本發(fā)明屬于隧道安全與應(yīng)急領(lǐng)域，涉及一種盾構(gòu)隧道火災(zāi)人員疏解韌性救援評(píng)估方法及系統(tǒng)，尤其涉及超長(zhǎng)距離盾構(gòu)隧道火災(zāi)事故安全通道內(nèi)人員疏解策略量化評(píng)估方法。

背景技術(shù)：

1、隨著交通基礎(chǔ)建設(shè)的加強(qiáng)，隧道長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)。由于隧道的結(jié)構(gòu)特性，一旦發(fā)生火災(zāi)，極易造成巨大的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。且隧道內(nèi)空間狹小、通風(fēng)不暢，火災(zāi)發(fā)生后煙霧濃度高、溫度高，給救援工作帶來(lái)極大困難。

2、針對(duì)超長(zhǎng)盾構(gòu)隧道火災(zāi)，被困人員通過(guò)疏散樓梯進(jìn)行疏散，快速進(jìn)入隧道底部的安全通道內(nèi)，通常將這個(gè)過(guò)程視為疏散，人員進(jìn)入安全通道內(nèi)視為疏散完成。但被困人員如何在安全通道內(nèi)進(jìn)行逃生離開(kāi)隧道，尚為研究空白。且安全通道為密閉狹長(zhǎng)空間，極易造成人員恐慌，身處隧道內(nèi)部離開(kāi)隧道的時(shí)間成為未知更加劇了內(nèi)心的恐慌。盾構(gòu)段打開(kāi)疏散樓梯蓋進(jìn)行疏散時(shí)，隧道內(nèi)部分煙氣可能存在逆流進(jìn)安全通道內(nèi)，導(dǎo)致人員吸入煙氣造成人員受傷。在火災(zāi)發(fā)生后，人員逃生中可能發(fā)生人員傷亡，如何快速離開(kāi)隧道前往就醫(yī)尤為重要。

3、在隧道火災(zāi)中，如何通過(guò)一系列高效、穩(wěn)健且具備適應(yīng)性和恢復(fù)力的措施，確保人員、物資等能夠迅速、有序且安全地疏散到安全區(qū)域的過(guò)程尤為重要。將隧道疏散融合韌性概念，強(qiáng)調(diào)通過(guò)提升系統(tǒng)的整體韌性來(lái)增強(qiáng)應(yīng)對(duì)和恢復(fù)能力。在整體疏散中考慮到特殊人群的需求，例如老人、小孩，確保他們能安全疏散；具備快速響應(yīng)疏散的能力；通過(guò)計(jì)算救援車(chē)疏散救援時(shí)間，為提高整體疏散效率提供數(shù)據(jù)支撐。

4、此外，依據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》(gb?51298-2018)第4.1.1條規(guī)定：“地下區(qū)間隧道的耐火等級(jí)應(yīng)為一級(jí)”；另《建筑設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》(gb?50016-2018)第5.1.2條規(guī)定：“耐火等級(jí)為一級(jí)的承重墻耐火極限為3h(10800s)，耐火等級(jí)為一級(jí)的非承重墻耐火極限為1h(3600s)”。以隧道內(nèi)發(fā)生的最極端事故情況作為基準(zhǔn)，人員從事故隧道撤離并到達(dá)安全區(qū)域的總時(shí)間不應(yīng)超過(guò)隧道構(gòu)件的耐火極限時(shí)間，即3600秒。

5、針對(duì)被困人員進(jìn)入安全通道后離開(kāi)隧道的過(guò)程，將其定義為“疏解”，因此，如何在隧道發(fā)生火災(zāi)后快速“疏解”是隧道火災(zāi)事故后應(yīng)急救援的關(guān)鍵。

6、在已有的研究中，大多針對(duì)盾構(gòu)隧道安全通道逃生均僅停留在調(diào)整疏散口間距、優(yōu)化疏散樓梯寬度等隧道設(shè)施參數(shù)的設(shè)置上，對(duì)安全通道內(nèi)疏散策略研究較少。對(duì)于救援車(chē)救援方案及被困人員如何合理乘坐救援車(chē)，提高救援效率，在確保所有人員能夠在安全時(shí)間內(nèi)疏散的前提下，優(yōu)化救援車(chē)輛的配置數(shù)量，也是亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)難題，本發(fā)明提出了超長(zhǎng)距離盾構(gòu)隧道火災(zāi)事故后安全通道內(nèi)人員疏解策略量化評(píng)估方法。該方法無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，可在隧道火災(zāi)后針對(duì)隧道長(zhǎng)度等參數(shù)直接應(yīng)用，普適性較好且操作簡(jiǎn)單。

2、一種盾構(gòu)隧道火災(zāi)人員疏解韌性救援評(píng)估方法，用于基于隧道的不同結(jié)構(gòu)、盾構(gòu)段疏散口間距和數(shù)量、待疏散人數(shù)和火源位置評(píng)估應(yīng)急管理站救援車(chē)數(shù)量為k，一輛救援車(chē)的載客量為a時(shí)，救援待疏散人群的救援時(shí)間是否不大于隧道構(gòu)件的耐火極限時(shí)間，若大于，則輸出建議增加救援車(chē)數(shù)量或增加救援車(chē)的載客量；待疏散人數(shù)為采用現(xiàn)有技術(shù)估計(jì)的平均值，隧道構(gòu)件的耐火極限時(shí)間為3600s；

3、所述隧道包括雙向主線(xiàn)隧道，隧道內(nèi)設(shè)有若干個(gè)等距間隔排列的疏散口，隧道內(nèi)設(shè)置安全通道，隧道安全通道用于實(shí)現(xiàn)地面車(chē)輛直達(dá)火災(zāi)區(qū)域下部，連接隧道車(chē)道層，滿(mǎn)足救援車(chē)輛的通行要求，隧道洞口往外設(shè)有應(yīng)急管理站。

4、所述盾構(gòu)隧道火災(zāi)人員韌性疏解救援評(píng)估方法包括以下步驟：

5、步驟1，根據(jù)不同隧道的疏散救援設(shè)施和火源位置，確認(rèn)救援車(chē)從管理站到安全通道的救援路線(xiàn)，盾構(gòu)段疏散口間距；需疏散人數(shù)；救援車(chē)載客量以及行駛速度。

6、步驟2.確定疏散路徑及疏散目標(biāo)優(yōu)先級(jí)；

7、步驟3.根據(jù)隧道參數(shù)計(jì)算疏散時(shí)間

8、所述步驟2中疏散路徑為救援車(chē)輛從應(yīng)急管理站到達(dá)隧道主洞入口，再?gòu)乃淼乐鞫慈肟诮?jīng)過(guò)安全通道到達(dá)疏散人群完成疏散，隧道內(nèi)人群分為兩類(lèi)人群，其中老弱病殘人員為a類(lèi)人員，剩余其他人員為b類(lèi)人員。隧道內(nèi)疏散時(shí)首先對(duì)a類(lèi)人員進(jìn)行疏散。

9、當(dāng)救援車(chē)輛一次載客數(shù)等于疏散點(diǎn)老弱病殘人數(shù)，時(shí)，所述步驟3中救援車(chē)輛疏散時(shí)間計(jì)算方式為：

10、t＝max(tl，tc)

11、式中：t為需要疏散的總時(shí)長(zhǎng)，tl為救援車(chē)將所有老弱病殘人員運(yùn)出隧道時(shí)間，tc為其他人員步行離開(kāi)隧道時(shí)間，x為需要疏散總?cè)藬?shù)，p為a類(lèi)人員數(shù)占需要疏散總?cè)藬?shù)的比例，b為擁堵路段內(nèi)疏散口總數(shù)，a為一輛救援車(chē)的載客量；k為該隧道配備的救援車(chē)數(shù)量；

12、

13、式中：lh為火源點(diǎn)至洞口的距離，vrc為b類(lèi)人群步行平均速度

14、其中，

15、

16、式中：ti為救援車(chē)第i次救援時(shí)接到待疏散人員的時(shí)間；tmi為救援車(chē)接上疏散人員后返回洞口的時(shí)間；lg為管理站至洞口的距離；vj為救援車(chē)行駛速度；vr為a類(lèi)人群步行行走速度，n為救援車(chē)往返安全通道疏散人員的總次數(shù)，n＝b，ld擁堵段距離，即隧道發(fā)生火災(zāi)后火災(zāi)上游車(chē)輛的擁堵段的長(zhǎng)度。

17、當(dāng)疏散點(diǎn)老弱病殘人數(shù)大于救援車(chē)輛一次載客數(shù)，時(shí)，所述步驟3中救援車(chē)輛疏散時(shí)間計(jì)算方式為：

18、t＝max(tkl，tc)

19、式中：t為需要疏散的總時(shí)長(zhǎng)，tc為其他人員步行離開(kāi)隧道時(shí)間，x為需要疏散總?cè)藬?shù)，p為a類(lèi)人員數(shù)占需要疏散總?cè)藬?shù)的比例，b為擁堵路段內(nèi)疏散口總數(shù)，a為一輛救援車(chē)的載客量；k為該隧道配備的救援車(chē)數(shù)量，擁堵路段被分為b+1段，yk為救援車(chē)在第k段與a類(lèi)人員相遇上車(chē)的次數(shù)，每次救援a(chǎn)k人，tkl為救援車(chē)將所有老弱病殘人員運(yùn)出隧道時(shí)間；

20、

21、式中：lh為火源點(diǎn)至洞口的距離，vrc為b類(lèi)人群步行平均速度

22、其中，

23、

24、上式表示救援車(chē)在1～k段中每段中每次將老弱病殘人員運(yùn)出的隧道的時(shí)間合；

25、

26、表示去掉余數(shù)取整數(shù)得c，若則yk＝c+1；

27、

28、tmek＝tek，k>1

29、表示去掉余數(shù)取整數(shù)得c，若則yk＝c+1；若則yk＝c；

30、式中：將所有a類(lèi)人員按照車(chē)輛荷載總數(shù)等分為d，即d取整數(shù)，若有余數(shù)，則d自動(dòng)進(jìn)一位，d為救援車(chē)輛進(jìn)入安全通道后與a類(lèi)人員相遇上車(chē)離開(kāi)隧道的次數(shù)，tek為救援車(chē)第k段第e次救援時(shí)接到待疏散人員的時(shí)間；tmek為救援車(chē)第k段第e次接上疏散人員后返回洞口的時(shí)間；lg為管理站至洞口的距離；vj為救援車(chē)行駛速度；vr為a類(lèi)人群步行行走速度，ld擁堵段距離，即隧道發(fā)生火災(zāi)后火災(zāi)上游車(chē)輛的擁堵段的長(zhǎng)度。

31、當(dāng)疏散點(diǎn)老弱病殘人數(shù)小于救援車(chē)輛一次載客數(shù)，時(shí)，所述步驟3中救援車(chē)輛疏散時(shí)間計(jì)算方式為：

32、t＝max(tfl，tc)

33、式中：t為需要疏散的總時(shí)長(zhǎng)，tfl為救援車(chē)將所有老弱病殘人員運(yùn)出隧道時(shí)間，tc為其他人員步行離開(kāi)隧道時(shí)間，x為需要疏散總?cè)藬?shù)，p為a類(lèi)人員數(shù)占需要疏散總?cè)藬?shù)的比例，b為擁堵路段內(nèi)疏散口總數(shù)，a為一輛救援車(chē)的載客量；k為該隧道配備的救援車(chē)數(shù)量；

34、

35、式中：lh為火源點(diǎn)至洞口的距離，vrc為b類(lèi)人群步行平均速度

36、其中，

37、

38、

39、式中：將所有a類(lèi)人員按照車(chē)輛荷載總數(shù)等分為d，即d取整數(shù)，若有余數(shù)，則d自動(dòng)進(jìn)一位，d為救援車(chē)輛進(jìn)入安全通道后與a類(lèi)人員相遇上車(chē)離開(kāi)隧道的次數(shù)，每次救援a(chǎn)k人，t1f為救援車(chē)第f次救援時(shí)接到待疏散人員的時(shí)間；tm1f為救援車(chē)第f次接上疏散人員后返回洞口的時(shí)間；lg為管理站至洞口的距離；vj為救援車(chē)行駛速度；vr為a類(lèi)人群步行行走速度，ld擁堵段距離，即隧道發(fā)生火災(zāi)后火災(zāi)上游車(chē)輛的擁堵段的長(zhǎng)度。

40、一種盾構(gòu)隧道火災(zāi)人員疏解韌性救援評(píng)估系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)所述盾構(gòu)隧道火災(zāi)人員韌性疏解救援評(píng)估的步驟。

41、若tc＞3600s，救援車(chē)在接完所有a類(lèi)人員后，返回隧道接乘離隧道口最遠(yuǎn)的b類(lèi)人員離開(kāi)隧道。

42、該方法無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，可在隧道火災(zāi)后針對(duì)隧道長(zhǎng)度等參數(shù)直接應(yīng)用，普適性較好且操作簡(jiǎn)單，能快速計(jì)算出救援所需時(shí)間。

43、本發(fā)明通過(guò)對(duì)救援車(chē)選擇被困人員進(jìn)行規(guī)劃，明確隧道火災(zāi)疏解策略，制定救援車(chē)輛的選擇和被困人員的配對(duì)規(guī)劃，對(duì)隧道火災(zāi)疏解策略進(jìn)行量化，實(shí)現(xiàn)不同火災(zāi)位置下，預(yù)計(jì)疏解時(shí)間，并根據(jù)隧道防火極限3600s，可根據(jù)該疏解時(shí)間為管理中心救援車(chē)輛配置數(shù)量提供參考依據(jù)，優(yōu)化救援車(chē)輛的配置數(shù)量，在安全范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。