王 琳 張國奧 徐 杭

(西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，610031，成都 ∥ 第一作者，講師)

隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大和城市發(fā)展進(jìn)程的不斷推進(jìn)，在客流較大的地鐵車站，如何合理布置車站的設(shè)備設(shè)施、劃分車站空間使用情況對(duì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)的疏散時(shí)間長短有重要影響。用于疏散的通道類設(shè)施設(shè)備主要為疏散樓梯、用于疏散的自動(dòng)扶梯和疏散通道[1]，研究疏散中可用的樓扶梯的空間位置和出口的開放情況對(duì)疏散時(shí)間的影響有重要意義。

目前，針對(duì)地鐵車站樓扶梯和出口的空間位置和使用情況對(duì)疏散影響的研究，主要選取開通運(yùn)營后的車站進(jìn)行分析[2-3]。分析的重點(diǎn)一是集中在車站設(shè)施設(shè)備的建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，考慮不同的建筑形式和設(shè)備布局對(duì)疏散過程的影響[4]；二是集中在實(shí)際運(yùn)營中設(shè)備的使用情況對(duì)疏散過程的影響。鮮有文獻(xiàn)考慮車站發(fā)生災(zāi)害時(shí)不同位置的樓扶梯和出口無法用于疏散的情況。本文采用Anylogic仿真軟件構(gòu)建仿真模型，以徐州地鐵1號(hào)線彭城廣場站為例，設(shè)計(jì)不同位置的樓扶梯和出口無法用于疏散的場景，分析樓扶梯空間位置和出口開放情況對(duì)疏散的影響。

1 車站疏散基礎(chǔ)條件

1.1 車站疏散設(shè)施設(shè)備基本情況

選用Anylogic仿真軟件構(gòu)建仿真模型。Anylogic軟件的行人庫采用社會(huì)力模型算法，能精確模擬人的心理對(duì)行為的影響，能夠根據(jù)當(dāng)前所處的社會(huì)環(huán)境，運(yùn)用經(jīng)典物理學(xué)進(jìn)行受力分析，模擬移動(dòng)速度變化。

本文研究的基本疏散場景為地下兩層島式車站的標(biāo)準(zhǔn)布局車站，地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層，由2組樓扶梯、1組樓梯和無障礙電梯連接站臺(tái)層與站廳層。車站出口通常分布在矩形車站的4個(gè)角，根據(jù)地理位置和車站性質(zhì)增設(shè)其他出口；車站內(nèi)付費(fèi)區(qū)和非付費(fèi)區(qū)由進(jìn)出站閘機(jī)連接，其他位置使用護(hù)欄進(jìn)行阻攔；樓扶梯組連接付費(fèi)區(qū)內(nèi)站廳和站臺(tái)，通常采用3組布置形式[5]。車站內(nèi)部的主要疏散設(shè)備為通道類設(shè)備，包括樓扶梯、走行通道、進(jìn)出站閘機(jī)等設(shè)備。車站出口樓扶梯數(shù)量由站型及地理位置決定，變化較大。

本文選擇徐州地鐵1號(hào)線彭城廣場站(見圖1)進(jìn)行疏散仿真。根據(jù)彭城廣場站火災(zāi)應(yīng)急處置預(yù)案，站臺(tái)乘客由1號(hào)口、3號(hào)口、4號(hào)口進(jìn)行疏散。

圖1 徐州地鐵1號(hào)線彭城廣場站站廳及站層布置圖

1.2 車站疏散基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

彭城廣場站在1號(hào)線一期工程開通當(dāng)年的早高峰進(jìn)站客流量為314人/h、出站客流量為3 298人/h，工作日早高峰上行方向徐醫(yī)附院站—彭城廣場站的區(qū)間斷面客流量為6 563人/h。

根據(jù)《地鐵安全疏散規(guī)范》[1]，場景設(shè)置按超高峰時(shí)段1列列車進(jìn)站?？繒r(shí)刻、只發(fā)生一處火災(zāi)考慮。

人員默認(rèn)走行速度取值為新建地鐵站的行人舒適速度1.1 m/s[1]。實(shí)際走行速度根據(jù)行人所處的社會(huì)環(huán)境能夠自動(dòng)變化。

1.3 車站疏散基本場景

按照基本疏散場景運(yùn)行仿真模型，疏散人數(shù)隨時(shí)間分布如圖2所示。時(shí)間t=0時(shí)，列車到達(dá)車站；t1階段，客室內(nèi)乘客、站臺(tái)等候乘客以及正在樓扶梯上的乘客開始向站廳疏散；t2階段，車站總?cè)藬?shù)的疏散速率基本為常數(shù)，到210 s左右，站臺(tái)層全部疏散完畢；t3階段，疏散結(jié)束。

圖2 基本疏散場景下疏散人數(shù)隨時(shí)間分布

對(duì)疏散過程有明顯影響的通道類設(shè)施為樓扶梯、站廳通道、進(jìn)出站閘機(jī)。進(jìn)出站閘機(jī)對(duì)疏散過程中行人的疏散有明顯的阻滯作用。在閘機(jī)入口處往往有行人聚集，對(duì)疏散時(shí)間有明顯的影響。但由于閘機(jī)成組布置，疏散時(shí)進(jìn)出及雙向閘機(jī)均完全打開，同時(shí)站廳區(qū)域空間較大，對(duì)于行人而言能夠有較好的視野，短時(shí)間內(nèi)能夠自組織和自分配，對(duì)疏散時(shí)間影響較小，故不進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)研究。

2 疏散時(shí)間影響因素仿真分析

站臺(tái)層樓扶梯空間布局和出口開放情況對(duì)疏散時(shí)間影響最大。為研究兩者對(duì)疏散總時(shí)間造成的影響，設(shè)置對(duì)照?qǐng)鼍叭缦拢?/p>

1) 在樓扶梯維修或故障情況下，疏散可用的樓扶梯總數(shù)減少。在站臺(tái)所有可用樓扶梯上行通過能力相同的情況下，分析可用的樓扶梯空間位置的不同對(duì)疏散時(shí)長的影響。

2) 火災(zāi)位置或障礙物位置會(huì)導(dǎo)致出口無法開放，分析3個(gè)出口分別無法用于疏散的情況下對(duì)疏散時(shí)長的影響。

2.1 樓扶梯空間位置對(duì)疏散的影響

災(zāi)害發(fā)生時(shí)，車站內(nèi)的下行扶梯停止運(yùn)行作為樓梯使用，上行扶梯按照原速度保持上行，對(duì)于疏散更有效。本文研究采用下行扶梯停止運(yùn)行作為樓梯使用，上行扶梯保持上行的策略?；臼枭鼍跋聵欠鎏菔褂们闆r如圖3所示。

圖3 基本疏散場景下的車站樓扶梯使用方案

2.1.1 疏散場景設(shè)置

為研究樓扶梯空間位置對(duì)疏散時(shí)長的影響，設(shè)置場景1-1和場景1-2，分別為兩側(cè)扶梯各一個(gè)處于不能通過的狀態(tài)。左側(cè)2個(gè)扶梯不能通過，右側(cè)扶梯正常使用，該場景與右側(cè)2個(gè)扶梯不能通過的情況等效。各疏散場景下樓扶梯使用情況如表1所示。

表1 各疏散場景下車站樓扶梯使用情況

2.1.2 站臺(tái)疏散過程分析

對(duì)兩個(gè)場景分別進(jìn)行20次測試后取疏散時(shí)間平均值，站臺(tái)人數(shù)隨時(shí)間分布如圖4所示。在t1時(shí)間段，場景1-1、場景1-2相較于基本場景疏散情況，疏散速度較低，因?yàn)槭芟抻谡九_(tái)總扶梯輸送能力。t1時(shí)間過后，基本場景情況下疏散速度影響較小，但場景1-2疏散速度明顯減緩。原因在于，無干預(yù)的情況下，行人傾向于選擇視野范圍內(nèi)較近的扶梯組，導(dǎo)致行人在左側(cè)扶梯組處大量聚集，站臺(tái)整體設(shè)備利用不均衡。在210 s后的場景1-2中，站臺(tái)所有的滯留乘客仍在左側(cè)扶梯組處等待服務(wù)，由站臺(tái)疏散至站廳所需的時(shí)間已經(jīng)超過6 min，全部乘客疏散至地面的時(shí)間接近500 s，極大超過《地鐵安全疏散規(guī)范》所規(guī)定的安全疏散時(shí)間，危險(xiǎn)隱患較大。

圖4 不同疏散條件下站臺(tái)人數(shù)隨時(shí)間分布

場景1-1同場景1-2的區(qū)別主要在于，場景1-1中的乘客能夠較為均衡地利用多個(gè)扶梯的能力，因此在有設(shè)備暫停使用時(shí)，仍然能夠滿足安全疏散時(shí)間要求。

針對(duì)場景1-2出現(xiàn)的問題，做出如下優(yōu)化：通過廣播和引導(dǎo)對(duì)乘客的扶梯選擇進(jìn)行干預(yù)，均衡各個(gè)扶梯組的使用情況。場景1-2加入引導(dǎo)前和加入引導(dǎo)后的站臺(tái)疏散情況如圖5、圖6所示。在疏散至170 s時(shí)各個(gè)扶梯組利用基本達(dá)到均衡，疏散總時(shí)間為332 s，符合《地鐵安全疏散規(guī)范》要求。

圖5 場景1-2(加入引導(dǎo)前)疏散至170 s時(shí)站臺(tái)行人分布情況

圖6 場景1-2(加入引導(dǎo)后)疏散至170 s時(shí)站臺(tái)行人分布情況

如圖6所示，在t1時(shí)間段過后，場景1-1和場景1-2均開始出現(xiàn)能力使用不均衡的情況，對(duì)整個(gè)站臺(tái)而言疏散受到限制。通過車站人為引導(dǎo)，疏散效率提升明顯。

2.2 出口開放情況對(duì)疏散過程的影響

在車站疏散過程中，根據(jù)彭城廣場站火災(zāi)應(yīng)急處置預(yù)案，站臺(tái)乘客由1號(hào)口、3號(hào)口、4號(hào)口進(jìn)行疏散，如圖1所示。

2.2.1 疏散場景設(shè)置

為研究出口空間布局對(duì)疏散過程影響，設(shè)置如表2所示的3組不同場景，。

表2 各疏散場景車站出口開放情況

2.2.2 站廳疏散過程分析

對(duì)3組疏散場景進(jìn)行仿真模擬。疏散全過程乘客走行密度如圖7所示。其中1號(hào)口走行流線較為復(fù)雜，客流密度較大，對(duì)乘客走行阻滯較多。在場景2-1中，1號(hào)口無法用于疏散，行人在走行過程中的路線復(fù)雜度較低，走行流線有至多2處折角。在場景2-2和場景2-3中，行人前往1號(hào)口走行路徑較為復(fù)雜，行人走行過程中有多處折角，行人在折角處密度較高，對(duì)走行效率有一定影響。3號(hào)口的疏散流線簡單，只在拐角位置有較為明顯的客流密度較大的情況，但走行路徑較長。4號(hào)口走行流線簡單且走行距離較短。

圖7 不同疏散場景疏散全過程行人密度圖

綜合考慮折角數(shù)量與路徑選擇難度，將走行流線的復(fù)雜程度分為1～5級(jí)。各疏散場景的仿真結(jié)果如表3所示。在各個(gè)疏散場景中，場景2-1的疏散時(shí)間最長，場景2-2、場景2-3其次且疏散時(shí)間相近；場景2-1中的行人避開了走行流線最復(fù)雜的1號(hào)口，疏散時(shí)間卻最長，說明雖然關(guān)聯(lián)流線復(fù)雜程度較高的疏散口對(duì)乘客的疏散時(shí)間有一定影響，但是走行距離對(duì)乘客的疏散時(shí)間則有更大影響。彭城廣場站1號(hào)口的出口寬度較大，雖然在折線拐角位置行人密度較大，但滯留時(shí)間較短，對(duì)整體疏散影響并不大。場景2-1的疏散時(shí)間最長，說明在保持一定的空間服務(wù)水平的情況下，站廳走行距離對(duì)疏散影響最大。當(dāng)緊急情況發(fā)生時(shí)，工作人員應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)乘客從走行距離較短的出口進(jìn)行疏散，以提高疏散效率。

表3 不同疏散場景的仿真結(jié)果

3 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了不同位置的樓扶梯和出口無法用于疏散的場景，研究了地鐵車站不同位置的樓扶梯和出口開放情況對(duì)疏散的影響。

1) 針對(duì)樓扶梯空間位置對(duì)疏散的影響，設(shè)置了2個(gè)場景與基本場景進(jìn)行對(duì)照。在站臺(tái)層樓扶梯空間位置分布差異較大的場景下，通過合理引導(dǎo)乘客能夠大幅提高乘客使用設(shè)備的均衡程度，提高疏散效率。

2) 針對(duì)出口開放情況對(duì)疏散的影響，設(shè)置了3個(gè)場景與基本場景進(jìn)行對(duì)照。在疏散通道寬度不受限的情況下，流線的復(fù)雜程度對(duì)乘客疏散時(shí)間有一定影響，但乘客在站廳層的走行距離對(duì)疏散時(shí)間影響較大。

本文研究內(nèi)容可為地鐵車站客運(yùn)組織和應(yīng)急組織提供一定的指導(dǎo)。本文研究的是典型空間結(jié)構(gòu)的車站按既定規(guī)范條件下的基本疏散情況中的2個(gè)關(guān)鍵因素，其中乘客行為、閘機(jī)位置對(duì)疏散的影響，以及不同的車站空間布局、換乘站的布置與使用等因素對(duì)疏散的影響還需進(jìn)一步研究。