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승객열차의 응급 시스템: 탈출 변수 및 시뮬레이션 모델에 대한 검토
조회수5,457 다운로드수0 등록일2016-02-23
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글로벌리포트 정보 - 리포트 구분, 콘텐츠 구분, 출처, 원문 제목, 언어, 국가, 등록일, 발행일, 과학기술 분류, 저자, 전문가칼럼, 키워드, 첨부파일
리포트구분 기술리포트 콘텐츠구분 철도
출처 John A. Volpe National Transportation Systems Center
원문제목 Passenger Train Emergency Systems: Review of Egress Variables and Egress Simulation Models원문보기
언어 영어 국가 미국
등록일 2016-02-23 발행일 2013-05-00
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□ 개요 
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미국의 도시간 승객 및 통근 열차 시스템 운영자는 매우 우수한 안전 기록을 유지해왔고, 사고나 다른 긴급 상황에 포함된 승객의 수도 낮음. 승객열차의 긴급상황 대부분은 보통 신속하게 해결되었고, 기차로부터의 대피는 필요하지 않았음. 왜냐하면 기차에 머물러있는 것이 일반적으로 더 안전하기 때문임. 그럼에도 불구하고, 긴급상황은 계속해서 발생하고, 때때로 승객의 사상으로 이어짐. 일부 경우에, 승객과 승무원의 대피 지연, 대피의 어려움, 대피 불가는 사상자수와 심각성에 기여할 수 있음.


승객열차 긴급 시스템에 대한 연방철도청(Federal Railroad Administration, FRA), 미국 교통부(U.S. Department of Transportation)의 규제 대부분은 연방규제(Code of Federal Regulations, CFR) 49조 238항 승객 장비 안전 기준(Passenger Equipment Safety Standards)과 239항 승객 열차 긴급상황 준비(Passenger Train Emergency Preparedness)에 명시되어 있음. 연방철도청의 규제 목적은 긴급상황에서 필요할 때 승객 열차의 안전하고 시기적절하며 효과적인 대피뿐만 아니라 도시간 그리고 통근 열차의 승객과 승무원의 안전을 담보하는 것임.


연방철도청의 연구개발국(Office of Research and Development)은 승객열차의 긴급상황에서 승객과 승무원의 안전을 어떻게 향상시킬 것인가에 대한 연구를 지원하고 있음. 연방철도청의 연구 프로그램의 한 측면은 대피 시간을 명시하는 성능 기반의 기준을 승객열차에 적용가능한지 평가하는데 초점이 맞춰져 있음.


승객열차로부터의 긴급 대피는 여러 동적인 요소와 상태에 달려있는 복잡한 절차임. 긴급상황에서 승객열차로부터 승객이 대피하는데 필요한 시간에 영향을 주는 변수의 상당수가 고려되어야 함.


승객열차 긴급 대피 시스템을 전체적으로 평가하는 방법에 대한 방법론은 현재 존재하지 않음.


교통차량 승객의 탈출 시간을 구축하기 위해 여러 방법이 사용되어 왔음:
1) 승객의 수와 단순한 탈출 경로에 근거한 수계산 및 분석;
2) 긴급 대피 시뮬레이션 또는 대피 실험
3) 대피 컴퓨터 모델을 사용한 분석.


승객 대피 데이터를 구축하는 것은 긴급 대피 시간을 추정하기 위해 가용한 분석도구로 쉽게 사용가능함. 그러나, 구축된 대피 모델들 중 어떤 것도 실제 승객열차 승객 데이터를 사용하여 검증되지 않았음. 더구나, 개인의 민첩함과 물리적 장애는 사람이 승객열차로부터 탈출하기 위해 필요한 시간의 양에 상당한 영향을 미침.


다양한 긴급상황 하에서 미국의 승객열차에서 대피시키기 위해 필요한 시간을 예측할 수 있는 역량에 대해 기존의 다양한 대피 모델이 평가되었음. 대피 컴퓨터 모델에 대한 데이터 입력요소로써 유용성을 검토하기 위해 승객열차의 대피 변수도 검토되었음. 승객열차의 디자인도 검토되었고, 대표적인 대피 시나리오가 개발되었으며, 모델링 목적을 위해 필요한 데이터 입력요소도 파악되었음.


약간의 변형을 통하여, 특정 대피 시뮬레이션 컴퓨터 모델은 여러 다른 승객열타 타입에 대한 대피 시간에서 합리적인 예측치를 제공할 것으로 예상됨.


실제의 승객열차 대피 실험으로부터의 데이터는 개인의 물리적 특성, 열차 차량의 물리적 특성, 데이터가 기록된 시간에서의 운영환경과 결합될 때 대피 시뮬레이션 컴퓨터 모델에 의해 생성된 대피 시간 에측을 검증하는 핵심적인 수단임. 그러나, 참가자들에 대한 부상의 위험 때문에, 높은 위험의 긴급상황 시나리오를 포함하는 대피 관련 시간 데이터를 제공하는 승객열차 대피 실험은 실현가능하지 않을 수 있음.
 

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□ 승객열차 차량의 긴급상황 시나리오에 대한 탈출 컴퓨터 모델의 적용 
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대피 시간 예측에 대하여 여러 컴퓨터 모델이 개발되어 왔음. 대부분은 다양한 공공 빌딩 구조물 ? 예를 들어, 고층 오피스빌딩, 경기장, 대규모의 대중교통 정류장 ? 로부터 대피를 예측하거나 추정하기 위한 용도로 개발되었음.


다음에서는 여러 다양한 탈출 컴퓨터 모델의 사례를 제시함: 
ㅇ ALLSAFE: 인터컨설트 그룹(Interconsult Group), 노르웨이, 1998, 빌딩과 자가용 차량에서의 대피
ㅇ ASERI: IntegrierteSicherheits-Technik, 독일, 1995, 빌딩과 대규모 차량에서의 대피
ㅇ BGRAF: 뉴저지공대(New Jersey Institute of Technology), 미국, 1985, 빌딩에서의 대피
ㅇ CRISP: Fire Research Station, 영국, 1992, 빌딩에서의 대피
ㅇ EESCAPE: Cobau Ltd., 오스트리아, 1983, 고층 건물에서의 대피
ㅇ EGRESS: AEA Technologies, 영국, 1991, 빌딩, 철도역, 선박, 버스에서의 대피
ㅇ EVA: 럿거스 대학(Rutgers University), 미국, 2004, 비행기에서의 대피
ㅇ EVACNET4: 플로리다 대학(University of Florida), 미국, 1984, 빌딩에서의 대피
ㅇ EVACS: 후지타 & 건물 연구소(Fujita & Building Research Institute), 일본, 1988, 빌딩에서의 대피
ㅇ EVACSIM: 빅토리아 공대(Victoria University of Technology), 오스트레일리아, 1994, 고층건물에서의 대피
ㅇ EXIT89: NFPA, 1991, 고층건물에서의 대피
 

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□ 요약 
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⊙ 개관 
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긴급상황에서 승객열차로부터 탑승자의 안전하고 시기적절한 대피는 APTA PRESS 안전 기준뿐만 아니라 연방철도청의 긴급상황 준비와 승객열차 장비에 대한 긴급상황 시스템에 대한 규제에 의해 다루어져왔음. 이 규제들은 주요 사고와 긴급상황으로부터 얻어진 교훈에 대응하기 위해 만들어졌음.


승객열차의 긴급상황에서 승무원과 승객의 안전을 담보하기 위해, 그리고 대피가 필요할 때 열차에 있는 긴급상황 시스템의 사용이 승객와 승무원의 대피를 용이하게 할 수 있도록 시스템 접근방식이 필요함. 이러한 요구사항은 승객열차 차량의 특정 요소 ? 특히, 긴급상황 대피로 ? 에 대한 설계를 제어하기 위해 기능함. 이러한 시스템 접근방식은 승객열차 차량의 설계와 운영에 대한 가변 인자들 ? 탑승자의 대피 능력에 영향을 미치는 인자들간의 상호작용을 포함하여 ? 을 가능한 많이 고려해야 함.


제한적인 여러 승객열차 대피 실험이 유럽뿐만 아니라 미국에서 수행되었음. 그러나, 승객열차 차량 대피 실험의 대부분은 자발적인 참여자로써 보통의 승객을 포함하지 않았고 독특한 열차 운영환경을 고려하지 않았음. 게다가, 이러한 실험에서 얻은 데이터의 대부분은 대중들에게 공개되어 있지 않거나, 다른 열차 차량 타입과 다른 탈출 경로간의 비교를 가능케할 정도로 일관성있게 문서화되어 있지 않음.
 

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⊙ 긴급상황 대피 변수들 
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승객열차로부터의 긴급상황 대피는 여러 동적인 인자와 상태에 의존하는 복잡한 절차임. 승객이 긴급상황에 승객열차로부터 탈출하는데 필요한 시간에 영향을 주는 변수들의 상당수가 고려되어야 함. 승객열차의 대피시간을 평가하는데 있어 고려해야할 중요한 변수는 다음과 같음:


ㅇ 승객의 특징
ㅇ 열차 차량의 기하학과 환경설정
ㅇ 운영 환경
ㅇ 열차 승무원(그리고 긴급상황 대응자)의 훈련
ㅇ 승객의 인지
ㅇ 탈출하는데 승객에 대한 도움
ㅇ 긴급상황 대응자로부터의 도움
 

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⊙ 대피시간 예측과 대피 컴퓨터 모델의 사용 
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열차 차량 장비의 설계와 기능뿐만 아니라 승객열차의 차량 실험에 대한 평가는 승객열차의 운영 환경을 완전히 이해하는데 필요함. 이러한 타입의 평가는 건물 설계에서, 그리고 항공 및 해운 산업에서 상당한 역사를 가지고 있음. 비행기와 선박의 환경설정과 운영 환경에서의 대피 능력은, 긴급상황 대피에 대한 경험적 데이타를 제공한 수많은 연구를 통해 평가되어 왔음. 그러나, 이러한 긴급상황 대피 시범(demonstration)과 실험은 안전과 건강상의 이슈 ? 예를 들어, 참가자들의 미끄러짐, 낙상 등은 부상으로 이어질 수 있음 ? 뿐만 아니라 상당한 비용을 필요로 함.


교통 차량 탑승자의 대피시간을 구축하기 위해 여러 방법이 사용되어 왔음: (1) 탑승자의 수와 단순한 탈출 경로에 근거한 수계산과 분석; (2) 긴급상황 대피 시뮬레이션 또는 탈출 실험; 또는 (3) 대피 컴퓨터 모델을 사용한 분석. 수계산 방법과 개인의 이동에 대한 컴퓨터 대피 모델 방법은 일반적으로 승객의 밀도, 효과적인 복도 넓이, 계단의 길이 등을 사용하며 대피 시간의 추정치를 구축하는데 사용되어 왔음. 그러나, 이러한 계산방법을 승객열차 차량의 대피에 직접적으로 적용하는 것은 다음과 같은 이유로 문제가 있음: (1) 다른 방법은 상당히 다른 탈출 흐름과 탈출 시간을 추정함; 그리고 (2) 복도의 폭과 승객열차 차량 계단의 길이는 빌딩에서 관찰된 범위 밖에 있음.


탑승자의 탈출 데이터를 구축하는 것은 앞에서 언급된 분석도구로 사용하는데 쉽게 적용가능함. 그러나, 볼피 센터(Volpe Center)의 지식에 의하면, 승객열차의 운영환경 안에서 실제적인 탑승자 긴급상황 대피를 시뮬레이션하기 위해 빌딩 기반의 데이터를 사용하는 수계산이나 컴퓨터 방법을 적용하는 것은 아직까지 정확히 검증되지 않았음. 빌딩 모델의 어떤 것도 실제 승객열차 차량의 탑승자 데이터를 사용하여 검증되지 않았음.


게다가, 개인의 민첩성과 물리적 장애는 사람이 승객열차의 차량에서 탈출하기 위해 필요한 시간의 양에 상당한 영향을 미침. 대중을 사용하여 탈출 행동에 대한 유효한 실험을 수행하는데 발생하는 어려움 중의 하나는 사람들을 상당한 부상 위험에 노출시키지 않는 실제적 실험을 어떻게 구현할 것인가임. 따라서, 탈출 행동을 시뮬레이션하는 모델의 사용은 다양한 승객열차 차량 설계에 대해 탈출 시간을 추정하기 위해 수행될 필요가 있는 실제 탈출 실험의 수를 줄일 수 있음.


그러나, 참가자에 대한 부상의 위험 때문에, 승객열차 차량의 탈출 실험은 안정상의 이유로, 혹은 수행하기 너무 비용이 많이 들기 때문에 실현가능하지 않을 수 있음.


연방철도청은 볼피 센터의 관리 하에 영국의 그린위치 대학(University of Greenwich)이 승객열차의 차량 대피 컴퓨터 모델을 새롭게 개발하는 것에 대해 자금을 지원하였음. 이 모델의 검정을 위해서는, 열차 차량으로부터 대피하는 동안 개별 탑승자의 모든 이동 타이밍에 대한 상당한 양의 세부적인 데이터가 필요함. 볼피 센터가 수행한 2005년과 2006년의 통근열차 차량 대피 실험으로부터의 데이터는 새로운 모델에서생성된 승객열차 차량의 대피 시간 예측치를 검증하기 위한 핵심적인 수단을 제공하였음.
 

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