平成 18 年電気学会全国大会

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エレベータ利用によるビル火災時の避難時間の短縮
出利葉大輔＊, 金子 裕良, 阿部 茂 (埼玉大学)
Shortening of Evacuation Time Using Elevators

Daisuke Ideriha, Yasuyoshi Kaneko, Shigeru Abe (Saitama University)1.

表 2：11,16 階建てのビルのエレベータ台数

まえがき

Table 2. Number of cars for 11,16 floors buildings

バリアフリーや高齢化の進展により、高層ビルで働く身障者や高齢者の数が増えている。また NY の世界貿易センタ

Populationー事件は、早期避難の重要性を再認識させた。火災時など[person/floor]

11 floors

16 floorsの避難に、階段と共に現在は認められていないエレベータ

100

46を利用する検討や研究が世界的に盛んになっている(1)(2)150

69一般にオフィスビルでは階数によらず、5 分間にビル人口

200812の約 15%を輸送できる速度と台数のエレベータが設置され250

1015ている。エレベータだけで、約 30 分でビルの全員が玄関階

Number of cars

2.4 避難時のエレベータの運行方式と居室との間を移動可能である。非常階段は 2 ヵ所の場合

階段とエレベータの併用避難の場合、両設備の輸送能力が多く、階数が増すほど避難時間が増大する。従って高層を最大限に利用したい。エレベータは玄関階(1 階 i =0)と最ビルほど、エレベータ併用避難の時間短縮効果は大きい。

適な避難時乗車階(以下 E 階と記す i =E)との間をピストン

一般のエレベータに対策が施され、火災時避難運転が可運転し、E 階より上階の人は E 階まで階段で下り、そこで能になったと仮定した場合、階段だけの避難に比べ避難時エレベータに乗る。E 階より下階の人はエレベータを利用間をどこまで短縮できるのかを検討した。

せず、階段だけで玄関階まで避難する。

2.

Ｎ階前提条件とビル、エレベータの仕様

階段階

階段で避難

2.1 前提条件(1)

エレベータはすべて火災時運転が可能で、5 分間輸送能力は 15%とする。

(2)
(3)

エ レ ベ ー タで 避 難

階段は非常階段を含め 2 ヵ所とする。
火災階は設定せず、全館全員避難を考える。

2.2 ビルの仕様
11 階建て(N=10)と 16 階建て(N=15)のビルで居住者数

0 階

ビルのモデルR[人/階]を変化させ、階段のみ、エレベータのみ、階段とFig.1. Elevator operation in evacuation

する。なお N=ビル階数-1、階間距離 FD=4.0m とする。

3.

HC S = K × 0.83 × ( s × D × W )[人 / s ] …(1)

表 1：11,16 階建てのビルのエレベータ仕様

階段数: K=2、人の速度: s=0.6m/s、階段人口密度: D=2 人/m2、Table 1. Elevator Specification of 11,16 floors buildings
11 floors

16 floors

階段幅: W=1.2m とすると、HCS =2.39 人/s となる。
3.2 ピストン運転でのエレベータの輸送能力の式

Rated Speed [m/s]

v=3.0

v=4.0

Car Capacity [person]

CC=20

CC=24

Acceleration [m/s2]

HC E = ( L × CC ) / RTTP [人 / s ] …(2)a=0.8

RTTP:ピストン運転一周時間、であり、(3)式で表される。

Loading and unloading time [s]tl+tu=2.0

Door opening and closing time [s]to+tc=3.3 (running open)

2006/3/15 〜 17 横浜

階段の輸送能力とエレベータの輸送能力

3.1 階段の輸送能力の式(2)エレベータの仕様と台数 L[台]を表 1,2 に示す。

Number of Floors

Ts

図 1 避難時のエレベータ運行方式

エレベータの併用の 3 ケースについて最短避難時間を比較
2.3 エレベータの仕様

Te

時間

RTTP = CC(tl + tu) + 2(to + tc) + 2v / a + 2E( FD / v)[s] …(3)
表 2 は乗車率 80%で(3)式は 100%で計算した。

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Evacuation time [min.]

避難時間が最小になる E 階は、E 階以上の人の避難時間
TE と、(E－1)階以下の人の避難時間 TS が等しい場合である。
E 階以上の人の避難時間（階段とエレベータ）(1) 全員が E 階まで階段で降りる時間

t s ：階段で人が 1 階床移動する時間

2
階段＋エレベータ

0100(2) E 階以上の人をエレベータで 0 階に運ぶ最小時間TE min = ( N − E + 1) × R / HCE …(5)
4.24

階段

10TSE = t s + ( N − E ) × R / HC s …(4)1500250

200

P opulation [person/floor](a) 11-floors

E－1 階以下の人の避難時間（階段）15

TS = t s + ( E − 1) × R / HCs …(6)30

最適避難時乗車階と最短避難時間

Evacuation time [min.]4.3

E を変数とすると、(3)~(6)式は次式で表すことができる(a~h 定数)。 RTT P = aE + b

TSE = cE + d TS = eE + f

1020

R が比較的小さい場合は、 T E min＞TSE と仮定して

TE = TE min = (aE + b)(gE + h)

8620

また簡単な考察により E＞(N+1)/2 である。
4.1

エレベータ

TS = TE …(7)510より、最適な避難乗車階 E と最短避難時間が求まる。
もし E が T E min＞TSE を満たさない場合は、

TS = TE = TSE + RTT P / 2 として0100

E = (b + 2 d − 2 f ) / (− a − 2c + 2e ) …(8)

150

0250

200

P opulation [person/floor](b) 16-floorsとなり、最適な避難乗車階 E と最短避難時間が求まる。

5.

Loading floor E in evacuation

10

最適な避難時乗車階と最短避難時間の計算

Loading floor E in evacuation

4.

Loading floor eqn.(7)Loading floor eqn.(8)
図2 最短避難時間と避難乗車階E

計算結果と考察

表 1,2 に示した 11 階(N=10)と 16 階(N=15)のビルにつき、

Fig.2 Evacuation time and Loading floor E in evacuation

E と最短避難時間を計算した。結果をそれぞれ図 2 に示す。
例えば 16 階建て(N=15),R=100 人/階,L=6 台の場合,E=9.08となるが、E は整数であるので、(1)～(8)式で TE と TS を再ベータを併用した場合の、避難の時間短縮がより大きくな計算し、最適な階 E=9 を求めた。

る。これはビル居住者数が増すにつれて、エレベータ台数(1) 階段だけの避難に比べ階段とエレベータを併用すると、が増えるためである。階段だけでの避難時間を計算し、こ11 階ビルでは避難時間が平均 12.5 分→7.0 分になり、49%

れが 10 分を超えるような場合にエレベータ併用避難が有の短縮が可能であった。16 階ビルでは避難時間が平均 18.6

効と考えてよい。従ってゾーニング方式のエレベータが採分→9.7 分になり、50%の短縮が可能であった。

用される超高層のビルではエレベータ併用避難はより有(2) 11 階、16 階ビルともに、居住者数の増加に伴い E 階が効と考えられる。

下がった。11 階ビルでは 200 人/階よりも居住者が増えると

文E 階が下がらなくなる。16 階ビルでは 150 人/階よりも居住献(1) 中濱・池畠・関沢・海老原・野竹 , “高層ビルにおけるエ者が増えると E 階が下がらなくなる。
(3) 今回は簡単のため E 階から 0 階への輸送時間は(5)式をレベータ避難の可能性に関する研究(その 1)-エレベータ避難モデルの開発-”, 平成 16 年度日本火災学会研究発表会概要集,用いて計算した。正確には RTTP /L の整数倍となる。

(2004)

6.

(2) Dr.Marja-Liisa Siikonen, Kim Barlund and Risto Kontturi ,むすび“Transportation Design for Building Evacuation”,ASME Workshop

火災時などの避難にエレベータを利用した場合の避難

on Use of Elevators in Fires and Other Emergencies., 2-8,(2004)

時間の短縮限界を明らかにするために、「階段とエレベー(3) Barny, G. C. , “Elevator Traffic Handbook: Theory andタを併用した最短避難時間問題」として定式化し、解を求Practice”, Spon Press, (2003)

める方法を提案した。
計算結果よりビル居住者数が増すにつれて、階段とエレ

2006/3/15 〜 17 横浜-376(第 4 分冊)©2006 IEE Japan