大客流情況下導(dǎo)流桿布置對疏散效率的影響研究

徐樹亮

（徐州地鐵運(yùn)營有限公司，江蘇徐州 221000）

“十四五”時(shí)期是徐州推動高質(zhì)量發(fā)展走在前列、全面打造貫徹新發(fā)展理念區(qū)域樣板、加快建設(shè)“強(qiáng)富美高”新徐州的關(guān)鍵階段。在此階段需要全面提升城市功能品質(zhì)，強(qiáng)化城市更新要素保障以及政策扶持，滾動實(shí)施各類城建重點(diǎn)工程，全面提升中心城市承載力。城市軌道交通領(lǐng)域，應(yīng)加快推進(jìn)地鐵3、4、5、6號線工程建設(shè)，構(gòu)建換乘順暢、接駁快速的城市通勤網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)“公交都市”。隨著城市軌道交通建設(shè)的進(jìn)程，地鐵作為城市公共交通運(yùn)輸主要承擔(dān)者，大客流已經(jīng)逐漸“常態(tài)化”。

大客流情況下，車站布置導(dǎo)流設(shè)施對規(guī)范行人走行、疏解行人流線交叉具有重要的意義。但針對疏散過程，導(dǎo)流桿的布置對行人的走行勢必產(chǎn)生一定影響。研究車站疏散問題時(shí)，計(jì)算機(jī)仿真以其成本低、迭代多、可以在假設(shè)較少的情況下對場景進(jìn)行模擬的特點(diǎn)被國內(nèi)外研究廣泛采用[1-3]。目前，針對疏散過程和疏散策略的研究較多[4-7]，針對車站設(shè)施設(shè)備對疏散過程的影響相對較少。導(dǎo)流桿是一種較為特殊的車站設(shè)施，用以規(guī)范行人走行流線，文獻(xiàn)[8]對交織區(qū)進(jìn)行研究，分析導(dǎo)流桿對促進(jìn)交織區(qū)人群行走有序性的作用。

本文旨在以典型車站結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析徐州地鐵的某車站在應(yīng)對不同大客流情況的導(dǎo)流桿布置方式及其主要特點(diǎn)。設(shè)計(jì)仿真試驗(yàn)通過計(jì)算機(jī)仿真建模的方式，研究不同客流強(qiáng)度下的導(dǎo)流桿的布置形式對于車站疏散的影響，為車站的安全運(yùn)營和日常客運(yùn)組織提供參考，提升地鐵運(yùn)營的服務(wù)質(zhì)量，保證乘客出行安全。

1 車站結(jié)構(gòu)與導(dǎo)流桿設(shè)置分析

1.1 非換乘車站基本結(jié)構(gòu)

徐州市城市軌道交通線路中，絕大多數(shù)非換乘站采用地下兩層島式的標(biāo)準(zhǔn)車站布局形式（標(biāo)準(zhǔn)站），該種車站結(jié)構(gòu)占地面積小，工程量較小，是現(xiàn)階段我國城市軌道交通車站中采用最多的一種車站結(jié)構(gòu)。

標(biāo)準(zhǔn)站通常采用單承重柱和雙承重柱兩種形式，由車站需要承擔(dān)的客流壓力決定。站廳和站臺分別位于上下兩層，通過3樓扶梯連接，該站的扶梯組布置采用標(biāo)準(zhǔn)模式，即左側(cè)兩扶梯、中部步梯升降梯、右側(cè)步梯扶梯。

站臺長度由車站所在線路的車型長度決定，我國主要采用A型車6節(jié)編組、B型車6節(jié)編組、A型車8節(jié)編組等典型列車編組形式。在車站地理位置能夠滿足條件的情況下，在四個(gè)角設(shè)置A、B、C、D四個(gè)出口，在地理位置受限或有地上其他建筑連接時(shí)，可能有站型變更，但基本符合基本站型結(jié)構(gòu)。

1.2 大客流情況及分級

為了對不同客流強(qiáng)度的情況采取針對性的客流組織措施，根據(jù)車站中特定位置積留乘客的數(shù)量對地鐵中的客流強(qiáng)度進(jìn)行分級。不同的客流強(qiáng)度采用不同的客流組織手段進(jìn)行組織，提高服務(wù)質(zhì)量和精準(zhǔn)分配客運(yùn)設(shè)施。

根據(jù)車站客流強(qiáng)度和分布情況，大客流分為三級，各級客流均具備獨(dú)立的啟動條件和其應(yīng)對措施[9]。

標(biāo)準(zhǔn)車站的付費(fèi)區(qū)較小，對乘客的滯留作用小，通常對1、3級客流進(jìn)行響應(yīng)。站臺乘客大客流時(shí)，需要布置導(dǎo)流桿，對乘客的安檢、購票過程的排隊(duì)進(jìn)行折疊，防止車站非付費(fèi)區(qū)的擁堵。

主要鐵馬布置方式如圖1、圖2所示。

圖1 折疊型排隊(duì)鐵馬布置

圖2 順延型排隊(duì)鐵馬布置

折疊型鐵馬布置方式通過讓行人在安檢機(jī)前折疊排隊(duì)有效規(guī)范行人空間位置，避免站廳混亂，節(jié)省站廳空間。順延型車站排隊(duì)鐵馬布置方式通過合理利用站型結(jié)構(gòu)，依站型延伸至出口位置，有效延長行人排隊(duì)過程。

2 導(dǎo)流桿形態(tài)對疏散過程的仿真分析

研究在大客流情況下不同類型的安檢排隊(duì)導(dǎo)流桿布置形式對于車站疏散效率的影響，設(shè)置不同的仿真場景。

2.1 仿真場景構(gòu)建

基本假設(shè)：

（1）根據(jù)規(guī)范，疏散發(fā)生時(shí)，行人走行速度按照1.1 m/s進(jìn)行設(shè)置。

（2）車站客流特征為該車站遠(yuǎn)期或控制期客流。

（3）疏散場景為工作日早高峰時(shí)段，假設(shè)車站疏散發(fā)生在車站服務(wù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)400 s后。

（4）各類設(shè)備通行能力按照《地鐵按疏散規(guī)范》（GB/T 33668—2017）[10]進(jìn)行設(shè)置。

根據(jù)車站基本構(gòu)造和車站客流特征，使用Anylogic仿真軟件構(gòu)建疏散仿真模型。仿真建模分為流程建模過程和環(huán)境建模過程，在環(huán)境建模中，根據(jù)車站的基本結(jié)構(gòu)和設(shè)施設(shè)備配置情況進(jìn)行繪制。在流程建模中，對行人的判斷和選擇以及行人走行的基本邏輯進(jìn)行構(gòu)建，完成乘客各類行為的模擬，對模型運(yùn)行過程中的車站累計(jì)密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

在大客流情況下，布設(shè)導(dǎo)流桿會增加疏散時(shí)間，順延型的布置方式對疏散時(shí)間的影響基本與折疊2層的導(dǎo)流桿印象程度相同，疏散時(shí)間差為25.47 s。折疊型的布置方式對疏散時(shí)間影響較大，且隨著折疊排隊(duì)數(shù)量的增加，疏散時(shí)間明顯增加。折疊次數(shù)增加至4次時(shí)，90%人數(shù)疏散完成時(shí)間增幅不明顯，但總疏散時(shí)間增幅較大，說明疏散過程的最后過程拖尾，少量行人在站內(nèi)繞行、逗留時(shí)間過長。

疏散過程中行人通過進(jìn)出閘機(jī)位置向站外進(jìn)行疏散，整個(gè)疏散過程中的沖突點(diǎn)為行扶梯出口處、進(jìn)出站閘機(jī)處、導(dǎo)流桿繞行處。

三層折疊導(dǎo)流桿站廳疏散密度如圖3所示。

圖3 三層折疊導(dǎo)流桿站廳疏散密度

不同折疊層數(shù)下疏散時(shí)間差異如表1所示。

表1 不同折疊層數(shù)下疏散時(shí)間差異 單位：s

安檢位置布設(shè)導(dǎo)流桿時(shí)，行人需要在該位置進(jìn)行繞行，速度削減嚴(yán)重，走行距離增加。標(biāo)準(zhǔn)折疊型導(dǎo)流桿布置下疏散過程耗時(shí)增加至316 s，行人安全無法得到保障。疏散過程中布置導(dǎo)流桿會使行人主觀路徑判斷產(chǎn)生變化，導(dǎo)致行人對各出口的選擇不均衡，大幅度延長疏散時(shí)間。

相比于折疊型的導(dǎo)流桿，順延型導(dǎo)流桿對行人在整個(gè)走行過程中速度削減較小，但行人走行通過率受導(dǎo)流桿布置寬度限制。走行方向與疏散方向大體一致，但行人不規(guī)則走行導(dǎo)致通道內(nèi)走行效率低下。相對于順延型的導(dǎo)流桿布置，行人在折疊位置擁堵時(shí)，行人密度較大且視野受限，容易造成心理壓力和過激行為。

2.2 疏散時(shí)間隨進(jìn)站速率的靈敏度分析

進(jìn)站客流量較大時(shí)，車站需要在站廳進(jìn)行客流組織控制乘客行為。導(dǎo)流桿主要用于解決進(jìn)站客流較大的情況，分析進(jìn)站客流量變化的情況下對疏散時(shí)間的影響極其重要。故設(shè)計(jì)試驗(yàn)對不同的進(jìn)站客流情況進(jìn)行仿真分析，統(tǒng)計(jì)每個(gè)疏散過程的疏散時(shí)間-人數(shù)分布情況，繪制在同一張圖表中。

仿真參數(shù)設(shè)置：進(jìn)站速率分別設(shè)置為0～8 000 人/h，步長為800 mm，對不同進(jìn)站客流量下的車站疏散過程進(jìn)行仿真分析。

順延型的車站疏散過程變化比較統(tǒng)一，在疏散開始階段，站廳和站臺疏散過程相對獨(dú)立。站廳行人疏散在500 s時(shí)疏散完成，站臺行人通過一系列通道類設(shè)施陸續(xù)抵達(dá)地面，過程有較為明顯階段性。

折疊型的鐵馬布置方式的疏散過程中，站廳疏散時(shí)間較長，全局疏散時(shí)間受站廳疏散過程影響，且影響持續(xù)時(shí)間增幅明顯。走行距離較長導(dǎo)致疏散時(shí)間分布離散型較大，在疏散人數(shù)增加的過程中分層性不明顯，站廳滯留行人還會與站臺抵達(dá)的乘客競爭出站設(shè)備。

折疊型、順延型布置下的疏散人數(shù)時(shí)間分布如圖4所示。

圖4 折疊型、順延型布置下的疏散人數(shù)時(shí)間分布

隨著進(jìn)站速率增大，車站內(nèi)疏散人數(shù)大幅度增加，兩種類型的導(dǎo)流桿布置方案疏散總時(shí)間變化較小，但疏散人數(shù)隨時(shí)間的變化形態(tài)變化較大。

隨著乘客到達(dá)速率增加，兩種類型的導(dǎo)流桿布置形式疏散時(shí)間增加不明顯，但是折疊型的導(dǎo)流桿布置方式站廳疏散過程效率較低，使行人的整體疏散時(shí)間增加，且隨客流增加特性明顯。順延型影響較小，在開始疏散較短時(shí)間內(nèi)，車站的客流分布特征就呈較為統(tǒng)一的狀態(tài)。

3 結(jié)語

本文研究地鐵標(biāo)準(zhǔn)車站的主要結(jié)構(gòu)特征，討論大客流的分級標(biāo)準(zhǔn)，研究不同大客流情況下車站導(dǎo)流桿的布置情況。針對各類不同的導(dǎo)流桿布置形式，構(gòu)建地鐵車站疏散仿真模型，對不同導(dǎo)流桿布置形式下、不同客流情況下的疏散過程進(jìn)行仿真分析。

研究表明，導(dǎo)流桿布置對車站疏散過程影響明顯，順延型和折疊型的導(dǎo)流桿布置均會對疏散時(shí)間有明顯影響，但原因不同。順延型的導(dǎo)流桿布置，行人走行通過率受導(dǎo)流桿布置寬度限制，行人不規(guī)則走行導(dǎo)致在通道內(nèi)走行效率低下。折疊型的導(dǎo)流桿布置會造成行人繞行降低速度，增加走行時(shí)間，擁堵時(shí)行人密度較大且視野受限，容易造成心理壓力和過激行為。折疊型的導(dǎo)流桿布置對疏散過程的影響明顯，隨折疊次數(shù)增加疏散時(shí)間顯著增加，折疊層數(shù)為4層時(shí)，疏散時(shí)間最多增加49.92 s。

研究不同客流量在相同導(dǎo)流桿布置形式下的疏散表現(xiàn)，客流量的增加對疏散整體時(shí)間影響較小，但疏散過程中差異較大。順延型的車站疏散過程變化在疏散開始階段100 s后，原處于車站站廳的乘客基本全部疏散完成，隨后過程中的疏散人數(shù)變化差異較小，即客流量的增加對疏散過程影響有限。布置折疊型的導(dǎo)流桿時(shí)，隨著乘客數(shù)量增加，疏散整個(gè)過程中車站留存人數(shù)較多，在疏散結(jié)束時(shí)刻，差異越來越小，疏散時(shí)間差異較小。

在日常車站應(yīng)對大客流情況時(shí)，順延型與折疊型的車站布置均會對車站疏散時(shí)間造成影響，折疊型的導(dǎo)流桿布置層數(shù)的增加會導(dǎo)致疏散時(shí)間明顯增加。客流量逐漸增加時(shí)，順延型的導(dǎo)流桿布置對疏散過程的適應(yīng)性較好，在疏散前期階段疏散效率更高。