Elevator evacuation : Exploring behavioural aspects

Abstract

As tall buildings and deep underground structures around the world increase in both numbers and complexity, the issues with evacuation of such structures, e.g., fatigue during evacuation or difficulties for people with functional limitations to evacuate, become more prominent. Elevator evacuation could be a possible solution to these matters but in order for such elevators to be an effective solution for evacuation, they have to be used by the evacuees. Thus, the human behaviour aspects of elevator evacuation, such as willingness to use the elevators and accepted waiting times, are crucial for their effectiveness. The current research aims to increase the knowledge of these aspects in order to improve the possibility to utilise elevator evacuation in buildings and other structures. To achieve this, three different experiments were conducted using different experimental methods and performed in different settings (i.e., high-rise buildings and a virtual underground metro station) to collect human behaviour data on elevator evacuation. The results show that even though there is a general reluctancy towards the use of elevators in a hypothetical evacuation scenario, most people tried to use an elevator to exit in a unnannounced evacuation scenario in a high-rise hotel building. In experiments performed in a virtual underground metro station, the willingness to use evacuation elevators was significantly increased by technical systems, such as information and guidance systems. In a similar manner, longer waiting times were accepted when count-down timers were present above the elevators, showing how long the evacuees had to wait before an elevator would arrive. To help designers consider the uncertainties associated with the behavioural aspects of elevator evacuation, a design strategy is proposed. This strategy can be used when incorporating evacuation elevators in the evacuation design of a building, or other facility.

Abstract (Swedish)

En fråga som tidigare inte fått mycket uppmärksamhet, men som på senare tid hamnat i fokus, är utrymningsmöjligheterna vid brand i byggnader där vertikal förflyttning är en förutsättning. Sedan terroristattacken mot World Trade Center 2001 har flertalet studier belyst att användandet av hissar för utrymning skulle kunna vara en möjlig lösning för att effektivisera utrymningen av höga byggnader. Trots detta är dock strategin med utrymningshissar fortfarande en ovanlig lösning runt om i världen. En viktig orsak till att utrymningshissar inte förekommer oftare är sannolikt på grund av osäkerheter i människors agerande kopplat till sådana hissar. Det inlärda beteendet att hissar inte ska användas vid brand gör det förväntade beteendet vid utrymning komplext. De studier som tidigare genomförts inom ämnet har primärt varit hypotetiska enkätstudier och validiteten hos denna forskningsmetod på området har inte studerats vidare. Huvudsyftet med forskningen inom denna avhandling har därför varit att öka kunskapen om människors agerande i utrymningssituationer med utrymningshissar. Målet är att en ökad kunskapsbas även ska öka möjligheterna för att tillämpa lösningen i byggnader och andra anläggningar.
För att uppfylla syftet delades forskningen in i två delar. I den första delen genomfördes en sammanställning av tidigare utförd forskning samt en utveckling av en designstrategi som kan användas som stöd när utrymningshissar ska tillämpas. Syftet med strategin är att stödja praktiserande ingenjörers arbete i fall där utrymningshissar ska ingå i utrymningskonceptet. I den andra delen av forskningen utfördes tre olika experiment för att studera människors beteende kopplat till utrymningshissar. Experimenten utfördes med olika försöksmetoder och i olika miljöer. Resultaten från försöken innebär ny kunskap om människors beteende vid hissutrymning både i höga byggnader och i djupt belägna undermarkstationer. 
Resultaten från de utförda försöken visar att det finns en generell motvilja till att använda utrymningshissar när personer tillfrågas i ett hypotetiskt scenario. Dock använde nästan alla deltagare utrymningshissar när ett oannonserat utrymningsförsök genomfördes på sextonde våningen i en hotellbyggnad. En viktig slutsats är därför att det finns en skillnad mellan uppfattningen av det egna beteendet och det faktiska beteendet när utrymningshissar ska användas. Det kan även konstateras att det faktiska användandet av utrymningshissar i en utrymningssituation sannolikt är väsentligt högre än det som visats i tidigare studier.
Resultaten visar även att viljan att använda en utrymningshiss kan påverkas med hjälp av olika informations- och vägledningssystem. Detta studerades i försök utförda i Virtual Reality där en djupt belägen undermarkstation skapades. I grundfallet, med endast statisk utrymningsskyltning som vägledning, var viljan att använda utrymningshiss låg. Genom att inkludera olika informations- och vägledningssystem i utformningen ökade dock denna vilja avsevärt. På liknande sätt visade försöken att den accepterade väntetiden för utrymningshissar är relativt kort om ingen information ges. Om information om förväntad tid tills hissen anländer förmedlas vid hissen så ökar dock den accepterade väntetiden. 
Denna avhandling tillför ny kunskap till ämnet men komplexiteten och osäkerheterna i människors beteende kopplat till utrymningshissar är fortfarande relativt omfattande. Vikten av att systematiskt behandla dessa osäkerheter är därför väsentlig. Detta kan exempelvis göras genom att använda den föreslagna designstrategin. Genom att använda informationen som presenteras i denna avhandling kan tillämpning av utrymningshissar i byggnader och andra anläggningar underlättas.

• author: Mossberg, Axel
• supervisor: Daniel Nilsson; Håkan Frantzich; Enrico Ronchi; Robert Mcnamee
• opponent: Dr McConnell, Nigel, Ulster University, United Kingdom.
• organization: Division of Fire Safety Engineering
• publishing date: 2022-05-20
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Other Civil Engineering
• keywords: elevator evacuation, evacuation, human behaviour, exit choice, waiting time, occupant evacuation elevator, lift
• pages: 181 pages
• defense location: Lecture Hall V:A, building V, John Ericssons väg 1, Faculty of Engineering LTH, Lund University, Lund.
• defense date: 2022-06-17 09:00:00
• ISBN: 978-91-8039-237-2
• ISBN: 978-91-8039-238-9
• language: Swedish
• LU publication?: yes
• id: f038ae8b-363f-43d8-9d97-ea3711d8cb45
• date added to LUP: 2022-05-18 13:47:25
• date last changed: 2022-05-20 14:49:49