人们选择红色标识的概率更高，但在疏散试验中人们通常选择绿色标志作为绿色安全指示标志；Ronchi等[35]通过虚拟现实(virtual reality，VR)试验研究了疏散标识的颜色对诱导效果的影响，结果表明，当人员处于紧张状态时，绿色和白色的疏散标识对人员诱导效果更强，并且证明了在疏散出口上方设置闪烁型疏散标识对疏散出口的使用率有明显提升效果，同时也验证了疏散标识诱导效果最佳时的闪烁频率为1～4Hz。如图1-6所示，隧道发生火灾时，车辆距离火灾越近，人员一般越早发现灾情并较早逃离，而离火灾点越远，人员察觉、确认火灾越晚。现阶段，国内外还没有针对公路隧道人员察觉、确认火灾时间的相关**值，时间取值主要还是借鉴一般建筑物火灾或相关经验；同时，也缺少针对隧道内人员疏散诱导设施效果的研究。
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