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研究生:劉鈺文
研究生(外文):Yu-Wen Lion
論文名稱:長公路隧道火災事故用路人疏散方案績效評估-以雪山隧道為例
指導教授:吳健生吳健生引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:土木工程研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:110
中文關鍵詞:公路隧道橫坑疏散時間延滯時間
外文關鍵詞:Road TunnelCross PassagewayEvacuation Time
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摘 要
目前台灣路網的建造大都以穿越山區及為了避開環境因素問題,公路隧道已成為無可避免的設計。隧道內事故發生時較一般開放性路段更嚴重。對人員傷亡程度較為廣且嚴重威脅性大。特別是火災事故,因為密閉空間將阻礙溫度及煙的消散。故本研究以火災所產生之煙霧危險事件加以探討。此外,今年即將要通車的雪山隧道更長達12.9公里,因此隧道內之安全,更為社會大眾及政府所重視議題。火災發生時,端賴確保人員安全設施,如人、車行橫坑,以減少人員傷亡程度。隧道內用路人能即時靠自己的行動力,有效地疏散至安全地區,將是降低傷亡程度的主要關鍵。因此,目前針對用路人下車疏散原則說明以「逆向行車方向」進入最近之人或車行橫坑視為疏散方案一。另一項疏散方案二,其內容為將橫坑與橫坑間部分比例之用路人「順車行方向」疏散。
本文以巨觀與微視的觀點,結合供需分析之概念,將單位時間可逃亡的人數視為供給,將單位時間需逃亡的人數是為需求,來建立疏散方案績效評估模型。其績效評估項目有傷亡人數、疏散時間及延滯時間三種。依本研究所建立之績效評估模型來分析兩疏散方案。本研究結果顯示,在最危急之情況下,若事故發生於車行橫坑下游時,利用方案二疏散人員,可減少傷亡人數。
Abstract
In order to pass through mountainous ranges or to avoid environmental problem, more and more tunnels have been constructed to connect highway networks in Taiwan. However the impact is often much greater than on open road, if an accident occurs in a tunnel. The consequences could be extremely destructive and dangerous, especially in the event of a fire, because the enclosed space hinders the dissipation of heat and smoke. Therefore, the topic of this study is focused on the dangerous events caused by the firing smoke and whether the exit facilities, such as cross passageways is able to minimize the damage. In addition, the Shiue Shan tunnel which will be in service in this year is 12.9km long. As a result, the tunnel safety has been emphasized by government and people recently. The key point to minimize damage is that how to let the evacuees leave for safe region immediately and efficiently. In view of this, it is essential to provide enough space of the cross passageway for escape. The traditional evacuation plan is that all people escape along the direction opposite to the driving direction to enter the nearest cross passageway for either human or vehicle. Our study proposed another evacuation plan that only some portions of the people evacuate along the direction opposite to the driving direction and some evacuate along the driving direction. Based on the macroscopic and microscopic views, we provided the people able to evacuate per unit time as the supply and the people needed to evacuate as the demand by combining the concepts of supply and demand. Then we set up an estimate model of the evacuation plan. The items of the estimate model were included the amount of casualty, evacuation time and delay time. We analyzed both the traditional evacuation plan and the new proposed evacuation plan by our model. The results of this study revealed that in the worst situation, the accident occurred in the downstream of vehicle passageway, the amount of casualties was reduced by using our proposed evacuation plan.
目錄
中文摘要……………………………………………………………………………Ⅰ英文摘要……………………………………………………………………………Ⅱ
致謝…………………………………………………………………………………Ⅲ
目錄…………………………………………………………………………………Ⅳ
圖目錄………………………………………………………………………………Ⅶ
表目錄………………………………………………………………………………Ⅹ

第一章 緒論…………………………………………………………………………1
1.1 研究動機……………………………………………………………………1
1.2 研究目的……………………………………………………………………2
1.3 研究範圍與內容……………………………………………………………2
1.4研究方法與流程……………………………………………………………3

第一章 文獻回顧……………………………………………………………………6
2.1隧道救災相關研究…………………………………………………………6
2.2隧道設施設計相關研究……………………………………………………8
2.3交控、機電及安全設施系統相關研究………………………………………9
2.4通風系統及煙流動特性相關研究…………………………………………10
2.5疏散相關研究………………………………………………………………12

第二章 雪山隧道特性分析…………………………………………………………17
3.1 雪山隧道幾何設計…………………………………………………………17
3.2 雪山隧道相關安全設施……………………………………………………19
3.3 雪山隧道通風系統分析……………………………………………………21
3.4 雪山隧道緊急應變措施……………………………………………………23
3.5小結…………………………………………………………………………25

第四章 火災事故與疏散安全之分析………………………………………………27
4.1火災對人員的危害程度分析………………………………………………27
4.2通風系統控制煙迴流之分析………………………………………………28
4.3避難安全時間之分析………………………………………………………32
4.4 小結…………………………………………………………………………35

第五章 疏散績效模擬之建立………………………………………………………36
5.1績效評估模型模擬建立……………………………………………………36
5.2疏散安全績效評估…………………………………………………………43
5.3模擬情境設定………………………………………………………………46
5.4小結…………………………………………………………………………49

第六章 案例分析……………………………………………………………………50
6.1情境一設定…………………………………………………………………50
6.1.1案例分析結果………………………………………………………51
6.2情境二設定…………………………………………………………………55
6.2.1人行橫坑案例分析結果……………………………………………58
6.2.2車行橫坑案例分析結果……………………………………………70
6.3情境三設定………………………………………………………………….82
6.3.1人行橫坑案例分析結果……………………………………………84
6.3.2車行橫坑案例分析結果……………………………………………92

第七章 結論與建議………………………………………………………………102
7.1結論………………………………………………………………………102
7.2建議………………………………………………………………………104

參考文獻……………………………………………………………………………106

圖目錄
圖1.1研究流程圖……………………………………………………………………5
圖3.1北宜高速公路路線圖………………………………………………………17
圖3.2雪山隧道斷面尺寸剖面圖…………………………………………………18
圖3.3隧道安全設施示意圖………………………………………………………21
圖3.4通風控制示意圖……………………………………………………………22
圖5.1模擬架構流程圖……………………………………………………………37
圖5.2 產生人員位置示意圖………………………………………………………39
圖5.3 供需率分析示意圖…………………………………………………………42
圖5.4疏散方案一之疏散原則示意圖……………………………………………48
圖5.5疏散方案二之疏散原則示意圖……………………………………………48
圖6.1案例一分析結果……………………………………………………………51
圖6.2案例二分析結果……………………………………………………………52
圖6.3案例三分析結果……………………………………………………………52
圖6.4案例四分析結果……………………………………………………………52
圖6.5案例五分析結果……………………………………………………………53
圖6.6案例六分析結果……………………………………………………………53
圖6.7案例七分析結果……………………………………………………………53
圖6.8最近事故點上游之二個橫坑示意圖………………………………………55
圖6.9 2MW事故點距與傷亡人數之間關係圖……………………………………58
圖6.10 10MW事故點距與傷亡人數之間關係圖…………………………………58
圖6.11 50MW事故點距與傷亡人數之間關係圖…………………………………58
圖6.12 100MW事故點距與傷亡人數之間關係圖………………………………59
圖6.13第一個橫坑事故點距與疏散時間之間關係圖……………………………59
圖6.14第二個橫坑事故點距與疏散時間之間關係圖……………………………59
圖6.15第一個橫坑事故點距與延滯時間之間關係圖……………………………60
圖6.16第二個橫坑事故點距與延滯時間之間關係圖……………………………60
圖6.17方案一事故於人行橫坑50公尺之第一個橫坑供需圖……………………61
圖6.18方案一事故於人行橫坑50公尺之第二個橫坑供需圖……………………62
圖6.19方案二事故於人行橫坑50公尺之第一個橫坑供需圖……………………63
圖6.20方案二事故於人行橫坑50公尺之第二個橫坑供需圖……………………64
圖6.21 2MW事故點與傷亡人數之間關係圖……………………………………70
圖6.22 10MW事故點與傷亡人數之間關係圖……………………………………70
圖6.23 50MW事故點與傷亡人數之間關係圖……………………………………71
圖6.24 100MW事故點與傷亡人數之間關係圖…………………………………71
圖6.25第一個橫坑事故點與疏散時間之間關係圖………………………………71
圖6.26第二個橫坑事故點與疏散時間之間關係圖………………………………72
圖6.27第一個橫坑事故點與延滯時間之間關係圖………………………………72
圖6.28第二個橫坑事故點與延滯時間之間關係圖………………………………72
圖6.29方案一事故於車行橫坑50公尺之第一個橫坑供需圖……………………73
圖6.30方案一事故於車行橫坑50公尺之第二個橫坑供需圖……………………74
圖6.31方案二事故於車行橫坑50公尺之第一個橫坑供需圖……………………75
圖6.32第方案二事故於車行橫坑50公尺之二個橫坑供需圖……………………76
圖6.33 2MW事故點與傷亡人數之間關係圖………………………………………84
圖6.34 10MW事故點與傷亡人數之間關係圖………………………………………84
圖6.35 50MW事故點與傷亡人數之間關係圖………………………………………84
圖6.36 100MW事故點與傷亡人數之間關係圖……………………………………85
圖6.37第一個橫坑事故點與疏散時間之間關係圖………………………………85
圖6.38第二個橫坑事故點與疏散時間之間關係圖………………………………85
圖6.39第一個橫坑事故點與延滯時間之間關係圖………………………………86
圖6.40第二個橫坑事故點與延滯時間之間關係圖………………………………86
圖6.41 2MW事故點與傷亡人數之間關係圖………………………………………92
圖6.42 10MW事故點與傷亡人數之間關係圖………………………………………93
圖6.43 50MW事故點與傷亡人數之間關係圖………………………………………93
圖6.44 100MW事故點與傷亡人數之間關係圖……………………………………93
圖6.45第一個橫坑事故點與疏散時間之間關係圖………………………………94
圖6.46第二個橫坑事故點與疏散時間之間關係圖………………………………94
圖6.47第一個橫坑事故點與延滯時間之間關係圖………………………………94
圖6.48第二個橫坑事故點與延滯時間之間關係圖………………………………95

表目錄
表3.1雪山隧道內各項安全設施…………………………………………………20
表3.2通風運轉項目內容表………………………………………………………23
表4.1回流現象產生時的通風速度與煙擴散速度的關係………………………31
表5.1產生車種之亂數區間表……………………………………………………39
表5.2車輛尺寸表…………………………………………………………………40
表5.3疏散人員速度分佈表………………………………………………………41
表5.4其他參數設定表……………………………………………………………41
表5.5供給率與需求率之間之分析表……………………………………………42
表6.1情境一設定表………………………………………………………………51
表6.2案例分析表…………………………………………………………………51
表6.3情境二設定表………………………………………………………………57
表6.4案例分析表…………………………………………………………………57
表6.5 2MW事故點與傷亡人數資料表……………………………………………65
表6.6 10MW事故點與傷亡人數資料表…………………………………………65
表6.7 50MW事故點與傷亡人數資料表…………………………………………66
表6.8 100MW事故點與傷亡人數資料表…………………………………………66
表6.9第一個橫坑事故點與疏散時間資料表……………………………………67
表6.10第二個橫坑事故點與疏散時間資料表……………………………………67
表6.11第一個橫坑事故點與延滯時間資料表……………………………………68
表6.12第二個橫坑事故點與延滯時間資料表……………………………………68
表6.13 2MW事故點與傷亡人數資料表…………………………………………77
表6.14 10MW事故點與傷亡人數資料表…………………………………………77
表6.15 50MW事故點與傷亡人數資料表…………………………………………78
表6.16 100MW事故點與傷亡人數資料表………………………………………78
表6.17第一個橫坑事故點與疏散時間資料表……………………………………79
表6.18第二個橫坑事故點與疏散時間資料表……………………………………79
表6.19第一個橫坑事故點與延滯時間資料表……………………………………80
表6.20第二個橫坑事故點與延滯時間資料表……………………………………80
表6.21情境三設定表………………………………………………………………83
表6.22案例分析表…………………………………………………………………83
表6.23 2MW事故點與傷亡人數資料表……………………………………………87
表6.24 10MW事故點與傷亡人數資料表……………………………………………87
表6.25 50MW事故點與傷亡人數資料表……………………………………………88
表6.26 100MW事故點與傷亡人數資料表…………………………………………88
表6.27第一個橫坑事故點與疏散時間資料表……………………………………89
表6.28第二個橫坑事故點與疏散時間資料表……………………………………89
表6.29第一個橫坑事故點與延滯時間資料表……………………………………90
表6.30第二個橫坑事故點與延滯時間資料表……………………………………90
表6.31 2MW事故點與傷亡人數資料表……………………………………………95
表6.32 10MW事故點與傷亡人數資料表……………………………………………96
表6.33 50MW事故點與傷亡人數資料表……………………………………………96
表6.34 100MW事故點與傷亡人數資料表…………………………………………97
表6.35第一個橫坑事故點與疏散時間資料表……………………………………97
表6.36第二個橫坑事故點與疏散時間資料表……………………………………98
表6.37第一個橫坑事故點與延滯時間資料表……………………………………98
表6.38第二個橫坑事故點與延滯時間資料表……………………………………99
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