روش محاسبه زمان تخلیه آسانسور در شرایط اضطراری

امیر خرمی، رامان خرمی – در این مقاله، یک روش دقیق در تحلیل جابه‌جایی مردم به‌وسیله آسانسورها در تخلیه اضطراری ساختمان ارائه شده است. روش محاسبه زمان تخلیه آسانسور شامل مجموع زمان‌های تمامی سفرهای رفت و برگشت، تقسیم بر تعداد آسانسورها، به اضافه زمان‌های لازم برای راه‌اندازی تخلیه آسانسور و حرکت از لابی آسانسور به خارج یا مکان امن دیگر است.

یک ناکارآمدی سفر، برای در نظر گرفتن سفرها به طبقات خالی و جابه‌جایی آسانسور برای برداشتن چند نفر باز‌مانده استفاده می‌شود. تحلیل دقیق حرکت کابین آسانسور شامل شتاب ثابت، شتاب انتقالی، سرعت ثابت، کاهش سرعت انتقالی، کاهش سرعت ثابت و تراز است.

زمان ورود و خروج مردم از کابین آسانسور نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد که ناکارآمدی‌ها برای اندازه و نوع درب‌های آسانسور را شامل می‌شود. همچنین تأثیر ترتیب‌های آسانسور بررسی و تفاوت میان ترتیب‌های معمولی و غیرمعمول ارائه می‌شود.

ارزیابی روش‌های محاسبه زمان تخلیه اضطراری آسانسور

در بیشتر نقاط جهان، علائم کنار آسانسورها نشان می‌دهد نباید در مواقع آتش‌سوزی از آن‌ها استفاده شود؛ پله‌ها باید برای تخلیه در مواقع آتش‌سوزی استفاده شود. این آسانسورها به عنوان راهی برای خروج در آتش طراحی نشده‌اند و نباید برای تخلیه در مواقع آتش‌سوزی استفاده شوند. ایده استفاده از آسانسورها برای تسریع تخلیه در آتش‌سوزی و تخلیه افراد دارای ناتوانی، توجه زیادی را به خود جلب کرده است.

این مقاله بخشی از پروژه‌ای است که برای مطالعه استفاده از آسانسورها توسط ساکنان در تخلیه‌های ساختمان مورد حمایت قرار گرفت. جنبه‌های تخلیه اضطراری آسانسورها که در این طرح مورد بررسی قرار گرفتند، شامل مفاهیم سیستم‌ها، ملاحظات طراحی مهندسی، رفتار انسانی و کنترل دود آسانسور بود.

در این مقاله یک روش دقیق به‌منظور محاسبه زمان تخلیه آسانسور و زمان حرکت افراد مورد نیاز برای تخلیه توسط آسانسورها در یک وضعیت اضطراری بر اساس اصول مهندسی آسانسور ارائه می‌شود.

روش‌های محاسبه زمان تخلیه آسانسور توسط «بزیاناک» و «پاولز» توسعه یافته‌اند، اما روش ارائه شده در اینجا جزئیات بیشتری در مورد حرکت آسانسور و بارگیری و تخلیه آسانسور دارد.

زمان تخلیه که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته، یک زمان ایده‌آل برای حرکت افراد است که رفتار پیچیده انسانی که بیشتر در وضعیت‌های اضطراری رخ می‌دهد را در نظر نمی‌گیرد. باور بر این است که تحلیل این مقاله تقریباً به همان دقت تحلیل تخلیه توسط پله‌هاست.

راهنمایی‌های کمی در دسترس است که نشان دهد زمان واقعی تخلیه تا چه اندازه بیشتر از زمان‌های ایده‌آل برای پله‌ها یا آسانسورهاست، اما «نلسون» و «مک‌لنان» معتقدند زمان واقعی تخلیه می‌تواند دو یا حتی سه برابر بیشتر باشد. طبیعت تقریبی چنین محاسباتی باید در هر کاربردی از روش‌های ارائه شده در این مقاله در نظر گرفته شود.

زمان تخلیه

تحلیل حرکت افراد در تخلیه آسانسور باید تعداد و ترتیب آسانسورها در یک ساختمان را در نظر بگیرد. به طور کلی آسانسورها در گروه‌هایی تا هشت آسانسور قرار دارند. آسانسورهایی که در یک گروه نزدیک به هم قرار گرفته‌اند، به صورت مشترک کنترل می‌شوند تا به طور کارآمد افراد را جابه‌جا کنند. ترتیب‌های گروه‌های آسانسور در ادامه مورد بحث قرار می‌گیرند.

روش محاسبه زمان تخلیه آسانسور و برنامه رایانه‌ای این مقاله برای محاسبه زمان تخلیه یک گروه از آسانسورهاست؛ درمورد ساختمان‌هایی با چندین گروه از آسانسورها، رویکرد ارائه شده در این مقاله می‌تواند به طور جداگانه برای هر گروه از آسانسورها اعمال شود.

به طور ایده‌آل، زمان تخلیه تعدادی از افراد با استفاده از یک گروه از آسانسورها، شامل مجموع زمان‌های تمامی سفرهای رفت و برگشت، تقسیم بر تعداد آسانسورها، به اضافه زمان لازم برای راه‌اندازی تخلیه آسانسور و زمان سفر از لابی آسانسور به خارج یا به یک مکان امن دیگر است. با در نظر گرفتن ناکارآمدی‌های عملکرد آسانسور، این زمان تخلیه را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:

که در آن trj  زمان سفر رفت و برگشت j، m تعداد سفرهای رفت و برگشت، J تعداد آسانسورها، η ناکارآمدی سفر، ta زمان راه‌اندازی تخلیه آسانسور و to زمان سفر از لابی آسانسور به خارج یا به یک مکان امن دیگر است. زمان سفر رفت وبرگشت بستگی به زمان سفر آسانسور و تعداد افراد حمل شده به وسیله آسانسور دارد که در ادامه مورد بحث قرار می‌گیرد.

روش محاسبه زمان تخلیه آسانسور از لابی به مکان امن می‌تواند با روش‌های معمولی حرکت افراد ارزیابی شود. ناکارآمدی سفر برای سفرها به طبقات خالی و سفرها برای برداشتن چند نفر جامانده در نظر گرفته شده است. زمان راه‌اندازی تخلیه آسانسور در بخش بعدی مورد بحث قرار می‌گیرد.

تعداد آسانسورها، J، که در معادله ۱ استفاده می‌شود، ممکن است کمتر از تعداد آسانسورهای گروه باشد تا آسانسورهای خارج از سرویس را در نظر بگیرد. احتمال خارج از سرویس بودن آسانسورها بستگی به عواملی مانند سن آسانسورها و کیفیت نگهداری دارد.

از آنجا که وضعیت خارج از سرویس می‌تواند زمان تخلیه آسانسور را به طور قابل‌توجهی افزایش دهد، هر روش محاسبه زمان تخلیه آسانسور باید این وضعیت را نیز در نظر بگیرد.

بیشتر بخوانید:

• تسلط بر چالش‌های طراحی آسانسور با ابزارهای طراحی آسانسور آنلاین شیندلر
• پلتفرم شاخص برابری معلولیت اوتیس و نقش آن در تسهیل کار برای معلولین

زمان راه‌اندازی

زمان راه‌اندازی تخلیه آسانسور؛ زمانی است که از فعال‌سازی تا شروع سفرهای رفت و برگشت که افراد را تخلیه می‌کند، می‌گذرد. برای عملیات خودکار آسانسور طی تخلیه، یک رویکرد ساده این است که روش محاسبه زمان تخلیه آسانسور را پس از اینکه تمامی آسانسورها به طبقه تخلیه رسیده‌اند، آغاز کنید.

برای این رویکرد، زمان راه‌اندازی، ta شامل زمان لازم برای رفتن آسانسورها به طبقه تخلیه، به علاوه زمان لازم برای خروج مسافران از آسانسورهاست. این را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:

که در آن tT زمان سفر برای کابین آسانسور از دورترین طبقه به طبقه تخلیه، tu زمان خروج مسافران از آسانسور، td زمان یک‌بار باز و بسته شدن درب آسانسور و μ ناکارآمدی کل انتقال است. این اصطلاحات در ادامه به تفصیل مورد بحث قرار می‌گیرند.

یک جایگزین برای رویکرد ساده فوق‌الذکر، شامل شروع عملیات تخلیه به طور جداگانه برای هر آسانسور، زمانی است که به طبقه تخلیه می‌رسد. این جایگزین می‌تواند منجر به کاهش کمی در زمان تخلیه شود. با این حال، این جایگزین در اینجا بیشتر مورد بحث قرار نمی‌گیرد؛ زیرا فایده محدودی دارد و پیچیدگی بیشتری اضافه می‌کند.

برای عملیات دستی آسانسور؛ زمان لازم برای آگاه شدن و سپس رسیدن به آسانسورها باید در برآورد زمان راه‌اندازی روش محاسبه زمان تخلیه آسانسور در نظر گرفته شود. این زمان اضافی ممکن است به طور قابل توجهی بیشتر از آنچه که از معادله ۲ محاسبه می‌شود، باشد.

زمان سفر رفت و برگشت آسانسور

سفر رفت و برگشت، از طبقه تخلیه شروع می‌شود و شامل توالی زیر است: درب‌های آسانسور بسته می‌شوند، کابین به طبقه دیگری سفر می‌کند، درب‌های آسانسور باز می‌شوند، مسافران وارد کابین می‌شوند، درب‌ها بسته می‌شوند، کابین به طبقه تخلیه سفر می‌کند، درب‌ها باز می‌شوند و مسافران کابین را ترک می‌کنند.

روش محاسبه زمان تخلیه آسانسور در این سفر، tr می‌تواند به صورت زیر نوشته شود:

که در آن ts زمان توقف و tT زمان سفر یکطرفه رفت و برگشت است. این معادله بر اساس توقف آسانسور فقط در یک طبقه برای برداشتن مسافران است. انتظار می‌رود بیشتر آسانسورها در یک طبقه پر شوند و به طبقه تخلیه بروند. تعداد افرادی که یک آسانسور پر می‌کند، در ادامه مورد بحث قرار می‌گیرد.

اگر آسانسور طی یک سفر رفت و برگشت در بیش از یک طبقه برای برداشتن مسافران توقف کند، روش محاسبه زمان تخلیه آسانسور در معادله ۳ می‌تواند بر این اساس اصلاح شود. با این حال، ناکارآمدی سفر این توقف‌های پرشمار را در نظر می‌گیرد.

زمان توقف

زمان توقف شامل مجموع زمان دوبار باز و بسته شدن درب‌های آسانسور، زمان لازم برای ورود افراد به آسانسور و زمان لازم برای خروج افراد از آسانسور است. با در نظر گرفتن ناکارآمدی‌های انتقال، زمان توقف برای یک سفر رفت و برگشت می‌تواند به صورت زیر بیان شود:

که در آن α ناکارآمدی انتقال پایه، ε ناکارآمدی درب و γ ناکارآمدی‌های دیگر انتقال است. ناکارآمدی انتقال پایه (α) برای گرد کردن توقف‌های احتمالی، زمان عملیات درب، زمان شروع و توقف درب و پیش‌بینی‌ناپذیری افراد در نظر گرفته می‌شود. معمولاً مقدار۰.۱۰ برای ناکارآمدی انتقال پایه به منظور ترتیب‌های معمولی گروه‌های آسانسور استفاده می‌شود.

برای هر یک از این ترتیب‌ها، پیکربندی لابی آسانسور به گونه‌ای است که مسافران می‌توانند تشخیص دهند کدام آسانسور رسیده است و بدون تأخیر زیاد سوار آسانسور شوند. همچنین، این لابی‌ها فضای کافی دارند تا خروج افراد از یک آسانسور تأثیر حداقلی بر جریان خروج افراد از آسانسور دیگری داشته باشد.

شکل۱- چینش متداول کابین‌های آسانسور

تحلیل ناکارآمدی در ترتیب‌های غیرمعمول آسانسور

ترتیب‌های گروه‌های آسانسور غیر از ترتیب‌های معمولی ممکن است کارآمدی کمتری داشته باشند و به افزایش مقدار ناکارآمدی انتقال پایه نیاز داشته باشند. این ترتیب‌های غیرمعمول شامل کابین‌های جدا شده، تعداد بیش از حد کابین‌ها در یک خط، ترتیب زاویه‌دار و ترتیب گوشه‌ای هستند. جدا شدن آسانسورها، به افزایش زمان سوار شدن مسافران منتظر در کنار یک آسانسور منجر می‌شود تا به آسانسور دیگری که رسیده است، بروند.

اگر فاصله بیش از حد باشد، برخی مسافران ترجیح می‌دهند آسانسورها را بدون سوار شدن اجازه دهند بگذرند. استفاده از تعداد زیادی آسانسور در یک خط، ناکارآمدی‌های مشابهی دارد. با ترتیب زاویه‌دار، کابین‌ها در انتهای باریک‌تر به هم نزدیک‌تر و در انتهای عریض‌تر از هم فاصله بیشتری دارند. در ترتیب گوشه‌ای، مسافران ورودی یا خروجی از کابین‌های گوشه‌ای، تمایل دارند با یکدیگر تداخل داشته باشند.

شکل۲- چینش غیرمتداول کابین‌های آسانسور

ناکارآمدی درب(ε)؛ برای تنظیم زمان انتقال درب‌های مختلف از درب‌های ۱۲۰۰ میلی‌متر (۴۸ اینچ) از وسط بازشو استفاده می‌شود. مقادیر εدر جدول 1 فهرست شده‌اند. ناکارآمدی‌های دیگر انتقال (γ)؛ برای در نظر گرفتن ناکارآمدی‌های دیگر در انتقال افراد به داخل یا خارج از آسانسور، مانند زمان‌های حرکت افزایش یافته در داخل کابین به دلیل شکل غیرمعمول کابین یا محدودیت‌های فیزیکی مسافران در نظر گرفته می‌شود.

به عنوان مثال، معمولاً γبرای آسانسورهای بیمارستان ۰.۰۵ در نظر گرفته می‌شود. به طور کلی برای ساختمان‌های اداری،γ برابر با صفر در نظر گرفته می‌شود.

جدول1- زمان باز و بسته شدن و ناکارآمدی انواع درب

زمان باز و بسته شدن درب‌های آسانسور

زمان، td، برای باز و بسته شدن درب‌ها بستگی به عرض و نوع درب‌ها دارد که در جدول ۱ فهرست شده‌اند. انرژی جنبشی درب‌های بسته معمولاً بیش از ۰.۲۹ ژول نیست. به همین دلیل است که درب‌های تولیدکنندگان مختلف، زمان تقریباً یکسانی برای باز و بسته شدن دارند. انواع درب‌های آسانسور در شکل ۳ نشان داده شده‌ است. زمان‌عملیات درب مهم است؛ زیرا طی یک تخلیه، چندین بار درب‌ها باز و بسته می‌شوند.

علاوه بر این، قبل از اینکه درب‌ها بسته و قفل شوند، آسانسور نمی‌تواند طبقه را ترک و تا درب‌ها کاملاً یا تقریباً به طور کامل باز نشوند، مسافران نمی‌توانند از آسانسور خارج شوند. به طور کلی درب‌های آسانسور تا زمانی که کابین متوقف نشده و با طبقه تراز نشده است، باز نمی‌شوند.

با این حال، برخی درب‌های وسط‌باز، هنگام تراز شدن کابین شروع به باز شدن می‌کنند و زمان‌های فهرست شده در جدول ۱ برای این درب‌های پیش باز شده باید یک ثانیه کاهش یابد.

شکل3- انواع درب

زمان ورود افراد به آسانسور

زمان، ti، برای ورود افراد به آسانسور بستگی به تعداد، N، افراد ورودی و عملیات درب دارد. همان‌طور که پیش از این گفته شد، انتظار می‌رود بیشتر آسانسورها در یک طبقه پر شوند و به طبقه تخلیه بروند. با این حال، آسانسورها زمانی که تعداد کافی از افراد در لابی برای پر کردن کابین یا آسانسورها وجود نداشته باشد، کمتر از ظرفیت پر خواهند شد.

درنتیجه این تحلیل باید شامل آسانسورهای نیمه پر نیز باشد. در این زمینه «استراکوش» مشاهده کرده است برای بارگذاری آسانسورها، مسافران به آسانسور سوار نمی‌شوند و ترجیح می‌دهند منتظر آسانسور بعدی بمانند. این مقادیر مشاهده‌شده بر اساس ۰.۲۲ متر مربع (۲.۳ فوت مربع) فضای کف در کابین آسانسور به ازای هر نفر است.

باید توجه داشت استاندارد آسانسور ASME A17.1 حداکثر بارگذاری را در ۰.۱۴ متر مربع (۱.۵ فوت مربع) به ازای هر نفر مجاز می‌داند، اما این تراکم بالا در عمل عادی حاصل نمی‌شود. برای این مطالعه، مقادیر مشاهده شده استراکوش به عنوان تعداد افراد در یک کابین آسانسور پر استفاده می‌شوند و این بارگذاری‌ها در جدول 2 فهرست شده‌اند.

جدول۲- میزان مجاز بارگذاری نفرات در هر اندازه کابین

تحلیل زمان توقف درب‌های آسانسور

هنگامی که درب‌های آسانسور باز می‌شوند، در حداقل زمان ثابت به نام زمان توقف(tdw) باز می‌مانند. زمانی که درب باز است می‌تواند توسط مسدود کردن پرتو نور در سراسر باز شدن یا با فشار دادن لبه ایمنی درب افزایش یابد. زمان(ti) برای ورود N نفر به آسانسور می‌تواند به صورت زیر بیان شود:

که در آن Ndw تعداد افرادی است که در طول زمان توقف وارد آسانسور می‌شوند و tio زمان متوسط برای ورود یک نفر به آسانسور است. تعداد افرادی که در طول زمان توقف وارد آسانسور می‌شوند، عبارت است tdw/tio که به نزدیک‌ترین عدد صحیح گرد می‌شود. زمان برای خروج N نفر از آسانسور نیز به صورت مشابه می‌تواند بیان شود.

در این مقاله، زمان توقف ۴ ثانیه در نظر گرفته شده، زمان متوسط برای ورود یک مسافر به آسانسور، یک ثانیه و زمان متوسط برای خروج یک مسافر از آسانسور ۰.۶ ثانیه در نظر گرفته شده است.