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Scala mobile più grande per una maggiore capacità

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Figura 2: La relazione tra la capacità dei passeggeri in piedi e l'altezza delle scale mobili per D = 0.4 me D = 0.5 m

Come un piccolo aumento della profondità del passo ha un impatto significativo sull'aumento della capacità di trasporto.

Il trasporto di passeggeri da un livello all'altro è l'obiettivo principale nella progettazione e nel funzionamento delle scale mobili. Le informazioni e gli studi sulle dinamiche dei passeggeri attorno alle scale mobili sono scarsissime. Questa mancanza di conoscenza si estende alla comprensione sconosciuta dell'interazione tra il comportamento dei passeggeri e i parametri di progettazione delle scale mobili. Qui viene valutato l'impatto dell'aumento della profondità del gradino della capacità di trasporto delle scale mobili, in particolare delle scale mobili pesanti.

Questo studio ha rivelato che un piccolo aumento della profondità del gradino nella fascia dei gradini delle scale mobili ha un impatto significativo sull'aumento della capacità di trasporto della scala mobile. Mentre questo è vero sia per il lato in piedi che per quello che cammina, il vantaggio è più in piedi che sul lato che cammina. Oltre ad aumentare la capacità, offre comfort e facilità d'uso ai passeggeri, soprattutto a coloro che hanno una mobilità ridotta.

Il controllo e il miglioramento della capacità dei passeggeri delle scale mobili è rimasto un argomento difficile e complicato. Questo è più corretto per le scale mobili pesanti, installate nelle stazioni della metropolitana e della metropolitana, rispetto alle scale mobili leggere, installate in negozi, centri commerciali e supermercati.[1] Una tipica profondità del gradino su una scala mobile per carichi pesanti è di 400 mm con una larghezza tipica di 1,000-1,200 mm e un'altezza tipica di 200 mm. Le scale mobili per impieghi gravosi sono costruite su un'inclinazione di 30º.

Il concetto di "ellisse umana" di spazio passeggeri è stato introdotto e discusso da Fruin nel 1987 (Figura 1).[2] È stato riscontrato che i passeggeri sulle scale mobili non si oppongono a stare uno accanto all'altro; tuttavia, diventano meno tolleranti quando altri passeggeri stanno dietro o davanti a loro. Questa sensazione si materializza di più quando la scala mobile viene corsa in salita rispetto a quando è corsa in discesa.

AJ Mayo[1] ha studiato la relazione tra la capacità della scala mobile e la velocità alla quale è in esecuzione. Ha scoperto che i passeggeri stanno più vicini l'uno all'altro su una scala mobile lenta che su una veloce. È stata condotta una tecnica di ottimizzazione che ha portato alla conclusione che la capacità massima può essere ottenuta a una velocità di 150 fpm = 0.76 mps.

Lutfi Al Sharif[3] ha esaminato la capacità delle scale mobili dal punto di vista del risparmio energetico. Nonostante il fatto che i passeggeri che camminano verso l'alto utilizzino parte della loro energia per arrivare in cima, il risparmio energetico non è significativo. Tuttavia, quando i passeggeri scendono, la scala mobile inizia a generare energia.

Una revisione generale condotta da Paul Davis[4] è stato utilizzato come materiale di base in questo studio. Questi risultati sono stati utilizzati per determinare l'impatto della profondità del gradino sulla capacità dei passeggeri delle scale mobili, in particolare del tipo pesante.

I gradini vuoti sulle scale mobili vengono generati a causa della sensazione di violazione nell'ellisse umana. I passeggeri smettono di lasciare i gradini vuoti solo quando sono costretti a farlo in un traffico molto intenso. Si ritiene che l'abitudine di lasciare i gradini vuoti sia causata dalla velocità con cui la scala mobile oi passeggeri si sentono più a loro agio lasciando spazio sufficiente per accogliere la loro ellisse spaziale.

I passeggeri che camminano tendono a lasciare un passo e mezzo o due davanti a loro. Questo comportamento è presentato dai passeggeri che camminano per paura che possano essere schiacciati uno accanto all'altro se lo spazio è inferiore.

Analisi della capacità passeggeri permanente

Davis ha teoricamente dimostrato:

  • v = velocità della scala mobile (mpm)
  • D = profondità di un gradino di una scala mobile = 400 mm (la distanza dalla parte anteriore a quella posteriore di un gradino)
  • qs = proporzione di passi utilizzati in piedi
  • Ss = passi al minuto = v/D, il numero di passi che passano un punto sulla scala mobile ogni minuto
  • Cs = capacità al minuto = Ss X qs, il numero di persone che passano un punto sulla scala mobile ogni minuto

Se v = 43.2 mpm, D = 0.4 m e qs = 0.5. Supponendo che, in media, le persone stiano su ogni altro gradino, questo porta a Cs = 54 persone al minuto (ppm). Ma, se cambiamo la profondità del passo D = 0.5 me qs = 1, Cs diventa 86.4 ppm.

Se D = 0.6 me qs = 1, Cs sarà 72 ppm. L'aumento a 0.5 m equivale a un aumento della larghezza del gradino del 25% e un aumento della capacità del 60%. Un aumento della profondità del gradino a 0.6 m da 0.4 m (aumento del 50% della profondità del gradino) determina un aumento della capacità del 33%.

Analisi della capacità dei passeggeri a piedi

Di nuovo, Davis ha teoricamente dimostrato:

  • u = velocità con cui i passeggeri salgono su una scala mobile
  • qw = proporzione di passi utilizzati mentre si cammina
  • v + u = velocità effettiva della scala mobile, la velocità effettiva alla quale i passeggeri camminano
  • Sw = Passi effettivi al minuto = (v + u)/D
  • Cv = Capacità al minuto = Sw X qw, il numero di persone che passano un punto sulla scala mobile ogni minuto

Supponendo che v = 43.2 mpm, D = 0.4 m, u = 36 mpm, qw = 0.33, supponendo che, in media, le persone richiedano tre passi ciascuna per salire. Cw = 65.34 ppm, ma, se cambiamo D in 0.5 me qw = 0.5, Cw diventa 79.2. Se cambiamo D in 0.6 me qw = 0.5, allora Cw = 66.

L'aumento a 0.5 m equivale a un aumento della larghezza del gradino del 25% e un aumento della capacità del 20%. Tuttavia, l'aumento della profondità del gradino a 0.6 m equivale ad un aumento della capacità dell'1%.

Altezza della scala mobile con capacità di passeggeri in piedi

Davis ha scoperto una relazione lineare proporzionale tra l'altezza della scala mobile e la capacità dei passeggeri in piedi (Figura 2). Ha usato una profondità del passo di 0.4 m. La relazione è controllata dalla seguente equazione, in cui H = altezza della scala mobile:

Cs = 0.7483 XH + 41.811 (Equazione 1)

Utilizzando i principi esposti nella sezione "Analisi della capacità passeggeri in piedi", l'aumento della capacità del 60% aumenta il flusso di passeggeri rispetto all'altezza delle scale mobili (Figura 2). L'aumento della larghezza del gradino dello 0.25% migliora significativamente la capacità della scala mobile di trasportare più passeggeri, ma aumentando ulteriormente la profondità del gradino, a 0.6 m, la capacità in piedi aumenta solo del 33%, rispetto al 60% quando la profondità del gradino è 0.5 m.

Altezza della scala mobile con capacità di trasporto a piedi

Davis ha trovato una relazione lineare inversa tra i passeggeri che camminano e l'altezza delle scale mobili (Figura 3). Il rapporto è regolato da:

Cw = -1.7885 XH + 85.654 (Equazione 2)

La sezione precedente "Analisi della capacità dei passeggeri a piedi" indica un aumento della capacità dei passeggeri a piedi del 25% se la profondità del gradino viene aumentata da 0.4 a 0.5 m. Sebbene il rapporto rimanga inverso, l'aumento del trasporto passeggeri è piuttosto significativo. Tuttavia, non ci sarà un impatto significativo sulla capacità dei passeggeri a piedi se la profondità del gradino aumenta a 0.6 m.

Applicazioni e conclusioni

L'aumento della profondità del gradino da 0.4 a 0.5 o 0.6 m avrà un profondo impatto sui design meccanici della fascia gradino, della catena, della ruota dentata di trasmissione superiore e della ruota dentata inferiore del carrello, ma ridurrà il numero di gradini nella fascia gradino, migliorando il numero dei passeggeri trasportati. Inoltre, fornisce potenzialmente un aumento del flusso di passeggeri in piedi del 60% e del flusso di passeggeri a piedi del 25%, pari a un aumento totale dell'85% della capacità dei passeggeri. Lo spazio extra può fornire più comfort e guida facile in modo sicuro, soprattutto per bambini e anziani.

La conversione o l'aggiornamento di gradini di scale mobili con una profondità di 0.5 m anziché 0.4 m è possibile tramite la sostituzione del traliccio. Questo argomento è stato discusso in modo approfondito in uno dei precedenti articoli del tuo autore.[5]

Le dimensioni della sedia a rotelle standard sono di 1200 mm di lunghezza, 760 mm di larghezza e 760 mm di altezza. La distanza tra le grandi ruote posteriori e le piccole ruote di appoggio anteriori è compresa tra 450 mm e 550 mm. Alcune sedie a rotelle sono dotate di sistemi di frenatura a controllo manuale. L'unico modo per una persona su sedia a rotelle di spostarsi da un livello all'altro di un edificio è utilizzare gli ascensori. La disponibilità di ascensori potrebbe essere un problema minore nei centri commerciali e nei supermercati, ma può essere un problema maggiore nelle stazioni della metropolitana e della metropolitana. È quasi impossibile e molto pericoloso per una persona su una sedia a rotelle salire sulle scale mobili esistenti, sia pesanti che leggere. Per cominciare, la dimensione standard del passo esistente non aiuta affatto. L'aumento della larghezza del gradino a 0.5 m darebbe spazio ai produttori di sedie a rotelle per creare un sistema regolabile nelle sedie per facilitarne l'uso sulle scale mobili.

Il pensiero in questo articolo potrebbe indicare un'elevata ambizione futura; tuttavia, con i cambiamenti di buona volontà nei requisiti degli standard, il cambiamento del modo di pensare e della cultura degli ingegneri può essere trasformato non solo dal soddisfare la richiesta di trasportare più passeggeri, ma anche dal rendere il loro viaggio più facile, confortevole e sicuro.

Scala mobile-più grande-Passo-per-più-capacità-Figura-1
Figura 1: L'ellisse umana, le cui misure potrebbero differire da un luogo all'altro del mondo, a seconda della costituzione naturale della popolazione locale. Ad esempio, la taglia media di una persona in Nord America o Nord Europa è maggiore della taglia media di una persona in Estremo Oriente.
Referenze
[1] Mayo, AJ (1966), "A Study of Escalators and Associated Flow Systems", M.Sc. relazione di laurea, Imperial College of Science and Technology (Università di Londra).
[2] Fruin, JJ (1987), Progettazione e pianificazione pedonale, edizione riveduta, Elevator World, Inc.
[3] Al-Sharif, L. (1996), “Escalator Handling Capacity: Standards Versus Practice”, rapporto interno, London Underground Ltd.
[4] Davis, P. (1999), "Stima della capacità delle scale mobili nella metropolitana di Londra".
[5] Albadri, A. (2014), "Studio di fattibilità per valutare l'opzione di sostituzione completa contro la ristrutturazione e la sostituzione dell'intruso di scale mobili nella rete della metropolitana di Londra".
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