基于Anylogic技術(shù)的城市軌道交通換乘車站應(yīng)急疏散方案研究

摘 要：地鐵站作為客流集散的公共場所，一旦遇上火災(zāi)等突發(fā)事件，如何在最短時間內(nèi)將乘客疏散至安全區(qū)域，是保證運(yùn)營安全的重要課題。本文以杭州市人民廣場地鐵站為研究對象，采用AnyLogic軟件搭建仿真模型，模擬站內(nèi)火災(zāi)應(yīng)急情況下乘客的疏散過程，進(jìn)而對現(xiàn)有疏散方案進(jìn)行分析，從中找出疏散方案的不足之處。最終通過加強(qiáng)廣播引導(dǎo)、加強(qiáng)對站臺及站廳層乘客的疏導(dǎo)、封閉換乘通道以及設(shè)置引導(dǎo)標(biāo)志四個方面對現(xiàn)有疏散方案進(jìn)行改善。研究成果為車站突發(fā)事件應(yīng)急疏散設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通 Anylogic仿真 疏散方案

1 前言

截至2023年年底，我國共有55個城市開通運(yùn)營城市軌道交通線路306條，運(yùn)營里程10165.7公里，完成客運(yùn)量約26.7億人次。[1]地鐵站作為客流集散關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，通常會聚集大量行人，而大部分地鐵站位于地下深處，是一個相對封閉的場所，一旦發(fā)生火災(zāi)或恐怖襲擊等突發(fā)事件，若不能在短時間內(nèi)將乘客疏散至安全地點(diǎn)，極易造成踩踏事件，進(jìn)而引發(fā)二次事故，造成更為嚴(yán)重的影響。[2]因此研究地鐵站突發(fā)事件行人疏散規(guī)律，并且找出能夠縮短疏散時間和緩解疏散壓力的疏散方案具有重要意義。[3]但突發(fā)事件具有突發(fā)性和引發(fā)因素多樣性等特性，通過行人疏散演習(xí)的方式來研究疏散規(guī)律則顯得缺乏科學(xué)性和準(zhǔn)確性，而且疏散演習(xí)不僅成本高、可控性差還具有一定的危險性。而通過計算機(jī)仿真的方式來模擬地鐵站突發(fā)事件行人疏散過程，不僅可以將地鐵站行人疏散的過程直觀地展示出來，而且還能通過不同的指標(biāo)對行人疏散效果進(jìn)行評價，最終選擇最優(yōu)的地鐵站行人疏散方式，對現(xiàn)實(shí)場景中行人如何快速、安全、有序地疏散至安全區(qū)域，避免二次事故的發(fā)生具有參考價值。[4]

2 車站簡介

人民廣場站位于杭州市蕭山區(qū)市心中路與金城路路口，緊臨人民廣場，為地鐵2、5號線的換乘站。2號線在上，5號線在下，結(jié)構(gòu)呈“T”字型，換乘客流主要使用5號線站臺B端與2號線站臺中端樓梯的節(jié)點(diǎn)換乘，少部分利用站廳進(jìn)行換乘，固易在換乘端站臺產(chǎn)生客流堆積。[5]人民廣場站站廳平面圖如圖1所示。

人民廣場站客流主要來源于周邊的社區(qū)、商業(yè)辦公樓、購物商場及換乘客流?？土髟诠ぷ魅罩饕猿丝蜕舷掳酁橹?，早高峰一般出現(xiàn)在07：30到09：00，08點(diǎn)是峰值；晚高峰17：30到19：00，18點(diǎn)是峰值。休息日全天客流平緩，以購物娛樂人員為，早晨09：00到晚上21：00無明顯峰值，全天都較平均。周末及節(jié)假日特點(diǎn)全天客流平緩，主要是外出購物、訪友、休閑、商務(wù)客流為主，平峰時間延長，早晚高峰與工作日相比不顯著。

3 仿真模型搭建

3.1 Anylogic仿真流程

AnyLogic仿真軟件為俄羅斯XJ Technologies公司研發(fā)推廣的綜合性計算軟件，可以模擬較為復(fù)雜的場景環(huán)境。[6]本文使用Anylogic軟件對人民廣場地鐵站進(jìn)行原型模擬，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，找出現(xiàn)有疏散方案存在的弊端，進(jìn)而對疏散方案進(jìn)行優(yōu)化。具體流程如圖2所示。

3.2 疏散方案模型搭建

為了更加貼切實(shí)際，模擬出最壞情況，選取人民廣場站早晚高峰時段客流量用來模擬地鐵站極限情況下的疏散方案。具體疏散模型搭建步驟如下：

第一步：創(chuàng)建突發(fā)事件按鈕。一旦觸發(fā)按鈕站廳層、站臺層乘客的行為全部終止，進(jìn)行進(jìn)入疏散模塊，主要通過cancelAll（）函數(shù)。為更貼合現(xiàn)實(shí)場景，一旦觸發(fā)突發(fā)事件，無乘客進(jìn)入車站、列車在站不?？?。

第二步：設(shè)置最近逃生出口。一旦進(jìn)入到緊急疏散模塊，所有乘客立即結(jié)束自己原有的路徑而去選擇離自己最近的逃生出口。

第三步：判斷疏散是否結(jié)束。如果地鐵站中的人數(shù)為0，則說明疏散完畢，模擬結(jié)束。地鐵車站人數(shù)等于所有入口進(jìn)站人數(shù)和列車到站下車人數(shù)減去已上車人數(shù)、出站人數(shù)和已疏散人數(shù)。

第四步：獲取疏散時間。一旦觸發(fā)突發(fā)事件按鈕疏散開始，直到地鐵車站中人數(shù)為0疏散結(jié)束，從開始到結(jié)束總時間為疏散用時。

4 仿真結(jié)果分析

緊急疏散方案編制的目的是以最快速度安全的疏散站內(nèi)乘客。本文以乘客疏散時間、不同時間段地鐵各層人數(shù)、站廳層客流密度以及各樓梯口排隊人數(shù)對現(xiàn)有疏散方案進(jìn)行分析。

4.1 疏散時間

通過多次仿真模擬，發(fā)現(xiàn)在仿真15分鐘時地鐵車站內(nèi)人數(shù)最多。為了模擬最壞情況，故選擇在15分鐘時觸發(fā)火災(zāi)報警裝置。從觸發(fā)火災(zāi)報警按鈕到疏散到疏散結(jié)束總共用時5分15秒。符合《地鐵設(shè)計規(guī)范》緊急疏散時間應(yīng)控制在6分鐘內(nèi)完成中的要求。[7]

4.2 不同時間段地鐵中人數(shù)

本文選取了疏散開始、1分鐘、2分鐘、3分鐘中地鐵站各層人數(shù)進(jìn)行分析，如圖3-6所示。從圖中數(shù)據(jù)可以看出，在仿真模型運(yùn)行到15分鐘時，地鐵車站人數(shù)787人，觸發(fā)火災(zāi)報警按鈕開始疏散。疏散一分鐘后，地鐵車站剩余639人。兩分鐘后地鐵站剩余533人，3分鐘后地鐵站剩余236人。此時，2號站臺和5號站臺人員基本疏散完畢。根據(jù)以往火災(zāi)事故來看，火災(zāi)發(fā)生的前三分鐘火勢較小，為逃生的最佳時機(jī)。5分15秒雖符合《地鐵設(shè)計規(guī)范》緊急疏散時間應(yīng)控制在6分鐘內(nèi)完成中的要求。[8]但是3分鐘時地鐵站中還剩下236人，故需改進(jìn)疏散方案，在爭取在3分鐘內(nèi)疏散更多乘客。

4.3 站廳層不同時間段客流密度圖

客流密度圖可以反映出乘客在站內(nèi)的擁擠程度，人民廣場站站廳、2號線站臺層、5號線站臺層的客流密度圖如圖7-9所示。從圖中可以看出站廳層客流擁堵主要集中在各出入口，主要因為出入口通道寬度的限制以及乘客上樓梯時走行速度的降低，導(dǎo)致短時的客流擁堵。2號線和5號線站臺客流主要集中在樓梯口，主要因為樓梯寬度有限，一旦疏散開始，大量乘客同時涌向樓梯口，導(dǎo)致?lián)矶庐a(chǎn)生。而這些擁堵點(diǎn)也是最容易發(fā)生踩踏事故的地點(diǎn)。

4.4 各樓梯口排隊人數(shù)

一旦火災(zāi)報警按鈕觸發(fā)，站廳層的進(jìn)出站閘機(jī)均處于開放狀態(tài)，而且從各閘機(jī)口也未出現(xiàn)大量乘客排隊情況。而一旦開始疏散時人員擁擠主要集中在各扶梯口，本文分析疏散開始1分鐘、2分鐘、3分鐘扶梯口的排隊人數(shù)，如圖10-12所示。圖中51、52、53分別為五號站臺上行的扶梯。21、22為2號線站臺上行扶梯。從圖中可以看出疏散剛開始時，大量乘客聚集在樓梯口，此時排隊人數(shù)高達(dá)80多人，這也是最容易發(fā)生二次事故的地點(diǎn)。隨著時間的推移，不到3分鐘，2號線和5號線樓梯口已無排隊的乘客，間接說明2號站臺和5號站臺層乘客已經(jīng)基本上疏散完畢。

5 疏散方案改進(jìn)措施

對現(xiàn)有疏散方案進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)存在的問題，進(jìn)而提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。本文主要從加強(qiáng)廣播引導(dǎo)、加強(qiáng)對站臺及站廳層乘客的疏導(dǎo)、封閉換乘通道以及設(shè)置引導(dǎo)標(biāo)志四個方面作出相應(yīng)的改善。具體措施如下：

5.1 加強(qiáng)廣播引導(dǎo)

當(dāng)車控室接收到站臺站務(wù)員火災(zāi)報警，或車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送的報警信息后，應(yīng)及時發(fā)布疏散廣播。因為火災(zāi)屬于突發(fā)事件，觸發(fā)火災(zāi)報警裝置后，許多乘客可能還處于觀望的狀態(tài)，沒有立即逃生。所以需要不斷提醒乘客進(jìn)行緊急疏散以及疏散的路徑和注意事項，不要恐慌有序疏散，避免發(fā)生二次事故。

5.2 加強(qiáng)對站臺及站廳層乘客的疏導(dǎo)

由于各出入口及2號線和5號線站臺的樓梯口有大量乘客擁擠，所以需要在各出入口及樓梯入口處加強(qiáng)對站臺乘客的引導(dǎo)，讓乘客不要在此地停留，按就近原則，讓乘客盡快到達(dá)樓梯入口處，向安全地點(diǎn)疏散。

5.3 封閉換乘通道

在仿真疏散過程中，部分距離換乘通道較近的乘客會通過換乘通道進(jìn)入2號線站臺，這增加了2號線站臺的疏散壓力，同時也降低了疏散效率。所以，建議在啟動緊急疏散后，在確認(rèn)換乘通道無乘客滯留的情況下，通過相應(yīng)的設(shè)備設(shè)施封閉換乘通道。

5.4 設(shè)置疏散引導(dǎo)標(biāo)志

在一些關(guān)鍵地點(diǎn)設(shè)置緊急疏散標(biāo)識為乘客指引疏散方向，安撫乘客于的恐慌心理，提高疏散效率。為了避免造成不必要的恐慌，在顯示屏內(nèi)播放火災(zāi)具體位置以及危險情況，使得乘客了解突發(fā)情況降低恐慌心態(tài)，保持冷靜盡快離開危險地區(qū)選擇就近疏散通道完成安全轉(zhuǎn)移。

6 結(jié)論

本論文模擬發(fā)生火災(zāi)時乘客的疏散方案，通過模擬運(yùn)行和數(shù)據(jù)分析現(xiàn)有疏散方案中的薄弱環(huán)節(jié)，從而給出地鐵站內(nèi)的緊急疏散方案的參考建議，以求減少民眾傷亡，提高疏散效率。

基金項目：陜西省教育廳科學(xué)研究計劃項目資助（項目編號：23JK0534）。

參考文獻(xiàn)：

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[4]賈淇.某地鐵站應(yīng)急疏散仿真研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2018.

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[6]魯麗莉.地鐵車站火災(zāi)應(yīng)急疏散建模與仿真研究[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2019.

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[8]李云漢.結(jié)合仿真的城市軌道交通換乘樞紐疏散方案設(shè)計方法及評價研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2015.