Utrymning uppåt i lutande tunnel
Eva-Sara Carlson, Artur Zakirov
RISE Rapport 2018:64 ISBN 978-91-88907-07-3
Utrymning uppåt i lutande tunnel
Eva-Sara Carlson, Artur Zakirov
Abstract
Ascending evacuation in an inclined tunnel
It’s getting more and more common to build infrastructures underground, which results in more people using underground facilities in their everyday life. The evacuation routes from this environment often involve long, ascending tunnels. In order to evaluate the evacuation time for these facilities, knowledge about people’s movement in this kind of environment is required. Today the knowledge within this area is limited, why new research within this field is needed.
The current study included two essential parts; 1) initial literature review where the state of the art within the current research field was mapped and 2) an experiment. The purpose of the experiment was to study people’s walking speed and behaviour during ascending evacuation in inclined tunnels. The aim of the study was to develop data that can be used as basis for guidelines regarding fire safety design in major infrastructure projects and risk and safety assessment of underground facilities.
The experiment was carried out at the Äspö Hard Rock Laboratory in March 2018. In total 32 persons participated and they were asked to individually walk upwards 907 m in a tunnel with an inclination of 14 %. When walking in the tunnel, the participants’ walking speed, vertical walking speed, pulse and rating of perceived exertion were documented. In addition to the individual tests in the tunnel, the experiment included reference tests and a survey.
When comparing the walking speeds collected in the current experiment with the walking speeds from previous experiments where people were asked to walk upwards long stairs, it can be seen that the walking speeds in the current experiment are higher. When comparing the vertical walking speeds, the result is reversed. A possible explanation for this is that climbing the stairs requires a larger vertical movement compared to moving in the tunnel where the movement is more horizontal.
In the current experiment, 59 % of the participants used an identifiable strategy when moving upwards in the tunnel. The strategies have been categorized as follows:
1) Adjust the walking speed to a pace the participant believe he/she can keep for a longer distance.
2) Focus on breathing.
3) Keep a lower walking speed in the beginning.
4) Concentrate on the surroundings to avoid thinking about how tired he/she is. 5) Focus on the goal.
In general, when walking up the tunnel the walking speed was more or less the same during the whole climb, but the participants experienced a considerable increased perceived exertion. This can be the result of Strategy 1 presented above.
The results of the current experiment show a tendency for walking speed to decrease with increased fatigue. A comparison between the rating of perceived exertion and the normalized walking speed indicates that the walking speed and fatigue stabilized during the movement in the tunnel.
Key words: evacuation, ascending evacuation, physical exertion, walking speed, vertical walking speed
RISE Research Institutes of Sweden RISE Rapport 2018:64
ISBN 978-91-88907-07-3 Borås 2018
Innehåll
Förord ... 7 Sammanfattning ... 8 1 Inledning ... 10 1.1 Bakgrund... 10 1.2 Syfte ... 10 1.3 Mål ... 10 1.4 Metod ... 11 1.5 Avgränsningar ... 11 2 Områdesöversikt ... 132.1 Termer och uttryck ... 13
2.1.1 Borg-RPE-skalan (Borgskalan) ... 14
2.1.2 (Traditionell) Gånghastighet ... 14
2.1.3 Horisontell gånghastighet ... 15
2.1.4 Persontäthet ... 15
2.1.5 Vertikal gånghastighet ... 15
2.2 Regelverk och normer ... 15
2.3 Tidigare utförda kunskapsöversikter ... 16
2.3.1 Fysisk ansträngning vid utrymning uppför trapper ... 16
2.4 Tidigare utförda enskilda studier ... 22
2.4.1 Utrymning i långa trappor uppåt: Fysisk ansträngning, gånghastighet och beteende ... 23
2.4.2 Utrymning uppåt – Påverkan av vinterkläder vid utrymning uppåt via trappor 30 2.4.3 Utrymning från tunnlar i höga trappschakt ... 31
3 Beskrivning av utfört försök ... 33 3.1 Försöksupplägg ... 33 3.2 Försöksplatsen ... 37 3.3 Försöksdeltagare ... 38 3.4 Dokumentation ... 39 4 Resultat ... 42 4.1 Referenshastigheter ... 42 4.1.1 Korridor ... 42 4.1.2 Löpband ... 43 4.2 Gånghastigheter tunneln ... 43 4.2.1 Samtliga försöksdeltagare ... 43
4.2.2 Gånghastighet relaterat till kön ... 45
4.3 Upplevd fysisk ansträngning ... 51
4.4 Puls... 53
4.4.1 Vilopuls ... 53
4.4.2 Puls under försöket i tunneln ... 53
4.5 Taktik/Teknik ... 55
5 Analys och diskussion ... 58
6 Slutsatser ... 61
7 Framtida forskning ... 63
8 Litteraturförteckning ... 64
Bilaga A Information till försöksdeltagare Bilaga B Enkät del 1
Bilaga C Enkät del 2
Bilaga D Information om försöksdeltagarna – Ålder och kön kopplat till respektive försöksdeltagare
Bilaga E Information om försöksdeltagarna – Träningsvanor, välmående och dagsform
Bilaga F Protokoll tunnel
Bilaga G Försöksdeltagarnas gånghastighet under förflyttningen i tunneln
Bilaga H Försöksdeltagarnas upplevda fysiska ansträngning under förflyttningen i tunneln (Borgskalan)
Förord
Det forskningsarbete som presenteras i rapporten har finansierats av TUSC Tunnel Underground Safety Center. Finansiärer av TUSC är Trafikverket, Fortifikationsverket, SKB Svensk Kärnbränslehantering och RISE Research Institutes of Sweden.
Författarna vill tacka den personal vid Äspölaboratoriet som på ett eller annat sätt bidragit till det försök som genomförts inom ramen för denna studie. Ett särskilt tack riktas till Robert Liebgott, Peter Skogsmark och Kajsa Engholm för gott samarbete och stort engagemang!
Ytterligare några som ska nämnas och tackas för att de med sin medverkan möjliggjorde genomförandet av försöket är Babette Tecklenburg, Britt-Marie Carlson, Per Rohlén och Torbjörn Skantz!
Daniel Nilsson och Håkan Frantzich vid Lunds Tekniska högskola (LTH) har handlett Eva-Sara Carlson i arbetet med denna studie som en del i hennes doktorandstudier, varför ett stort tack riktas även till dem!
Sammanfattning
Undermarksanläggningar utgör en allt större del av samhällets infrastruktur och allt fler vistas under mark. Det är inte ovanligt att utrymningsvägar från anläggningar belägna under mark utgörs av långa tunnlar som lutar uppåt. För att kunna bedöma hur lång tid det tar att utrymma en sådan anläggning krävs kunskap om hur människor förflyttar sig i den typen av miljöer. Idag är dock kunskapen inom området begränsad, varför behovet av forskning är stort.
Den aktuella studien innefattade i huvudsak två delar; en inledande områdesöversikt där kunskapsläget inom det aktuella forskningsområdet sammanställdes och ett försök. Syftet med försöket var att studera människors gånghastighet och förflyttning vid utrymning i undermarksmiljö där utrymningsvägen utgörs av en lång tunnel som lutar uppåt. Målet med försöket var att samla in data som i ett senare skede skulle kunna användas som underlag vid projektering av större infrastrukturprojekt samt vid risk- och säkerhetsvärdering av undermarksanläggningar.
Försöket genomfördes på Äspölaboratoriet i mars 2018 där 32 personer ombads att, en och en, gå en sträcka om 907 m i en tunnel som lutade uppåt med 14 %. Under förflyttningen uppåt i tunneln dokumenterades försöksdeltagarnas gånghastighet, den vertikala gånghastigheten, puls samt deras upplevda fysiska ansträngning. Utöver förflyttningen i tunneln innefattade försöket referensförsök och en enkätstudie.
Vid en jämförelse mellan de gånghastigheter som uppmättes i det aktuella försöket och gånghastigheterna från tidigare genomförda försök där försöksdeltagarna förflyttade sig uppför längre trappor kan det ses att gånghastigheterna i det aktuella försöket är högre. Vid en jämförelse mellan de horisontella gånghastigheterna är dock resultatet det omvända. Förklaringen till detta är sannolikt att en större del av förflyttningen var horisontell vid förflyttningen i tunneln, medan förflyttningen i trapporna innebar en större vertikal förflyttning.
I det aktuella försöket använde sig 59 % av försöksdeltagarna av någon identifierbar strategi under förflyttningen uppåt i tunneln. Strategierna har kategoriserats enligt följande:
1) Anpassa gånghastigheten till ett tempo som bedöms kunna hållas en längre sträcka.
2) Fokusera på andningen.
3) Hålla en lägre gånghastighet i början.
4) Koncentrera sig på omgivningen för att undvika att tänka på tröttheten. 5) Fokusera på målet.
Generellt höll försöksdeltagarna en relativt jämn gånghastighet under förflyttningen uppåt i tunneln, men de upplevde samtidigt att den fysiska ansträngningen ökade med förflyttningen uppåt. Detta stämmer överens med strategi 1 ovan.
Resultaten från försöket visar en tendens till att gånghastigheten minskar med ökad fysisk ansträngning. En jämförelse mellan den uppskattade fysiska ansträngningen och den normaliserade gånghastigheten ger dessutom en indikation på att gånghastigheten
Nyckelord: utrymning, utrymning uppåt, fysisk ansträngning, gånghastighet, vertikal gånghastighet
1
Inledning
Denna rapport utgör en del i studien Kompletterande försök med utrymning på upphöjd
gångbana och i lutande miljö. Fokus inom aktuell studie har varit att genomföra
utrymningsförsök med fokus på upphöjda gångbanor samt att utföra ett utrymningsförsök i kraftigt lutande miljö uppåt. Projektet avser att komplettera de av Trafikverket finansierade försök som genomfördes på Skarpnäcks tunnelbanestation hösten 2016 samt de tidigare genomförda MSB-finansierade försöken om brandskydd i tunnlar under byggnation. För mer information om dessa försök, se SP Rapport 2017:11 (Carlson, Kumm, Dederichs, & Zakirov, 2017)
1.1 Bakgrund
Undermarksanläggningar utgör en allt större del av samhällets infrastruktur och fler och fler vistas i anläggningar under mark. Detta medför att forskning kring människors beteende vid utrymning av undermarksanläggningar blir allt mer aktuellt. Sverige är idag en av de främsta aktörerna inom utrymningsforskning och den forskning som bedrivs implementeras i flera av de stora infrastrukturprojekt som pågår i landet. Behovet av ytterligare forskning kring utrymningsproblematiken är dock fortfarande stort.
Vid projektering av en byggnad eller anläggning bestäms utrymningsvägarnas utformning genom att jämföra förväntad utrymningstid med tiden innan kritiska nivåer beräknas uppstå. I anläggningar belägna under jord är det inte ovanligt att utrymningsvägarna utgörs av långa tunnlar som lutar uppåt. Vid projektering av en ombyggnation eller nybyggnation i/av en undermarksanläggning är det svårt att göra en bedömning av hur lång tid det tar för utrymmande att ta sig till säker plats. De riktvärden avseende gånghastigheter som generellt används vid projektering av byggnader är framtagna för plant underlag alternativt kortare trappor och kan därför vara missvisande för längre, lutande sträckor.
1.2 Syfte
Syftet med utfört försök var att studera människors gånghastighet och förflyttning (exempelvis rörelsemönster och vägval) vid utrymning i undermarksmiljö där utrymningsvägen är lång och lutar kraftigt uppåt.
1.3 Mål
Målet med utfört försök var att samla in data som i ett senare skede ska kunna användas som underlag vid projektering av större infrastrukturprojekt samt vid risk- och säkerhetsvärdering av undermarksanläggningar.
För att uppnå ovan nämnt mål har följande vetenskapliga frågeställning formulerats:
Vid utrymningsdimensionering är en metod att jämföra förväntad utrymningstid med tiden innan kritiska nivåer förväntas uppstå. Vilken hastighet bör utgöra dimensionerande gånghastighet för utrymning av
undermarksanläggningar där utrymningsvägen utgörs av en tunnel med kraftig lutning uppåt?
Denna frågeställning har legat som grund vid planering och utförande av försöket, men också vid analys av resultatet.
För att kunna besvara den vetenskapliga frågeställningen har följande frågeställningar definierats:
1) Hur mycket långsammare är en försöksdeltagares gånghastighet i tunneln jämfört med dennes referenshastighet?
2) Hur påverkas försöksdeltagarnas gånghastighet av den fysiska ansträngning som förflyttningen uppåt innebär?
3) Använder sig försöksdeltagarna av någon identifierbar strategi då de förflyttar sig den avsedda sträckan uppåt?
4) Är försökssträckan tillräckligt lång för att försöksdeltagarnas gånghastighet ska hinna stabiliseras?
1.4 Metod
Studien inkluderar i huvudsak två delar; områdesöversikt och försök. Studien inleddes med områdesöversikten, där kunskapsläget inom det aktuella forskningsområdet sammanställdes. Områdesöversikten låg sedan som grund vid formuleringen av den vetenskapliga frågeställningen och planeringen av försöket.
Äspölaboratoriet utsågs till försöksplats, något som funnits i åtanke redan vid uppstarten av projektet. Utifrån resultaten av områdesöversikten och de förutsättningar som förelåg platsen planerades sedan försöket. En mer detaljerad beskrivning av försökets genomförande återfinns i avsnitt 3.1 Försöksupplägg.
Begreppet försök innefattar flera olika metoder och det kan ibland vara svårt att avgöra om ett försök ska kategoriseras som ett fältförsök eller laboratorieförsök. Med fältförsök avses försök utförda i verklig miljö och med laboratorieförsök avses försök utförda i kontrollerad laboratoriemiljö. Gemensamt är att det är ett fenomen som studeras. (Nilsson, 2009) De försök som genomförts inom ramen för denna studie är att betrakta som laboratorieförsök.
Försöken dokumenterades skriftligt och med videokameror och samtliga försöksdeltagare ombads fylla i två enkäter. För mer information om dokumenteringen, se avsnitt 3.4 Dokumentation.
1.5 Avgränsningar
I denna rapport presenteras genomförandet av och resultaten från det utrymningsförsök i kraftigt lutande miljö uppåt som genomförts inom ramen för studien Kompletterande
försök med utrymning på upphöjd gångbana och i lutande miljö. Försöket begränsades
till att endast innefatta individuella försök där försöksdeltagarna förflyttade sig drygt 900 m uppåt i Äspölaboratoriets huvudtunnel. Mer om försökets genomförande kan läsas i avsnitt 3.1 Försöksupplägg. Försöket genomfördes i mars 2018.
Rapporten innefattar dessutom en sammanfattning av den områdesöversikt som ligger till grund för planeringen av försöket.
2
Områdesöversikt
I denna områdesöversikt har kunskapsläget inom aktuellt område sammanställts. Resultatet från denna har varit vägledande i formuleringen av den vetenskapliga frågeställningen.
Områdesöversikten inleds med ett avsnitt där betydelsen av olika termer och uttryck som används i rapporten klargörs. Därefter följer en kort översikt över vad som uttrycks i gällande regelverk avseende utrymning i undermarksanläggningar kopplat till utrymning uppåt. Avslutningsvis sammanställs resultat och slutsatser från tidigare utförda kunskapsöversikter samt enskilda studier som berör det aktuella ämnet.
2.1 Termer och uttryck
I detta avsnitt förklaras ämnesrelaterade termer och uttrycks som används i rapporten. De olika begreppen presenteras under respektive avsnitt, men finns också sammanfattade i Tabell 1 nedan.
Tabell 1: Termer och uttryck
Term/Uttryck Förklaring
Borgskalan En skala vilken kan användas för att bedöma ansträngningsgraden vid fysiskt arbete (Traditionell) Gånghastighet Förflyttning i meter per sekund (m/s) Horisontell gånghastighet Den horisontella förflyttningen mellan två
punkter per sekund (m/s)
Persontäthet Personer per kvadratmeter [pers/m2]
2.1.1 Borg-RPE-skalan (Borgskalan)
Borg-RPE-skalan (Ratings of Perceived Exertion), även kallad Borgskalan, är en skala från 6 till 20 vilken kan användas för att bedöma den individuella graden av ansträngning under olika typer av fysiskt arbete, se Figur 1 (Borg, 1982). Skalans lägsta värde (6) motsvarar inget arbete alls och kan jämföras med att ligga i soffan framför TV:n. Det blåa området (13 och 14) motsvarar en fysisk ansträngning motsvarande ett lätt arbete. Här märks ansträngningen av, men påverkar en inte nämnvärt. Det gröna området (15 och 16) motsvarar en märkbar ansträngning. Här blir man lätt andfådd och det börjar bli svårt att prata. En ansträngningsnivå motsvarade det gula området (17 och 18) upplevs som påfrestande och kan jämföras med ett ansträngande träningspass, och det röda området (19 och 20) motsvarar en ansträngningsnivå som gör det svårt att fortsätta (Folke, 2018).
6 Ingen ansträngning alls 7 Extremt lätt 8 9 Mycket lätt 10 11 Lätt 12 13 Något ansträngande 14 15 Ansträngande 16 17 Mycket ansträngande 18 19 Extremt ansträngande 20 Maximalt ansträngande Figur 1: Borgskalan
Borgskalan har fått stor spridning och ett vitt tillämpningsområde inom både idrotten, medicin och ergonomin (Borg G. A., NR4-2003).
2.1.2 (Traditionell) Gånghastighet
Förflyttning kan definieras som den tid det tar för en person att förflytta sig en viss sträcka. Detta kan uttryckas på fyra sätt:
1) Kortaste vägen mellan två punkter, inkluderat eventuella pauser 2) Kortaste vägen mellan två punkter, exkluderat eventuella pauser
3) Den faktiska gångvägen mellan två punkter, inkluderat eventuella pauser 4) Den faktiska gångvägen mellan två punkter, exkluderat eventuella pauser
Vad som avses med förflyttning i denna rapport är ”kortaste vägen mellan två punkter, inkluderat eventuella pauser” (1).
Gånghastighet definieras som förflyttning per tidsenhet. I denna rapport avses förflyttning i meter per sekund (m/s).
2.1.3 Horisontell gånghastighet
Med horisontell gånghastighet avses i denna rapport den horisontella förflyttningen mellan två punkter avgivet i meter per sekund (m/s), se Figur 2.
Figur 2: Horisontell gånghastighet
2.1.4 Persontäthet
Med persontäthet avses antal personer per ytenhet. I denna rapport används personer per kvadratmeter (pers/m2).
Tidigare genomförda studier visar att det finns ett samband mellan persontäthet och gånghastighet. Till följd av begränsade möjligheter att röra sig obehindrat minskar gånghastigheten med ökad persontäthet. I det försök som beskrivs i denna rapport har endast individuella test genomförts, varför inverkan av persontätheten inte har beaktats.
2.1.5 Vertikal gånghastighet
Med vertikal gånghastighet avses i denna rapport den vertikala förflyttningen mellan två punkter angivet i meter per sekund (m/s), se Figur 3.
Figur 3: Vertikal gånghastighet
2.2 Regelverk och normer
I aktuell studie har människors förflyttning vid utrymning en längre sträcka i kraftigt lutande miljö uppåt studerats. Studien bygger på ett utrymningsförsök som utförts i en 900 m lång tunnel med en lutning om 14 %. Resultatet från studien är därmed främst aktuellt för tunnlar, undermarksanläggningar under byggnation, gruvor och skyddade anläggningar under mark. Dessa byggnadsverk klassas enligt Plan- och bygglagen (PBL) inte som byggnader, vilket medför att författningen Boverkets Byggregler (BBR) – som vanligen nyttjas vid dimensionering av byggnader – inte gäller. Då den här typen av anläggningar likväl klassas som byggnadsverk, är de två huvudförfattningarna Plan- och bygglagen (Svensk författningssamling 2010:900) och Plan- och byggförordningen (Svensk författningssamling 2011:338, PBF) gällande för dessa anläggningar.
I PBL kapitel 8, 4§, andra punkten ställs krav på att ett byggnadsverk ska ha de tekniska egenskaper som är väsentliga i fråga om säkerhet i händelse av brand. I PBF tydliggörs det i kapitel 3, 8§, fjärde punkten att för att uppfylla detta krav ska personer som befinner sig i byggnadsverket vid brand kunna lämna det eller på annat sätt räddas. Denna lag- och förordningstext är inte unik för Sverige, utan motsvarande lagstiftning går att hitta i internationell lagstiftning. Möjlighet till utrymning i händelse av brand har av internationella experter pekats ut som den viktigaste aspekten av en byggnads säkerhet. (Kobes, Helsloot, Vries, & Post, 2010)t
2.3 Tidigare utförda kunskapsöversikter
I detta avsnitt har resultatet av den kunskapsöversikt som utfördes inom ramen för studien Utrymning i långa trappor uppåt: Fysisk ansträngning, gånghastighet och
beteende sammanfattats. Resultatet av denna studie har sammanfattats i avsnitt 2.4
Tidigare utförda enskilda studier.
2.3.1 Fysisk ansträngning vid utrymning uppför trapper
I kunskapsöversikten Fysisk ansträngning vid utrymning uppför trappor (Delin & Norén, 2014) har kunskapsläget (fram till 2014) gällande hur fysisk ansträngning påverkar människor vid utrymning uppför långa trappor sammanställts. I kunskapsöversikten studerades dessutom huruvida det finns specifika dimensioneringsförutsättningar för trappor avsedda för uppåtgående förflyttning. Det senare är dock inte aktuellt för denna områdesöversikt och har därmed inte inkluderats i denna rapport.
Kunskapsöversikten utfördes med utgångspunkt i följande två hypoteser:
a)
Fysisk ansträngning är en beskrivande parameter för utrymningsförloppet (och påverkar gånghastighet, flöde och beteende vid utrymning uppåt)b)
Trappors design påverkar utrymningsförloppet vid utrymning i långa trappor Hypoteserna besvarades med frågeställningar. För hypotes a) ställdes följande frågeställningar: Kan fysisk ansträngning ha påverkan på utrymningsförloppet?
Om fysisk ansträngning påverkar utrymningsförloppet, hur påverkas då gånghastighet och flöde vid utrymning uppför långa trappor?
Om fysisk ansträngning påverkar utrymningsförloppet, hur påverkas då beteendet vid utrymning uppför långa trappor?
Om fysisk ansträngning påverkar utrymningsförloppet, finns det då någon matematisk modell som inkluderar fysisk ansträngning vid utrymningsmodellering?
Då det endast är hypotes a) som är aktuell för denna områdesöversikt, presenteras inte de frågeställningar som ställdes med avseende att besvara hypotes b) här. Resultat och slutsatser som berör hypotes b) har helt exkluderats ur denna sammanställning.
sammanställts. I avsnitt 2.3.1.6 redogörs de övergripande slutsatserna genom att frågeställningarna kortfattat besvaras.
2.3.1.1 Kan fysisk ansträngning ha påverkan på
utrymningsförloppet?
Kunskapsöversikten visar att det finns få studier där den fysiska ansträngningens påverkan på utrymningsförloppet har studerats och kvantifierats. De studier som finns kring ämnet visar dock på en reducerad gånghastighet vid ökad fysisk aktivitet och slutsatser dras att detta kan bero på ökad fysisk ansträngning och utmattning. De försök som finns presenterade i studierna är genomförda för en begränsad population och i publicerade rapporter påtalas behovet av liknande studier för andra demografiska populationer.
Följande studier som berör denna frågeställning har studerats i kunskapsöversikten: : (Egan, 1978)
(Khisty, 1985)
(Hallberg & Nyberg, 1987)
(Peacock, Averill, & Kuligowski, 2009) (Frantzich, 1993)
(Choi, Galea, & Hong, 2014)
(Kholshevnikov, Shields , Boyce, & Samoshin, 2008)
2.3.1.2 Om fysisk ansträngning påverkar utrymningsförloppet, hur
påverkas då gånghastighet och flöde vid utrymning uppför långa
trappor?
Denna frågeställning behandlar utrymning uppför långa trappor, men problematiken förutsätts vara densamma för utrymning uppåt i kraftigt lutande miljö.
Kunskapsöversikten visar att det finns indikationer på att både gånghastighet och flöde påverkas vid utrymning uppåt. Tidigare studier visar att gånghastigheten är sjunkande vid utrymning uppför långa trappor, jämfört med utrymning uppför kortare trappor. Det anges dock inte uttryckligen att detta är en konsekvens av fysisk ansträngning.
Gånghastigheten varierar mer mellan olika personer vid utrymning uppåt än vid utrymning på plana ytor eller nedåt, detta trots att de personer som deltagit i utförda försök har varit unga personer med god fysisk förmåga.
Vid låga personstätheter avfärdar merparten av utförda studier att det finns ett samband mellan persondensitet och gånghastighet. Vid hög persondensitet, eller då personer inte längre kan gå oberoende av varandra eller om de måste anpassa sina rörelser av hänsyn till andra personernas rörelser, finns en korrelation mellan dessa.
Vid förflyttning uppför trappor styrs personflödet av två faktorer: hur snabbt personerna går och vilket avstånd de har till varandra. I de studier som har studerats i kunskapsöversikten finns det olika uppfattningar om hur avståndet mellan personer varierar i olika situationer. En uppfattning är att personer generellt föredrar att ha ett längre avstånd mellan sig vid förflyttning uppför trappor jämfört med förflyttning ner
för trappor eller på plana ytor. Vid förflyttning uppför rulltrappor är avståndet vanligtvis ännu större, antagligen till följd av att rulltrappor har högre trappsteg, vilket ger en större benrörelse hos de gående.
I kunskapsöversikten har uppmätta gånghastigheter från tidigare utförda försök i trappor respektive stillastående rulltrappor sammanställts. Dessa presenteras i Tabell 2 och Tabell 3.
Tabell 2: Sammanställning av gånghastighet uppför trappa. (Delin & Norén, 2014, s. 9 Tabell 1). Endast de studier som i denna tabell har gråmarkerats omfattar studier utförda i längre trappor. Medelhastighet
[m/s] Kommentar Källa År Land
0,67 Män under 30 år
Fruin 1971 USA
0,64 Kvinnor under 30 år 0,63 Män mellan 30 och 50 år 0,59 Kvinnor mellan 30 och 50 år
0,51 Män över 50 år 0,49 Kvinnor över 50 år 0,52a Ensam person som inte
påverkas av andra Kretz, Grünebohm, Kessel, Klüpfel, Meyer-König, & Schreckenberg 2006 Tyskland 0,47a
Grupp med låg densitet och liten inbördes påverkan av varandra
0,44a Grupp med hög densitet och
tydlig påverkan av varandra 0,27b Äldre kvinnor (65<)
Yeo & He 2009 Singapore 0,28 b Äldre (65<) 0,29 b Äldre män (65<) 0,29 b Barn (<13) 0,30 b Vuxna kvinnor 0,31 b Vuxna 0,32 b Vuxna män 0,75c Män vån. 1–25 (medel)
Choi, Galea, &
Hong 2014 Korea 0,55c Män vån. 26–50 (medel) 0,53d Kvinnor vån. 1–25 (medel) 0,42d Kvinnor vån. 26–50 (medel) 0,5 Hög persontäthet (högst 2 pers./m2) Boverket (designvärden) 2013 Sverige 0,6e Låg persontäthet
(personerna kan röra sig helt oberoende av varandra)
a Trappan hade en lutning 35,1° och var 35,8 m hög. Mätning skedde efter 25 m.
b Vertikal hastighet. Flera korta trappor vid olika tunnelbanestationer studerades. Totalt ingick 643 tunnelbaneresenärer i studien. Trappornas lutning är okänd.
c Studien omfattade 30 män i åldern 20 till 28 år (medelålder 24,6 år).
d Studien omfattade 30 kvinnor i åldern 20 till 28 år (medelålder 22,2 år).
Tabell 3: Sammanställning av gånghastighet uppför stillastående rulltrappa. (Delin & Norén, 2014, s. 10 Tabell 2).
Medelhastighet
[m/s] Kommentar Källa År Land
0,8a Ensam person Kadokura,
Sekizawa, & Takahashi
2009 Japan 0,7a Personer i grupp
0,77b Ensam person
Okada, Hasemi, &
Moriyama 2009 Japan
0,49b Ensam person med
hindrande utrustningc
0,54b Personer i grupp
0,47b
Personer i grupp varav en deld utrustade med
hindrande utrustningc
a Studien omfattade 79 universitetsstudenter.
b Studien omfattade 35 manliga och 15 kvinnliga universitetsstudenter med en medelålder 21 år.
c ”Hindrande utrustning” innebar utrustning som försvårade personernas rörelse. Detta för att
efterlikna äldre personer.
d Hela försöksgruppen påverkades av de personer som försetts med hindrande utrustning.
Följande studier som berör denna frågeställning har studerats i kunskapsöversikten: (Peacock, Averill, & Kuligowski, 2009)
(Kholshevnikov, Shields , Boyce, & Samoshin, 2008) (Choi, Galea, & Hong, 2014)
(Fruin, 1971)
(Kretz, Grünebohm, Kessel, Klüpfel, Meyer-König, & Schreckenberg, 2006) (Københavns brandvæsen og Tryg i Danmark, 2000)
(Frantzich, 1993)
(Kadokura, Sekizawa, & Takahashi, 2009) (Okada, Hasemi, & Moriyama, 2009) (Kinsey, o.a., 2008)
(Yeo & He, 2009) (Boverket, 2013)
2.3.1.3 Om fysisk ansträngning påverkar utrymningsförloppet, hur
påverkas då beteendet vid utrymning uppför långa trappor?
I litteraturgenomgången konstateras att det är en mycket begränsad mängd studier som bistår att besvara frågan gällande fysisk ansträngning och ändrat beteende vid utrymning. Det som berörs i aktuella studier är endast svårigheten att passera personer som går långsammare i trappor som inte har god bredd.
Följande studier som berör denna frågeställning har studerats i kunskapsöversikten: (Choi, Galea, & Hong, 2014)
2.3.1.4 Om fysisk ansträngning påverkar utrymningsförloppet, finns
det då någon matematisk modell som inkluderar fysisk ansträngning
vid utrymningsmodellering?
Av de studier som studerats är det endast en som belyser möjligheten att kvantifiera fysisk ansträngning vid utrymningsmodellering; (Choi, Galea, & Hong, 2014). Denna artikel presenterar inga matematiska samband.
2.3.1.5 Övriga intressanta aspekter
I kunskapsöversikten uppmärksammades ett antal relevanta aspekter, utöver svar på identifierade frågeställningar. De aspekter som anses relevanta för denna områdesöversikt har sammanfattats i detta avsnitt.
Enligt Peacock, Averill & Kuligowski (2009) uppskattas gångsträckan för utrymning uppåt i en trappa ha ungefär dubbelt så stor inverkan på gånghastigheten än vad trappans bredd eller förekomsten av motgående flöde har. Denna uppskattning har gjorts för trappor, men skulle eventuellt vara aktuell även vid utrymning uppåt i kraftigt lutande miljö.
I studien av Kholshevnikov, Shields, Boyce, & Samoshin (2008) lyfts det fram att det förekommer stora variationer avseende avstånd mellan personer, gånghastighet och persondensitet i en grupp utrymmande personer. Studien inriktar sig på att känslor styr gånghastigheten mer än persondensiteten (gäller vid låg persondensitet). Samband avseende att stress ökar gånghastigheten och att en känsla av trötthet ökar energiåtgången lyfts fram.
Pauls’ (1988) studier visade att yttre faktorer (trappans utformning, väggarnas ytråhet i anslutning till trappan och huruvida personerna bär ytterkläder eller inte) påverkar personflöden i trappor.
I studien (Frantzich, 1996) indikerar resultatet en konstant gånghastighet som inte är beroende av det avståndet mellan individer, då avståndet överstiger 0,4 m. Då avståndet mellan individer understeg 0,4 m sjönk gånghastigheten snabbt mot stillastående. Studien visar också att trappbredden inte påverkar gånghastigheten, men att personflödet är beroende av trappans bredd.
2.3.1.6 Övergripande slutsatser
Kunskapsöversikten avslutas med diskussioner och slutsatser, och de frågeställningar som tidigare ställts besvaras. De svar som avser besvara hypotes a) har sammanfattats i detta avsnitt.
Kan fysisk ansträngning ha påverkan på utrymningsförloppet?
Det finns starka argument för att fysisk ansträngning påverkar utrymningsförloppet.
Det finns få studier där den fysiska ansträngnings påverkan på utrymningsförloppet uttryckligen har studerats och kvantifierats.
Om fysisk ansträngning påverkar utrymningsförloppet, hur påverkas då gånghastigheten och flöde vid utrymning uppför långa trappor?
Studerad litteratur och publicerade resultat visar på en reducerad gånghastighet och påverkan på personflöde vid ökad fysisk aktivitet. I genomförda studier dras slutsatsen att detta kan bero på ökad fysisk ansträngning.
I studerad litteratur råder oklarheter kring hur förflyttning uppåt i trappor påverkas av gånghastighet i kombination med avståndet mellan olika personer. En uppfattning är att personer normalt föredrar att ha ett längre avstånd mellan sig vid förflyttning i uppför trappor än vid förflyttning ner för trappor eller på plana ytor.
Genomförda studier är begränsade till en homogen population. Inga generella slutsatser för större populationer har påträffats.
Om fysisk ansträngning påverkar utrymningsförloppet, hur påverkas då beteende vid utrymning uppför långa trappor?
Djupgående studier av beteende i relation till fysisk ansträngning vid utrymning uppför långa trappor saknas.
Om fysisk ansträngning påverkar utrymningsförloppet, finns det då någon matematisk modell som inkluderar fysisk ansträngning vid utrymningsmodellering?
Djupgående studier kring kvantifiering av fysisk ansträngning vid utrymningsmodellering saknas.
Inga matematiska samband avseende fysisk ansträngning och dess inverkan på utrymningsförloppet har publicerats.
Bristen på underlag kan vara en följd av svårigheterna att mäta fysisk ansträngning och korrelera mätningarna mot eventuell reducerad gånghastighet. I kunskapsöversikten konstateras att hypoteserna inte kan förkastas, men också att den litteratur som finns att tillgå inte utgör tillräckligt underlag för att till fullo acceptera dem. Avseende hypotes a) föreslås fortsatta studier inriktade på gånghastighet och flöde, inklusive beteende, samt studera huruvida maximala höjder för utrymning uppåt bör föreslås.
Utöver att besvara de frågeställningar som ställts identifierades också andra viktiga aspekter. Det konstaterades att korrelationen mellan persondensiteten och gånghastigheten ökar med persondensiteten. Gränsvärdet mellan låg och hög korrelation är inte tydligt, men värdet 0,5 pers./m2 förekommer i litteraturen.
2.4 Tidigare utförda enskilda studier
I detta avsnitt sammanfattas slutsatser och resultat från tidigare utförda studier som berör ämnet utrymning uppåt.
2.4.1 Utrymning i långa trappor uppåt: Fysisk
ansträngning, gånghastighet och beteende
Huvudmålet med studien Utrymning i långa trappor uppåt: Fysisk ansträngning,
gånghastighet och beteende (Ronchi, o.a., 2015) var att med ett tvärvetenskapligt
tillvägagångssätt förbättra förståelsen för mänsklig prestation vid utrymning uppåt samt att utveckla en enkel modell som skulle kunna användas för att förbättra brandsäkerheten och utformningen av trappor avsedda för utrymning uppåt i undermarksanläggningar och andra liknande byggnader och anläggningar. Resultat och slutsatser som berör trappor, där paralleller inte kan dras till utrymning uppåt generellt, har exkluderats från denna områdesöversikt, då det inte är aktuellt här.
2.4.1.1 Studiens upplägg
Studien var indelad i fem delar. 1) Den första delen utgjordes av en litteraturstudie. Den kunskapsöversikt som ligger till grund för denna litteraturstudie har sammanfattats i avsnitt 2.3.1.
2) Två försök med målet att studera individuell respektive en grupps prestation vid utrymning uppför långa trappor utfördes. Försöksdeltagarnas beteende studerades också. Försöken utfördes i två olika byggnader (Elite Ideon Gateway i Lund respektive Kista Science Tower i Stockholm), uppskattningsvis 48 m och 109 m höga. I de delförsök där den individuella prestationen studerades deltog 47 respektive 29 personer och i delförsöken som utfördes i grupp deltog 15 respektive 26 personer.
3) Ett försökt likt de två som beskrivs ovan utfördes, men istället för utrymning uppför långa trappor utrymde försöksdeltagarna uppför en stillastående rulltrappa (uppskattningsvis 33 m hög). Detta försök utfördes i Västra Skogens tunnelbanestation i Stockholm. I de försök där den individuella prestationen studerades deltog 34 personer och i delförsöken som utfördes i grupp deltog 21 personer.
4) Ett försök utfördes där försöksdeltagarna gick i en trappmaskin. Här studerades den individuella prestationen och det var totalt 25 personer som deltog i försöket.
5) Avslutningsvis utvecklades och värderades en enkel modell avsedd att förutspå en persons prestationsförmåga vid utrymning uppåt baserat på olika faktorer så som påverkan av fysisk ansträngning, fysisk arbetsförmåga, ålder, kön etc.
Under försöken samlades följande data in: Gånghastigheter
Flödeshastigheter (Västra skogen) Fysiologiska mätningar
Kvalitativa observationer av mänskligt beteende (exempelvis användande av räcke/handledare, subjektiv uppskattning av fysisk ansträngning, gånglinjer m.m.)
För insamlingen av data användes borgskalan, pulsmätare, syreförbrukningsanalysator, elektromyografimätare och videokameror. Videokamerorna placerades längs med trapporna, men också på försöksdeltagarna.
I Tabell 4 och Tabell 5 har antal försöksdeltagare samt dess könsfördelning och ålder för de individuella respektive gruppförsöken sammanställts.
Tabell 4: Sammanställning av information om försöksdeltagarna i de individuella försöken. Individuella
försök
Antal
personer Män Kvinnor
Ålder
Min Medel Max
Ideon 47 27 20 19 33 51
Kista 29 16 13 20 32 46
Västra
Skogen 34 21 13 22 38 64
Tabell 5: Sammanställning av information om försöksdeltagarna i gruppförsöken. Gruppförsök Antal
personer Män Kvinnor
Ålder
Min Medel Max
Ideon 15 9 6 21 32 56
Kista 26 15 11 19 34 59
Västra
Skogen 21 11 10 20 29 45
2.4.1.2 Resultat
I detta avsnitt presenteras de gånghastigheter som mättes upp i de individuella försöken. Presentationen är uppdelade i fyra avsnitt. I avsnitt 2.4.1.2.1 till 2.4.1.2.3 presenteras gånghastigheterna från respektive försök och i avsnitt 2.4.1.2.4 jämförs resultaten med varandra. Här presenteras också generella resultat som observerades under studiens gång.
Figurerna i detta avsnitt är hämtade från originalrapporten och har publicerats med författarnas medgivande. Originalrapporten kan hämtas i fulltext från: https://lucris.lub.lu.se/ws/files/5965163/8232173.pdf.
2.4.1.2.1 Ideon
I Figur 4 presenteras de gånghastigheter som mättes upp i de individuella försöken i Ideon. I figuren visas minimumvärdet, medianvärdet, maxvärdet samt värdet för 25:e och 75:e percentilen för olika höjder.
Figur 4: Figuren visar de gånghastigheter som uppmättes i de individuella försöken i Ideon. Figuren är hämtad från originalrapporten och publiceras här med författarnas medgivande.
(Ronchi, o.a., 2015, s. 37 Figur 13)
I Figur 5 presenteras gånghastigheten för den långsammaste, snabbaste samt mediandeltagaren i de individuella försöken i Ideon.
Figur 5: I figuren presenteras gånghastigheten för den långsammaste, snabbaste respektive mediandeltagaren i de individuella försöken i Ideon. (Ronchi, o.a., 2015, s. 40 Figur 17(a)). I Figur 6 presenteras de vertikala hastigheter som mättes upp i de individuella försöken i Ideon. I figuren visas minimumvärdet, medianvärdet, maxvärdet samt värdet för 25:e och 75:e percentilen för olika höjder.
Figur 6: Figuren visar de vertikala gånghastigheter som uppmättes i de individuella försöken i Ideon. Figuren är hämtad från originalrapporten och publiceras här med författarnas medgivande.
(Ronchi, o.a., 2015, s. 41 Figur 18).
2.4.1.2.2 Kista
I Figur 7 presenteras de gånghastigheter som mättes upp i de individuella försöken i Kista. I figuren visas minimumvärdet, medianvärdet, maxvärdet samt värdet för 25:e och 75:e percentilen för olika höjder.
Figur 7: Figuren visar de gånghastigheter som uppmättes i de individuella försöken i Kista. Figuren är hämtad från originalrapporten och publiceras här med författarnas medgivande. (Ronchi, o.a.,
2015, s. 46 Figur 27).
I Figur 8 presenteras gånghastigheten för den långsammaste, snabbaste samt mediandeltagaren i de individuella försöken i Kista.
Figur 8: I figuren presenteras gånghastigheten för den långsammaste, snabbaste respektive mediandeltagaren i de individuella försöken i Kista. (Ronchi, o.a., 2015, s. 49 Figur 31(a)). I Figur 9 presenteras de vertikala hastigheter som mättes upp i de individuella försöken i Kista. I figuren visas minimumvärdet, medianvärdet, maxvärdet samt värdet för 25:e och 75:e percentilen för olika höjder.
Figur 9: Figuren visar de vertikala gånghastigheter som uppmättes i de individuella försöken i Kista. Figuren är hämtad från originalrapporten och publiceras här med författarnas medgivande.
(Ronchi, o.a., 2015, s. 50 Figur 32).
2.4.1.2.3 Västra Skogen
I Figur 10 presenteras de gånghastigheter som mättes upp i de individuella försöken i Västra Skogen. I figuren visas minimumvärdet, medianvärdet, maxvärdet samt värdet för 25:e och 75:e percentilen för olika höjder.
Figur 10: Figuren visar de gånghastigheter som uppmättes i de individuella försöken i Västra Skogen. Figuren är hämtad från originalrapporten och publiceras här med författarnas
medgivande. (Ronchi, o.a., 2015, s. 57 Figur 42).
I Figur 11 presenteras gånghastigheten för den långsammaste, snabbaste samt mediandeltagaren i de individuella försöken i Västra Skogen.
Figur 11: I figuren presenteras gånghastigheten för den långsammaste, snabbaste respektive mediandeltagaren i de individuella försöken i Västra Skogen. (Ronchi, o.a., 2015, s. 60 Figur 46(a)). I Figur 12 presenteras de vertikala hastigheter som mättes upp i de individuella respektive gruppförsöken i Västra Skogen. I figuren visas minimumvärdet, medianvärdet, maxvärdet samt värdet för 25:e och 75:e percentilen för olika höjder.
Figur 12: Figuren visar de vertikala gånghastigheter som uppmättes i de individuella försöken i Västra Skogen. Figuren är hämtad från originalrapporten och publiceras här med författarnas
medgivande. (Ronchi, o.a., 2015, s. 61 Figur 47).
2.4.1.2.4 Övergripande resultat
I detta avsnitt har de övergripande resultaten som är aktuella för denna områdesöversikt sammanställts.
Vid en jämförelse av gånghastigheterna i de olika individuella försöken kan ses att gånghastigheten är som högst i Kistaförsöket. I studien dras slutsatsen att detta (delvis) beror på trappornas utformning. Västra Skogen saknar vilplan, och har därmed den lägsta gånghastigheten, och trapphuset i Kista har fler vilplan än trapphuset i Ideon. I samtliga individuella försök minskade gånghastigheten med höjden.
Vid en jämförelse av gånghastigheterna i de olika gruppförsöken kan ses att hastigheten även här var som lägst i Västra Skogen. Detta är sannolikt en följd av avsaknaden av vilplan, men också rulltrappans begränsade bredd. Den begränsade bredden i kombination med att de höga trappstegen påverkade försöksdeltagarna till en större kroppsrörelse, vilket gjorde det svårare att passera långsamgående personer.
En generell observation som görs under försöken är att om klättringen uppför trapporna påbörjas med en låg gånghastighet är det möjligt att hålla en konstant hastighet under förflyttningen uppför trappan och därmed minska påverkan av fysisk ansträngning. Att inledningsvis ha en för hög gånghastighet kan leda till att gånghastigheten minskar längre upp i trappan.
Vid en jämförelse av de vertikala hastigheterna i de olika försöken är hastigheterna omvända. Den vertikala hastigheten i Västra Skogen är högst, följt av Ideon och därefter Kista. Detta beror på att avsaknaden av vilplan medför en snabbare förflyttning uppåt. Under försöken observerades att vissa försöksdeltagare hindrade andra personer, vilket påverkade deras förflyttning uppåt. Man kunde även se att en grupp kan motivera till en högre hastighet.
I samtliga försök sågs en trend av ökad upplevd fysisk ansträngning och lägre normaliserad gånghastighet ju högre upp försöksdeltagarna förflyttade sig. Försöksdeltagarna verkade sikta på att ligga på en upplevd ansträningsnivå mellan 15 och 17 på Borgskalan.
I Västra Skogen gav fler försöksdeltagare ett högre värde på den upplevda ansträngningsnivån vid en lägre höjd än i Ideon och Kista. Det finns flera tänkbara förklaringar till detta. En kan vara att i Västra Skogen nyttjade försöksdelatagarna inte handledaren i samma utsträckning som i de båda andra försöken och en annan anledning kan vara att trappstegens utformning medförde en ökad ansträngning. Dessutom medförde avsaknaden av vilplan i Västra Skogen att de muskler som används för att förflytta sig uppåt inte fick några mikropauser.
Antal pauser samt var de inträdde och hur långa de var varierade mellan de individuella försöken jämfört mot gruppförsöken. I gruppförsöken tenderade pauserna vara färre, uppkomma senare och dessutom vara kortare. Detta kan förklaras genom den sociala påverkan från andra försöksdeltagare.
I gruppförsöken var densiteten som högst i början av försöken. I takt med att de som förflyttade sig snabbare passerade de mer långsamgående spreds försöksdeltagarna ut längs sträckan och densiteten minskade.
Vissa försöksdeltagare följdes åt i mindre gruppen i gruppförsöken, vilket i studien bedömdes vara ett resultat av gruppbeteende mer än harmoniserad gånghastighet. Vissa försöksdeltagare verkade föredra att gå själva och undvek att hamna mitt i en mindre grupp.
2.4.1.3 Sammanställning av diskussion och slutsatser
I detta avsnitt har diskussion och slutsatser som är aktuella för denna områdesöversikt sammanställts.
I diskussionen nämns att en trend kan ses i Kistaförsöken. Trenden visar att gånghastigheten stabiliserades efter 20 våningar (vilket motsvarar en höjd av 71 m) och var konstant resterande 10 våningar.
En av slutsatserna i studien är att fysisk ansträngning påverkar gånghastigheten. Inverkan av fysisk ansträngning bör därför beaktas vid utformning var utrymningsvägar avsedda för utrymning uppåt. Rapporten tar också upp frågan huruvida det är etiskt korrekt att designa utrymningsvägar på ett sådant sätt att den fysiska ansträngning som de utrymmande utsätts för medför att de är uttröttade då de passerat utrymningsvägen.
2.4.2 Utrymning uppåt – Påverkan av vinterkläder vid
utrymning uppåt via trappor
Syftet med examensarbetet Utrymning uppåt – Påverkan av vinterkläder vid
utrymning uppåt via trappor (Asplund & Neumann, 2016) var att bygga vidare på det
arbete som gjorts inom studien Utrymning i långa trappor uppåt: Fysisk ansträngning,
gånghastighet och beteende (Ronchi, o.a., 2015). Arbetet inriktade sig på att undersöka
vilken påverkan vinterkläder har på gånghastighet och syreförbrukning vid utrymning uppför längre trappor, vilket gjordes genom utförande av fullskaleförsök. Resultat och slutsatser som berör trappor, där paralleller inte kan dras till utrymning uppåt generellt, har exkluderats från denna områdesöversikt, då det inte är aktuellt här.
Hur påverkas gånghastigheten vid utrymning uppåt av vinterjackor? Vilka tekniker använder personer när de utrymmer uppåt?
Fullskaleförsöket utfördes i Skrapan i Västerås, en byggnad som är ca 81 m hög och består av 25 våningar. Vid försöket fick försöksdeltagarna gå från tredje till 25:e våningen.
För att samla in mätdata under försöken användes borgskalan, pulsmätare, syreförbrukningsanalysator, elektromyografimätare, observatörer och videokameror. Videokamerorna placerades längs med trapporna, men också på försöksdeltagarna. Det var totalt 21 personer som deltog i försöket. Uppgifter om försöksdeltagarna finns presenterade i Tabell 6.
Tabell 6: Sammanställning av information om försöksdeltagarna.
Ålder [år] Längd [cm] Vikt [kg]
Min. 22 164 54
Medel 30 178 73
Median 25 177 76
Max. 52 191 99
När försöksdeltagarna anlände till försöksplatsen informerades de om att de skulle gå upp för trapporna i egen takt tills de stoppades eller inte orkade längre. Det tänkta scenariot var att brandlarmet löst ut, men att de inte var direkt exponerade för branden. Försöket var uppdelat på två dagar. Försöksdeltagarna skulle utföra ett delförsök per dag, där de ena dagen skulle gå upp för trapporna med vinterjacka på sig och andra dagen utan. Av de 21 deltagande var det 4 st. som inte deltog den andra försöksdagen.
I nedanstående punkter har de slutsatser som examensarbetet resulterade i och som är aktuella för denna områdesöversikt sammanställts.
Huruvida personer har vinterkläder på sig eller ej, påverkar vid utrymning uppåt. Detta antas bero på en kombination av värme, begränsad rörlighet och tyngd. Gånghastigheten är hög i början, blir långsammare i mitten och ökar mot slutet
av trappan.
De uppmätta värdena av syreförbrukningen visade höga siffror, vilket tyder på att försöksdeltagarna inte hade klarat av att hålla det tempo de hade under försöken om trappan varit längre.
I examensarbetet nämns att gånghastigheten minskade från första försöksdagen till den andra för alla försöksdeltagare utom två. Detta tyder på att den fysiska ansträngningen från första försöksdagen påverkade resultaten den andra. Detta resonemang stödjs av att i de enkätundersökningar som försöksdeltagarna ombads delta i, framgick att vissa personer var trötta och/eller hade träningsvärk från dagen innan.
2.4.3 Utrymning från tunnlar i höga trappschakt
Examensarbetet Utrymning från tunnlar i höga trappschakt (Lövgren, 2013) är en intervjustudie i vilken utrymning uppåt i höga trapphus har studerats. Syftet med arbetet var att studera vilken lagstiftning och vilka krav som styrt utformningen av utrymningsschakten, huruvida utmattningsproblematiken har beaktats samt klarlägga
räddningstjänstens syn på problematiken med utrymning uppåt och insats nedåt. Studien bygger på följande frågeställningar:
Vilken lagstiftning har varit aktuell för de studerade anläggningarna och vilka krav finns som har möjliggjort den valda utformningen?
Hur ser utformningen ut med hänsyn till utrymning av resenärer samt insatsen för räddningstjänst?
Har det tagits hänsyn till funktionsnedsatta vid utformningen? Vilka motiv och analyser har varit bakgrund till utformningarna?
Hur har hänsyn tagits till utmattningsproblematiken och människors förmåga att utrymma vid höga trapphus?
Resultat och slutsatser som berör trappor, där paralleller inte kan dras till utrymning uppåt generellt, har exkluderats från denna områdesöversikt, då det inte är aktuellt här. I Tabell 7 nedan presenteras de nio anläggningar som ingick i studien.
Tabell 7: Information om de nio anläggningar som ingick i studien.
Anläggning Stad Höjd trappschakt [m] (ungefärliga mått)
Arlandabanan Stockholm 30
Citybanan Stockholm 40
Citytunneln Malmö 25
Förbifart Stockholm Stockholm 15
Klaratunneln Stockholm 20
Lainzertunneln Wien 80
Stockholm tunnelbana Stockholm 30
Tranebergstunneln Stockholm 25
Västlänken Göteborg 15
I rapporten konstateras att det finns ett flertal lagar och förordningar som gäller för den här typen av anläggningar. Det finns dock inga krav som ställs med direkt koppling till den utmattningsproblematik som utrymning uppför innebär. Krav ställs på utrymningsvägar som innefattar schakt, men lite hänsyn tas till trappornas utformning. Anpassning till trappornas höjd saknas, vilket medför att samma krav ställs på trappan, oavsett om den är 10 eller 100 meter hög. Tillämpningsföreskrifter som förtydligar vad som gäller för utrymningsvägarna saknas.
Vid utrymning uppför i trappor nämns vilplan (ger möjlighet till vila), gallertrappor (ser hur långt det är kvar till utgången) och hiss som möjliga installationer som kan användas för att underlätta utrymningen och på så sätt ta hänsyn till utmattningsproblematiken. De som har intervjuats vid respektive anläggning uttrycker en medvetenhet om utmattningsproblemet som följer utrymning uppåt, men det är ovanligt att någon hänsyn tas till detta vid utformningen av utrymningsvägarna.
3
Beskrivning av utfört försök
I detta kapitel beskrivs genomförandet av försöket. I avsnitt 3.1 Försöksupplägg beskrivs försökets upplägg och i avsnitt 3.2 Försöksplatsen beskrivs försöksplatsen. En sammanställning av generell information om försöksdeltagarna återges i avsnitt
3.3 Försöksdeltagare och avslutningsvis presenteras hur dokumenteringen av försöket
hanterades i avsnitt 3.4 Dokumentation.
3.1 Försöksupplägg
Försöket var uppdelat på två dagar (2018-03-27 respektive 2018-03-28). Den första dagen var det 14 personer som deltog och andra dagen var det 18 stycken deltagare. Försöksdeltagarna anlände i omgångar. De prickades av och eskorterades till Rum 1, där de tilldelades nummerlappar och fick information om upplägget för dagen. En kopia av den information som tidigare blivit utskickad till försöksdeltagarna delades ut, se Bilaga A, och försöksledningen gick dessutom muntligt igenom innehållet med deltagarna. Försöksdeltagarna gavs möjlighet att läsa igenom informationen, lyssna på den muntliga genomgången samt ställa frågor. Därefter ombads de som fortfarande ville delta i försöket att signera den samtyckesblankett som bifogats längt bak i informationshäftet. När samtyckesblanketten var signerad fick försöksdeltagarna besvara en av två enkäter, se Bilaga B.
Parallellt med att försöksdeltagarna fick information och fyllde i enkäten, mättes deras vilopuls med pulsband med sensorer som tilldelades dem vid ankomst. Samtliga deltagare ombads därför att sitta ner och vara så avslappnade och stilla som möjligt under denna tid. Vilopulsen antecknades efter att respektive deltagare varit stillasittande i cirka 15 minuter.
När försöksdeltagarna besvarat enkäten och vilopulsen antecknats blev de eskorterade, en och en, till Rum 2 där de ombads genomföra ett test på ett löpband. Syftet med testet var att ta fram en referenshastighet för respektive deltagare, vilken har använts vid analys av försökets resultat. För att få ytterligare en referenshastighet filmades försöksdeltagarna då de passerade en 28,7 m lång, rak korridor på väg till Rum 2. Löpbandstestet utfördes genom att deltagarna gick på löpbandet en och en, till en början med en mycket låg hastighet. Hastigheten ökades sedan succesivt till dess att respektive försöksdeltagare meddelade att dennes naturliga gånghastighet uppnåtts. För att försöksdeltagarna skulle göra en så likvärdig bedömning av sin naturliga gånghastighet som möjligt instruerades de att den naturliga gånghastigheten motsvarar en behaglig hastighet de skulle kunna hålla under en längre tid. Som exempel angavs att den naturliga gånghastigheten är snabbare än att strosande fönstershoppa i stan, men långsammare än en aktiv powerwalk.
När respektive deltagare uppnått sin naturliga gånghastighet ombads de att fortsätta gå i denna hastighet i ca 2 minuter. Därefter 1) minskades hastigheten med cirka 20 % varpå deltagaren fick gå i denna lägre hastighet i cirka 1 minut och därefter 2) ökades hastigheten med cirka 20 % varpå deltagaren på samma sätt fick gå i den högre hastigheten i cirka 1 minut. Hastigheten ändrades därefter tillbaka till den hastighet som
försöksdeltagaren tidigare angett som dennes naturliga gånghastighet och deltagaren fick återigen gå i denna hastighet i cirka 1 minut. Därefter tillfrågades deltagaren om denne fortfarande bedömde att detta var den hastighet som motsvarade dennes naturliga gånghastighet. Om så var fallet antecknades hastigheten och löpbandet stängdes av. Om försöksdeltagaren gjorde en annan bedömning än tidigare justerades hastigheten och processen upprepades.
Försöksdeltagarna informerades inte om vilken hastighet löpbandet var inställt på, vare sig under eller efter försökets genomförande. Detta för att undvika att de anpassade sin gånghastighet när de såg hur snabbt de gick.
Figur 13: Försöksdeltagare genomför test på löpband i Rum 2.
När försöksdeltagarna avslutat löpbandstestet eskorterades de vidare till Rum 3, där de försågs med den utrustning som av säkerhetsskäl krävs för att beträda tunneln i Äspölaboratoriet (flykthuva, reflexväst och hjälm med hakrem). De utrustades också med en actionkamera fäst i en bröstsele och en interntelefon. Pulsklocka och pulsband hade de redan på sig sedan tidigare.
Figur 14: Den utrustning som försöksdeltagarna försågs med inför förflyttningen i tunneln. A) Flykthuva, reflexväst, hjälm med hakrem, actionkamera och pulsklocka. B) Flykthuva, reflexväst och hjälm med hakrem C) Reflexväst, hjälm med hakrem, nummerlapp, actionkamera
och interntelefon.
När försöksdeltagarna tagit på sig utrustningen tog de (en och en), tillsammans med en observatör ur försökspersonalen, hissen ner till nivå -340 i Äspölaboratoriets huvudtunnel. Deltagarna blev dock inte informerade om hur långt ner i tunneln de transporterades.
I tunneln genomfördes försökets huvudsakliga del, bestående av individuella försök där försöksdeltagarna gick från nivå -340 till -220. Innan deltagarna släpptes iväg, gav den observatör som följde med dem ner i tunneln följande information:
1. Scenariot är följande: Du är i tunneln och du får information om att tunneln måste utrymmas till följd av brand. Du befinner dig dock inte i omedelbar fara. I den här delen av tunneln är det ännu ingen inverkan av brand eller brandgaser. 2. Du ska gå uppåt i tunneln i ditt eget tempo (så som du tror att du hade gjort i en verklig situation) tills någon stoppar dig. Du kommer inte kunna gå fel eller missa var du ska stanna.
3. Det här är ingen tävling om vem som får den snabbaste tiden! Vi är ute efter realistiska gånghastigheter. Om du springer upp kommer vi inte kunna använda värdena från ditt försök i den efterföljande analysen.
4. Gå försiktigt så att du inte snubblar och ta inte ut dig mer än du känner att du mår bra av.
5. Längs med tunneln finns markeringar (vita, tvärgående linjer). Intill varje markering finns en symbol och en bild på borgskalan. Ignorera symbolerna. De är endast till för vår kamerautrustning. Borgskalan är en skala från 6 till 20, vilken används för att bedöma upplevd ansträngning. (Borgskalan förklaras utifrån en bild på skalan samt den informationen som anges i avsnitt 2.1.1
Borg-C B A
RPE-skalan (Borgskalan).) Vid varje markering ska du, utan att stanna, klart och
tydligt så att den hörs i kommunikationsenheten rapportera var på borgskalan du upplever att du befinner sig – det vill säga hur fysiskt ansträngd du upplever att du är.
6. För att våra mätvärden ska bli så bra som möjligt, håll dig till mitten av tunneln. Tunnelns mitt är kontinuerligt markerad med vita, längsgående linjer.
7. Ignorera kameror och eventuella personer du möter eller passerar i tunneln. Kamerorna finns där för att dokumentera försöket och eventuella personer som befinner sig i tunneln är där för att se till att utrustningen fungerar och att allt flyter på som det ska. Om någon person vill dig något kommer de att ta kontakt med dig. Om de inte gör det, ignorera dem.
8. Jag kommer att följa efter dig på avstånd. Detta för att kunna skriva ner dina rapporter gällande borgskalan samt för att finnas till hands om det skulle behövas. Jag kommer att gå en bit bakom dig. Detta för att jag inte vill påverka dig och din gånghastighet under försöket. Vi kommer ändå att kunna kommunicera via interna kommunikationsenheter.
9. Om du känner att du inte klarar att gå hela den avsedda sträckan eller av annan anledning väljer att bryta; rapportera detta i den interna kommunikations-enheten, stanna och invänta mig. Du kommer att tillfrågas varför du valde att stanna, men du behöver inte svara om du av någon anledning känner att du inte vill det.
Efter att respektive deltagare delgetts informationen ovan gavs de möjlighet att ställa frågor. Därefter påbörjades förflyttningen uppåt.
Figur 15: Försöksdeltagare genomför försök i tunneln.
Observatörerna som följde försöksdeltagarna i tunneln hade innan försöket påbörjades fått följande instruktioner:
1. Håll avstånd till den försöksdeltagare du observerar. Detta för att påverka denne så lite som möjligt. Du ska dock alltid ha försöksdeltagaren inom synhåll. 2. Anteckna tiden då försöksdeltagaren passerar en markering.
3. Anteckna den fysiska ansträngning som försöksdeltagaren rapporterar (nummer på borgskalan). Om försöksdeltagaren glömmer bort att rapportera den fysiska ansträngningen, påminn.
4. Anteckna tiden som försöksdeltagaren eventuellt stannar upp/vilar (starttid och stopptid).
5. Anteckna övriga eventuella observationer (exempelvis försöksdeltagaren är
märkbart påverkad av den fysiska ansträngningen).
6. Det är inte meningen att ni ska möta någon i tunneln, men om detta ändå inträffar; anteckna detta i observationsprotokollet. Oberoende av om personen tar kontakt med er eller inte, kan dess närvaro påverka försöksdeltagaren. 7. Om försöksdeltagaren väljer att bryta, meddela detta via interntelefonen.
Personal från SKB kommer att köra ner i tunneln och hämta er med bil. I bilen finns tillgång till akutväska och defibrillator.
Mållinjen skilde sig inte från övriga, kontinuerligt återkommande markeringar i tunneln. Detta för att undvika att försöksdeltagarna ökade hastigheten när de fick syn på mållinjen. Försöksdeltagarna stoppades först efter att de passerat mållinjen.
När respektive försöksdeltagare passerat mållinjen, tog de hissen upp till marknivå tillsammans med den observatör som följt dem i tunneln. Därefter fick de ta av sig den utrustning de tilldelades och eskorterades sedan till Rum 4, där de fick besvara den andra av två enkäter, se Bilaga C.
När enkäten besvarats erbjöds försöksdeltagarna att ställa frågor om dess innehåll samt om dagen i helhet. När frågorna besvarats samlades nummerlapparna in och en ersättning, i form av presentkort på bio, delades ut.
Figur 16 visar ett flödesschema där försökes genomförande åskådliggörs.
Figur 16: Flödesschema
3.2 Försöksplatsen
Försöket utfördes på Äspölaboratoriet, norr om Oskarshamn. Huvuddelen av försöket genomfördes i Äspölaboratoriets huvudtunnel och övriga delar i SKB:s lokaler ovan jord. Huvudtunneln i Äspölaboratoriet är totalt 3,5 km lång och lutar 14 %. I det aktuella försöket transporterades försöksdeltagarna med hiss från marknivå ner till nivå -340, varifrån de gick upp till nivå -220. Från nivå -220 transporterades de med hiss upp till marknivå igen.
Figur 17: Planskiss av den del av Äspölaboratoriets huvudtunnel som nyttjades i försöket. Äspölaboratoriets huvudtunneln är belyst med punktvis placerade lysarmaturer. Ljusstyrkan varierar därför kraftigt beroende på om den mäts rakt under en eller mellan två lysarmaturer. I den del av tunneln som användes i försöket mättes ljusstyrkor mellan 60,0 och 110,0 lux upp under lysarmaturerna och mellan två ljusarmaturer varierade ljusstyrkan mellan 0,1 och 16,1 lux.
Figur 18: Äspölaboratoriets huvudtunnel.
3.3 Försöksdeltagare
Det var totalt 32 försöksdeltagare som medverkade i försöket. Rekryteringen gjordes lokalt och hanterades av personal från SKB.
Figur 19 visar försöksdeltagarnas åldersfördelning. Deltagarna utgjordes till större delen av gymnasiestudenter i åldrarna 18 till 19 år. Utöver studenterna deltog lärare och personal från SKB.
Figur 19: Diagrammet visar försöksdeltagarnas ålder i år.
Det var totalt 9 män och 23 kvinnor som deltog. I Bilaga D presenteras ålder och kön kopplat till respektive försöksdeltagare.
I den första enkäten som försöksdeltagarna fick besvara, se Bilaga B, fick de svara på frågor gällande träningsvanor, välmående och dagsform. Svaren på dessa frågor har sammanställts i Bilaga E.
3.4 Dokumentation
Huvuddelen av försöket dokumenterades med actionkameror fästa med bröstselar på respektive försöksdeltagare. Kamerorna var monterade så att de filmade deltagarnas fötter.
Figur 20: En exempelbild från en av de actionkameror fäst i en bröstsele som användes under försöket.
Som backup till actionkamerorna var en kamera monterad vid respektive kontinuerligt återkommande markering bestående av vita, tvärgående linjer. Kamerorna var riktade
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 18 19 41 42 47 50 57 58 61 Anta l [s t] Ålder [år]
så att de filmade den vita markeringen på marken samt en symbol som lagts ut i syfte att hålla reda på vid vilken position respektive kamera suttit. Med den vinkeln var det också möjligt att se försöksdeltagarnas fötter då de passerade markeringen.
Figur 21: Kamera monterad vid markering i tunneln.
Målet var att markeringarna (och därmed också de fasta kamerorna) skulle placeras var 75:e meter. Den varierande ljusstyrkan i tunneln gjorde dock att det var svårt att få en tydlig bild i kamerorna i de mörkare zonerna. Detta löstes genom att avstånden mellan markeringarna justerades så att de hamnade rakt under en lysarmatur. Till följd av detta varierar avstånden mellan markeringarna något, se Tabell 8. I Tabell 8 framgår också vilken symbol som placerades vid respektive markering.
Tabell 8: Markeringarnas/Fasta kamerors placering
Markering/Kamera Symbol Position [m från start]
01 START 0 02 61 03 122 04 202 05 287 06 369 07 450 08 532 09 602 10 684 11 748 12 830 13 907
Utöver de fasta kamerorna vid markeringarna monterades ytterligare 4 stycken kameror i tunneln. Dessa var riktade så att de filmade längs med tunneln och de var placerade för att täcka en så lång sträcka som möjligt. Kamerornas position framgår av Tabell 9. Syftet med dessa kameror var att få en bättre helhetsbild över försöket.
