公路隧道车－风－声光多场作用下人员疏散特性及模型研究

Life safety is always the primary task during the construction and operation stage of road tunnel. At present, a great number of road tunnel have been constructed and put into use. However, it is still lacking in the knowledge of the evacuation characteristics of occupants in such a complicated environment with the interaction of vehicles, wind, lighting, broadcasting and other factors. Therefore, it is difficult to make effective guidanceon evacuation, emergency rescue and design of the evacuation facilities. In this project, different evacuation scenarios with the effect of vehicle, wind, sound and lighting incorporated will be developed in real and model tunnels. The effect of vehicle parking positions on occupants’ perception and response to the fire, interaction between occupants and the herd effect under various sound and lighting conditions are to be investigated. The dynamical behavior and restraining force or promoting force exerted on occupants when they move downwind or upwind will be revealed. Collision avoidance behavior and crowd perturbation mechanism will also be studied when there are inverse conflicts from human-human. Characteristics of human behavior in evacuation passages and the route-selection strategy will be analyzed. Basic data on human’s response time, speed and the capacity of passages will be acquired. Based on the above work, numerical simulation model and characteristic representation method accounting for the macro and micro evacuation behavior applicable to road tunnel will be developed. Thus, theoretical base and technical support can be provided for the design of escape routes and evacuation guidance, fire rescue and risk assessment for road tunnel.

保障生命安全是公路隧道建设和营运管理的第一要务。现阶段，大量隧道建设并投入营运后，面临的突出问题是缺乏认识和了解火灾时受车辆、风速、照明、广播等多场作用下的人员疏散特性，以致无法有效指导公路隧道人员疏散、救援以及疏散通道设计。本项申请将围绕公路隧道的营运环境特点，利用实体隧道、模型隧道平台搭建车－风－声光多场作用下的疏散场景，分析停车位置对司乘人员火灾感知及行为响应的影响、人与人之间的相互作用以及跟随效应，揭示迎/背风下人员疏散外部阻（动）力特性及运动规律，研究反向冲突下人员避让行为及人群扰动规律，明确逃生通道的疏散、拥塞特性及人员路径选择策略，并获取人员疏散响应时间、速度及疏散通道通行能力等关键基础数据，在此基础上，构建适用于公路隧道人员疏散微宏观行为的仿真模型及表征方法，为公路隧道疏散通道设计和火灾时人员疏散诱导、救援、风险评估等奠定理论基础和技术支撑。

保障隧道火灾时的人员疏散安全具有重要意义，已引起国内外人员的高度重视。公路隧道特殊营运环境下的人员疏散行为有别于地上建筑，而现有知识积累和技术储备，缺乏认识和了解隧道环境特性下的人员疏散特性，以致无法有效指导隧道人员疏散、救援以及通道设计。课题采用资料调研、理论分析、实验研究、数值模拟和模型建立等方法，针对公路隧道车辆、风速、照明、诱导等作用下人员疏散特性和行为开展研究，设计了不同能见度、疏散诱导对狭长空间（隧道）人员疏散速度和行为的影响实验，揭示了低能见度条件下狭长空间（隧道）个体人员疏散行为，获取了不同能见度条件下的个体疏散速度；设计搭建了低能见度群集人群的疏散试验平台，开展了低能见度、人-人相互作用下的人群疏散行为和应急反应试验，获取了人群应急响应时间、人员瞬时疏散速度和疏散变化趋势，揭示了不同能见度下人员疏散速度与群体规模的关系，以及人群运行特性；分析了隧道通风对人员疏散速度的影响，建立了基于社会力模型的隧道通风作用下的人员疏散仿真模型；开展了隧道疏散导洞和车辆位置对人员疏散行为影响研究，揭示了导洞设置和车辆停靠位置对人员疏散行为的影响；建立了公路隧道人员疏散时间计算模型，提出了隧道人员荷载密度、通道堵塞判据计算方法，获取了公路隧道横通道、滑梯、楼梯等横/竖向疏散通道关键基础数据，为人们重新认识疏散通道通行能力，合理设计隧道疏散通道提供了依据。研究成果发表论文17篇，包括《Tunnelling and Underground Space Technology》、《Physica A》、《Fire Technology》、《西南交通大学学报》等国内外顶级期刊，并在“第十届全国运营安全与节能环保的隧道及地下空间科技论”、《2018中国隧道及地下工程大会》等国内外会议做特邀报告和大会报告，研究成果一系列隧道工程中应用。