城市軌道交通緊急疏散下交通控制和組織分析

吳波，劉浪，樂梅，張興建

(1重慶市城鄉(xiāng)建委 重慶 400014 2重慶交通大學 重慶 400074 3重慶市軌道交通公司 重慶 400042)

城市軌道交通緊急疏散下交通控制和組織分析

吳波1，劉浪2，樂梅2，張興建3

(1重慶市城鄉(xiāng)建委 重慶 400014 2重慶交通大學 重慶 400074 3重慶市軌道交通公司 重慶 400042)

緊急疏散是在極端危機中的產(chǎn)物，因而其首要宗旨就是要盡可能地保護公眾的安全，就是要在盡可能短的時間內(nèi)把更多或是全部的公眾轉(zhuǎn)移到安全的地點。因而適當?shù)慕煌ńM織和交通管制是十分必要的，是解決緊急疏散的最有效方法。

緊急疏散；交通信息；最優(yōu)路徑

前言

突發(fā)事件是指在較大范圍內(nèi)影響城市交通系統(tǒng)運行狀態(tài)的事件。城市軌道交通車站乘客緊急疏散與人員的生命安全直接相關(guān)，如何有效地緩解疏散情況下的人員擁擠，防止群死群傷事故的發(fā)生，已成為當前國內(nèi)外公共安全領(lǐng)域研究的熱點和重點，也是城市軌道交通的重要組成部分。城市軌道交通人員的緊急疏散就是在發(fā)生各種突發(fā)事件時，在一定的時間內(nèi)將站內(nèi)所有人員安全地疏散到安全區(qū)域。從緊急事件發(fā)生后，應(yīng)急目標的要求出發(fā)，分別對緊急疏散、快速援救和緊急反應(yīng)機制的建立進行研究。通過對車站站場的扶梯、站臺形式與尺寸、站臺建筑物的調(diào)查，對緊急狀況下基礎(chǔ)設(shè)施的緊急疏散能力進行分析，同時結(jié)合站臺的結(jié)構(gòu)形式對緊急疏散的管理策略進行研究，對列車行駛在橋梁系統(tǒng)上發(fā)生緊急狀況時的疏散能力與管理技術(shù)進行研究；在快速援救方面，采用圖論理論，基于軌道線路與城市道路網(wǎng)的連接點對醫(yī)護救援的影響分析，應(yīng)用Dijkstra算法對交通網(wǎng)絡(luò)中的快速援救線路進行計算，確定出在恐怖襲擊下，對人員救護最短的線路；在快速反應(yīng)機制方面，主要基于及時性、有效性、靈活性的考慮對機制建立的相關(guān)問題進行研究。這將對城市軌道交通的安全運行具有重要意義。

1 緊急疏散下交通控制和組織的目標及原則

緊急疏散情況下的交通控制及組織需遵循以下原則：

為軌道車站直接影響區(qū)內(nèi)要疏散的人員提供安全、高效、可靠的交通服務(wù)；確保軌道車站直接影響區(qū)內(nèi)所有要疏散的人員安全有序地進行疏散；在充分保障緊急疏散交通需求所需道路空間及交通設(shè)施的前提下，盡量減少緊急疏散交通出行系統(tǒng)對城市日常交通系統(tǒng)的不良影響；人員的疏散主要依靠公共交通來實現(xiàn)；在軌道車站直接影響區(qū)內(nèi)主要采用步行方式來往于家、工作單位和救援車輛搭乘點等。

2 緊急疏散下交通服務(wù)的主要內(nèi)容

在非常態(tài)事件緊急疏散中，當?shù)亟煌ú块T最重要的工作與責任，便是根據(jù)地理資料、人口數(shù)據(jù)、交通工具、可供運用的警力等數(shù)據(jù)選擇適當?shù)谋茏o所，規(guī)劃最佳疏散路線，作最有效率的警力部署，協(xié)調(diào)其它相關(guān)部門如消防、醫(yī)療救護、公安、工程搶險、安全、環(huán)保、衛(wèi)生防疫和質(zhì)檢等協(xié)助災(zāi)區(qū)的交通管制、交通疏導及人員疏散工作。

如何以最短時間，將車站直接受影響區(qū)內(nèi)民眾疏散到安全區(qū)域，各項緊急應(yīng)變的疏散計劃即是為了解決這些問題而擬定。

有關(guān)的疏散方案可分為兩個層面：

一是民眾反應(yīng)行為層面：主要研究在不同非常態(tài)事件下，預(yù)警時間對個人反應(yīng)行為及準備時間的影響，亦包含不同反應(yīng)行為對疏散時間的影響。

二是交通工程層面：主要研究在非常態(tài)事件下利用道路路網(wǎng)疏散的問題。主要可分為硬件的部分(如車道寬、車道數(shù)、路口設(shè)計、速限、道路容量等)與軟件的部分(如交叉口管制措施、信號燈設(shè)施限制等)的影響。

對于交通工程層面的路網(wǎng)疏散有以下幾個重要的性質(zhì)：

（1）疏散過程是一種依時(time dependent)過程；車輛與路段流量皆為時間函數(shù)，隨著時間改變。

（2）疏散人員行為與一般指派不同。一般指派是以最短路徑或旅行成本為考慮，而疏散過程可能因為疏散混亂及道路容量與流量因素等選擇較遠路徑前進。

（3）疏散人員的數(shù)量與地區(qū)型態(tài)、事故發(fā)生時間相關(guān)。通?？蓞^(qū)分為一般工作日、周末假日或旅游季節(jié)等不同時段的疏散。

（4）路網(wǎng)的容量與服務(wù)流量，將是決定疏散時間的重要因素。當現(xiàn)有路網(wǎng)容量不足時，將導致疏散時間的增加。

（5）交通管制(交通工程設(shè)施如路口設(shè)置及信號燈管制、交通警察指揮管制)將可改善疏散時間。

因此，本文案例中緊急疏散情況下的交通服務(wù)的主要內(nèi)容有以下幾方面：

（1）利用多種方式對觀眾進行宣傳并隨時提供交通信息服務(wù)。

（2）對道路和交叉口進行交通控制。

（3）設(shè)立必要的救援和疏散專用通道及線路，在盡量減少對日常交通的影響的基礎(chǔ)上，保證群眾安全順暢的救援和疏散到安全地。

（4）對疏散車輛提供泊車及臨時?？康墓芾矸?wù)。

（5）直接影響區(qū)內(nèi)的群眾流進行交通組織和管理(對搭乘疏散車輛的群眾到達或離開疏散車輛停靠點進行有效組織；對步行或自駕車群眾的撤離進行有效組織)。

3 緊急疏散下的交通信息服務(wù)

信息中心提供城市交通緊急疏散時的交通信息服務(wù)，信息的收集、處理及發(fā)布的渠道方法如圖1所示。

在城市道路系統(tǒng)中，提供交通信息的方式主要有交通管理綜合信息系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、接處警系統(tǒng)。輸入的交通信息由控制中心內(nèi)部的信息中心與交通部門一起進行信息融合及交通組織管理，并實時發(fā)布非常態(tài)事件原因、事件處理情況、所采取的交通控制和交通狀況信息，讓出行者、運營者、所有交通參與者及時了解交通信息，消除群眾的恐慌心理，對車輛、出行者等給予一定的誘導和控制，以合理分流交通流量，減少非常態(tài)事件對正常交通的影響，保障應(yīng)急通道暢通。

信息的發(fā)布有以下幾種方式：

（1）面對面和門對門的提醒，通過警察、電話系統(tǒng)聯(lián)系或者大喇叭廣播由疏散管理者來發(fā)布信息。

（2）無線廣播電臺，采用專用頻率的交通廣播進行道路交通信息實時發(fā)布，進行交通誘導。重慶已開設(shè)專用的交通信息臺，這些電臺向駕駛員提供道路上的交通狀況，包括擁擠情況和一些事故等，其覆蓋范圍可達全市。

（3）車載電話，利用車內(nèi)裝載的蜂窩電話向駕駛員提供信息。目前我國有少量車輛裝有這種設(shè)備，有的出租汽車公司還輔之以全球定位系統(tǒng)(GPS)來進行車輛調(diào)度。

（4）交通信息電話查詢，可提供交通信息查詢服務(wù)。

（5）交通誘導信息顯示屏(variable message sign)、公交信息屏、Internet交通信息、電視交通信息廣播等途徑。

（6）交通信息短信，目前城市中手機普遍應(yīng)用，可與移動通信部門合作，采用群發(fā)短信等形式，將個人持有的手機作為信息終端，便捷高效低成本地讓公眾隨時知曉危機信息，并能指導市民在最快的時間里采取避難措施。

4 緊急疏散下的交通控制

4.1 道路控制

利用現(xiàn)有路網(wǎng)及交通狀況進行交通組織，為直接、間接影響區(qū)兩區(qū)的車輛提供便利的服務(wù)，使群眾得到及時的疏散和救治，可考慮組織單向交通線路和專用通道。

單向交通是指只允許某一種或幾種交通工具朝單一方向行駛的道路交通組織形式，其道路也叫單行線。

單向交通組織優(yōu)缺點見表1。

表1 單向交通的優(yōu)缺點

軌道交通緊急疏散時單向交通組織管理原則如下：

（1）在機動車雙向行駛時，交通飽和度很大，且運行可靠性很差，可考慮設(shè)置單行線。

（2）實施范圍是交通供需矛盾突出，交通擁擠，路網(wǎng)密度高的區(qū)域。

（3）單向交通的實施必須與其他交通管理措施協(xié)調(diào)一致，如禁左、禁右。

（4）單行道道路長度應(yīng)盡量長些，否則，路段易受兩端的干擾，實施效果會打折扣。

（5）單行道應(yīng)盡量放在交通容易組織的主干道路上。

4.2 交叉口控制

城市交通緊急疏散時交叉口控制的原則為：有針對性地解決擁堵交叉口的交通問題；城市交通緊急疏散時主干道擔負重要的疏散任務(wù)，擁有最高優(yōu)先級，要確保主干道的交通通暢。

5 Dijkstra最優(yōu)起訖點及最優(yōu)疏散路徑研究

5.1 Dijkstra路徑分析模型

交通網(wǎng)絡(luò)上相鄰兩個節(jié)點之間的交通線路稱作 “路段”。交通網(wǎng)絡(luò)上任意一對交通產(chǎn)生點和吸引點之間，從產(chǎn)生點到吸引點一串連通的路段的有序排列叫做路徑。一對交通產(chǎn)生點和吸引點之間可以有多條路徑。

路徑分析是網(wǎng)絡(luò)分析模型中應(yīng)用比較廣泛的一種，它的核心是求解最優(yōu)路徑。所謂最優(yōu)路徑，就是一對交通產(chǎn)生點和吸引點之間的路徑中交通阻抗最小的路徑。設(shè)P是從交通產(chǎn)生點到交通吸引點的一條路徑，路徑P的交通阻抗是P中所有路段的交通阻抗之和，記為ω(P)。最短路徑問題就是要在所有從交通產(chǎn)生點到交通吸引點的路徑中，求出一條阻抗最小的路，即求一條從交通產(chǎn)生點到交通吸引點的路徑Po，使

稱Po是從交通產(chǎn)生點到交通吸引點的最優(yōu)路。

交通阻抗是指交通網(wǎng)絡(luò)上路段或路徑之間的運行距離、時間、費用、舒適度或這些因素的綜合。具體到不同交通網(wǎng)絡(luò)，其含義隨人們的關(guān)注點不同而有所偏重，因此最優(yōu)路徑的求解可以細分為：求解最短路徑、最快路徑和費用最小路徑。

最快路徑是在求解最優(yōu)路徑時，以時間作為交通阻抗進行計算所得出的路徑。

5.2 Dijkstra最優(yōu)疏散撤離路徑及起訖點

最優(yōu)疏散撤離路徑就是從事件直接影響區(qū)(evacuation zone)內(nèi)的一系列最優(yōu)疏散撤離出行產(chǎn)生點((originating or evacuation exit points)到一級間接影響區(qū)中的疏散撤離中轉(zhuǎn)點(站)C designated shelters)的最優(yōu)路徑。

在非常態(tài)事件中最優(yōu)疏散撤離路徑的尋優(yōu)目標是使全部需要緊急疏散的民眾全部能疏散撤離出事件直接影響區(qū)的總時間最短。

假設(shè)有Q輛車需要全部通過某一路徑，那么它所需要的總時間為：

式中：t'—Q輛車全部通行完某一段路徑所需要的時間，min；

m——該路徑由m個路段組成；

i——路段編號；

n——可用的車道數(shù)，因此Q/n是Q輛車全部通行完所需的車次數(shù)；

tri——每車次車輛行駛完，路段所需的時間；

twi-i——路段相鄰車次的等待間隔時間。

而事實上，道路在單位時間內(nèi)每車道通過的交通量為該道路的實際通行能力，可以由下式來計算：

式中：C——道路單車道的實際通行能力，pcu/h；

t——平均實際車頭時距，min。

6 救援和疏散車輛?？空驹O(shè)置

事件直接影響區(qū)主要居民小區(qū)和商場超市都在快速路和主干道邊上，9.5.2最優(yōu)起訖點也是在快速路和主干道的節(jié)點上，所以救援和疏散車輛的?？空驹O(shè)置的原則是：

（1）不能在交叉路口上。

（2）在快速路和主干道上，最好與現(xiàn)有的公交站點相一致。

（3）為便于疏散群眾步行搭乘，停靠站的間距大致在1000~1500 m。

7 輕軌車站直接影響區(qū)群眾流的交通組織

在輕軌車站直接受影響區(qū)內(nèi)群眾集散量比較大，其中大部分群眾都是步行到疏散車輛的?？空?，再乘坐疏散車輛離開疏散區(qū)域，所以車站直接影響區(qū)內(nèi)群眾步行交通是整個緊急疏散交通系統(tǒng)的起始點，是要疏散區(qū)域內(nèi)部群眾的主要交通方式，其組織的好壞直接關(guān)系到整個疏散交通的成功與否。

步行流本身的流體特點由步行流的組成群體及其步行目標決定。例如在楊家坪商業(yè)區(qū)的步行街，步行人群的來往方向、方式及需求都不一致，且外部因素對其影響很大，步行方向及目的地也比較隨意，所以此種步行基本形成不了明顯的流體特性。而一般步行便道上的人群由于數(shù)量較少且出行時間不很集中，再加上人們的出行目的不同，所以會形成一種間斷的、不穩(wěn)定的步行流。但在緊急疏散時，步行群體的目的性比較統(tǒng)一，大多數(shù)都是為了離開現(xiàn)場到救援和疏散車輛的?？空救コ俗煌üぞ?，所以步行流的整體特性比較強，受其他因素的干擾較小，而且出行時間也比較集中，高峰強度較高。所以緊急疏散其直接影響區(qū)區(qū)域的步行交通是一種流動性、整體性很強的運動體，具有流體的易渠化、易導向性等運動特點。

因此，需要有暢通的信息發(fā)布、合理的交通指示標志和引導員(交警)，使人們能很快地清楚目的地的通道走向，合理地利用不同的道路，避免人員的穿插，保證較好的秩序前往不同目的地。

8 結(jié)論

詳細分析了緊急疏散下軌道交通車站外的交通組織和交通控制，在此基礎(chǔ)上重點介紹了Dijkstra最優(yōu)起訖點及最優(yōu)疏散路徑研究，并給出了軌道交通車站外直接影響區(qū)域的緊急疏散策略。

[1]朱自強.城市軌道交通建設(shè)項目管理指南[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]練松良.軌道工程[M].北京:人民交通出版社，2009.

[3]劉鐵民.安全評價方法指南[M].北京化學工業(yè)出版社，2006.

Urban Rail Transit Traffic Control and Organizational Analysis in Emergency Evacuation Situations

Emergency evacuation is a product of extreme crisis,so his primary purpose is to protect the public safety as much as possible.The most effective way is to have the appropriate traffic organization and traffic control to evacuate the public people to a safe location within the shortest possible time.

emergency evacuation;traffic information;optimal path

TU984.191

A

1671-9107（2011）02-0001-04

基金論文：本文依托重慶市建委科技項目，城科字2009第57號《城市軌道交通緊急事件撤離技術(shù)研究》

10.3969／j.issn.1671-9107.2011.02.001

2010-11-29

吳波（1963-），男，重慶人，重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會總工程師，工學碩士，主要從事城市建設(shè)管理研究。

責任編輯:余詠梅