[논문]지하철 역사에서의 계단 및 개찰구 군중흐름에 관한 연구

김명훈; 김응식; 조주호

지하철 역사에서의 계단 및 개찰구 군중흐름에 관한 연구
The Study of Crowd Movement in Stair and Turnstile of Subway Station 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.24 no.3, 2009년, pp.88 - 95

김명훈 (호서대학교 안전보건학과) , 김응식 (호서대학교 안전보건학과) , 조주호 (호서대학교 안전보건학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Most of subway stations are located underground and the number of passengers is far more than that of designed value, therefore the risk of accident is growing bigger and serious damage is expected in case of disaster. In Korea the period of evacuation study is short and numerical and experimental data of evacuation phenomena in subway station is rare. Many egress evaluation depend on foreign commercial S/Ws which are not yet proven its availability in special case such as subway station. In this paper outflow coefficients which are essential in egress evaluation are calculated at train door, stairway and turnstile at 3 most crowed subway stations. This numerical data can be used in prediction of egress evaluation and the result of other prediction methods can be verified with these experimental data.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

유출계수(outflow coefficient)^ 병목이 존재하는 곳에서 통로의 폭이 결정되어 있을 때 단위 시간당 단위길이를 통과할 수 있는 인원수를 나타낸 계수로서, 전체인원이 병목 구간을 통과하는데 소요되는 시간을 예측할 수 있기 때문에 피난시간 평가를 위해서는 필수적 변수이다. 따라서 본 논문에서는 지하철 역사 관측을 통하여 전체 피난 시간 평가에 필요한 각 병목 구간에서의 유출현상을 관측하고 유출계수를 계산하였다.
본 연구에서는 지하철 역사에서의 병목구간인 전동차 문, 계단 및 개찰구에서의 인원에 따른 유출을 측정 . 분석하여 유출계수를 도출하였으며 유출계수를 산정하는 방법은 다음과 같다.
또한 국내 자하철역사와 같이동 시간대 많은 인원이 집중되어 상방향으로 피난하는 외국의 예를 찾아보기 힘들며, 더욱이 역사 피난 실측 데이터는 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 피난시 가장 유사하게 피난상황을 재현하기 위하여 하차 승객이 가장 많은 역사들 중 가장 보편적인 형태의 승강장 구조인 A역(하루 이용객 약 15만명), B역(하루 이용객 약 20만명) 및 C역(하루 이용객 약 8만 명)(4)5)을 선정하여 병목이 존재하는 구간인 전동차 문, 개찰구, 계단에 관측 장비를 설치하여 피난평가에 필요한 데이터를 취득하였으며, 이를 바탕으로 유출계수를 산출하였다.

가설 설정

1) 모든 사람은 동시에 피난을 개시한다.
1) 전동차 문이 열리기 시작한 시점부터 유출되는 인원수를 매 초당 측정한다.
1) 피난시 개인의 상태 및 차이는 고려하지 않았다. 많은 인원이 피난 시에 개인의 특성을 측정하기가 어렵다.
2) 거주자의 흐름은 관련된 사람들의 의사결정으로 인한 개입이 관련되어 있지 않다.
2) 패닉 및 전도현상은 존재하지 않는다. 이와 같은 심리적인 요인이나 돌발적인 상황에 대한 현상들은 수치적으로 모사가 불가능하다.
3) 개찰구의 고장으로 인한 피난로의 장애가 발생하지 않는다. 이는 개찰구의 고장은 고장 시점을 판단할 수 없으므로 돌발적인 상황중의 하나로 보았다.
본 연구에서는 실제 피난상황에서 발생하는 각각의 현상들을 모두 재연할 수 없으므로 실행 불가능한 실험조건들은 발생하지 않는 것으로 가정하였으며 다음 조건들과 같다.

제안 방법

1) 계단에서 올라온 승객이 개찰구를 통과한 시간부터 마지막 승객이 통과한 시간과 개찰구를 통하여 유출되어지는 전체 인원을 계수하여 측정하였다.
1) 전동차 도착 후 계단을 오르는 승객들의 병목이 시작되는 순간부터 병목이 종료되는 순간까지의 시간과 유출되어지는 전체 인원을 계수하여 측정하였다.
1) 전동차 문, 계단, 개찰구에서의 피난 인원별 유출계수를 구하였다. 인원이 늘어날수록 값이 증가하다가 포화하는 경향을 보이고 있으며 로그함수 꼴로 가장 잘 근사되었다.
2) 개찰구에서의 변수인 개찰구 개수와 1)의 측정 결과로 각 개찰구당 인원별 유출계수를 산출하였다.
4) 계단 유출계수, 밀도 및 계단을 오르는 이동속도의 상관관계를 분석하였다.
본 연구에서는 사람이 가장 많이 유동하는 A, B, C역사를 선정하여, 섬식, 및 '상대식' 구조의 계단 병목에 대한 유출특성 및 유출계수를 산출하였다. 단, 복잡한 구조의 심층역사와 환승역은 고려하지 않았다.
본 연구에서는 지하철 역사에서 재난발생 시 피난에 소요되는 시간에 가장 큰 영향을 줄 수 있는 전동차 문, 계단, 개찰구등의 병목을 선정하여 각 구간에서의 유출계수를 산출하였으며 결론은 다음과 같다.
본 연구에서의 계단의 인원별 유출계수식은 로그함수 꼴로 표현하였다. NFPA의 "SFPE Handbook'* 에서는 계단을 내려가는 인원들에 대한 유출계수 식을 지수식으로 근사하였으나 본 연구에서는 계단을 오르는 인원들에 대한 유줄계수 산정식을 분석하였으며 로그형태의 그래프가 가장 잘 근시- 하는 것을 확인하였다.
위의 식 (3)의 개찰구 유출계수는 폭이 일정한 여러 개의 개찰구를 통하여 나오는 유출계수가 기존 문헌网에 정의되어있지 않으며 모든 역사의 개찰구의 폭이 일정하여 개찰구의 개수가 피난의 시간을 결정하기 때문에 본 연구에서는 개찰구수를 측정하여 유출계수를 산출하는 방법을 사용하였다.

대상 데이터

3은 서울시내 지하철 역사 중 유동인구가 가장 많은 3곳의 시간대별 유동인구를 나타낸 그림이다"). 측정 장소는 유동인구가 가장 많은 A, B, C 지하철역사내에 병목이 예상되는 전동차 문, 계단 및 개찰구로 선정하였다. 측정 시간은 하차 인원이 가장 많은 오전 7~10시로 선택하여 데이터를 획득 하였으며 이는 출근시간에 인원의 유동이 가장 많으며 한 방향으로의 이동이 이루어져 전체 피난 상황과 가장 유사하기 때문이다.

성능/효과

꼴로 표현하였다. NFPA의 "SFPE Handbook'* 에서는 계단을 내려가는 인원들에 대한 유출계수 식을 지수식으로 근사하였으나 본 연구에서는 계단을 오르는 인원들에 대한 유줄계수 산정식을 분석하였으며 로그형태의 그래프가 가장 잘 근시- 하는 것을 확인하였다.
2) 전동차 문에서 유출되는 인원에 대한 유출계수를 구함으로써 객차 당 재실인원에 따른 유출 시간을 예측할 수 있다.
3) 계단에서의 유출계수는 승강장 형태에 따른계단로의 개수와 구조에 영향을 받으며 섬식과 상대식 중 섬식의 유출계수가 작았다.
3) 관련된 사람들의 거의 전부는 집단 이동을 저해하는 장애요소를 갖고 있지 않다.
4) 조명은 충분히 밝으며 연기하강은 고려하지 않는다.
5) 개찰구 유출계수는 센서식, 삼발이식 모두 유사한 경향을 보였으며 센서식의 유출계수가 삼발 이식에 비하여 높게 관측되었다.
6) 지하철 역사 구조에 따라 개찰구 및 계단의 유출계수가 다소 차이가 있음을 확인하였다.
A, B역사는 삼발이형태의 개찰구이며 C역사는 센서형태의 개찰구이다. A, B, C 역사 모두 유사한 유출경향을 보였으며 센서식이 삼발이식보다 약간 빠르게 유출되는 경향을 볼 수 있다. 이는 개찰구의 작동방식의 차이에 기인하여 수동형태의 삼발이식이 자동 형태의 센서식보다 유출에 영향을 많이 주기 때문이라 사료되어진다.
각 개찰구별 유출계수식은 계단 유출계수식과 마찬가지로 여러가지 형태의 추세선중 결정계수가 가장 높은 로그형태의 함수로 나타내었다. 일예로삼발이식 개찰구 10개로 1,000명이 피난시에 개찰구에서 소요되는 시간은 약 4분 1초로 예측할 수 있다.
52m/s, 계단분석 방법 3)번항 참고) 에서 두 점을 곱하게 되면 유출계수가 되고 구해진 유출계수에서 (b)의 y점을 찾아 인원수를 얻을 수 있다. 결과적으로 50명이 유출할 때 밀도 및 속도를 알 수 있다.
구하였다. 인원이 늘어날수록 값이 증가하다가 포화하는 경향을 보이고 있으며 로그함수 꼴로 가장 잘 근사되었다. 또한 이들의 비교를 통하여 최종 병목구간을 확■인할 수 있다.

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김응식, 이정수, 김명훈, 유희권, 송용호, 민경찬, '병원피난에 관한 연구 : Part I', 한국화재 . 소방학회 춘계학술 논문발표회 논문집, 2005

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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