Mitoittavat tilanteet tulipalon aikaisessa poistumisessa: Kokeellinen tutkimus

Tuomo Rinne, Terhi Kling, Peter Grönberg, Timo Korhonen

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Tässä julkaisussa esitetään kokeelliseen tutkimukseen perustuen tuloksia ja havaintoja neljästä erilaisesta koeasetelmasta, jotka liittyivät mm. pelastushenkilöstön ja poistuvien ihmisten vastavirtaustilanteisiin ja ihmisten liikkumiseen poistumisturvallisuuden kannalta mitoittavimmissa rakennuksen kohdissa, kuten portaikoissa ja oviaukoissa. Lisäksi hankkeessa tarkasteltiin kulkureittien ja ovien valintaan liittyviä tilanteita ja ihmisten liikkumista näkyvyyden ollessa rajoitettua. Kokeet toteutettiin erillisinä ja valvottuina harjoituksina, joihin osallistui vapaaehtoisia koehenkilöitä (opiskelijoita ja varusmiehiä). Fyysisesti raskaimmissa kokeissa koehenkilöiden kuntotaso oli yleisesti ottaen hyvä ja BMI normaali. Ovikokeissa toteutettiin yhden päivän aikana kuusi erilaista koetta, jotka pitivät sisällään useita toistoja. Kiinnostavina asioina haluttiin selvittää mm. ovilehden muuttuvien ominaisuuksien vaikutusta ovivirtaukseen, jononmuodostusta, ruuhkan ja tungoksen tuntemusta ja erilaisten lukkomekanismien käyttöä. Esimerkiksi jonossa kulkemisessa ja sen muodostumisessa oli havaittavissa, että keulan rooli on merkittävä (reitin valinta, kävelynopeus, reagointi, vastavirtaustilanteet) ja muu takana tuleva jono seuraa keulaa hyvinkin vahvasti. Pelastajien kohtaaminen oviaukossa vastavirtaustilanteessa ei eronnut tavallisten ihmisten kohtaamisesta, sillä oviaukkovirtausarvot ja ihmisten vastausten perusteella tulkittu käyttäytyminen olivat jokseenkin samoja riippumatta siitä, oliko vastassa pelastaja vai tavallinen ihminen. Vihreän kuvun rikkomiseen liittyvät kokeet yllättivät, sillä tulosten valossa vain 44 % henkilöistä pääsi ovesta läpi rikkomalla kuvun. Vähäisen onnistumisprosentin taustalla on paljon opittua ja omaksuttua tietoa sekä käyttäytymiseen ja päätöksentekoon liittyviä tekijöitä, joita kaikkia ei tässä koesarjassa pystytty määrittämään. Poistumisharjoituksissa pitäisi painottaa eri turvallisuusratkaisuihin tutustumista siten, että vähintään kiinteistön henkilökunnan tulisi olla tietoisia, tässä tapauksessa, erityyppisten ovimekanismien toimintaperiaatteista poikkeustilanteessa. Portaisiin liittyvissä kokeissa havaintoja voitiin tehdä mm. pitkissä portaissa tapahtuvasta etenemisnopeuden hidastumisesta nousun aikana. Kierreportaiden tapauksessa etenemisnopeutta suositellaan kuvaamaan pystysuoralla nopeuskomponentilla, koska muut esitystavat (vaakasuora tai kalteva nopeus) eivät ole kierreportaiden tapauksessa yksikäsitteisiä. Tutkimuksen keskeisiä havaintoja oli, että pystysuora etenemisnopeus kierreportaissa riippuu suuresti portaiden geometriasta sekä ylös- (0,22-0,39 m/s) että alaspäin (0,33-0,48 m/s) mentäessä. Suoritetuissa kokeissa pystysuorat etenemisnopeudet olivat suurempia jyrkissä kuin loivissa portaissa. Etenemisnopeus hidastui ylöspäin mentäessä pitkissä portaissa 15-39 % portaiden pituudesta ja kaltevuudesta riippuen; laskeutumisnopeuksissa vastaavaa trendiä ei voitu havaita. Vastavirtaus hidasti portaita ylöspäin tehtävää letkuselvitystä n. 24 %. Myötävirtaus hidasti portaita alaspäin tehtävää pelastamista n. 41 %. Alaspäin poistuvien henkilöiden eteneminen hidastui vastaavissa tilanteissa n. 32 % (letkuselvitys vastavirtaan) ja n. 22 % (pelastaminen myötävirtaan). Hankkeessa tehtiin myös Aalto-yliopiston opiskelijoilla vastavirtakokeita 2,7 m leveässä käytävässä, jossa suurehkoa pääjoukkoa vastaan käveli alle kymmenen hengen kokoisia vastavirtaryhmiä niin, että joukot kohtasivat toisensa käytävän mutkassa, jolloin ne eivät voineet reagoida toisiinsa ennakolta. Vain vastavirtaryhmän koolla nähtiin olevan pientä vaikutusta pääjoukon etenemiseen. Kaiken kaikkiaan pääjoukon eteneminen oli varsin sujuvaa, ja selkeää kaistoittumista oli havaittavissa, eli samaan suuntaan menevät ihmiset pyrkivät seuraamaan toisiaan. Lopputulemana kokeista voidaan sanoa, että pienehkön vastavirtaan kulkevan ryhmän vaikutus pääjoukon liikkeeseen on hyvin vähäistä, eli esimerkiksi henkilökunnan (laivat) tehtävistä johtuva vastavirtaus ei juurikaan vaikuta poistuviin henkilöihin vaakasuorissa käytävissä. Portaikoissa tilanne voi olla toinen johtuen porrasaskelmien vaikutuksesta ihmisten mahdollisuuteen väistää toisiaan tehokkaasti. Näkyvyyden heikkenemiseen liittyvät kokeet tarjosivat geometrian, jossa kukaan koehenkilöistä ei ollut käynyt aiemmin. Kirjallisuuden perusteella vastaavia näkyvyyden heikkenemiseen liittyviä kokeita oli suoritettu aiemmin vain kaksi, jotka nekin poikkesivat toisistaan. Tutkimusilmiöinä haluttiin tarkastella yksikertaisessa geometriassa (käytävä) asteittain heikentyvän näkyvyyden vaikutusta kävelynopeuteen ja samalla tutkia reitin oppimista. Kokeet suoritettiin yksilötasolla. Vertailuryhmän (ryhmä 1) suoritusta tarkasteltaessa havaittiin, että absoluuttiset kävelynopeudet pysyivät kokeiden 1-3 välillä jokseenkin samoina, mutta pääsääntöisesti suurempina kuin muilla ryhmillä vastaavissa kokeissa. Samoin kyselyn tuloksista oli pääteltävissä samainen trendi. Tämä selittyy osaksi juuri geometrian oppimisella ja koetilanteeseen tottumisella. Asteittain heikentyneen näkyvyyden havaittiin laskevan kävelynopeuksia yleisesti ottaen. Muutos kokeiden ääritilanteiden välillä tilan kävelynopeuksissa oli kaikki tulokset huomioiden n. 1,4-1,5 m/s:stä 0,4-0,5 m/s:iin. Lukuarvot ovat aavistuksen suurempia kuin vastaavat alan kirjallisuudessa esitetyt arvot ovat. Tämän tutkimuksen tulokset tarjoavat määrällisen ja laadullisen tietopaketin ennen kaikkea geometrian ja ympäristön vaikutuksesta poistumistilanteeseen. Tietoja voidaan hyödyntää ja käyttää yleisesti poistumisturvallisuuden kehitystyössä ja arvioinnissa, eräänä sovellusesimerkkeinä esim. korkeiden rakennusten ja maanalaisten tilojen suunnittelu.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages164
ISBN (Electronic)978-951-38-7906-8
Publication statusPublished - 2012
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

SeriesVTT Technology
Number70
ISSN2242-1211

Keywords

  • spiral stairs
  • human flow
  • counter flow
  • low visibility
  • evacuation experiments
  • bottleneck situation
  • human behaviour
  • fire fighting
  • rescue operation

Cite this

Rinne, T., Kling, T., Grönberg, P., & Korhonen, T. (2012). Mitoittavat tilanteet tulipalon aikaisessa poistumisessa: Kokeellinen tutkimus. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Technology, No. 70
Rinne, Tuomo ; Kling, Terhi ; Grönberg, Peter ; Korhonen, Timo. / Mitoittavat tilanteet tulipalon aikaisessa poistumisessa : Kokeellinen tutkimus. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2012. 164 p. (VTT Technology; No. 70).
@book{fbcd90be6a0e4003ac72b306c9c4ab84,
title = "Mitoittavat tilanteet tulipalon aikaisessa poistumisessa: Kokeellinen tutkimus",
abstract = "T{\"a}ss{\"a} julkaisussa esitet{\"a}{\"a}n kokeelliseen tutkimukseen perustuen tuloksia ja havaintoja nelj{\"a}st{\"a} erilaisesta koeasetelmasta, jotka liittyiv{\"a}t mm. pelastushenkil{\"o}st{\"o}n ja poistuvien ihmisten vastavirtaustilanteisiin ja ihmisten liikkumiseen poistumisturvallisuuden kannalta mitoittavimmissa rakennuksen kohdissa, kuten portaikoissa ja oviaukoissa. Lis{\"a}ksi hankkeessa tarkasteltiin kulkureittien ja ovien valintaan liittyvi{\"a} tilanteita ja ihmisten liikkumista n{\"a}kyvyyden ollessa rajoitettua. Kokeet toteutettiin erillisin{\"a} ja valvottuina harjoituksina, joihin osallistui vapaaehtoisia koehenkil{\"o}it{\"a} (opiskelijoita ja varusmiehi{\"a}). Fyysisesti raskaimmissa kokeissa koehenkil{\"o}iden kuntotaso oli yleisesti ottaen hyv{\"a} ja BMI normaali. Ovikokeissa toteutettiin yhden p{\"a}iv{\"a}n aikana kuusi erilaista koetta, jotka pitiv{\"a}t sis{\"a}ll{\"a}{\"a}n useita toistoja. Kiinnostavina asioina haluttiin selvitt{\"a}{\"a} mm. ovilehden muuttuvien ominaisuuksien vaikutusta ovivirtaukseen, jononmuodostusta, ruuhkan ja tungoksen tuntemusta ja erilaisten lukkomekanismien k{\"a}ytt{\"o}{\"a}. Esimerkiksi jonossa kulkemisessa ja sen muodostumisessa oli havaittavissa, ett{\"a} keulan rooli on merkitt{\"a}v{\"a} (reitin valinta, k{\"a}velynopeus, reagointi, vastavirtaustilanteet) ja muu takana tuleva jono seuraa keulaa hyvinkin vahvasti. Pelastajien kohtaaminen oviaukossa vastavirtaustilanteessa ei eronnut tavallisten ihmisten kohtaamisesta, sill{\"a} oviaukkovirtausarvot ja ihmisten vastausten perusteella tulkittu k{\"a}ytt{\"a}ytyminen olivat jokseenkin samoja riippumatta siit{\"a}, oliko vastassa pelastaja vai tavallinen ihminen. Vihre{\"a}n kuvun rikkomiseen liittyv{\"a}t kokeet yll{\"a}ttiv{\"a}t, sill{\"a} tulosten valossa vain 44 {\%} henkil{\"o}ist{\"a} p{\"a}{\"a}si ovesta l{\"a}pi rikkomalla kuvun. V{\"a}h{\"a}isen onnistumisprosentin taustalla on paljon opittua ja omaksuttua tietoa sek{\"a} k{\"a}ytt{\"a}ytymiseen ja p{\"a}{\"a}t{\"o}ksentekoon liittyvi{\"a} tekij{\"o}it{\"a}, joita kaikkia ei t{\"a}ss{\"a} koesarjassa pystytty m{\"a}{\"a}ritt{\"a}m{\"a}{\"a}n. Poistumisharjoituksissa pit{\"a}isi painottaa eri turvallisuusratkaisuihin tutustumista siten, ett{\"a} v{\"a}hint{\"a}{\"a}n kiinteist{\"o}n henkil{\"o}kunnan tulisi olla tietoisia, t{\"a}ss{\"a} tapauksessa, erityyppisten ovimekanismien toimintaperiaatteista poikkeustilanteessa. Portaisiin liittyviss{\"a} kokeissa havaintoja voitiin tehd{\"a} mm. pitkiss{\"a} portaissa tapahtuvasta etenemisnopeuden hidastumisesta nousun aikana. Kierreportaiden tapauksessa etenemisnopeutta suositellaan kuvaamaan pystysuoralla nopeuskomponentilla, koska muut esitystavat (vaakasuora tai kalteva nopeus) eiv{\"a}t ole kierreportaiden tapauksessa yksik{\"a}sitteisi{\"a}. Tutkimuksen keskeisi{\"a} havaintoja oli, ett{\"a} pystysuora etenemisnopeus kierreportaissa riippuu suuresti portaiden geometriasta sek{\"a} yl{\"o}s- (0,22-0,39 m/s) ett{\"a} alasp{\"a}in (0,33-0,48 m/s) ment{\"a}ess{\"a}. Suoritetuissa kokeissa pystysuorat etenemisnopeudet olivat suurempia jyrkiss{\"a} kuin loivissa portaissa. Etenemisnopeus hidastui yl{\"o}sp{\"a}in ment{\"a}ess{\"a} pitkiss{\"a} portaissa 15-39 {\%} portaiden pituudesta ja kaltevuudesta riippuen; laskeutumisnopeuksissa vastaavaa trendi{\"a} ei voitu havaita. Vastavirtaus hidasti portaita yl{\"o}sp{\"a}in teht{\"a}v{\"a}{\"a} letkuselvityst{\"a} n. 24 {\%}. My{\"o}t{\"a}virtaus hidasti portaita alasp{\"a}in teht{\"a}v{\"a}{\"a} pelastamista n. 41 {\%}. Alasp{\"a}in poistuvien henkil{\"o}iden eteneminen hidastui vastaavissa tilanteissa n. 32 {\%} (letkuselvitys vastavirtaan) ja n. 22 {\%} (pelastaminen my{\"o}t{\"a}virtaan). Hankkeessa tehtiin my{\"o}s Aalto-yliopiston opiskelijoilla vastavirtakokeita 2,7 m leve{\"a}ss{\"a} k{\"a}yt{\"a}v{\"a}ss{\"a}, jossa suurehkoa p{\"a}{\"a}joukkoa vastaan k{\"a}veli alle kymmenen hengen kokoisia vastavirtaryhmi{\"a} niin, ett{\"a} joukot kohtasivat toisensa k{\"a}yt{\"a}v{\"a}n mutkassa, jolloin ne eiv{\"a}t voineet reagoida toisiinsa ennakolta. Vain vastavirtaryhm{\"a}n koolla n{\"a}htiin olevan pient{\"a} vaikutusta p{\"a}{\"a}joukon etenemiseen. Kaiken kaikkiaan p{\"a}{\"a}joukon eteneminen oli varsin sujuvaa, ja selke{\"a}{\"a} kaistoittumista oli havaittavissa, eli samaan suuntaan menev{\"a}t ihmiset pyrkiv{\"a}t seuraamaan toisiaan. Lopputulemana kokeista voidaan sanoa, ett{\"a} pienehk{\"o}n vastavirtaan kulkevan ryhm{\"a}n vaikutus p{\"a}{\"a}joukon liikkeeseen on hyvin v{\"a}h{\"a}ist{\"a}, eli esimerkiksi henkil{\"o}kunnan (laivat) teht{\"a}vist{\"a} johtuva vastavirtaus ei juurikaan vaikuta poistuviin henkil{\"o}ihin vaakasuorissa k{\"a}yt{\"a}viss{\"a}. Portaikoissa tilanne voi olla toinen johtuen porrasaskelmien vaikutuksesta ihmisten mahdollisuuteen v{\"a}ist{\"a}{\"a} toisiaan tehokkaasti. N{\"a}kyvyyden heikkenemiseen liittyv{\"a}t kokeet tarjosivat geometrian, jossa kukaan koehenkil{\"o}ist{\"a} ei ollut k{\"a}ynyt aiemmin. Kirjallisuuden perusteella vastaavia n{\"a}kyvyyden heikkenemiseen liittyvi{\"a} kokeita oli suoritettu aiemmin vain kaksi, jotka nekin poikkesivat toisistaan. Tutkimusilmi{\"o}in{\"a} haluttiin tarkastella yksikertaisessa geometriassa (k{\"a}yt{\"a}v{\"a}) asteittain heikentyv{\"a}n n{\"a}kyvyyden vaikutusta k{\"a}velynopeuteen ja samalla tutkia reitin oppimista. Kokeet suoritettiin yksil{\"o}tasolla. Vertailuryhm{\"a}n (ryhm{\"a} 1) suoritusta tarkasteltaessa havaittiin, ett{\"a} absoluuttiset k{\"a}velynopeudet pysyiv{\"a}t kokeiden 1-3 v{\"a}lill{\"a} jokseenkin samoina, mutta p{\"a}{\"a}s{\"a}{\"a}nt{\"o}isesti suurempina kuin muilla ryhmill{\"a} vastaavissa kokeissa. Samoin kyselyn tuloksista oli p{\"a}{\"a}telt{\"a}viss{\"a} samainen trendi. T{\"a}m{\"a} selittyy osaksi juuri geometrian oppimisella ja koetilanteeseen tottumisella. Asteittain heikentyneen n{\"a}kyvyyden havaittiin laskevan k{\"a}velynopeuksia yleisesti ottaen. Muutos kokeiden {\"a}{\"a}ritilanteiden v{\"a}lill{\"a} tilan k{\"a}velynopeuksissa oli kaikki tulokset huomioiden n. 1,4-1,5 m/s:st{\"a} 0,4-0,5 m/s:iin. Lukuarvot ovat aavistuksen suurempia kuin vastaavat alan kirjallisuudessa esitetyt arvot ovat. T{\"a}m{\"a}n tutkimuksen tulokset tarjoavat m{\"a}{\"a}r{\"a}llisen ja laadullisen tietopaketin ennen kaikkea geometrian ja ymp{\"a}rist{\"o}n vaikutuksesta poistumistilanteeseen. Tietoja voidaan hy{\"o}dynt{\"a}{\"a} ja k{\"a}ytt{\"a}{\"a} yleisesti poistumisturvallisuuden kehitysty{\"o}ss{\"a} ja arvioinnissa, er{\"a}{\"a}n{\"a} sovellusesimerkkein{\"a} esim. korkeiden rakennusten ja maanalaisten tilojen suunnittelu.",
keywords = "spiral stairs, human flow, counter flow, low visibility, evacuation experiments, bottleneck situation, human behaviour, fire fighting, rescue operation",
author = "Tuomo Rinne and Terhi Kling and Peter Gr{\"o}nberg and Timo Korhonen",
year = "2012",
language = "Finnish",
series = "VTT Technology",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "70",
address = "Finland",

}

Rinne, T, Kling, T, Grönberg, P & Korhonen, T 2012, Mitoittavat tilanteet tulipalon aikaisessa poistumisessa: Kokeellinen tutkimus. VTT Technology, no. 70, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Mitoittavat tilanteet tulipalon aikaisessa poistumisessa : Kokeellinen tutkimus. / Rinne, Tuomo; Kling, Terhi; Grönberg, Peter; Korhonen, Timo.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2012. 164 p. (VTT Technology; No. 70).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Mitoittavat tilanteet tulipalon aikaisessa poistumisessa

T2 - Kokeellinen tutkimus

AU - Rinne, Tuomo

AU - Kling, Terhi

AU - Grönberg, Peter

AU - Korhonen, Timo

PY - 2012

Y1 - 2012

N2 - Tässä julkaisussa esitetään kokeelliseen tutkimukseen perustuen tuloksia ja havaintoja neljästä erilaisesta koeasetelmasta, jotka liittyivät mm. pelastushenkilöstön ja poistuvien ihmisten vastavirtaustilanteisiin ja ihmisten liikkumiseen poistumisturvallisuuden kannalta mitoittavimmissa rakennuksen kohdissa, kuten portaikoissa ja oviaukoissa. Lisäksi hankkeessa tarkasteltiin kulkureittien ja ovien valintaan liittyviä tilanteita ja ihmisten liikkumista näkyvyyden ollessa rajoitettua. Kokeet toteutettiin erillisinä ja valvottuina harjoituksina, joihin osallistui vapaaehtoisia koehenkilöitä (opiskelijoita ja varusmiehiä). Fyysisesti raskaimmissa kokeissa koehenkilöiden kuntotaso oli yleisesti ottaen hyvä ja BMI normaali. Ovikokeissa toteutettiin yhden päivän aikana kuusi erilaista koetta, jotka pitivät sisällään useita toistoja. Kiinnostavina asioina haluttiin selvittää mm. ovilehden muuttuvien ominaisuuksien vaikutusta ovivirtaukseen, jononmuodostusta, ruuhkan ja tungoksen tuntemusta ja erilaisten lukkomekanismien käyttöä. Esimerkiksi jonossa kulkemisessa ja sen muodostumisessa oli havaittavissa, että keulan rooli on merkittävä (reitin valinta, kävelynopeus, reagointi, vastavirtaustilanteet) ja muu takana tuleva jono seuraa keulaa hyvinkin vahvasti. Pelastajien kohtaaminen oviaukossa vastavirtaustilanteessa ei eronnut tavallisten ihmisten kohtaamisesta, sillä oviaukkovirtausarvot ja ihmisten vastausten perusteella tulkittu käyttäytyminen olivat jokseenkin samoja riippumatta siitä, oliko vastassa pelastaja vai tavallinen ihminen. Vihreän kuvun rikkomiseen liittyvät kokeet yllättivät, sillä tulosten valossa vain 44 % henkilöistä pääsi ovesta läpi rikkomalla kuvun. Vähäisen onnistumisprosentin taustalla on paljon opittua ja omaksuttua tietoa sekä käyttäytymiseen ja päätöksentekoon liittyviä tekijöitä, joita kaikkia ei tässä koesarjassa pystytty määrittämään. Poistumisharjoituksissa pitäisi painottaa eri turvallisuusratkaisuihin tutustumista siten, että vähintään kiinteistön henkilökunnan tulisi olla tietoisia, tässä tapauksessa, erityyppisten ovimekanismien toimintaperiaatteista poikkeustilanteessa. Portaisiin liittyvissä kokeissa havaintoja voitiin tehdä mm. pitkissä portaissa tapahtuvasta etenemisnopeuden hidastumisesta nousun aikana. Kierreportaiden tapauksessa etenemisnopeutta suositellaan kuvaamaan pystysuoralla nopeuskomponentilla, koska muut esitystavat (vaakasuora tai kalteva nopeus) eivät ole kierreportaiden tapauksessa yksikäsitteisiä. Tutkimuksen keskeisiä havaintoja oli, että pystysuora etenemisnopeus kierreportaissa riippuu suuresti portaiden geometriasta sekä ylös- (0,22-0,39 m/s) että alaspäin (0,33-0,48 m/s) mentäessä. Suoritetuissa kokeissa pystysuorat etenemisnopeudet olivat suurempia jyrkissä kuin loivissa portaissa. Etenemisnopeus hidastui ylöspäin mentäessä pitkissä portaissa 15-39 % portaiden pituudesta ja kaltevuudesta riippuen; laskeutumisnopeuksissa vastaavaa trendiä ei voitu havaita. Vastavirtaus hidasti portaita ylöspäin tehtävää letkuselvitystä n. 24 %. Myötävirtaus hidasti portaita alaspäin tehtävää pelastamista n. 41 %. Alaspäin poistuvien henkilöiden eteneminen hidastui vastaavissa tilanteissa n. 32 % (letkuselvitys vastavirtaan) ja n. 22 % (pelastaminen myötävirtaan). Hankkeessa tehtiin myös Aalto-yliopiston opiskelijoilla vastavirtakokeita 2,7 m leveässä käytävässä, jossa suurehkoa pääjoukkoa vastaan käveli alle kymmenen hengen kokoisia vastavirtaryhmiä niin, että joukot kohtasivat toisensa käytävän mutkassa, jolloin ne eivät voineet reagoida toisiinsa ennakolta. Vain vastavirtaryhmän koolla nähtiin olevan pientä vaikutusta pääjoukon etenemiseen. Kaiken kaikkiaan pääjoukon eteneminen oli varsin sujuvaa, ja selkeää kaistoittumista oli havaittavissa, eli samaan suuntaan menevät ihmiset pyrkivät seuraamaan toisiaan. Lopputulemana kokeista voidaan sanoa, että pienehkön vastavirtaan kulkevan ryhmän vaikutus pääjoukon liikkeeseen on hyvin vähäistä, eli esimerkiksi henkilökunnan (laivat) tehtävistä johtuva vastavirtaus ei juurikaan vaikuta poistuviin henkilöihin vaakasuorissa käytävissä. Portaikoissa tilanne voi olla toinen johtuen porrasaskelmien vaikutuksesta ihmisten mahdollisuuteen väistää toisiaan tehokkaasti. Näkyvyyden heikkenemiseen liittyvät kokeet tarjosivat geometrian, jossa kukaan koehenkilöistä ei ollut käynyt aiemmin. Kirjallisuuden perusteella vastaavia näkyvyyden heikkenemiseen liittyviä kokeita oli suoritettu aiemmin vain kaksi, jotka nekin poikkesivat toisistaan. Tutkimusilmiöinä haluttiin tarkastella yksikertaisessa geometriassa (käytävä) asteittain heikentyvän näkyvyyden vaikutusta kävelynopeuteen ja samalla tutkia reitin oppimista. Kokeet suoritettiin yksilötasolla. Vertailuryhmän (ryhmä 1) suoritusta tarkasteltaessa havaittiin, että absoluuttiset kävelynopeudet pysyivät kokeiden 1-3 välillä jokseenkin samoina, mutta pääsääntöisesti suurempina kuin muilla ryhmillä vastaavissa kokeissa. Samoin kyselyn tuloksista oli pääteltävissä samainen trendi. Tämä selittyy osaksi juuri geometrian oppimisella ja koetilanteeseen tottumisella. Asteittain heikentyneen näkyvyyden havaittiin laskevan kävelynopeuksia yleisesti ottaen. Muutos kokeiden ääritilanteiden välillä tilan kävelynopeuksissa oli kaikki tulokset huomioiden n. 1,4-1,5 m/s:stä 0,4-0,5 m/s:iin. Lukuarvot ovat aavistuksen suurempia kuin vastaavat alan kirjallisuudessa esitetyt arvot ovat. Tämän tutkimuksen tulokset tarjoavat määrällisen ja laadullisen tietopaketin ennen kaikkea geometrian ja ympäristön vaikutuksesta poistumistilanteeseen. Tietoja voidaan hyödyntää ja käyttää yleisesti poistumisturvallisuuden kehitystyössä ja arvioinnissa, eräänä sovellusesimerkkeinä esim. korkeiden rakennusten ja maanalaisten tilojen suunnittelu.

AB - Tässä julkaisussa esitetään kokeelliseen tutkimukseen perustuen tuloksia ja havaintoja neljästä erilaisesta koeasetelmasta, jotka liittyivät mm. pelastushenkilöstön ja poistuvien ihmisten vastavirtaustilanteisiin ja ihmisten liikkumiseen poistumisturvallisuuden kannalta mitoittavimmissa rakennuksen kohdissa, kuten portaikoissa ja oviaukoissa. Lisäksi hankkeessa tarkasteltiin kulkureittien ja ovien valintaan liittyviä tilanteita ja ihmisten liikkumista näkyvyyden ollessa rajoitettua. Kokeet toteutettiin erillisinä ja valvottuina harjoituksina, joihin osallistui vapaaehtoisia koehenkilöitä (opiskelijoita ja varusmiehiä). Fyysisesti raskaimmissa kokeissa koehenkilöiden kuntotaso oli yleisesti ottaen hyvä ja BMI normaali. Ovikokeissa toteutettiin yhden päivän aikana kuusi erilaista koetta, jotka pitivät sisällään useita toistoja. Kiinnostavina asioina haluttiin selvittää mm. ovilehden muuttuvien ominaisuuksien vaikutusta ovivirtaukseen, jononmuodostusta, ruuhkan ja tungoksen tuntemusta ja erilaisten lukkomekanismien käyttöä. Esimerkiksi jonossa kulkemisessa ja sen muodostumisessa oli havaittavissa, että keulan rooli on merkittävä (reitin valinta, kävelynopeus, reagointi, vastavirtaustilanteet) ja muu takana tuleva jono seuraa keulaa hyvinkin vahvasti. Pelastajien kohtaaminen oviaukossa vastavirtaustilanteessa ei eronnut tavallisten ihmisten kohtaamisesta, sillä oviaukkovirtausarvot ja ihmisten vastausten perusteella tulkittu käyttäytyminen olivat jokseenkin samoja riippumatta siitä, oliko vastassa pelastaja vai tavallinen ihminen. Vihreän kuvun rikkomiseen liittyvät kokeet yllättivät, sillä tulosten valossa vain 44 % henkilöistä pääsi ovesta läpi rikkomalla kuvun. Vähäisen onnistumisprosentin taustalla on paljon opittua ja omaksuttua tietoa sekä käyttäytymiseen ja päätöksentekoon liittyviä tekijöitä, joita kaikkia ei tässä koesarjassa pystytty määrittämään. Poistumisharjoituksissa pitäisi painottaa eri turvallisuusratkaisuihin tutustumista siten, että vähintään kiinteistön henkilökunnan tulisi olla tietoisia, tässä tapauksessa, erityyppisten ovimekanismien toimintaperiaatteista poikkeustilanteessa. Portaisiin liittyvissä kokeissa havaintoja voitiin tehdä mm. pitkissä portaissa tapahtuvasta etenemisnopeuden hidastumisesta nousun aikana. Kierreportaiden tapauksessa etenemisnopeutta suositellaan kuvaamaan pystysuoralla nopeuskomponentilla, koska muut esitystavat (vaakasuora tai kalteva nopeus) eivät ole kierreportaiden tapauksessa yksikäsitteisiä. Tutkimuksen keskeisiä havaintoja oli, että pystysuora etenemisnopeus kierreportaissa riippuu suuresti portaiden geometriasta sekä ylös- (0,22-0,39 m/s) että alaspäin (0,33-0,48 m/s) mentäessä. Suoritetuissa kokeissa pystysuorat etenemisnopeudet olivat suurempia jyrkissä kuin loivissa portaissa. Etenemisnopeus hidastui ylöspäin mentäessä pitkissä portaissa 15-39 % portaiden pituudesta ja kaltevuudesta riippuen; laskeutumisnopeuksissa vastaavaa trendiä ei voitu havaita. Vastavirtaus hidasti portaita ylöspäin tehtävää letkuselvitystä n. 24 %. Myötävirtaus hidasti portaita alaspäin tehtävää pelastamista n. 41 %. Alaspäin poistuvien henkilöiden eteneminen hidastui vastaavissa tilanteissa n. 32 % (letkuselvitys vastavirtaan) ja n. 22 % (pelastaminen myötävirtaan). Hankkeessa tehtiin myös Aalto-yliopiston opiskelijoilla vastavirtakokeita 2,7 m leveässä käytävässä, jossa suurehkoa pääjoukkoa vastaan käveli alle kymmenen hengen kokoisia vastavirtaryhmiä niin, että joukot kohtasivat toisensa käytävän mutkassa, jolloin ne eivät voineet reagoida toisiinsa ennakolta. Vain vastavirtaryhmän koolla nähtiin olevan pientä vaikutusta pääjoukon etenemiseen. Kaiken kaikkiaan pääjoukon eteneminen oli varsin sujuvaa, ja selkeää kaistoittumista oli havaittavissa, eli samaan suuntaan menevät ihmiset pyrkivät seuraamaan toisiaan. Lopputulemana kokeista voidaan sanoa, että pienehkön vastavirtaan kulkevan ryhmän vaikutus pääjoukon liikkeeseen on hyvin vähäistä, eli esimerkiksi henkilökunnan (laivat) tehtävistä johtuva vastavirtaus ei juurikaan vaikuta poistuviin henkilöihin vaakasuorissa käytävissä. Portaikoissa tilanne voi olla toinen johtuen porrasaskelmien vaikutuksesta ihmisten mahdollisuuteen väistää toisiaan tehokkaasti. Näkyvyyden heikkenemiseen liittyvät kokeet tarjosivat geometrian, jossa kukaan koehenkilöistä ei ollut käynyt aiemmin. Kirjallisuuden perusteella vastaavia näkyvyyden heikkenemiseen liittyviä kokeita oli suoritettu aiemmin vain kaksi, jotka nekin poikkesivat toisistaan. Tutkimusilmiöinä haluttiin tarkastella yksikertaisessa geometriassa (käytävä) asteittain heikentyvän näkyvyyden vaikutusta kävelynopeuteen ja samalla tutkia reitin oppimista. Kokeet suoritettiin yksilötasolla. Vertailuryhmän (ryhmä 1) suoritusta tarkasteltaessa havaittiin, että absoluuttiset kävelynopeudet pysyivät kokeiden 1-3 välillä jokseenkin samoina, mutta pääsääntöisesti suurempina kuin muilla ryhmillä vastaavissa kokeissa. Samoin kyselyn tuloksista oli pääteltävissä samainen trendi. Tämä selittyy osaksi juuri geometrian oppimisella ja koetilanteeseen tottumisella. Asteittain heikentyneen näkyvyyden havaittiin laskevan kävelynopeuksia yleisesti ottaen. Muutos kokeiden ääritilanteiden välillä tilan kävelynopeuksissa oli kaikki tulokset huomioiden n. 1,4-1,5 m/s:stä 0,4-0,5 m/s:iin. Lukuarvot ovat aavistuksen suurempia kuin vastaavat alan kirjallisuudessa esitetyt arvot ovat. Tämän tutkimuksen tulokset tarjoavat määrällisen ja laadullisen tietopaketin ennen kaikkea geometrian ja ympäristön vaikutuksesta poistumistilanteeseen. Tietoja voidaan hyödyntää ja käyttää yleisesti poistumisturvallisuuden kehitystyössä ja arvioinnissa, eräänä sovellusesimerkkeinä esim. korkeiden rakennusten ja maanalaisten tilojen suunnittelu.

KW - spiral stairs

KW - human flow

KW - counter flow

KW - low visibility

KW - evacuation experiments

KW - bottleneck situation

KW - human behaviour

KW - fire fighting

KW - rescue operation

M3 - Report

T3 - VTT Technology

BT - Mitoittavat tilanteet tulipalon aikaisessa poistumisessa

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Rinne T, Kling T, Grönberg P, Korhonen T. Mitoittavat tilanteet tulipalon aikaisessa poistumisessa: Kokeellinen tutkimus. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 2012. 164 p. (VTT Technology; No. 70).