Безопасность людей при пожаре / Kholshchevnikov - Naturniye nablyudeniya liudskikh potokov 2009

Глава 4. Примеры проведения натурных наблюдений

		800
1300	1000	1000
		1200

Р

				1000	7000
				1200
2400				1000
				800
3000	1170	770
1	2	3	4	5

Рис. 4.26. Схема расположения участков пути при подходе к эскалатору людского потока величиной Р:

1 – горизонтальный участок накопителя; 2 – горизонтальный участок между направляющими; 3 – горизонтальный участок между балюстрадами эскалатора; 4 – гребёнка эскалатора (проём); 5 – эскалаторное полотно

Результаты натурных наблюдений (табл. 4.11) за движением людей по первому участку – горизонтальному пути до направляющих устройств эскалатора (рис. 4.26) выявили влияние направляющих устройств (участок 2) и скорости эскалаторного полотна на параметры движения людского потока на этом участке.

Исследовались два типа направляющих устройств: первый тип – направляющие устройства установлены под углом 45° к оси эскалатора, второй тип – направляющие устройства с удлинёнными балюстрадами, установленными параллельно оси эскалатора.

С учётом принятого в практике расстояния между соседними эскалаторами 1,2 м, длина направляющих устройств, установленных под углом 45°, не может превышать 0,6 м. Поэтому при необходимости применения направляющих устройств этого типа большей длины угол их установки

133

Натурные наблюдения людских потоков

уменьшается, как правило, до 16°. Но при этом эффект расширения практически исчезает. При применении же направляющих устройств с параллельными удлинёнными балюстрадами наблюдается увеличение времени движения tдв, длины скопления людей lск и снижение коэффициента заполнения людьми эскалаторного полотна φзап. При этом рост времени движения при значениях N более 40 чел. прямо пропорционален мощности людского потока N. При N ≤ 40 чел. людской поток двигается беспрепятственно, не задерживаясь перед эскалатором при любом из рассматриваемых типов направляющих устройств. Причиной увеличения tдв на участках, оборудованных направляющими устройствами второго типа, является небольшое расстояние между балюстрадами (около 1,4 м), что ведёт к увеличению плотности людского потока на первых метрах пути между ними.

На станции проведения натурных наблюдений были установлены направляющие устройства: перед эскалаторами малого подъёма – с углом 16°, перед эскалаторами большого подъёма – параллельные эскалатору длиной 1,34 м. Анализ однородности выборок, полученных в результате наблюдений, свидетельствуют о равенстве производительности эскалаторов, имеющих эти направляющие устройства.

Наблюдается значительное повышение скорости движения людей на 3-м участке пути по сравнению с предыдущим участком. Это происходит в результате разуплотнения потока. Среднее значение плотности потока на этом участке, зарегистрированное натурными наблюдениями, равно 2,52 чел./м2. Этому значению плотности потока соответствует значение скорости Vп= 42,37 м/мин, с которой поток переходит на последующий участок.

Последним участком, который может оказать влияние на провозную способность эскалатора, является гребенка (4-й участок). Наблюдениями установлено, что при переходе через неё происходит задержка движения человека, которую можно объяснить некоторым «психологическим барьером», возникающим при переходе людей через границу между неподвижным участком пути и эскалатором: человек должен перестроить координацию и изменить скорость своего движения в зависимости от скорости эскалатора. Как быстро произойдёт переход через гребёнку, возникнет ли при этом задержка движения и насколько она велика, зависит от того, насколько скорость подхода к эскалатору Vп отличается от скорости движения эскалаторного полотна Vэ. Если они близки по значению, то человеку не приходится перестраивать координацию движения и выравнивать свою скорость со скоростью эскалатора, и переход через гребёнку происходит без задержки.

Поскольку провозная способность эскалатора Qэ зависит не только от скорости движения его полотна, но и от количества людей, успевающих в единицу времени перейти на движущееся полотно эскалатора, то очевидно, что величина Qэ и величина людского потока Р = DпVпb (b – ширина людского потока, при b = 1 м, Р = q, м2/мин или чел./мин) тесно взаимосвязаны.

134

Глава 4. Примеры проведения натурных наблюдений

Результаты натурных наблюдений показали (табл. 4.12), что провозная способность эскалатора Qэ возрастает с увеличением его скорости до 0,7 м/с, а затем происходит ее снижение (рис. 4.27). Причина состоит в том, что при скорости эскалатора Vэ = 0,7 м/с = 42 м/мин различие между Vп и Vэ минимально (рис. 4.28), что и обеспечивает наибольшее значение провозной способности эскалатора.

Провозная способность эскалатора определялась подсчетом количества пассажиров, проходящих через гребенку за некоторый интервал времени. При этом для создания перед эскалатором устойчивой плотности людского потока 5 чел./м2 навремяпроведенияэкспериментаработалтолькоодинэскалатор.

		Провозная способность эскалатора							Таблица 4.12
	Скорость	Плотность перед	Наклон		Время				Пропускная способность
	эскалатора, м/с	эскалатором, чел./м2	эскалатора		года				эскалатора, чел./ч
	0,5	5	Малый		Весна				5013, 44
	0,6	5	Малый		Весна				7365,40
	0,7	5	Малый		Весна				7877,52
	0,8	5	Малый		Весна				7354,60
	0,9	5	Малый		Весна				6525,00
	0,9	3	Большой		Лето				6477,84
	0,9	5	Большой		Лето				76097,13
Qэ, чел./ч
8000
Qmax = 7840						Теоретические значения
7250
7000
					Экспери-
					менталь-
6750					ные зна-
					чения
6500

6000

0,706

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Vэ, м/с

Рис. 4.27. Зависимость провозной способности эскалатора Qэ, чел./ч, отего скорости Vэ, м/с

135

Натурные наблюдения людских потоков

q, м/мин

20 qmax = 19,6

18

17

15

13				Vп = 42,37
						Vэ, м/мин
24	30	36	42	48	54

Рис. 4.28. Зависимость интенсивности перехода через гребенку от скорости эскалатора

Гребенка является самым опасным участком пути, и любой человек стремится как можно скорее перейти ее. Длина ее мала и, поэтому, правомерно сравнить переход через гребёнку с движением людского потока через проемы, которые отличаются более высокими значениями скоростей по сравнению с движением по горизонтальному пути. Максимальная интенсивность движения в проеме равна 19,6 м/мин. Такая интенсивность движения через гребенку возможна, очевидно, при минимальной разнице Vп и Vэ. График зависимости интенсивности движения через гребенку от скорости эскалатора имеет вид параболической кривой, аналитическое вы-

ражение которой следующее:
q(Vэ) = –а (Vэ – Vп)2 + qmax.	(4.10)

При V = Vэ – Vп = 0, q (Vэ) = qmax значение коэффициента a = 0,028. Оно получено, исходя из результатов натурных наблюдений, при этом средняя

площадь горизонтальной проекции человека была равной f = 0,15 м2/чел.

Провозная способность эскалатора определяется формулой
Qэ = –1,68 (Vэ – 42,37)2 + 1176, чел./ч.	(4.11)

Максимальное отклонение значений провозной способности эскалатора, полученное по формуле (4.11), от результатов натурных наблюдений составило 3,08 % (табл. 4.13).

136

Глава 4. Примеры проведения натурных наблюдений

Таблица 4.13

Сравнение экспериментальных и расчетных значений провозной способности эскалатора

Vэ, м/мин	30	36	42		48			54
Qэксп, чел./ч	6014,40	7385,4	7877,4						6525,0
						7354,8
Qрасч, чел./ч	6126,00	7393,2		7836,0		7484,8			6324,0
	+1,86	+0,11		–0,56					–3,08
Отклонение, %						+1,77

4.2.6.2. Движение людского потока через АКП и на участке перед ними

Натурные наблюдения, целью которых было определение зависимости пропускной способности автоматических контрольных пунктов (АКП) от плотности людского потока перед ними, проводились на ст. «Тургеневская» (рис. 4.29) в часы пик (17.00–19.00) и в нормальных условиях эксплуатации станции (15.00–16.00). При помощи метода видеосъемки фиксировалось время прохождения людьми АКП при различной плотности людского потока перед ними (табл. 4.14).

1000

1400

На станцию	На станцию
Кировская	Тургеневская
	АКП

Колонна

Вход из города

2000 2000

Рис. 4.29. Участок проведения натурных наблюдений перед АКП:

– маяки

137

Натурные наблюдения людских потоков

Таблица 4.14

Вариационные ряды времени прохождения людьми АКП, tпр

	Интервалы		Количество наблюдений при средних значениях
		Средние значения, с			интервалов плотности, чел./м						2
	времени, с
			1	2			3			4		5
								Час пик
							17
	0–1	0,5	30	24						12		6
	1–2	1.5	30	44				34		26		6
	2–3	2,5	3		3			3		4		6
	Количество	наблюдений
			63		71			54		42		18
	по интервалам
	Общее количество наблюдений						248
	Средние значения времени, с		1,05	1,26				1,29		1,35		1,5
					Нормальные условия
	0–1	0,5	10	18				6		–		–
	1–2	1,5	30		36			1		–		–
	2–3	2,5	12		10			2		–		–
	3–4	3,5	1		–			–		–		–
	Количество	наблюдений
			53		64			9		–		–
	по интервалам
	Общее количество наблюдений						126
	Средние значения времени, с		1,36	1,43				1,33		–		–

Нормальный закон распределения скорости людей в отдельных интервалах плотности позволяет говорить о том, что случайная величина tпр = f (V)также распределена нормально. Так как гистограммы и полигоны распределения времени tпр свидетельствуют о некотором отклонении от нормального закона распределения (рис. 4.30), в качестве средних значе-

ний были приняты медианы распределения		∑n
Ме = tпр + d	0,5N −		,	(4.12)
	nMe

где tпр – нижняя граница медианного интервала, с; d – величина медианного интервала, с;

N – общее количество наблюдений для данного интервала плотности;

Σn – накопленная сумма наблюдений до медианного интервала; nMe – количество наблюдений в медианном интервале.

Близкие значения медиан и математических ожиданий времени tпр подтверждают близость к нормальному закону распределения.

138

Глава 4. Примеры проведения натурных наблюдений

n		n	М Ме	n
30	Ме М	30		30

20

20

20

М Ме

10

10

10

1 2 3	t, с	1 2 3 t, с	1 2 3 4 t, с
D = 1 чел./м2		D = 2 чел./м2	D = 3 чел./м2

Рис. 4.30. Гистограммы и полигоны распределения значений времени прохождения АКП при нормальных условиях

Влияние плотности людского потока перед АКП на время их прохождения зависит от напряженности процесса движения. В нормальных условиях эксплуатации это влияние почти не ощущается. При плотности D = 2 чел./м2 значение tпр в нормальных условиях, вследствие повышения напряженности движения, приближается к значению tпр в часы пик. Причинами роста значений tпр с увеличением плотности людского потока перед АКП (рис. 4.31) в часы пик являются снижение скорости движения в связи с высокой плотностью, а также психологическое состояние человека в час пик, мешающее быстро опустить монету и пройти пункт контроля.

Значения tпр не дают представления о пропускной способности АКП, так как не учитывают задержку человека перед ними. Пропускная способность определялась подсчетом количества пассажиров, проходящих в час пик в течение 3 мин через АКП при различных значениях D перед ними

(табл. 4.15).

139

Натурные наблюдения людских потоков

t, с 1,5

Нормальные условия
		Час пик

1,4

1,3
1,2
1,1
1,0	2	3		4			5	D, чел./м2
1
Рис. 4.31. Зависимость времени прохождения АКП
от плотности людского потока перед ними
							Таблица 4.15
Вариационные ряды пропускной способности АКП за 3 минуты
Интервалы	Средние значения			Количество наблюдений
пропускной способности,	пропускной способности,			при плотности, чел./м2
чел./3 мин	чел./3 мин		1	2		3	4	5
20–30	25		3	–		–	–	–
30–40	35		10	1		–	–	–
40–50	45		32	5		3	1	–
50–60	55		9	10		39	29	36
60–70	65		2	18		30	25	27
70–80	75		–	1		4	1	1
Количество наблюдений	по интервалам		56	35		76	56	64
Общее						287
Математическое ожидание, чел./3 мин			44,46	58,71		59,50	59,64	59,31
Дисперсия, чел.2/9 мин2			69,42	74,63		43,27	32,01	30,59

Гипотеза о нормальном распределении пропускной способности Q в отдельных интервалах плотности проверена при D = 5 чел./м2 при помощи критерия согласия Пирсона. Вероятность того, что χ2 < χ2кр составила Р = 0,78 (табл. 4.16), что свидетельствует о нормальном распределении с

Q = 59,31 чел. за 3 мин или 1186,2 чел./ч (рис. 4.32). Следует отметить, что

это значение очень близко к значению пропускной способности АКП, работающих на вход, принятому при проектировании метрополитенов.

140

Глава 4. Примеры проведения натурных наблюдений

Таблица 4.16

Результаты проверки закона распределения пропускной способности при D = 5 чел./м2

Распределение значений			Интервалы пропускной способности, чел за 3 мин
пропускной способности и	40–50					50–60		60–70	70–80
критерий согласия Пирсона
	1					36		27	1
Количество наблюдений						65
Наблюдаемая частота	0,015					0,554		0,415	0,015
Теоретическая частота	0,060					0,490		0,430	0,020
χ2	0,0034					0,0084		0,0005	0,0013
						Σχ2 = 0,0442		P = 0,78
n
36
33
30
27
24
21
18
15
12
9
6
3
			= 59,31
0	Q
	50			60		70		80	3·Q
40

Рис. 4.32. Аппроксимация распределения пропускной способности АКП нормальным законом распределения:

––––––– гистограмма статистического распределения;

–– – – – – полигон статистического распределения;

––––––– кривая теоретического распределения

141

Натурные наблюдения людских потоков

Примечательно, что плотность потока перед АКП практически не влияет на их пропускную способность (рис. 4.33). Сравнивая значения Q для горизонтальных участков пути, проемов, а также принимая к сведению величины tпр, данный факт можно объяснить тем, что низкие значения Q для АКП являются следствием не столько характеристик движения людей, сколько работой автоматики. Пропускная способность может быть увеличена усовершенствованием АКП.

Q,

чел./мин

20
15
10
5
0	1	2	3	4	5 D, чел./м2
	Рис. 4.33. Зависимость пропускной способности АКП

от плотности людского потока перед ними

Исследования людских потоков в павильонах автоматизированного контроля доступа (АСКД) на железнодорожных вокзалах, проведённые в 2005 г. Академией Государственной противопожарной службы, дали идентичные результаты [26].

4.2.7. Итоги натурных наблюдений в сооружениях метрополитена

Столь обширные и всесторонние натурные наблюдения формирования и движения людских потоков на станциях и пересадочных узлах метрополитена проведены впервые. Натурные наблюдения проведены на всех последовательно расположенных участках маршрутов движения пассажиров по единой методике при помощи технических средств и аналитических методов, обеспечивающих наибольшуюточностьполучаемыхданных.

Данные серий натурных наблюдений в каждом интервале плотности подвергались полному комплексу статистической обработки. Впервые в процессе анализа данных каждой из серий натурных наблюдений проводилась оценка их однородности, что позволило объективно выявить степень влияния предполагаемых факторов, объединить однородные серии и дать обоснованные результаты для установления закономерностей зависимостей между параметрами людских потоков. Обоснованность и достоверность полученных результатов позволили применить их в проектной практике и использовать в нормах и пособиях по проектированию метрополитена.

142