(57)【要約】【課題】設計データに基づき避難時間計算を自動的に行うことにより、検証に要する手間と時間を削減することが可能な避難経路計算装置、避難経路計算方法および避難時間計算装置を提供すること。【解決手段】避難時間計算装置１０は、建築物の平面図情報を作成するＣＡＤ手段１１と、扉の避難方向決定手段を含む避難経路計算手段を含み、避難時間を計算する避難時間計算手段１２と、煙降下時間を計算する煙降下時間計算手段１３とを備える。この装置は、扉の避難方向決定に安全度および移動コストの概念を導入することにより、実際の避難者の行動と一致した避難経路が選択され、正確な避難時間の計算が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の平面図情報に基づき、任意の火災発生場所について避難経路を自動的に計算する避難経路計算装置において、
扉の避難方向決定手段を備えたことを特徴とする避難経路計算装置。
【請求項２】
前記扉の避難方向決定手段は、一意に決まるもの、扉の両側の空間の安全度の差、移動コストの差の順で方向を決定することを特徴とする請求項１に記載の避難経路計算装置。
【請求項３】
前記移動コストは、扉の属性と扉の両側の空間の属性に基づき、外方向と内方向のそれぞれについて扉の通過コストを決定し、避難経路全体の通過コストを合計することによって求めることを特徴とする請求項２に記載の避難時間計算装置。
【請求項４】
扉の避難方向を、一意に決まるもの、扉の両側の空間の安全度の差、移動コストの差の順で決定する扉の避難方向決定手段を含む、建築物の平面図情報に基づき、任意の火災発生場所について避難経路を自動的に計算する避難経路計算手段の機能を実現するためのプログラム。
【請求項５】
建築物の平面図情報に基づき、任意の火災発生場所について避難経路を自動的に計算する避難経路計算方法において、
（１）扉の避難方向が一意に決まるものについて方向を決定するステップ、
（２）方向が未決定の扉について、扉の両側の空間の安全度に差があるものについて、より安全度の大きな方向に避難するように方向を決定するステップ、
（３）方向が未決定の扉について、各避難経路について移動コストを計算し、移動コストが最も小さい経路の方向に扉の避難方向を決定するステップ
を含むことを特徴とする避難時間計算方法。
【請求項６】
建築物の平面図情報を作成するＣＡＤ手段と、
請求項１に記載の避難経路計算装置を含み、前記平面図情報に基づき避難時間を計算する避難時間計算手段と、
前記平面図情報に基づき煙降下時間を計算する煙降下時間計算手段と
を備えたことを特徴とする避難時間計算装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、避難経路計算装置、避難経路計算方法および避難時間計算装置に関し、特に、建築物が安全基準を満たしているか否かを正確に、かつ容易に判定可能な避難経路計算装置、避難経路計算方法および避難時間計算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ビル等の建築物は、避難階段や避難出口の配置に関して建築基準法の安全基準を満たすことが義務付けられている。しかし、ビルの設計を行う場合に、現在の設計で基準を満たしているか否かを正確に検証するためには、任意の部屋から出火した場合において、最も遅く避難する人が煙より先に避難出口までたどり着けることを確認する必要があり、非常に手間がかかるので、検証を専門の業者に外注するなどしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
建築物の設計が安全基準を満たさない場合には設計変更と検証を繰り返すことになるが、従来のように検証を外注した場合には設計結果が基準を満たしているか否かが直ちに判明しないので、手間と時間と費用がかかるという問題点があった。
この発明の目的は、上記したような従来技術の問題点を解決し、設計データに基づき避難時間計算を自動的に行うことにより、検証に要する手間と時間を削減することが可能な避難経路計算装置、避難経路計算方法および避難時間計算装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の避難経路計算装置は、建築物の平面図情報に基づき、任意の火災発生場所について避難経路を自動的に計算する避難経路計算装置において、扉の避難方向決定手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明の避難時間計算装置は、建築物の平面図情報を作成するＣＡＤ手段と、前記した避難経路計算装置を含み、前記平面図情報に基づき避難時間を計算する避難時間計算手段と、前記平面図情報に基づき煙降下時間を計算する煙降下時間計算手段とを備えたことを特徴とする。
この発明によると、安全度および移動コストの概念を導入することにより、実際の避難者の行動と一致した避難経路が選択され、正確な避難時間の計算が可能となる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の好適な実施例を詳述する。図１は、本発明の避難時間計算装置１０の機能を示す機能ブロック図である。本発明の避難時間計算装置１０は大きく３つの機能ブロックを含んでいる。
建築物の平面図情報を作成あるいは変更するＣＡＤ手段１１は、部屋、扉、廊下、避難階段、避難出口などを配置した建築物の通常の平面図を作成するＣＡＤ機能に加えて、部屋、扉、廊下、避難階段、避難出口などの各オブジェクトに避難時間計算のための各種の属性データを手動で、あるいは自動的に付加する機能を有している。
【０００６】
平面図情報に基づき避難時間を計算する避難時間計算手段１２は、詳細は後述するが、ＣＡＤ手段１１によって作成された平面図情報に基づき避難時間を計算する。
平面図情報に基づき煙降下時間を計算する煙降下時間計算手段１３は、任意の出火場所について、避難出口を有する室に煙が１．８メートルの高さまで下降してくる時間を計算する。なお、この煙降下時間については、例えばダイキストラ法などの公知の方法により計算可能であるので、詳細な説明は省略する。
なお、本発明の避難時間計算装置１０は、上記手段を実現するプログラムを周知のパソコン等の情報処理装置にインストールすることによって実現される。また、避難時間計算装置１０は例えば避難シミュレーション機能など、上記以外の機能ブロックを含んでいてもよい。
【０００７】
図２は、本発明の避難時間計算装置のＣＡＤ手段１１の処理内容を示すフローチャートである。Ｓ１０においては、部屋、扉、廊下、避難階段、避難出口などを配置した建築物の平面図情報を作成あるいは変更する。Ｓ１１においては、部屋、扉、廊下、避難階段、避難出口などの各オブジェクトに避難時間計算のために必要な各種の属性データを手動で、あるいは自動的に付加する。
【０００８】
属性データとしては、例えば部屋では人口密度、面積、扉では幅、避難方向などがある。扉の避難方向について、ユーザは扉毎に以下の設定が可能である。（１）自動計算（デフォルト）、（２）使用しない、（３）外方向、（４）内方向。自動計算は後述する計算により方向が決定され、それ以外はユーザが設定した方向に避難方向が固定される。
【０００９】
なお、ＣＡＤ手段１１の機能については周知のＣＡＤシステムと同様の機能であるので詳細な説明は省略する。Ｓ１２においては、作成終了の指示がなされたか否かが判定され、結果が否定の場合にはＳ１０に戻るが、肯定の場合には処理を終了する。
【００１０】
図３は、本発明の避難時間計算装置の避難時間計算手段１２の処理内容を示すフローチャートである。Ｓ２０においては、公知の幾何学計算を組み合わせて、扉が部屋間にある等の認識を行うことにより、平面図情報から避難に必要な部屋、階の結合関係を計算する。主に扉と部屋のつながりをデータ化する。
【００１１】
図５は、ビルの１つの階の平面図例を示す説明図である。また、図６は、図５の平面図から抽出した部屋や廊下の結合関係を示す説明図である。結合関係は、部屋をノードとし、扉をリンクとするネットワーク図により表現されている。
【００１２】
図３に戻って、Ｓ２１においては、面積、人口等の階の基本情報を計算する。人口は各部屋毎に設定された人口密度に面積を乗算して求める。Ｓ２２においては、各階の避難出口を抽出する。また、全ての階の接続情報から避難階も抽出する。有効な避難出口が１つでもあれば避難階とする。
【００１３】
Ｓ２３においては、避難出口及び接続情報から階内階（他の階を通らないと避難できない階）を判定する。このとき扉の方向はまだ未計算なので扉の方向は考慮できない。ただしユーザ指定により方向が明示されているものは方向を考慮する。出口については基本的にその階の情報のみで判定を行う。ただし以下の情報だけは他階の情報を参照する。（１）避難階はどこか、（２）直通階段に通じている階段から避難階への出口。
【００１４】
ユーザが手動で行う必要のあるケースオペレーションは次の通りである。
ケース１．直通階段があるが避難には使用したくない場合。この場合、避難階以外では自動計算により、直通階段は避難に使用されるようになるので、階段室の扉を使用不可に設定する。
ケース２．避難階の直通階段を避難に使用したい場合。この場合には階段室の扉を全て手動で内向きに設定する。
【００１５】
（１）避難階の場合の出口の計算
有効な避難出口（地上への出口）がある場合は、それを避難出口とする。直通階段は原則として出口とはしない。ただし、他の避難階に通じる直通階段の場合、ユーザ指定で当該階の階段室の扉が全て内側に方向指定されている場合は出口とする。ただし扉からその階の避難者がいる部屋に到達不可の場合は出口とみなさない。
【００１６】
（２）避難階以外の場合の出口の計算
階段室についている扉の１つ以上が使用可能（自動計算、階段室に対して内向き）の場合に避難出口とする。ただし扉からその階の避難者がいる部屋に到達不可の場合は出口とみなさない。
次に、階段室からの出口の扉を求める。直通階段が出口の場合、その階から一番近い避難階を検索する。一番近いとは以下のようなことを示す。（１）階数が一番隣接している階、（２）上下に同じ階数で隣接している場合は、下の階を避難階にする。そして、避難階の階段室で未計算または外向きの扉のうち最小幅の扉を階段室からの出口として選定する。
【００１７】
（３）階避難開始時間に使用する階内階の判定方法
全ての階において、その階につながっている直通階段を調べ、どの避難階に接続しているかを調べ、「階段垂直接続リスト」を作成する。ただし、その階の避難者が使用不能な階段（構造的に到達不能）は、その階につながっていないものとみなす。
【００１８】
次に、直通階段において避難階での構造を調べ、その直通階段を使って避難する人と、避難階の人の合流があるかどうかを調べる。合流があるかどうかの判定は次のようなルールで行う。（１）階段室に使用可能な地上に通ずる出口が直接付いている場合には、他階からの避難者は直接外に出ることができるので「合流なし」とする。（２）１つの直通階段が複数の避難階に通じている場合は「合流なし」とする。これは直通階段につながっている各避難階からみて、他の避難階に逃げることができるためである。（３）階段室から接続されている扉をたどって、人のいる部屋まで行くことができるようなら「合流あり」とする。
最後に、以下のルールで避難階からみた階内階の判定を行う。階に含まれる全ての直通階段が合流ありになっている場合、その階の階を避難階の階内階とする。
【００１９】
図３に戻って、Ｓ２４においては、避難者が避難を開始する部屋を判定する。避難開始点になる室には次の２通りがある。（１）人口が０より大きい部屋、なお、居室からの出口（ただし扉の方向が外側に向いている）が複数ある場合は、領域按分を行い出口の数だけ避難開始点を計算する。避難開始点の座標は、そのゾーンの出口に対して最も最遠点のポイントとする。（２）階内階につながっている階段室（他階からの避難者のこの階での避難開始点となる）。
【００２０】
Ｓ２５においては、避難出口を有する火災室の判定を行う。この判定は避難出口を有する部屋から出火した場合には、その避難出口の最大幅のものの一つが使用不可能となるためである。居室に避難出口が直接付いているような場合には、幅の最大のものの一つを使用不可にする必要があるため、この条件に当てはまる室及び使用不能になる扉を検出する。
Ｓ２６においては、未処理の部屋を火災室に設定して避難開始情報を生成する。避難開始室が直通階段の場合は、そこに来る全ての出口情報を避難開始室に設定しておく。
【００２１】
Ｓ２７においては、後述する方法で扉の避難方向を計算する。避難経路は居室（人の存在する室）から扉を通って次の室へ移動し、最終的に避難出口となる扉へ到達するまで室、扉の連鎖として表現される。ある居室から避難出口まで最適な避難経路を求めるためには、扉を避難者がどの方向に通過するかが非常に重要になってくる。これを平面図から自動的に計算する。
Ｓ２８においては、避難経路の計算を行う。扉の方向付けから歩行ルートを計算する。基本的に扉の方向に移動する。複数の方向に逃げ道がある場合は距離的に近いほうに移動する。室に有効な地上への出口がある場合は、優先してそこに逃げる。
【００２２】
Ｓ２９においては、避難時間の計算を行う。まず避難開始時間（Ｔｓｔａｒｔ）を計算するために、竪穴及びユーザ設定により除外された部屋以外の面積を合計する（＝Ａｆｌｏｏｒ）。次に、物件情報から遅延時間△ｔを取得する（就寝利用される階では５分、それ以外の用途では３分）。次に、計算式（Ｔｓｔａｒｔ  ＝  √（Ａｆｌｏｏｒ  ／  ３０）  ＋  Δｔ）に当てはめて計算する。
【００２３】
次に歩行ルートと通過する部屋の歩行速度から部屋ごとに歩行時間を計算し出口まで合算し、歩行時間を計算する。
階内階をもつ避難階の歩行経路の計算は以下のようにする。
（１）まず、階内階となる階を求める。階内階となる階について歩行経路を計算する必要があるためである。そして階の依存関係により計算順序を決定する。例えば１Ｆの階内階に２Ｆ，３Ｆがなっている場合には、（１）２Ｆまたは３Ｆ、（２）１Ｆの順番で計算を行う必要がある。このようにしないと１Ｆでの最長時間経路が分からないためである。
【００２４】
（２）全ての直通階段への出口に対し、その出口に避難する最長の歩行時間を持つ経路を設定する。歩行経路が存在しない場合は経路なしにしておく。ここで設定する経路は全ての出口が使用できるもの（出火室がその他）を対象にする。
（３）避難階で、避難者が避難してくる階段室を出発室として「避難開始点」を生成する。ただし、階内階で歩行経路が設定されていない階段室は歩行時間の計算を行うことができないため除外する。
（４）避難開始点に階内最長経路を設定する。これで避難開始点に避難してくる各階の最長の経路が分かるようになる。
【００２５】
（５）避難開始点（階段室）から出口までの経路を計算する。このとき通常の経路決定とは次のことが異なる。外向きの扉が複数ある場合には、居室では按分が行われるが、階段室から避難する場合には按分は行わず、何れかの扉を１つ選択して避難するものとする。従って階段室には避難開始点は１つのみ発生する。避難開始点は、階段室の扉からとなる。
（６）ここまでで求めた、階内階の歩行時間＋階段室歩行時間＋避難階の歩行時間をトータルでの歩行時間とする。
【００２６】
（７）最後に出口通過時間を以下の手順で計算する。
（ア）全ての室の人口の合計を求める。
（イ）階段室の床面積の合計（Ａｓｔ）、地上への出口に通ずる階段の幅（Ｂｓｔ）、地上への出口に通ずる階段の幅又は地上若しくは避難階に通ずる出口の幅のうち最小のもの（Ｂｎｅｃｋ）を求める。
（ウ）有効流動係数（単位：人／分・ｍ）（Ｎｅｆｆ）の計算を行う。有効流動係数は、当該居室の出口に面する部分及び収容可能人数に応じ、それぞれ決められた式によって計算されるものであり、０から９０までの値を取る。なお、詳細は「平成１２年５月３１日建設省告示第１４４１号」に開示されているので、説明は省略する。
（工）全ての（Ｎｅｆｆ×Ｂｓｔ）の合計を計算する。
【００２７】
ここで、全館避難時間の計算概要について説明する。
（１）まず、避難開始時間を計算する。全館の避難開始時間は、火災階毎に計算する。全館の避難開始時間は階避難開始時間の４倍であるため、単純に当該階の各室及び当該階を通らなければ避難することができない建築物の部分の床面積の合計を階計算からデータとしてもらって計算を行う。
【００２８】
（２）歩行時間の計算。基本的に階内階がある場合の階計算と同様に、１．その他階の歩行時間、２．階段室の歩行時間、３．避難階の地上出口までの歩行時間、を順に計算して合計する。ただしここに来るまでに既に１．、２．については階計算により計算が済んでいるため全館では３．のみを計算する必要がある。
（ア）出火室（使用不能になる扉）の抽出。避難階において居室に地上への出口が直接付いているような場合には、幅の最大のものの一つを使用不可にする必要があるため、この条件に当てはまる室及び使用不能になる扉を検出する。
（イ）避難階における避難経路の計算。
（ウ）避難時間の計算。
【００２９】
（３）出口通過時間の計算。まずは全館計算の対象とならない室を除外しておく。全館避難は避難階以外の避難者が避難を完了するまでの時間を計算する。従って避難階以外の階は全て検証の対象となるが避難階においては、避難時に他階の避難者と合流する可能性のない室を除外する。合流のあるなしは、部屋の形状や扉の方向から以下のように検出を行う。有効な地上への出口を起点にして、直通階段に到達可能かを計算する。到達不可であればここで検出された部屋を全て全館計算の対象外とする。
Ｓ３０においては、全ての部屋についてＳ２６〜２９の処理が完了したか否かが判定され、結果が否定の場合にはＳ２６に戻るが、肯定の場合にはＳ３１に移行する。Ｓ３１においては、避難時間が最大のものを抽出する。
【００３０】
図４は、図３のＳ２７の扉方向の計算処理の処理内容を示すフローチャートである。Ｓ４０においては、扉方向が一意に決まるケースか否かを判定する。なお検証時の扉の方向付けには以下の種類がある。（１）使用しない、（２）外方向、（３）内方向。また、方向付けの理由（原因）は以下の種類をもつ。（１）自動計算により決定、（２）ユーザによる設定。
【００３１】
扉方向が一意に決まるケースには以下のものがある。
（１）有効な避難出口（外向き）
（２）室の出口が１つしかない場合（外向き）
（３）居室内居室の状態になっていて、一方向にしか出口がない場合（出口の方向）
（４）避難階以外で出口が直通階段の場合（階段室の方向）
（５）避難階で避難出口としない階段室（階段室から避難階の方向）。
【００３２】
Ｓ４１においては、方向が一意に決まるか否かが判定され、結果が否定の場合にはＳ４３に移行するが、肯定の場合にはＳ４２に移行する。Ｓ４２においては、扉の移動方向を決定（扉の属性データを更新）する。
Ｓ４３においては、扉が接続する部屋間の安全レベルに差があるか否かを判定する。即ち、部屋の接続関係や種類により安全度（安全レベル）を計算し、より安全な室に移動するようにする。安全レベルは０（最も危険）から３（最も安全）の値をとり、以下のように計算される。
（１）安全レベル０：火災室、居室は全て安全レベル０となる。
（２）安全レベル１：安全レベル１以上の室に隣接する廊下、附室または避難出口を有する廊下。
（３）安全レベル２：安全レベル２以上の室に隣接する附室または避難出口を有する附室。
（４）安全レベル３：避難出口の避難先となる直通階段。
【００３３】
扉が接続する２つの室の間の安全レベルに差がある場合は安全レベルの低いほうからより高いほうに扉の方向を設定する。例えば、安全レベル０の居室と、安全レベル１の廊下が扉により繋がっているような場合は、居室から廊下の方向に設定する。Ｓ４４においては、方向が一意に決まるか否かが判定され、結果が否定の場合にはＳ４５に移行するが、肯定の場合にはＳ４２に移行する。
【００３４】
Ｓ４５においては、後述する、居室から各出口扉までの移動コストを計算し、移動コスト最少のものが複数あるか否か判定する。Ｓ４６においては、方向が一意に決まるか否かが判定され、結果が否定の場合にはＳ４７に移行するが、肯定の場合にはＳ４２に移行する。
Ｓ４７においては、扉の属性を「使用しない」に設定する。Ｓ４８においては、全ての扉について処理が完了したか否かが判定され、結果が否定の場合にはＳ４０に移行するが、肯定の場合には処理を終了する。
【００３５】
次に、出口までの移動コストにより移動方向を決める避難経路の自動計算例について説明する。例えば図５のような平面図から図６のようなネットワーク構造が抽出される。平面図５では、廊下１と廊下２の間が扉７で防火区画されているため、設計者が想定する避難経路は居室Ａおよび控え室ではそれぞれ図５の矢印のようになる。
【００３６】
ここで、単純に出口までの扉の通過枚数が最小になるように計算を行う方法を考える。この場合には出口から扉を１つ通過する毎に移動コスト１を加算する。図６の室Ａからの避難を考えると、階段Ａ、階段Ｂへの２つの避難経路が考えられる。この場合のそれぞれの移動コストは図８（ａ）のようになる。この表より、室Ａからの避難を行う場合において階段Ａ、階段Ｂへ避難する移動コストは同じになり、この方法ではどちらに避難すればよいか判定することはできない。
【００３７】
そこで、扉ごとに移動コストを変えた場合の移動コスト計算方法について説明する。扉の通過枚数による移動コスト計算では単純に扉の通過枚数によりどの避難出口へ向かうかを計算していたが、実際には扉は配置されている位置などにより、避難に使うべきか否かに差がある。これを表現するために扉の配置状況により扉毎に通過に必要なコストを算定し、避難出口に到る経路毎に必要なコストを計算することにする。そして最もコストの低い方向に避難するようにする。
【００３８】
扉の通過コストを次のように算定する。
（１）廊下間に設置されている防火扉は、防火区画されていると考えられるので移動コスト大とする。
（２）附室から直通階段へ移動する扉は、移動コスト小とする。（通常は附室→階段室のように避難が行われるため）
（３）廊下→居室に移動する扉は、移動コスト大とする。（廊下から居室に入るのは非常に危険であるため）
（４）上記以外の扉の移動コストは中とする。
【００３９】
ここで上記の移動コストを数値化して小＝０、中＝１、大＝２とし、ネットワーク構造図にこれを示すと次の図７のようになる。この図７を使って、室Ａから出口までの移動コストを計算すると図８（ｂ）の表のようになる。なお、扉の後ろの括弧内の数字は扉の移動コストを示す。この表より、室Ａからの避難を行う場合において階段Ｂより、階段Ａに避難するほうが移動コストが少ないことがわかる。そして、これは設計者が意図している避難経路と一致している。
【００４０】
以上、本発明の実施例を開示したが、本発明には下記のような変形例も考えられる。実施例の図４の扉方向の計算処理のＳ４７においては、移動コストにも差がない場合には使用しないという設定を行う例を開示したが、Ｓ４７において、避難経路の実距離の長短を参照して扉の避難方向を決定するようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の避難経路計算装置は扉の避難方向決定手段を備え、安全度および移動コストの概念を導入することにより、実際の避難者の行動と一致した避難経路が選択され、正確な避難時間の計算が可能となるという効果がある。従って、避難の検証に要する手間と時間を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の避難時間計算装置１０の機能を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の避難時間計算装置のＣＡＤ手段１１の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】本発明の避難時間計算装置の避難時間計算手段１２の処理内容を示すフローチャートである。
【図４】図３のＳ２７の扉方向の計算処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】ビルの１つの階の平面図例を示す説明図である。
【図６】図５の平面図から抽出した部屋や廊下の結合関係を示す説明図である。
【図７】図６の結合関係を示す図に移動コスト情報を付加した説明図である。
【図８】移動コストの計算例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…避難時間計算装置、１１…ＣＡＤ手段、１２…避難時間計算手段、１３…煙降下時間計算手段
【図１】
2004362004.tif 000003
【図２】
2004362004.tif 000004
【図３】
2004362004.tif 000005
【図４】
2004362004.tif 000006
【図５】
2004362004.tif 000007
【図６】
2004362004.tif 000008
【図７】
2004362004.tif 000009
【図８】
2004362004.tif 000010