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문제 정의
- 따라서 구조물의 특성 및 대규모 인원에 따른 유줄계수는 실험을 통한 즉정과 여러 상용 프로그램의비교 검증이 필요하다. 본 논문에서는 지하철역사에서재실자들의 피난에 영향을 주는 병목구간에 대한유출특성을 대규모 인원 이동 관측 실험을 통해 측정하여 분석하였고 이것을 상용 프로그램인 Simulex와 Pathfinder에서 얻어진 유출특성과 비교 분석 함으로서신뢰성 및 효용성을 평가하였으며 향후 성능위주 설계 (PBD)를 하기 위한 기초자료로 사용될 수 있으리라 사료된다.
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. 2) 위의 1)을 이용하여 유출계수식을 산출하였다.
- 2) 개찰구에서의 변수인 개찰구 개수와 1)의 측정 결과로 각 개찰구당 인원별 유출계수를 산출하였다.
- 산출하였다.2)또한 A, B역사의 인원 및 구조 등의 입력 데이터를 Simulex와 Pathfinder에 적용하여 피난 시 피난인원이 병목구간을 통과하는 유출계수를 산출하였으며 계단 및 개찰구에서의 실측 방법은 아래와 같다.
- Simulex와 Pathfinder에서는 삼발이를 표현하지 못하기 때문에 보다 정확한 비교를 위해 개찰구에서의 유출계수 산출은 각 유출인원이 개찰구에 검표를 받고삼발이를 밀고나오는 시간(약 0.4초)을 제외한 시간으로 유출계수를 산출하여 비교하였다.
- 이는 승객들이 계단을 오른 후 여러 개의좁은 줄구가 존재하는 개찰구 앞에서 장애물을 밀고나가기 위해 병목이 생성된다. 본 연구에서는 개찰구유출계수를 산출하였으며 이를 Simulex와 Pathfinder의결과와 비교하였다.
- 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 계단에서의실측 유출계수를 산출하였으며 이를 Simulex 와 Pathfinder의 시뮬레이션 결과와 비교하였다.
- 지하철 역사의 경우 병목이 예상되는 계단 및 개찰구에서 인원의 유출시간의 산정에 아래 식(1) 및 식(2)의 유출계수식이 이용되었다. 본 연구에서는 지하철 역사의 계단, 개찰구 등과 같이 피난에 영향을 주는 병목구간의 유출계수를 실제 측정에 의해서 산출하였으며, Simulex와 Pathfinder의 경우 지하철 역사의 도면에 측정 시와 같은 인원수를 배치시켜 시뮬레이션을 수행함으로서 유출계수를 산출하여 실측값과 비교하였다. 그 이유는 전체 피난 시간에서 가장 큰 영향을 미치는 요소는 병목구간이며 이를 물리적 모델로 표현하면 유출계수의 변수로 수식화 되기 때문이다.
- 각기 다른 모드의 적용이 필요하다. 이에 본 연구에서는 각 모드의 알고리즘 차이에 따라서 각 재실인원이 매 시간마다 주변의 셀을 검사하여 이동하는 Steering 모드를 개찰구에 적용하였으며, 각 재실인원에 최단거리 알고리즘이 적용된 SFPE 모드는 계단에적용하여 시뮬레이션 하였다.
- 재실자의 움직임을 Steering 모드와 미국 소방기술사회 (SFPE)에서 제시한 SFPE 모드의 두 가지 형태로 모델링할 수 있는 것이 특징이며 실행결과를 3D로 출력한다.3)
- 지하철 역사에서 각 병목구간의 실측 유출계수 측정은 지하철 역사 중 유동인구가 가장 많은 A, B역사 내에 병목이 예상되는 계단 및 개찰구에서 이루어졌으며 측정 시간은 전체 피난 상황과 유사한 하차인원이 가장 많은 오전 7~10시로 선택하여 데이터를 획득 하여 유출계수를 산출하였다.2)또한 A, B역사의 인원 및 구조 등의 입력 데이터를 Simulex와 Pathfinder에 적용하여 피난 시 피난인원이 병목구간을 통과하는 유출계수를 산출하였으며 계단 및 개찰구에서의 실측 방법은 아래와 같다.
성능/효과
- 1. 지하철 역사 계단에서의 유줄계수 분석결과 상대식 (A역사)의 경우 Sitnulex와 Pathfinder 모두 실측치와차이를 보여주고 있으며 적은 인원수에서는 약 2배, 대규모인원에서는 약 1.25배 정도의 피난시간이 길어지는 것으로 나타났다. 섬식(B역사)의 경우 적은인원에서는 차이가 존재하지만 대규모 인원에서는 실즉치와근소한 차이를 보였다.
- 2. 상대식 승강장인 A역사의 경우 각 계단 유출 인원이 최대 250명, 섬식 승강장인 B역사의 경우 최대 850 명이 유출되었다. 이는 각 승강장의 구조에 따른 인원의 분산 및 집중을 나타내며, 상대식 승강장인 A 역사의 유출계수가 섬식 승강장인 B역사 계단에서의 유출계수보다 높은 것으로 나타났다.
- 3. 지하철 역사 개찰구에서의 분석결과 A역사와 B 역사 모두 각 병목구간 사이의 면적이나 이동거리가짧은 구조인 경우 실즉과 차이가 나타났다. 이는 시뮬레이션 수행 시 피난인원이 양 측면 개찰구로 집중되는 현상을 보이며, 인원이 증가함에 따라서 병목구간유출 시간이 길어지기 때문이다.
- 4. 지하철의 경우 계단에서는 SFPE 모드가 개찰구일경우는 Steering 모드가 실측치의 범위에 들어왔음을확인 하였다. 따라서 Simulation의 경우 SFPE 모드와 Steering 모드를 구간에 따라 적용해야 하지만 현재 S/ W의 특성상 이러한 모드의 전환이 가능한 상용프로그램이 존재하지 않아 특정 구조물에서의 전체 피난시간소요시간 산출에 있어서 한계점을 드러내고 있다.
- 5. 본 논문의 결과는 프로그램에 실제 상황과 동일한 최적의 입력 조건을 가지고 시뮬레이션한 결과이며, 그렇지 못한 경우 해석 결과가 신뢰수준에 못 미치게된다. 따라서 실측이나 신뢰성 있는 데이터와의 비교를 통해 신뢰성을 검증 하여야 한다.
- 6. 지하철 역사의 경우 계단과 개찰구에서 유출계수를 비교한 결과, 상용프로그램의 정확한 이해 없이 Simulation을 수행할 경우 실제 피난 시 상황에 맞는 피난 시간을 얻기 어렵다. 따라서 이를 실측 데이터와 비교 검증하는 작업절차를 걸쳐야만 올바른 피난 시간 평가가 이루어질 수 있다고 사료된다.
- A역사의 1번 위치와 2번 위치 모두 Simulex와 Pathfinder의 결과가 실측과 차이를 보였으며 인원에 따른 유줄계수의 변화 특징도 크게 다름을 알 수 있다. 이는 Figure 8에서와 같이 시뮬레이션 상에서는 현실과는 다르게 한쪽 방향의 출구로만 인원이 편중되는현상을 보이고 이로 인해 발생한 시간적 차이가 유출계수를 낮아지게하기 때문이다.
- 계단에서의 비교 결과 상대식 역사의 경우 Simulex와 Pathfinder 모두 차이를 보여주고 있으며 적은 인원수에서는 약 2배, 대규모 인원에서는 약 1.25배 정도의피난시간이 길어진다. 섬식 역사의 경우 적은 인원에서는 차이가 존재하지만 대규모 인원에서는 실즉 유줄계수와 근소한 차이를 보인다.
- 상대식 승강장인 A역사의 경우 각 계단 유출 인원이 최대 250명, 섬식 승강장인 B역사의 경우 최대 850 명이 유출되었다. 이는 각 승강장의 구조에 따른 인원의 분산 및 집중을 나타내며, 상대식 승강장인 A 역사의 유출계수가 섬식 승강장인 B역사 계단에서의 유출계수보다 높은 것으로 나타났다. 이는 집중으로 인한 밀도의 증가에 기인한다고 사료된다.
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