�4วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

การศึกษาการอพยพหนีไฟ

A Numerical Study of Fire Evacuation in an Underground Train Station

ในสถานีรถไฟฟ้าใต้ดินด้วยระเบียบ

วิวรรณ อัศวสุขี 1 ณัฐศักดิ์ บุญมี 2

1 นิสิตปริญญาโท สาขาวิชาวิศวกรรมป้องกันอัคคีภัย คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตบางเขน 2 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตบางเขน

วิธีเชิงตัวเลข

บทคัดย่อ

บทความวิจัยนี้แสดงผลการศึกษาการ

อพยพหนีไฟของคนภายในสถานีรถไฟฟ้าใต้ดิน

ด้วยระเบียบวิธีเชิงตัวเลขโดยอาศัยโปรแกรม

FDS+Evac(FireDynamicsSimulatorwith

Evacuation)การศึกษาได้จำลองการอพยพหนีไฟ

ของคนภายในสถานีรถไฟฟ้าใต้ดิน สถานีรัชดา-ภิเษกโดยใช้ข้อมูลจำนวนคนที่เข้าใช้ระบบในช่วงเวลาเร่งด่วนเช้า (เวลา 7.00–8.00น.) ซึ่งเป็น

ช่วงเวลาที่มีคนใช้ระบบหนาแน่นที่สุด ผลการ

ศึกษาพบว่าเมื่อเวลารอคอย4นาที เวลาที่ใช้ ในการอพยพหนีไฟเท่ากับ 6 นาที (มีระบบระบาย

ควัน)และ8.9นาที (ไม่มีระบบระบายควัน) เมื่อ

เวลารอคอย�6นาที เวลาที่ ใช้ ในการอพยพหนี

ไฟ เท่ากับ 9.4นาที (มีระบบระบายควัน) และ

8.8นาที (ไม่มีระบบระบายควัน)และเมื่อเวลารอ

คอย�0นาที เวลาที่ใช้ ในการอพยพหนีไฟเท่ากับ

��.5นาที (มีระบบระบายควัน)และ��.�นาที

(ไม่มีระบบระบายควัน)ตามลำดับการจำลองทั้ง

ในกรณีที่มีและไม่มีระบบระบายควันในทุกเวลารอคอยแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิของควันภายใน

อาคารอยู่ ในระดับที่ต่ำกว่าที่มาตรฐานกำหนดตลอดช่วงเวลาที่ใช้ ในการอพยพทำให้คนสามารถ

อพยพออกจากอาคารได้อย่างปลอดภัยอย่างไร

ก็ตามในการจำลองเมื่อเวลารอคอยเท่ากับ �6

และ�0นาทีทั้งในกรณีที่มีและไม่มีระบบระบาย

ควันพบว่าเวลาที่ทัศนวิสัยภายในอาคารลดต่ำจนไม่สามารถมองเห็นได้หลังจาก6นาทีซึ่งเร็วกว่า

เวลาที่คนทั้งหมดจะอพยพออกจากอาคารผลการ

�5ฉบับที่ 74 ปีที่ 23 พฤศจิกายน - ธันวาคม 2553

จำลองในกรณีนี้แสดงให้เห็นว่าคนบางส่วนอาจไม่

สามารถหนีไฟออกจากอาคารได้เนื่องจากมองไม่

เห็นทางหนีไฟถ้าเกิดเหตุการณ์เพลิงไหม้จริง

คำสำคัญ: โปรแกรม FDS+Evac การ

อพยพสถานีรถไฟฟ้าใต้ดินแบบจำลองเพลิงไหม้

Abstract

This paper presents a numerical

simulation of a fire evacuation in an

underground train station by using a

computer program called FDS + EVAC

(FireDynamicsSimulatorwithEvacuation).

The study examines a fire evacuation of

Ratchadapisekunderground train station.

The simulated occupant densities are

depicted during themorning rush hour

interval (7.00–8.00 am).The study shows

thatwhen thewaiting time is4minutes,

theevacuation timesare6minutes (with

smokeventilation)and8.9minutes (with-

out smokeventilation),when thewaiting

time is �6minutes the evacuation timesare 9.4minutes (with smoke ventilation)and 8.8minutes (without smoke ventila-

tion), andwhen thewaiting time is �0

minutes the evacuation times are ��.5

minutes (withsmokeventilation)and��.�minutes (without smoke venti lation),

respectively.Inallcases,withandwithout

smokeventilationsystem, the simulationsshow that the smoke temperature iswell

below thehazardous level recommended

by the standard. Thismeans the people

would be able to safely exit from the

building.However, in thecaseof�6and

�0minuteswaitingtime,withandwithout

smokeventilation systems, thevisibilities

inside thebuildingarenearly zeroatap-

proximately6minutes.Nearzerovisibility

isreachedbeforealltheoccupantswould

havea chance to exit from thebuilding.

This result implies that, in real fire situa-

tions, someof theoccupantsmaynotbe

abletoexitthebuildingduetoaninability

tofindtheexits.

Keywords:FDS+Evac,evacuation,

undergroundtrainstation,firemodeling 1.บทนำ

เหตุการณ์เพลิงไหม้ภายในสถานีรถไฟฟ้า

ใต้ดินไม่ ได้เป็นเหตุการณ์ใหม่ที่เกิดขึ้น ในอดีตได้

เกิดขึ้นแล้วในหลายๆประเทศทั้งเจตนาและไม่ได้เจตนา [�] เหตุเพลิงไหม้สถานีรถไฟฟ้าใต้ดินได้

สร้างความเสียหายต่อชีวิตคนเป็นจำนวนมาก

รวมทั้งทรัพย์สินที่สูญเสียไปกับเหตุการณ์มาตร-ฐานการป้องกันอัคคีภัยNFPA ��0 Standard

forFixedGuidewayTransitandPassenger

RailSystems [�] เป็นมาตรฐานหลักที่ใช้สำหรับ

การออกแบบโครงสร้างสถานี สถาปัตยกรรม

ระบบอำนวยความสะดวกภายในอาคาร (buildingservices) รวมถึงการอพยพคนในระบบรถไฟฟ้า

ใต้ดิน NFPA ��0 ได้กำหนดระยะเวลาในการ

�6วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

อพยพจากชั้นชานชาลาไปยังชั้นถัดไปต้องไม่เกิน4นาทีระยะทางที่ ไกลที่สุดณจุดใดๆบนชานชา-

ลาไปยังจุดปลอดภัยต้องไม่เกิน �00ฟุต (9�.4

เมตร)และในการอพยพจากจุดที่ ไกลสุดบนชาน-ชาลาไปยังจุดปลอดภัยต้องทำได้ภายในเวลาไม่

เกิน6นาที

การวิเคราะห์การอพยพหนีไฟภายใน

สถานีรถไฟฟ้าใต้ดินเนื่องจากเพลิงไหม้เป็นเรื่องที่

สลับซับซ้อน และมีปัจจัยหลายประการที่ต้อง

คำนึงถึง ไม่ว่าจะเป็นขนาดความใหญ่ โตของ

อาคารสถานี ความสลับซับซ้อนของการจัดวาง

เส้นทางหนีไฟ จำนวนผู้ โดยสารที่รอคอยอยู่

ภายในสถานี ความหลากหลายทั้งเพศและอายุ

ของผู้ โดยสาร เป็นต้นปัจจัยเหล่านี้มีผลกระทบ

อย่างมากต่อการวิเคราะห์เวลาในการหนีไฟ

ปัจจุบันการนำโปรแกรมคอมพิวเตอร์มาใช้ ในการจำลองการอพยพหนีไฟได้ ใช้กันอย่างกว้างขวาง

และเป็นที่ยอมรับมากขึ้น เนื่องจากผลจากการจำลองสามารถใช้ ในการประเมินสถานการณ์

ภายในอาคารพร้อมทั้งสามารถคาดการณ์ภาพรวม

ของเหตุการณ์ที่อาจจะเกิดขึ้น ทำให้เกิดความเข้าใจและมองเห็นแนวทางในการรับมือกับ

เหตุการณ์ดังกล่าวได้ดียิ่งขึ้น นักวิจัยหลายกลุ่มได้ทำการศึกษาพฤติ-กรรมการเคลื่อนที่ของคน โดยใช้แบบจำลอง

คอมพิวเตอร์ Jocelyn [�] ได้ศึกษาลักษณะเกี่ยว

กับการเดินและสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับคน

เดินเท้าในกรุงเทพมหานครโดยใช้กล้องวิดีโอเก็บ

ข้อมูลลักษณะการเดินของคนในเขตชุมชนเมืองที่ใช้บริการทางเท้าบันไดสัญญาณไฟจราจรและ

บันไดเลื่อน ในการเก็บข้อมูลนั้นได้ทำการจำแนก

อายุและเพศผลปรากฏว่าคนไทยมีความเร็วใน

การเดินเท่ากับ7�.94 เมตร/นาทีผู้ชายเดินเร็ว

กว่าผู้หญิงที่บริเวณบันไดพบว่าความเร็วการเดิน

ในทิศทางขึ้นเท่ากับ ��.�6 เมตร/นาที และ

ทิศทางลงเท่ากับ�6.�� เมตร/นาทีผลที่ ได้นำมา

ใช้ ในการออกแบบสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับ

คนที่ ใช้บริการทางเท้าให้เพียงพอและปลอดภัย

PeterและEric[4]ทำการศึกษาการอพยพคนใน

พื้นที่ขนาดใหญ่โดยใช้ โปรแกรมSimulexซึ่งเป็นโปรแกรมแรกที่ ใช้ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็ว

ในการเดินและระยะห่างระหว่างบุคคล โดยบุคคล

ที่กีดขวางจะถูกนำไปพิจารณาเพื่อใช้ ในการเลือก

เส้นทางหนีไฟ ตัวแทนของคนในแบบจำลองถูก

แทนด้วยวงกลม�วงซ้อนกันจากแบบจำลองพบ

ว่าตัวแทนจะอพยพออกทางออกที่ ใกล้สุด โดยป้ายสัญลักษณ์ทางหนีไฟและความคุ้นเคยกับเส้น

ทางหนีไฟในอาคารไม่มีผลต่อการเลือกเส้นทางหนี

ไฟ ซึ่งปัจจัยดังกล่าวจะถูกนำไปพัฒนาสำหรับ

โปรแกรมรุ่นต่อไปGwynne และคณะ [5] ทำการศึกษาพฤติกรรมการอพยพในขณะเกิดเหตุ

เพลิงไหม้ โดยใช้ โปรแกรมExodus รุ่น �.0ซึ่ง

โปรแกรมประกอบด้วยส่วนสำคัญ 5 ส่วน ที่ ใช้

ประกอบการจำลองการอพยพคือ ผู้ ใช้อาคารลักษณะอาคาร การเคลื่อนที่ ก๊าซพิษและพฤติ-

กรรม งานวิจัยนี้เพื่อศึกษาการเลือกทางออกที่ดี

ที่สุดบนพื้นฐานการพิจารณาลักษณะรูปร่างอาคาร

ความหนาแน่นของควันและเพศ โดยผลกระทบเนื่องมาจากควันความร้อนและก๊าซพิษความ

หนาแน่นของควันจะมีผลกระทบต่อความเร็วใน

การอพยพ ซึ่งข้อมูลดังกล่าวได้จากการทดลองของJinและค่าสภาวะที่สามารถทนได้มาจากการ

คำนวณสัดส่วนของก๊าซในอากาศ

Zhongและคณะ [6] ใช้ โปรแกรมFire

�7ฉบับที่ 74 ปีที่ 23 พฤศจิกายน - ธันวาคม 2553

Dynamics Simulator Version 4 (FDS 4.0)ศึกษาตำแหน่งที่ เหมาะสมของช่องลมระบาย

อากาศในสถานีรถไฟฟ้าใต้ดิน สถานีเชนเซน

(Shenzhen Subway) ประเทศจีน งานของ

Zhong ได้แสดงการจำลองการเคลื่อนที่ของควัน

ในสถานีรถไฟฟ้าใต้ดินแบบชานชาลาข้างขณะเกิด

เพลิงไหม้ โดยกำหนดตำแหน่งของช่องลมและ

ความลึกในการกักเก็บควันที่ระดับแตกต่างกันแต่

ใช้พัดลมขนาดเดียวกัน การจำลองใช้กองเพลิง

ขนาด�.5MWผลการศึกษาพบว่าเมื่อเพิ่มความ

สูงของช่องลมจะทำให้การระบายควันทำได้ดีขึ้น

โดยZhongและคณะ ใช้ปริมาณคาร์บอนมอน-นอกไซด์และอุณหภูมิเป็นเกณฑ์ ในการพิจารณา

ประสิทธิภาพของการระบายอากาศที่เวลาต่างๆ

แล้วสรุปว่า ความสูงของช่องลมระบายอากาศ

เป็นตัวแปรที่สำคัญในการพิจารณาประสิทธิภาพ

ของระบบระบายอากาศนอกจากนี้ถ้ามีการติดตั้ง

อุปกรณ์กั้นควัน (smoke barrier) ร่วมด้วยก็จะทำให้ประสิทธิภาพของระบบระบายควันภายใน

สถานีดียิ่งขึ้น

บทความนี้ ใช้ โปรแกรมFDS+Evac(Fire

Dynamics SimulatorwithEvacuation) [7]ในการศึกษาระยะเวลาการอพยพ ลักษณะการ

เคลื่อนที่ของคนพฤติกรรมการเคลื่อนที่ของควัน

ไฟ และปัจจัยที่มีผลต่อการอพยพ โดยใช้ข้อมูล

ของสถานีรถไฟฟ้าใต้ดินสถานีรัชดาภิเษก [8] ในช่วงเวลาเร่งด่วนเช้าระหว่าง7.00-8.00น.ของ

วันธรรมดางานวิจัยทำการจำลองเหตุการณ์ที่การ

ให้บริการรถไฟฟ้าเกิดการขัดข้องทำให้เกิดการรอคอยในสถานีที่ระยะเวลาต่างๆและเกิดเหตุเพลิง

ไหม้ภายในสถานีที่ชั้นชานชาลา โดยตำแหน่งกอง

เพลิงอยู่ ใต้บันไดและบันไดเลื่อน � ชุด และ

กำหนดให้ระบบป้องกันอัคคีภัยบริเวณบันไดเลื่อน

ไม่ทำงาน

2.ทฤษฎี

โปรแกรมFireDynamics Simulator

withEvacuation (FDS+Evac) [7,9,�0] เป็นโปรแกรมใช้ ในการจำลองการอพยพหนีไฟของคน

เนื่องจากเหตุการณ์เพลิงไหม้ โดยตัวโปรแกรม

สามารถแยกได้เป็น�ส่วนคือFDS[9,�0]ใช้ ในการจำลองพฤติกรรมการเผาไหม้ของกองเพลิง

และการเคลื่อนที่ของควันไฟภายในอาคาร โดย

การแก้สมการเชิงอนุพันธ์ย่อยประกอบด้วย

สมการอนุรักษ์มวล สมการอนุรักษ์มวลย่อย

สมการอนุรักษ์ โมเมนตัม และสมการอนุรักษ์

พลังงาน ผลที่ ได้จากการคำนวณของ FDS

ตัวอย่างเช่นความเร็วในการไหลและอุณหภูมิของ

ควันไฟระดับความเข้มข้นของก๊าซพิษต่างๆของ

ควันไฟ จะเป็นข้อมูลป้อนเข้าให้กับโปรแกรม

Evac เพื่อใช้ ในการคำนวณพฤติกรรมการหนีไฟ

ของคนภายในอาคาร

ในส่วนของโปรแกรมEvac[7]ได้จำลองพฤติกรรมการเคลื่อนที่ของคนโดยเป็นไปตามแบบ

จำลองของHelbing และคณะ [��] โดยแบบจำลองของHelbing ได้พิจารณาลักษณะของคนโดยประมาณเป็นวงกลม�วงดังแสดงในภาพที่�

คนแต่ละคนเมื่อเคลื่อนที่จะมีแรงกระทำซึ่งกันและ

กันเรียกว่า แรงกระทำรอบข้าง (social force)

ซึ่งมีพื้นฐานมาจากกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ที่

เปรียบตัวแทนเสมือนวัตถุมีแรงกริยาและแรงปฏิกิริยากระทำต่อกัน แรงกระทำรอบข้างนี้จะ

เป็นแรงหลักในการผลักดันให้คนเคลื่อนที่ ไปที่

ทิศทางอพยพหนีไฟ

�8วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

เมื่อคนอยู่ ในสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วย

ควัน ทัศนวิสัยในการมองเห็น (visibility) และ

ระดับความสามารถในการทนได้ (tenability

limit) จะลดลง โปรแกรม Evac ได้คำนวณ

ทัศนวิสัยในการมองเห็นเป็นไปตามสมการของ

Frantzich และNilsson [7] และระดับความสามารถในการทนได้เป็นไปตามสมการของPurser

[��] รายละเอียดในการจำลองการเคลื่อนที่ของ

ควันไฟและการเคลื่อนที่ของคนด้วยโปรแกรม

FDS+Evacสามารถศึกษาเพิ่มเติมได้จากเอกสาร

อ้างอิง[7,9,�0]

และชั้นร้านค้า (retail level)) พื้นที่แต่ละชั้นได้

แสดงไว้ ในภาพที่ �จากลักษณะทางกายภาพของ

อาคาร โดเมนการคำนวณได้ถูกสร้างขึ้นโดยใช้

โปรแกรม Pyrosim �007 [��] โดเมนการ

คำนวณมีขนาดกว้าง�5 เมตรยาว��8 เมตร

และสูง�5.6 เมตรจากการศึกษาผลกระทบของ

กริดต่อผลการคำนวณ(gridrefinementstudy)

พบว่ากริดขนาด0.5 เมตรx0.5 เมตรx0.5

เมตร (จำนวนปริมาตรจำกัดเท่ากับ 7��,�60

ปริมาตร) เป็นขนาดกริดที่ เหมาะสมที่ สุดที่

โปรแกรมสามารถทำงานได้ ในระยะเวลาที่เหมาะ

สม (CPU time โดยเฉลี่ยเท่ากับ 45 ชั่วโมง

สำหรับเวลาการจำลอง (simulation time) ใน

แต่ละกรณีที่ �,�00 วินาที) ภาพที่ � ภาพที่ 4

และภาพที่ 5 แสดงโดเมนการคำนวณตำแหน่ง

บันไดและทางออก (exit) แต่ละจุดที่กำหนดใน

ชั้นชานชาลาและชั้นร้านค้า ซึ่งสร้างโดยอาศัย

โปรแกรมPyrosim�007ตามลำดับ

ภาพที่ 1 การใช้วงกลม � วงเพื่อแทนรูปร่าง

ของคนและแนวแรงกระทำรอบข้างที่กำหนดใน

โปรแกรมFDS+Evac(ที่มา[4])

3.การคำนวณเชิงตัวเลข

อาคารสถานีรถไฟฟ้าใต้ดิน สถานีรัชดา-ภิเษกประกอบด้วยชั้นใต้ดิน�ชั้น(ชั้นชานชาลา

(platform level),ชั้นขายบัตร (concord level)

ภาพที่ 2การแบ่งพื้นที่ภายในสถานีรถไฟฟ้าใต้ดินสถานีรัชดาภิเษก[8]

�9ฉบับที่ 74 ปีที่ 23 พฤศจิกายน - ธันวาคม 2553

ภาพที่ 3โดเมนการคำนวณซึ่งสร้างโดยโปรแกรม

Pyrosim�007 (ผนังของอาคารได้ถูกซ่อนไว้เพื่อ

ให้สามารถมองเห็นลักษณะภายในอาคาร)

สำหรับงานวิจัยนี้ได้กำหนดให้กองเพลิงมีขนาด7

MWเผาไหม้บริเวณใต้บันไดเลื่อนST-4ชั้นชาน-

ชาลา (ดูภาพที่ 4 และภาพที่ 6ประกอบ) เพื่อ

จำลองเหตุการณ์เพลิงไหม้เลวร้ายที่สุดที่อาจเกิด

ขึ้นภายในสถานีรัชดาภิเษกสภาวะภายในสถานี

ขณะเกิดเพลิงไหม้ประกอบด้วยอุณหภูมิควันไฟที่

ความสูงจากพื้น�.8เมตรถูกบันทึกที่ตำแหน่ง�

ถึง8ดังแสดงในภาพที่6ที่ระนาบXเท่ากับ40

��0และ�87ได้ทำการบันทึกค่าทัศนวิสัยในการ

มองเห็น โดยที่ตำแหน่งX = 40 เป็นตำแหน่ง

ระนาบที่อยู่บริเวณบันไดและบันไดเลื่อนที่นำไปสู่

ทางออกที่ � และ � ตำแหน่ง X = ��0 เป็น

ตำแหน่งที่อยู่บริเวณกลางสถานีและตำแหน่งX

=�87 เป็นตำแหน่งระนาบที่อยู่บริเวณบันไดและ

บันไดเลื่อนที่นำไปสู่ทางออกที่�และ4ภาพที่ 4ตำแหน่งบันไดและบันไดเลื่อนที่ชั้นชาน-

ชาลา(platformlevel)

ภาพที่ 5 แสดงตำแหน่งทางออกบริเวณชั้นร้าน

ค้า(retaillevel)

NFPA 9�B [�4] กำหนดกองเพลิงสำหรับการคำนวณระบบระบายควันต้องมีขนาด

ไม่ต่ำกว่า �.�MWสำหรับอาคารที่มีเพดานสูง

เกิน 7 เมตรWalter และคณะ [�5] ได้ศึกษา

ขนาดของกองเพลิงที่เหมาะสมสำหรับการจำลอง

การระบายควันสำหรับโครงการขนาดใหญ่ที่ก่อ-สร้างในทวีปเอเชีย ซึ่งได้แสดงไว้ ในตารางที่ �

ภาพที่ 6 ตำแหน่งของการวัดอุณหภูมิทั้ง 8

ตำแหน่งที่กำหนดในโดเมนการคำนวณ (กองเพลิงอยู่ที่ตำแหน่งดังแสดงในภาพ)

การจำลองได้อาศัยข้อมูลของผู้ โดยสารที่

ใช้สถานีรัชดาภิเษกในช่วงเวลาเร่งด่วนเช้า (7.00-8.00น.)ของวันธรรมดา [8]จำนวนผู้ โดยสารที่

อยู่ภายในสถานีขึ้นอยู่กับเวลารอคอยจากข้อมูล

ในอดีตพบว่าเวลาในการรอคอยภายในสถานี

สูงสุดจะไม่เกิน �6นาที ดังนั้นเพื่อให้การศึกษา

ครอบคลุมการจำลองเหตุการณ์เลวร้ายที่สุด ผู้วิจัยได้กำหนดเวลาในการรอคอยสูงสุดที่ใช้ ในงาน

40วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

วิจัยโดยประมาณเป็น� เท่าของค่าสูงสุด (เวลา

รอคอยเท่ากับ�0นาที) โดยจำนวนผู้ โดยสารใน

การจำลองแต่ละกรณีได้สรุปไว้ ในตารางที่ � ผู้โดยสารถูกกำหนดให้มีกระจายอย่างสม่ำเสมอใน

ชั้นชานชาลาและชั้นขายบัตรยกเว้นกรณีAซึ่งมี

ผู้ โดยสารกระจายอยู่เฉพาะชั้นชานชาลา การ

จำลองในทุกเวลารอคอย ได้ดำเนินการเป็น �

กรณีคือ ระบบระบายควันของทางสถานีทำงาน

เป็นปกติ และระบบระบายควันไม่ทำงาน (กรณี

เหตุการณ์เพลิงไหม้เลวร้ายที่สุด)

4.ผลการจำลองและวิเคราะห์ผลการจำลอง

4.1 เวลาในการอพยพ (Evacuation Time)

ภาพที่ 7 แสดงจำนวนคนที่อยู่ภายใน

สถานี (โดเมนการคำนวณ)ที่เวลาต่างๆสำหรับ

ตารางที่ 1ขนาดกองเพลิงที่ใช้ ในโครงการในเอเชีย(ที่มา:เอกสารอ้างอิง[�5])

ลักษณะของโครงการ ขนาดของกองเพลิง (MW) สนามบินและสถานีรถไฟบริเวณส่วนที่เป็นโถงเปิดโล่ง

ห้างสรรพสินค้า

โถงโล่ง(atrium)

ห้องโดยสารของรถไฟ

มีขนาดจนถึง7MW

5MW

มีขนาดจนถึง7MW�MW

ตารางที่ 2แสดงจำนวนคนที่กำหนดในการจำลองแต่ละกรณี

ประเภทของผู้ใช้งาน กรณี A กรณี B กรณี C เวลารอคอย 4 นาที เวลารอคอย 16 นาที เวลารอคอย 30 นาที

ผู้ ใหญ่(คน)เด็ก(คน)

คนชรา(คน)

�06

�

�

���

�

8

6�5

�

�4รวม(คน) ��0 �4� 64�

การจำลองทั้ง6กรณีจำนวนคนภายในสถานีจะ

ลดลงเมื่อคนออกจากสถานีอย่างปลอดภัย โดย

การจำลองได้กำหนดให้คนออกจากสถานีอย่างปลอดภัยเมื่อคนออกจากโดเมนการคำนวณที่

ตำแหน่งทางออก (exit) ���หรือ4ของชั้น

ร้านค้า (ดูภาพที่ 5ประกอบ) เวลาในการอพยพ

หนี (evacuation time)สามารถหาได้จากเวลาที่

คนสุดท้ายออกจากโดเมนการคำนวณเวลาในการอพยพหนีไฟของการจำลองแต่ละกรณีได้แสดงไว้

ในตารางที่�

ทันทีที่เริ่มการคำนวณ (เกิดเพลิงไหม้)

คนภายในสถานีจะเริ่มเคลื่อนที่ผ่านบันไดต่างๆที่

กำหนดไว้ ในโดเมนออกจากสถานี เนื่องจากผู้โดยสารได้มีการกระจายอยู่เฉพาะในชั้นชานชาลา

และชั้นขายบัตรดังนั้นจำนวนคนภายในสถานีในช่วงต้นของการคำนวณจึงคงที่ระยะเวลาหนึ่งจน

4�ฉบับที่ 74 ปีที่ 23 พฤศจิกายน - ธันวาคม 2553

กระทั่งเมื่อผู้ โดยสารได้เคลื่อนที่ขึ้นบันไดถึงชั้น

ร้านค้าและออกจากสถานี จำนวนคนภายในสถานี

จึงเริ่มลดลง (ดูภาพที่ 7) จากการจำลองพบว่าคนจำนวนมากได้พยายามออกจากสถานีโดยใช้

ทางออกที่ �และ4 เนื่องจากเป็นทางออกที่อยู่

ตำแหน่งตรงกันข้ามกับตำแหน่งกองเพลิง จน

ทำให้เกิดการรอคอยเป็นแถวยาวที่ทางออก โดย

เฉพาะกรณีBและC

ตารางที่ �แสดงผลการจำลองของเวลา

การอพยพหนีไฟ เป็นไปตามที่คาดไว้ เมื่อเวลารอ

คอยนานขึ้น (จำนวนคนมากขึ้น) เวลาในการ

อพยพจะเพิ่มขึ้น ในกรณี A ซึ่ งมีผู้ โดยสาร

กระจายเฉพาะในชั้นชานชาลาการอพยพในกรณีที่มีระบบระบายควันจะใช้เวลาน้อยกว่ากรณีไม่มี

ระบบระบายควันอย่างไรก็ตามในกรณีBและC

ซึ่งมีคนกระจายอยู่ทั้งชานชาลาและชั้นขายบัตร

เวลาในการอพยพในกรณีที่มีระบบระบายควันกลับ

ใช้มากกว่ากรณีที่ ไม่มีระบบระบายควันซึ่งเป็นผล

ที่ผิดไปจากการคาดการณ์ ไว้ ในเบื้องต้นอย่างไรก็ตามเมื่อวิเคราะห์ผลการจำลองอย่างละเอียด

ประกอบกับพิจารณาการเข้าแถวรอของคนเพื่อ

ออกจากสถานีที่ทางออก�และ4ทำให้สามารถอธิบายสาเหตุที่เวลาการอพยพเมื่อมีระบบระบาย

ควันมากกว่าเมื่อไม่มีระบบระบายควันได้ดังนี้

เนื่องจากในกรณี B และ C มีคนจำนวนมากกระจายอยู่ ในสถานีทั้งชั้นชานชาลาและชั้นขาย

บัตรซึ่งมีจำนวนคนเกินกว่าสมรรถนะของทางออก

�และ4จำนวนคนที่มากเกินไปนี้ ทำให้เกิดการ

รอคอยเป็นเวลานานที่ทางออก�และ4ของชั้น

ร้านค้า ดังนั้นไม่ว่าจะมีระบบระบายควันหรือไม่

ก็ตามคนภายในสถานีจะยังใช้เวลาในการรอเพื่อ

ออกจากสถานีในเวลาที่นานไม่แตกต่างกัน

จากตารางที่ �พบว่าการจำลองเฉพาะ

กรณีA (มีระบบระบายควัน) เท่านั้นที่ ใช้เวลาในการอพยพน้อยกว่า 6 นาที ซึ่งเป็นตามมาตร-

ฐานNFPA��0 [�]ที่กำหนดให้ ไม่เกิน 6นาที

ตารางที่ 3ผลการจำลองเวลาการอพยพหนีไฟ

กรณีที ่มีระบบระบายควัน ไม่มีระบบระบายควัน

วินาที, (นาที) วินาที, (นาที) A(เวลารอคอย4นาที)

B(เวลารอคอย�6นาที)

C(เวลารอคอย�0นาที)

�6�,(6)

56�,(9.4)

749,(��.5)

5�4,(8.9)

5�7,(8.8)

678,(��.�)

ภาพที่ 7 จำนวนผู้ โดยสารที่อยู่ภายในสถานี

ตลอดช่วงเวลาการจำลอง

4�วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

อย่างไรก็ตามการจะพิจารณาเฉพาะเวลาในการ

อพยพ สำหรับอาคารสถานีรถไฟฟ้าใต้ดินซึ่งมีความสลับซับซ้อนอาจไม่เพียงพอที่จะบอกได้ว่าถ้า

อยู่ภายในสถานี เกินกว่า 6 นาทีแล้วจะเป็น

อันตราย เนื่องจากถ้าตัวแปรอื่นๆ เช่นอุณหภูมิ

ของควันหรือทัศนวิสัยในการมองเห็น ยังไม่เกิน

กว่าค่ามาตรฐานที่กำหนด ก็ยังสามารถถือได้ว่า

คนที่อยู่ภายในสถานียังปลอดภัย

4.2 อุณหภูมิภายในสถานี

NFPA �0� Life Safety Code [�6]

กำหนดให้ที่ระดับความสูงจากพื้น �.8 เมตร

(6 ฟุต) ของเส้นทางหนีไฟภายในอาคารจะต้อง

ปราศจากควันไฟตลอดช่วงเวลาที่ ใช้ ในการหนี

ไฟHadjiso-phocleous และBenichou [�7]

แนะนำว่าระดับความร้อนซึ่งคนสามารถทนอยู่ ได้

โดยยังไม่เป็นอันตรายภายในเวลาไม่เกิน�0นาที

จะต้องไม่เกิน65 ํC ดังนั้นเกณฑ์ความปลอดภัย

ทั้ง � ค่านี้จะใช้เป็นดัชนีชี้วัดเพื่อพิจารณาช่วง

เวลาในการอพยพที่ยอมรับได้

ภาพที่ 8 9 และ �0 แสดงอุณหภูมิ

ภายในสถานีที่ระดับความสูง �.8 เมตรจากพื้นของชั้นชานชาลาขายบัตรและร้านค้าสำหรับการจำลองในกรณีที่มีและไม่มีระบบระบายควัน

ตามลำดับ จากกราฟแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิภายในสถานีที่ความสูง �.8 เมตรจากพื้นของ

แต่ละชั้นที่ตำแหน่งที่ � ถึง 8 ตลอดช่วงเวลา

ของการอพยพอยู่ต่ำกว่า65 ํCดังนั้นจึงสามารถกล่ าวได้ ว่ า ถ้ าพิ จารณาจากระดับอุณหภูมิ

ผู้ โดยสารจะสามารถอพยพหนีไฟออกจากสถานี

ได้อย่างปลอดภัยสำหรับในการจำลองทุกกรณี

สำหรับอุณหภูมิที่ตำแหน่งที่ � (TCP�) ซึ่งเป็น

ตำแหน่งใกล้กับกองเพลิงที่มีค่าสูงกว่า65 ํCเป็นค่าที่ยอมรับได้เนื่องจากผู้วิจัยมีสมมติฐานว่าทันที

ที่เกิดเพลิงไหม้ผู้ โดยสารจะรีบอพยพออกจาก

สถานี ดังนั้นจึงสามารถประเมินได้ว่าจะไม่มี

ผู้ โดยสารติดอยู่ที่ตำแหน่ง�เมื่อเวลาผ่านไป

ตารางที่ 6 แสดงผลการจำลองของ

อุณหภูมิเฉลี่ยที่สภาวะคงตัว (เวลามากกว่า �00

วินาที) ภายในสถานี ค่าเฉลี่ยแสดงให้เห็นว่า

อุณหภูมิเฉลี่ยภายในสถานีเมื่อมีระบบระบายควัน

จะต่ำกว่าในกรณีที่ ไม่มีระบบระบายควันเนื่องจาก

ระบบระบายควันได้ออกแบบมาให้ทำการดูดควัน

(ความร้อน) ในชั้นที่เกิดเพลิงไหม้ (ชั้นชานชาลา)และอัดอากาศบริสุทธิ์เข้าเป็นในชั้นที่ ไม่เกิดเพลิง

ไหม้(ชั้นขายบัตรและชั้นร้านค้า)

ภาพที่ 8อุณหภูมิที่ความสูง�.8เมตรจากพื้นชั้นชานชาลาที่ตำแหน่ง��และ�

4�ฉบับที่ 74 ปีที่ 23 พฤศจิกายน - ธันวาคม 2553

ภาพที่ 9อุณหภูมิที่ความสูง �.8 เมตรจากพื้น

ชั้นขายบัตรที่ตำแหน่ง45และ6

ตารางที่ 6แสดงอุณหภูมิเฉลี่ยภายในสถานีที่สภาวะคงตัว

กรณีที ่

อุณหภูมิที่สภาวะคงตัวตำแหน่งที่ 1-8 ( ํC) ชั้นชานชาลา ชั้นขายบัตรโดยสาร ชั้นร้านค้า

ตำแหน่งที่ (TCP) 1 2 3 4 5 6 7 8

มีระบบระบายควัน 70 �5 40 45 50 �8 �4 40ไม่มีระบบระบายควัน ��5 �8 40 55 55 40 �4 45

ภาพที่ 10อุณหภูมิที่ความสูง�.8 เมตรจากพื้น

ชั้นร้านค้าที่ตำแหน่ง7และ8

4.3 ทัศนวิสัยในการมองเห็น (Visibility)

ภาพที่��และ��แสดงทัศนวิสัยในการมองเห็นที่ระนาบXเท่ากับ40��0และ�87ณ

เวลา �60 นาที (6 นาที) สำหรับการจำลอง

ในกรณีที่มีและไม่มีระบบระบายควันตามลำดับ

HadjisophocleousและBenichou[�7]แนะนำ

ค่าทัศนวิสัยในการมองเห็นควรมีค่าไม่ต่ำกว่า �เมตรจากภาพแสดงให้เห็นว่าที่ตำแหน่งระนาบX

=40ซึ่งเป็นตำแหน่งของระนาบที่นำไปสู่ทางออก

ที่ � และ � ทัศนวิสัยในการมองเห็นณ เวลา

�60 วินาที มีอยู่ ในช่วง 0-6 เมตร บนชั้นขาย

บัตรและชั้นร้านค้า ทั้งในกรณีที่มีและไม่มีระบบระบายควันสาเหตุที่เนื่องมาจากที่ตำแหน่งนี้เป็น

ระนาบวางตัวใกล้กองเพลิงประกอบกับลักษณะ

อาคารเป็นโถงโล่งเปิดทะลุจากชั้นชาน-ชาลาถึง

ชั้นร้านค้า จึงทำให้ควันไฟสามารถกระจายไปได้

อย่างรวดเร็ว ผลจากการจำลองพบว่าควันไฟสามารถกระจายในกรณีที่มีระบบระบายควันไฟ

44วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

ได้เร็วกว่าในกรณีที่ ไม่มี เนื่องจากระบบระบาย

ควันไฟทำการอัดอากาศและดูดควันควันไฟมีการไหลแบบปั่นป่วนอย่างมากภายในอาคาร ที่ระนาบX=��0ผลการจำลองพบว่า

รูปแบบการไหลของควันสำหรับกรณีที่มีระบบ

ระบายควัน มีการไหลแบบปั่นป่วนอย่างมาก

บริเวณชั้นที่ � (ชั้นขายบัตร) เนื่องจากระบบอัด

อากาศเข้ามาในสถานีทำให้เขม่าควันสามารถฟุ้ง

กระจายมากขึ้นส่งผลให้ทัศนวิสัยในการมองเห็นบริเวณกลางสถานี ในกรณีที่มีระบบระบายควัน

ลดลงเร็วกว่ากรณีไม่มีระบบระบายควันทัศนวิสัย

ภาพที่ 11ทัศนวิสัยในการมองเห็นภายในสถานีที่

เวลา�60วินาที(มีระบบระบายควัน)

ในการมองเห็นที่ระนาบX=��0ที่เวลา�60

วินาทีมีค่าประมาณอยู่ในช่วง0–�� เมตรสำหรับชั้นชานชาลาและประมาณอยู่ ในช่วง0-� เมตรสำหรับชั้นขายบัตร

ทัศนวิสัยในการมองเห็นที่ระนาบX =

�87 (บริเวณบันไดและบันไดเลื่อนฝั่งทางออกที่ �และ4)กรณีมีระบบระบายควันณ�60วินาทีมี

ค่าประมาณ�5 เมตรสำหรับชั้นร้านค้าและชั้น

ขายบัตรทั้งในกรณีที่มีและไม่มีระบบระบายควัน

บริเวณนี้เป็นที่ตั้งของทางออก �และ 4ดังนั้น

ณ เวลา�60นาทีผู้ โดยสารสามารถมองเห็นทาง

ภาพที่ 12ทัศนวิสัยในการมองเห็นภายในสถานี

ที่เวลา�60วินาที(ไม่มีระบบระบายควัน)

45ฉบับที่ 74 ปีที่ 23 พฤศจิกายน - ธันวาคม 2553

ออกที่ปีกนี้ของอาคารได้อย่างชัดเจน

เมื่อพิจารณาเวลาในการอพยพหนีไฟโดย

เอาเกณฑ์เวลา6นาทีเป็นหลักจะพบว่าทัศนวิสัย

ในการมองเห็นภายในอาคารที่ระนาบX=40จะ

ลดลงต่ำกว่า�เมตรภายในเวลาน้อยกว่า6นาที

ซึ่งการจำลองแสดงให้เห็นว่า ในกรณีBและC

ยังมีผู้ โดยสารจำนวนหนึ่งยังอยู่ภายในสถานี ดังนั้นถ้าผู้ โดยสารยังติดอยู่ในอาคารและไม่สามารถ

เคลื่อนที่ ไปอีกปีกของอาคารได้ (ระนาบ X =

�87)ผู้ โดยสารที่ติดอยู่อาจมองไม่เห็นทางหนีไฟ

และหลงทางได้จนเป็นเหตุให้สูดดมก๊าซพิษเข้าไป

จนเสียชีวิตได้ ดังนั้นการอพยพหนีไฟจากอาคาร

จึงควรดำเนินการให้เสร็จสิ้นภายในเวลา6นาที

5.สรุป

งานวิจัยนี้ ได้ เสนอผลการจำลองการอพยพหนีไฟของอาคารสถานีรถไฟฟ้าใต้ดินสถานี

รัชดาภิเษก ผลการจำลองแสดงให้เห็นว่าการ

อพยพควรจะกระทำให้ ได้ภายในระยะเวลา6นาทีเนื่องจากระยะเวลาดังกล่าวเป็นระยะเวลาที่ทัศน-

วิสัยในการมองเห็นยังมากกว่า�เมตรซึ่งทำให้ผู้โดยสารที่ติดอยู่ ในอาคารยังสามารถมองเห็น

ทางออกได้อย่างชัดเจนหากติดอยู่ ในอาคารเกินกว่า6นาทีทัศนวิสัยในการมองเห็นจะต่ำกว่า�เมตรผู้ โดยสารที่ติดอยู่อาจมองไม่เห็นทางหนีไฟ

และหลงทางได้จนเป็นเหตุให้สูดดมก๊าซพิษเข้าไป

จนเสียชีวิตได้

6.ข้อเสนอแนะ

�. งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าถ้าเกิดเพลิงไหม้ ในช่วงเวลาเร่งด่วนเช้าการอพยพหนีไฟของ

ผู้ โดยสารภายในสถานีจะเป็นไปอย่างปลอดภัยถ้า

เวลาในการรอคอยไม่เกิน 4 นาที และระบบ

ระบายควันไฟของสถานีทำงานดังนั้นการดูแลรักษาให้ระบบระบายควันไฟทำงานตามที่ออกแบบ

เมื่อเกิดเพลิงไหม้ จึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งที่เจ้า

หน้าที่ของสถานีต้องให้ความสำคัญ

�. ถ้ามีระยะเวลาในการรอคอยเกินกว่า

4นาทีจะทำให้มีผู้ โดยสารสะสมภายในสถานีมาก

จนเกินกว่าสมรรถนะทางหนีไฟของสถานีจะรอง

รับให้สามารถหนีไฟได้ภายในเวลา6นาทีดังนั้น

เจ้าหน้าที่ต้องให้ความสำคัญในการดูแลตาราง

การเดินรถไม่ ให้ผู้ โดยสารภายในสถานีมีระยะ

เวลาในการรอคอยเกินกว่า 4นาที ในช่วงเวลา

เร่งด่วนเช้า

�. ระยะเวลาที่ ได้จากการประมวลผลแบบจำลองนี้เป็นเพียงเวลาขั้นต่ำเท่านั้นเนื่องจาก

ระยะเวลาในการเริ่มอพยพของตัวแทนแต่ละตัวแทนถูกกำหนดด้วยค่าที่ต่ำเพื่อให้สอดคล้องกับ

แบบจำลองเพลิงไหม้ (FireModel)และยังไม่ได้รวมเวลาที่ต้องอพยพขึ้นไปยังชั้นถนนเนื่องจากข้อ

จำกัดของโปรแกรมจึงต้องทำการปรับปรุงแบบ

จำลองเพื่อความเหมาะสม 4. จากแบบจำลองสถานการณ์เพลิงไหม้

มีขนาดกองเพลิง7MWที่อัตราการเผาไหม้แบบ

รวดเร็วนี้จากแบบจำลองไม่ปรากฏว่ามีผู้เสียชีวิต

เนื่องจากมีระบบระบายควันที่ดีและสถานีมีขนาดใหญ่ทำให้อุณหภูมิไม่มีผลต่อตัวแทนแต่ ในความ

เป็นจริงคนที่อยู่ ในสถานีเป็นเวลานานขณะเกิด

เหตุมี โอกาสหมดสติและเป็นอันตรายต่อชีวิต

อย่างมาก

5. การประมวลผลแบบจำลองขนาดใหญ่ทำให้พบข้อจำกัดของโปรแกรม เช่น ไม่สามารถ

กำหนดขนาดกริดได้ละเอียดหน่วยความจำของ

46วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

คอมพิวเตอร์ต้องใช้พื้นที่มาก ระยะเวลาในการ

ประมวลผลนาน ดังนั้นหากต้องการศึกษากรณี

ของแบบจำลองขนาดใหญ่ควรแบ่งเป็นส่วนย่อยๆ

เป็นกรณีไป

6. ชุดคำสั่ง สำหรับแบบจำลองนี้สามารถนำไปใช้ปรับปรุงเปลี่ยนรูปแบบสถานีให้เป็นแบบ

ชานชาลาข้างและชานชาลาแบบซ้อนได้ และ

สามารถนำไปปรับเปลี่ยนตำแหน่งกองเพลิงเพื่อใช้

ศึกษาพิจารณาการไหลของควันที่ตำแหน่งกอง

เพลิงต่างๆได้ 7.กิตติกรรมประกาศ

ผู้วิจัยขอขอบคุณ การรถไฟฟ้าขนส่ง

มวลชนแห่งประเทศไทยที่ ให้การสนับสนุนข้อมูลจำนวนผู้ โดยสารเฉลี่ยรายวันแยกตามประเภท

ของผู้ ใช้งานประจำปี�550

8.เอกสารอ้างอิง

[�] RWDI_Consult ing_Engineers&

Scientist, History of Subway /

TunnelFires.,�00�.

[�] NFPA, NFPA ��0 Standard for

FixedGuidewayTransit andPans-sengerRailSystems,�007.

[�] Jocelyn,A.G., A Study on Pede-

strianCharacteristic in Bangkok.

Asian Institute of Technology,

Bangkok,Thailand,�988. [4] Peter , A.T. and Eric , W.M. , A

computerModelfortheEvacuation

of LargeBuildingPopulation, Fire

SafetyJournal,�4(�995)��9-�48.

[5] Shields,T.J. andK.E.,B.,Astudy

of evacuation from large retail

stores,FireSafetyJournal,�5 (�000)

pp.�5-49.

[6] Zhong,W.,Wang,H.B. andW,P.,

A Study of Optimal Arrange of

VentinaSubwayStation.,�007.

[7] Korhonen, T. and Hostikka, S.,

FDS+Evac Technical reference +

User ’ s Gu ide . VTT Techn ica l

ResearchCentreofFinland,�007.

[8] การรถไฟฟ้าขนส่งมวลชนแห่งประเทศ

ไทย, จำนวนผู้ โดยสารเฉลี่ยรายวันแยก

ตามประเภทของผู้ ใช้ งานประจำ ปี

�550.กรุงเทพฯ,�550.

[9] McGrattan, K. , Fire Dynamics

Simulator (Version 4) Technical

ReferenceGuide.National Institute

ofStandardsandTechnology,Gait-

hersburg,MD,�004.

[�0] McGrattan,K.andForney,G.,Fire

Dynamics Simulator (Version 4)User’s Guide. National Institute

of Standards and Technology,Gaithersburg,MD,�004.

[��] Helbing,D., llles, F. andV.Tamas,

Simulating dynamical features of

escapepanic,NATURE,407(�000).

[��] Purser,D.A., ToxicityAssessmentof Combustion Products. SFPE

47ฉบับที่ 74 ปีที่ 23 พฤศจิกายน - ธันวาคม 2553

Handbook o f Fi r e P ro tec t i on

Engineering �nd, National Fire

Protection Association, Quincy,

MA.,�995,pp.�/�8-�/�46.

[��] Thunderhead_Engineering, P. ,

PyroSim User Manual �007.� ,

(�007).

[�4] NFPA,NFPA9�BGuideforSmoke

ManagementSysteminMall,Atria,

andLargeAreas,�000.

[�5] Walter,W.Y.andWan,K.C.,ANew

Method for Selecting theDesign

Fire for Safety Provis ion, Fire

ScienceandTechnology,�4 (�005)

pp.���-�49.

[�6] NFPA,NFPA�0�LifeSafetyCode,

�006.

[�7] Hadjisophocleous, G.V. and Be-

nichou, N., Fire Safety Design

Guidelines for Federal Building.

NRC-CNRC Institute forResearch

inConstruction,�997.