Simulering av evakuering fra t-banetog i tunnel ved brann

Abstract

Brann i t-banetunnel er en sjelden hendelse. Dersom brann oppstår er hovedstrategien å kjøre videre til neste stasjon og evakuere passasjerer der. Erfaringer fra tidligere ulykker viser at dette ikke alltid vil være mulig og at tog har måttet stoppe i tunnel, som en konsekvens av driftsans på grunn av brann. Passasjerer har derfor vært nødt til å rømme gjennom tunnelen for å komme til et sikkert område. Konsekvensen av slike ulykker har vist seg å være fatale med et stort antall omkomne. I forbindelse med utbyggingen av den nye Fornebubanetunnelen har derfor et slikt scenario blitt undersøkt, hvor målet var å identifisere faktorer som påvirker evakuering i tunnel og gjøre en vurdering av hvordan disse faktorene påvirker rømningstidene ved å gjennomføre rømningsimuleringer i Pathfinder. Videre gjøre en vurdering av personsikkerheten sett i lys av regelverk og resultatene fra simuleringene.

For t-bane gjelder kravforskriften, Sporveiens tekniske regelverk og plan- og bygningsloven så langt den passer. Ved evakuering fra tunnel gjelder derfor selvrednignsprinsippet hvor den nødstilte skal kunne evakuere seg selv uavhengig av hendelse og objekt, det er også krav til universell utforming. Det er et begrenset antall studier gjort på evakuering av tunnel, spesielt i røykfylte omgivelser. I litteraturen påpekes det et behov for videre forskning på den menneskelige atferden i tunnelbrann samt evakueringsmulighetene for personer med nedsatt funksjonsevne og eldre, da befolkingen stadig blir eldre og eldre. Sporveiens tekniske regelverk henviser til TEK 17 som stiller funksjonskrav til rømningsforhold og henviser til SN-INSTA/TS 950:2014. Rømningssimulering er et verktøy som kan brukes i rømningsanalyse for å dokumentere at krav i forskriftene er overholdt.

I forkant av oppgaven var det gjennomført en brannsimulering av Multiconsult av brannscenariet, som dannet utgangspunkt for antatt evakueringsforløp. Brannsimuleringene viste at siktforholdene ved toget er uakseptable etter 250 sekunder og det antas umulig å rømme mot røykfriside, mens etter 10 minutter er akseptkriteriene for sikt brutt i store deler av tunnelen i henhold til SN-INSTA/TS 950:2014. Det var også gjennomført et litteraturstudium ,som bygget på funn i prosjektoppgaven ved tittel "Evakuering fra t-bane-og jernbanetunnel ved brann", hvor det det identifisert kunnskaphull og faktorer ved evakuering fra t-banetunnel som krever videre forsking. Det ble derfor bestemt å undersøke effekten av følgende på rømningstiden; ulik ganghastighet for en uniform befolkning, ulik vertikal avstand mellom tog og gangbane ved å variere den begrensende personstrømmen ut t-banedørene og effekten av grupper med ulik ganghastighet som skulle, representere eldre og personer med nedsatt funksjonsevne. Det var også forsøkt å simulere evakuering av rullestolbrukere samt menneskelig atferd basert på observert atferd i brannulykker og evakueringsforsøk ved å variere prioriteringsnivået til de ulike profilene i Pathfinder.

Resultatene fra simuleringene viste følgende:

• Rømningstiden for alle scenariene var lengre enn 30 minutter, som vil bety at et flertall av passasjerene vil måtte rømme i uakseptable forhold og gjennom røyk. • Rømningstiden øker med redusert ganghastighet. • Begrenset personstøm ut togdørene bidrar til lang rømningstid. • En økende andel personer med lavere ganghastighet fører til tregere evakuering og lengre rømningstider. • Ulikt prioriteringsnivå påvirker rømningstidene negativt. • For å simulere evakuering av rullestol måtte det gjøres en rekke antagelser, men resultatene tyder på at rullestoler vil forsinke evakueringen.

Rømningssimuleringer bør kun brukes som et verktøy i evaluering av brannsikkerhetskonseptet. I denne oppgaven er kun et scenario vurdert, det er også usikkerhet tilknyttet inputparametere og den menneskelige atferden og resultatene må derfor tolkes deretter. På tross av dette belyser resultatene fra simuleringene utfordringer tilknyttet evakuering fra tunnel, og kan brukes til å identifisere mangler i regelverket. Da resultatene indikerer at personsikkerheten ved brann er svekket, da kravet om at den tilgjengelige rømningstiden skal være lengre enn den nødvendige er brutt i henhold til TEK 17, for scenariet vurdert. Dette er grunnet en kombinasjon av utilstrekkelig røykventilasjon, høy vertikal avstand mellom tog og gangbane og lange avstander til sikkert område. Videre viser resultatene at effekten av dette på rømningstiden vil forsterkes med et økende antall personer med nedsatt funksjonevne og eldre. Lengre rømningstider, enn det simuleringene indikerer, kan også forventes da et flertall vil rømme gjennom røyk.

Fire in metro tunnels is a rare event. The primary strategy if a fire occurs is to drive the train to the nearest station where evacuation can continue safely. However, experience from previous accidents shows that this is not always possible, and the train had to stop between stations due to the fire. As a result, passengers had to evacuate through the tunnel to reach a safe area. The consequences of such accidents have proven to be devastating, with a high number of fatalities. In connection with the new metro line construction in Oslo, Fornebubanen, the fire scenario described has been investigated. The main goal was to identify factors that may affect the evacuation and evaluate how these factors impact the evacuation time by performing evacuation simulation in Pathfinder. Furthermore, to evaluate passenger safety with respect to the regulations and simulation results.

The relevant regulations for metro tunnels are kravforskriften, Sporveiens technical regulations, and The Planning and Building Act. If evacuation from the tunnel is necessary, the self-rescue principle is valid, and the passengers should be able to evacuate regardless of the incident and the object. Universal design is also a requirement in the regulations. There is a limited amount of evacuation experiments performed in smoke-filled tunnels. The need for further research on the human behaviour in tunnel fires and the ability for people with disabilities and the elderly to evacuate is therefore highlighted in the literature, as an increasing amount of the population is getting older and older. TEK 17 is referenced in Sporveiens technical regulations where there are tenability criteria in SN-INSTA/TS 950:2014 that should not be exceeded in a safe evacuation. Evacuation simulation is a tool that can be used in performance-based design to document that the requirements are fulfilled according to the regulations.

Prior to the work with this report, Multiconsult performed fire simulations of the assumed fire scenario. The result showed that the visibility requirements around the train were exceeded after 250 seconds, and evacuation towards the smoke-free side is assumed impossible. After 10 minutes, this was the case for most of the tunnel, according to SN-INSTA/TS 950:2014. A literature review was also executed based on the findings in the project thesis with the title “ Evacuation from metro and railway tunnels in the event of fire”, where areas for further research in the field of tunnel evacuation was identified. Based on this, it was decided to investigate the effect of the following on the evacuation time; variation in walking speed for a uniform population, different flow rates through the train doors as an attempt to model the vertical gap between the train floor and the emergency walkway and the effect of an increased amount of people with a slower walking speed to model the evacuation of disabled people and elderly. It was also attempted to model the evacuation of wheelchair users and observe human behaviour from evacuation studies and fire accidents by giving profiles in Pathfinder different priority level.

The results from the simulation showed the following:

• The evacuation time was longer than 30 minutes for all scenarios evaluated, indicating that most passengers will evacuate in unacceptable conditions. • The evacuation time increase with reduced walking speed. • The limited flow rate through the train doors results in slower evacuation times. • An increasing amount of people with reduced walking speed slows the evacuation and results in longer evacuation times. • Profiles with different priority level have a negative impact on the evacuation time. • Simplifications had to be done to model the evacuation of wheelchair users; still, the results show that wheelchairs will cause delays during evacuation.

Evacuation simulation should only be used as a tool in the evaluation of the fire safety concept. In this report, only one single fire scenario is evaluated. There is also uncertainty related to the choice of input parameters and human behaviour, and the results need to be evaluated accordingly. Despite this, the results show that there are challenges regarding tunnel evacuation and can be used to identify gaps in the regulations. The results indicate that the passenger safety in the case of fire is reduced, in the considered scenario, as the requirements in TEK 17 are not met and the available egress time is shorter than the required egress time. This is due to a combination of insufficient smoke ventilation, high vertical gaps and long distances to a safe area. Furthermore, the result shows that this is emphasized with an increasing number of people with disabilities and elderly. Longer egress time than indicated by the simulations should also be expected as people will need to evacuate through smoke.