基于Pathfinder的鐵路客運站疏散能力研究

摘 要：大型鐵路客運站具有建筑規模宏大、功能復雜、人員密集等特點，如果發生火災，人員疏散難度很大，將會造成大量的人員傷亡和財產損失。所以研究大型鐵路客運站的疏散能力對保證人員的生命安全起到了至關重要的作用。文章根據疏散能力的定義，分析了影響客運站疏散能力的主要因素，利用Pathfinder疏散仿真軟件構建了成都火車北站1層和2層候車區模型，通過設定模擬條件，進行模擬運算得出車站候車廳在各個時間段的人員疏散數量，最后確定了整個車站的人員疏散能力，并且根據疏散能力和允許疏散時間，推導出了成都火車北站1層2層候車區的最大允許容納的人員數量。

關鍵詞：大型鐵路客運站；疏散能力；最大允許容納的人員數量

1 疏散能力的定義

1.1 疏散能力的定義

大型鐵路客運站疏散能力的定義：指的是客運站在應急情況下，將建筑內部所有的人員疏散撤離到安全區域，在這一過程中客運站所能夠疏散的人員數量，同樣的也可以換一種表述方式：當客運站內部人員數量一定的情況下，從應急突發事件開始到客運站內部所有的人員全部撤離至安全區所需要的最大時間[1]。

1.2 影響疏散能力的因素

影響客運站疏散能力的因素主要有三個：建筑結構因素、人員自身因素，以及應急疏散管理因素[2]。

1.2.1 建筑結構因素

在大型鐵路客運站發生火災的時候，客運站內部的建筑結構會對人員的疏散產生影響，主要表現在：安全出口、疏散通道、樓梯、檢票閘機口、消防疏散指示標志、消防照明設備等的配置情況。

1.2.2 人員自身因素

人員作為客運站疏散的主體對象，肯定對客運站整體的疏散過程產生影響，人員影響疏散的自身因素主要包括有宏觀與微觀兩個方面。

宏觀方面指的是行人交通流特性對疏散過程的影響，通常用行人流密度？籽、人流量f和行走速度v這三個基本特征量來進行描述，它們與通道w的關系式如式1[3]所示。

f=？籽·v·w （1）

其中：人流量指的是在一定時間內通過空間范圍內某一切面的人數，單位是：（人/秒）；人流系數也稱為人員流率？滓，指的是單位時間和單位寬度內通過的人員數量，單位是（人/米·秒）。根據統計資料可以得到，不同的人群在不同的情況狀態下，在不同的出入口的流動系統也不相同。

人流密度指的是單位面積上的人數，單位是：人/平方米，也可以表述為單個人所占面積的多少。客運站內部的人流密度具有時間差異性，比如說在春運期間以及國慶假期之間，客運站內部人流密度就顯著增加，尤其像北京西站，上海東站，成都北站這樣的大型鐵路客運站。客運站內部人員的人流密度越大，疏散越為困難。人流行走速度指的是人員在單位時間的內的行走速度。單位是：m/s。

微觀方面指的是疏散人員的個體特征對疏散過程的影響，主要包括人員的年齡、性別、健康狀況、對環境的熟悉程度、人與人之間的特殊關系、人員受教育的程度、人員是否經歷火災突發事件、是否接受過消防應急疏散的培訓。

1.2.3 應急疏散管理因素

對于大型鐵路客運站這樣的大型公共建筑，要在日常就會形成一套完整的應急管理系統，其中包括對客運站內部疏散設施的日常保養和維修、定期對車站工作人員進行消防培訓和演練、制定突發事件的應急預案等工作，總之有一套完整的車站應急疏散預案和成熟的應急管理系統才能對突發事件下的人員疏散工作做到有序、高效[4]。

2 大型鐵路客運站疏散能力仿真分析

2.1 大型鐵路客運站Pathfinder數值模擬研究

2.1.1 成都火車北站工程概況

文章選取成都火車北站為研究對象，成都火車北站位于成都市北區二環路。坐北朝南，分為上下兩層，上下左右對稱各有4個候車廳，站房面積1.6萬平方米，長167m，建筑高度2層，高度21米，最高聚集人數9000人。

成都火車北站1樓大廳為開敞式結構，中部設有圓形中庭與2層相連接。入口處設有4個檢票口。1樓大廳右側為第一候車廳，左側為重點旅客候車廳以及軟席候車室。左右各設2部自動扶梯。右側通過行人扶梯和第三候車室連接，左側和第二候車室和動車候車室連接。

2.1.2 模型建立

根據成都火車北站上述工程概況，通過Pathfinder疏散仿真軟件以1m的間隔（Snap Gird）建立成都火車北站一層以及二層候車廳模型如圖1所示。

2.1.3 模擬條件設定

根據前面Pathfinder疏散仿真軟件提供的兩種模式，再結合火

災場景，作者選用SFPE模式來分析模型。

（1）仿真過程中設定人員的肩寬為0.38m，穿衣厚度一般取值0.02m，緩沖區域取最小值0.48m，計算得出人員空間為0.16m2/per；（2）模擬過程中設定人員的行走速度為0.9m/s；（3）模擬過程中設定1層以及2層候車廳各隨機分布人員1000名；（4）出口條件設定為：檢票口閘機寬度為1.5m，1層中央大廳進站口寬度為4m，檢票進站口寬度為3m，二層中央進站口寬度為5m，1層以及二層的安全出口寬度為3m，1層左側和右側樓梯寬度為5m。

2.2 大型鐵路客運站疏散能力仿真模擬結果分析

利用Pathfinder疏散仿真軟件進行模擬，在成都火車北站內部人員在不同疏散時間上的位置分布結果如圖2所示。

經過Pathfinder疏散仿真軟件后，可以從圖2中看出：（1）在人員疏散的整個過程中，各個出入口、檢票口均出現了排隊等待的現象。（2）在上下兩層候車區域隨機分2000人的情況下，需要用1min14s的時間的才能全部撤離候車大廳。（3）整個車站在不同時段疏散總人數與疏散的時間段的關系如圖3所示。

根據圖3以及表1，疏散能力按照式（2）取平均值：

i是時間段數。

計算得出，成都火車北站在上述模擬條件下的疏散能力為30.51人/秒，即1830人/分鐘。《建筑防火設計規范》中列出了人員安全疏散所需要的時間如表2所示。

其中成都火車北站屬于人員密集的公共場所，而且為二層建筑，根據《鐵路旅客車站建筑設計規范》GB50266-95[6]各種型號的鐵路旅客車站的站房、站臺雨棚以及地道、天橋的耐火等級都不應該低于二級，所以可以確定成都火車北站的安全疏散時間不大于5min。

由上述條件可以推導出在以上模擬條件下的成都火車北站一樓二樓候車區的最大允許容量為9150人。

3 結束語

（1）首先介紹了大型鐵路客運站疏散能力的定義，分析了影響客運站疏散能力的因素主要有三個：建筑結構因素、人員自身因素、應急疏散管理因素。（2）根據Pathfinder疏散仿真軟件構建了成都火車北站1層和2層候車區模型，通過設定模擬條件，進行模擬運算得出車站候車廳在各個時間段的人員疏散數量，最后確定了整個車站的人員疏散能力，并且根據疏散能力和允許疏散時間，推導出了成都火車北站1層2層候車區的最大允許容納的人員數量。

參考文獻

[1]田玉敏.地鐵車站站臺火災中人員的安全疏散[J].消防技術與產品信息，2005，7.

[2]任常興，張欣，等.人員密集場所突發火災事故應急疏散能力分析[J].中國安全生產科學技術，2010，4.

[3]L.F.Henderson. The statistics of crowd fluids[J].Nature，1971（229）：381-283.

[4]韓利民，李興高，楊永平.地鐵運營安全及對策研究[J].中國安全科學學報，2004，10.

[5]Paul R.DeCicco. Evacuation from fires[M].Bay wood Publishing Company，INC，2002.

[6]GB50226-2007.鐵路旅客車站建筑設計規范[S].

作者簡介：王鑫（1989-），男，漢族，碩士，單位：四川省成都市西南交通大學交通運輸與物流學院，研究方向：安全科學與技術工程。