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浅谈乘客疏散电梯的发展

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图2:避难层安全室设计:虽然在建筑物的每个角落只显示了一个井道,但这只是一个模板。 每个角落可以有一组以上的井道,以便同一组内的指定轿厢可以服务于指定的避难层。

审查在高层紧急情况下使用电梯的概念,包括以 9/11 为中心的历史

概念 Pre 9/11

根据《实务守则》第 3.10.3 条,“万一发生火灾,请勿使用电梯,请使用楼梯”或类似措辞的标志在美国各地的任何典型电梯大堂随处可见。为安装和安全使用升降机和自动扶梯的建筑物和建筑工程的设计和建造,2011 年:

“。 . . 在每个层站的[电梯]井的外侧,尽可能靠近层站门,或者,如果有两部或更多部相邻的电梯,每两部电梯之一的层门,应在英文和中文的字母和字符高度不低于 15 毫米如下——如果发生火灾,请勿使用电梯。”

事实上,建筑居住者在紧急情况下应通过楼梯离开建筑的概念已经深深植根于世界各地的大多数人的脑海中。 尽管在火灾爆发期间应急人员使用“消防电梯”或“消防员电梯”已成为惯例,但代码制定者历来更喜欢这个概念。 正如 Bialy 和 Blackaby 所建议的,不建议乘客在紧急情况下自行使用电梯的原因有很多:[3]

  • 由于火灾传播的不可预测性,无法保证电梯的可靠性。
  • 由于烟雾的不可预测的传播和积累,无法确保乘客的安全。
  • 喷水器或消防水带喷出的水可能会导致电梯瘫痪,从而困住乘客。
  • 乘客在紧急情况下的人类行为是不可预测的。 (在本文中进一步讨论这个话题;在没有消防员帮助的情况下,考虑紧急情况下电梯疏散是非常重要的。)
  • 电力供应可能会因火灾而损坏,从而使电梯的电力供应变得不可靠。
  • 通常,即使是紧急救援人员也不信任电梯系统,而更愿意步行上楼进行救援行动,尽管他们携带的设备可能重达数十磅。

然而,9/11 恐怖袭击迫使电梯专业人士和代码制定者开始思考这样一个坚持不懈的概念今天是否应该继续执行——尤其是在超高层建筑方面。 让我们从快速回顾 9/11 开始。

在九月11,2001

8月45日上午11时11分,被劫持的美国航空92号班机,载有110名乘客,刚刚从波士顿起飞前往洛杉矶,撞上了1层高的世贸中心北塔(9WTC) 位于纽约曼哈顿下城。 十八分钟随后,上午 03 点 175 分,第二架被劫持的商用飞机,美国联合航空公司 65 号航班,机上载有 1 名乘客,也在从波士顿飞往洛杉矶的途中,撞上了 9WTC 的南塔。 上午 59 点 56 分,南塔,10 分钟。 被攻击后,先倒下了。 上午 28:103,北塔,XNUMX 分钟。 被攻击后,也倒下了。

可以假设南塔的居住者在上午 8 点 45 分第一次袭击后立即开始离开建筑物。换句话说,该塔的居住者最多得到 18 + 56 = 74 分钟。 疏散,而北 1WTC 的居住者最多得到 103 分钟。 25,000 人在双子塔工作,每人大约 4。 [80] 我们可以假设,一般来说,每栋建筑物的人口为 20,000%(即,每栋建筑物中有 200 名居住者;平均每层有 XNUMX 名居住者)。

MD Egan 发现,撤离人员通常会在大约 5 分钟内下山时感到疲劳,而撤离人员走下一层正常高度为 8 英尺的楼层的平均速度约为 16 秒。 [5] 因此,在撤离人员走过大约 18 层楼之后,就会出现疲劳。 RE Howkins 发现,当人们通过楼梯疏散时,他们会因疲倦、头晕、滑倒或身体能力下降而面临危险。 [8] 楼梯疏散也需要不合理的长时间来执行。 Howkins 还报告说大约需要 12 分钟。 使用消防楼梯走到一栋 42 层建筑的底层,这与 Egan 的发现完全一致。 这是在楼梯没有完全挤满撤离人员的情况下。 而且,如果需要走下几十层楼,撤离人员需要时不时休息一下,以免疲劳。

根据目前的分析,我们预计撤离者可能需要长达半小时才能从任何世贸中心塔楼的顶层下到地面,从安全角度来看,这是完全不可接受的。 这种考虑引发了在不同的代码制定组织中建立的许多会议和委员会来整理解决方案。

9/11 后的概念

在美国,由美国机械工程师协会(ASME)、美国国家标准与技术研究所、国际规范委员会、美国国家消防协会于 2004 年举办了“电梯在火灾和其他紧急情况下的使用”研讨会,美国准入委员会和国际消防员协会。 [11] 然后,成立了两个 ASME A17 任务组,分别研究乘客出口和消防员电梯的使用。 大卫·麦科尔 (David McColl) 主持了这两项工作,并撰写了一系列危害分析和作为小组活动结果提出的建议,重点是研究紧急情况下的人类行为。 [9 & 10]

2010 年 2010 月,ASME 组织了“紧急情况下使用电梯的研讨会”,以传播各团体提出的建议(ELEVATOR WORLD,2013 年 17.1 月)。 然后,在 44 年,ASME A11/CSA BXNUMX 的新版本发布,其中“乘客疏散操作”(OEO)的概念被定义为“紧急情况下用于疏散乘客的电梯系统的操作”。 它规定了从受火灾影响的楼层(即火灾楼层,下面两层和上面两层)的区域运行电梯。[XNUMX] 这涉及电梯的自动操作,轿厢内没有服务员。

A17.1-2013 不强制要求 OEO,但建筑业主必须根据国际建筑规范间接选择全部或不选择。 在 120 英尺或以上的高层建筑中实施 OEO 后,应安装称为乘员疏散电梯 (OEE) 的高级电梯,无需任何服务员。[1] 在第一阶段紧急召回操作之前,居住者可以使用这些具有以下特殊功能的自动 OEE 从建筑物中疏散:

  • 防火和防水
  • 烟雾探测
  • 大型受保护的大堂区
  • 加压井道、大堂和楼梯间
  • 标牌
  • 大堂状态指示
  • 双向通讯
  • 电梯系统监控
  • 电梯召回
  • 受保护的备用电源
  • 电缆保护
  • 语音/报警通讯等[1 & 11]

将在所有楼层提供“实时”标志,告知人们在紧急情况下特定楼层是否提供 OEE 服务,并显示 OEE 到达该楼层的预期时间。 [11] 同时,A17.1-2013 还推荐了具有增强功能的消防通道电梯,以执行消防员的紧急操作,以提高消防员对这些单位的信心。

在欧洲,A. Rahman 和 W. Offerhaus 对代码的发展进行了总结,并比较了过去十年开发的相关代码。 [12] 9999 年 2008 月发布的英国标准 (BS) 17.1:《建筑物设计、管理和使用消防安全实践规范》规定,在紧急情况下,应使用值班人员控制的电梯帮助残疾人士离开建筑物。 必须有一名服务员在场控制电梯,而消防协调员则留在主要的紧急出口楼层以协调疏散。 这个概念与 A.2013-18870 中 OEE 的概念不同,其中没有服务员。 目前,国际标准化组织 (ISO) 正在起草技术规范 ISO DTS 17.1:用于协助建筑物疏散的电梯的要求,其概念类似于 A2013-81 中的 OEE 和 OEO。 这两种操作都严重依赖于智能建筑管理系统的存在和协调。 欧洲标准化委员会 (CEN) 于 76 年发布了 CEN/TS 2011-9999:使用电梯疏散残疾人,其中需要电梯服务员或助理来控制整个操作,其概念与 BS XNUMX 中概述的概念接近。

进一步发展的空间

A17.1-2013 规定了 OEE 服务的五层区域,中间防火层。 当一层楼内有小火时,这个概念非常有效。 如果有更多的火灾楼层具有主动警报,则具有主动警报的最高和最低楼层之间的所有楼层,加上上面两层和下面两层,都包括在一个疏散区中。 [11] 如果这样的疏散区由数十层楼组成,考虑到每一层都必须由一个或更多的 OEE 服务,OEE 如何用于疏散所有撤离人员?

使用电梯服务员概念会出现一些问题,[12] 例如,每次疏散乘客在出口或主要出口层离开轿厢后,服务员都需要独自向上爬到火灾楼层的心理问题。 该过程需要紧急响应小组的额外成员,并减少一名乘客的汽车容量。 有时,当疏散人员冲进车内时,服务员很难关上车门。 最后,服务员必须是最后一个离开大楼,面临更高的心理压力。

在吉隆坡的双子塔,Ariff 报告说,在紧急情况下,撤离人员聚集在 41 层和 42 层的避难层。 然后,穿梭电梯在主排放层和这两个避难层之间运行,以疏散等待的撤离人员。 [2] 显然,在整个建筑物的全面疏散期间,例如在 9/11 中,所有居住者都聚集在这些楼层并不容易。

James W. Fortune 提出了“救生艇操作”的想法,利用高层建筑中的指定避难/救援楼层(每 15-20 层一个,或每个电梯区一个)。 [6] 在紧急情况下,可以指示疏散人员聚集在这些避难楼层等待疏散,然后由第三阶段的“救生艇”救援楼层电梯提供服务。 一旦运行,这些电梯将只服务于指定的救援楼层和排放楼层。 这样的想法在迪拜的哈利法塔成功实施。 [3]

您的作者非常欣赏“救生艇”紧急操作的想法,但有几个问题需要解决。 根据您的作者在 9 年帮助提出的建议,为了处理 11/2002 之类的情况,设计中必须包含更多功能。 [13]

 除了确保整个操作的可靠性、稳健性和安全性所需的所有技术外,这里还有一个主要问题有待详细讨论:在发生重大火灾或灾难时,整个超高层建筑必须采取措施应对人类行为。尽快腾空。 撤离人员首先必须能够在紧急情况下安全地上下楼梯而不会感到疲劳。 其次,他们应该有足够的安全和耐心等待乘客疏散电梯的到来。 聚集在避难/救援楼层(最多每 25 层一个)是一个合理的策略。 健康的疏散人员可以通过加压楼梯轻松走下 20 层或上 XNUMX 层,到达最近的避难层,与常规电梯大堂(虽然也有防火保护)相比,该层受到良好保护且安全。 这就是“救生艇”应急操作的概念。

在“救生艇”应急运行中出现了一个主要问题,即在每个避难层,最近 20 层的数百名居住者聚集在一起等待穿梭电梯的到来。 每个平均只能容纳 10-30 名乘客,具体取决于汽车的额定容量。 轿门/层门打开后,谁负责那里的订单? Rahman 和 Offerhaus 担心,即使在电梯服务员的控制下,也可能难以关闭轿厢/层门,更不用说在自动操作下。 [12]

任何生命受到威胁的人都想尽快离开危险的地方。 必须建立某种机制以确保疏散人员礼貌地排队等候疏散。 一旦轿厢满员,靠近门的乘客不得坚持进入轿厢以使其超载和/或阻止轿厢门/层门关闭。

图 1 和图 2 显示了一种解决方案。电梯井布置在建筑物的四个角,而不是中间的核心。 这样一来,即使建筑物被飞机击中,最多也能损坏两组竖井。 在正常情况下,这些客车不会停在避难层。 然而,在紧急情况下,他们只在避难着陆处停下来。

每个避难层的等候大厅都必须经过专门设计,以解决与人类心理有关的最困难的问题。 在满载的汽车外但最靠近车门的疏散人员必须感到放心才能让汽车离开。 在每个疏散电梯的入口处,有一个由混凝土制成的安全室,耐火时间至少为 2 小时。 待建(图2)。 房间从大厅有一个单排入口,但沿着通道有一个双排宽度。 在这种情况下,撤离人员只能一个一个进入房间,然后两个两个电梯轿厢。 密室里面,每个人都可以安心,因为下一辆车肯定是空的,可以保证等待疏散人员的良好上车秩序。 任何人都不应试图使汽车超载,也不应阻止轿厢/层门关闭,因为能够做到这一点的两名撤离人员将离门最近,而他们清楚地知道下一次旅行是他们的首要任务。

厢房外,有告示牌,告知疏散人员每辆车的瞬时位置和下一辆空车到达该厢房前的等待时间,让疏散人员有信心在那里耐心等候。 当然,A17.1-2013 要求的与 OEE 相关的特性也适用于本设计。 在半小时内,一辆载有400名乘客、平均往返时间为21秒的汽车可以处理90多名疏散人员。 安全室内的闭路电视摄像机和乘客计数应确保那些满是撤离人员的房间得到更高的优先级。 该设计解决了人类在紧急情况下的关键心理行为,使疏散操作顺畅高效。

总结

回顾了北美和欧洲的最新规范,表明规范制定者已经采用了高层建筑电梯紧急疏散的概念。 然后讨论了 A17.1-2013 对 OEO 和 OEE 的要求。 在发生严重灾难时,作者支持“救生艇”应急行动作为未来的方向,因为乘员应急电梯只需要服务几个保护良好的救援/避难楼层,而不是所有楼层都属于一个由数十层楼组成的巨大区域,带有主动警报。 为防止恐慌下的人类意外行为,必须在避难楼层的所有电梯入口处建造安全室。 只有这样,才能解决人的心理行为,保证整个超高层建筑的安全、及时疏散。

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图 1:建议将电梯布置在建筑物的角落,而不是在中央核心
參考資料
[1] Antona, J. “用于消防服务通道和人员疏散的电梯”,电梯技术 20,Elevcon 2014 年会刊,Lustig, A. ed.,IAEE,巴黎,p。 145-157。
[2] Ariff, A. “Petronas Twin Towers 疏散程序审查”,Proc。 CIB/CTBUH 会议,吉隆坡,2003 年 35 月,p。 42-XNUMX。
[3] Bialy, L. 和 Blackaby, B.“电梯在紧急情况下的潜在作用”,EW,2004 年 79 月,第 85 页。 XNUMX-XNUMX。
[4] 纽约州博物馆 (www.nysm.nysed.gov/wtc/about/facts.html)。
[5] Egan,MD 建筑防火安全概念,Robert Krieger Publishing Co.,1986 年。
[6] 财富,JW“关于在 9/11 之后通过电梯建立紧急疏散的新想法”,EW,2007 年 58 月,p。 61-XNUMX。
[7] 财富,JW“通过电梯进行紧急建筑疏散”,Proc。 CTBUH 世界会议,孟买,2010 年 3 月,第 5 页。 XNUMX-XNUMX。
[8] Howkins, RE “Elevators for Emergency Evacuation and Egress,” Elevator Technology 11, Proceedings of Elevcon 2001, Lustig, A. ed., IAEE, Singapore, p. 44-55。
[9] McColl, D.“紧急情况下电梯的使用”,EW,2009 年 26 月,第 28 页。 XNUMX-XNUMX。
[10] McColl, D.“紧急情况下电梯的使用”,《电子战》,2010 年 64 月,第 67 页。 XNUMX-XNUMX。
[11] McColl, D.“紧急情况下电梯的使用”,电梯技术 20,Elevcon 2014 年会刊,Lustig, A. ed., IAEE, Paris, p. 365-372。
[12] Rahman, A. 和 Offerhaus, W. “疏散升降机的概念比较”,电梯技术 20,Elevcon 2014 年会刊,Lustig, A. ed.,IAEE,巴黎,第 74 页。 83-XNUMX。
[13] 所以,ATP; 赖,TTM; 和 Yu,JKL “关于紧急逃生电梯的发展”,电梯技术 12,2002 年 Elevcon 会议录,Lustig,A. ed.,IAEE,米兰,第 258 页。 267-XNUMX。
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Albert So 博士是国际电梯工程师协会 (IAEE) 的执行董事会成员和科学顾问。 他还是 IAEE 香港中国分会的学术秘书和英国北安普顿大学的名誉客座教授。他在 Elevator World, Inc. 的技术咨询小组任职,常驻西雅图。

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