地鐵車站人員疏散的計(jì)算機(jī)仿真研究

【摘 要】地鐵作為人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾慕煌üぞ?，每日都承載著大量的運(yùn)輸任務(wù)，為此，其安全性問題也將成為保證人們生命安全的重點(diǎn)任務(wù)。本文主要對車站地鐵人員的疏散性問題進(jìn)行探究，并利用計(jì)算機(jī)仿真模擬的方法進(jìn)一步論證通過怎樣的方法，可以在最大可行性范圍內(nèi)保證人們的人身安全。

【關(guān)鍵詞】地鐵車站人員；疏散；計(jì)算機(jī)仿真

地鐵車站屬于人群高度集中的重要公共場所，當(dāng)車站內(nèi)發(fā)生緊急事故時，如何保證人們能夠在最短的時間內(nèi)，快速、安全的疏散撤離，將成為本文探究的重點(diǎn)。文章主要利用計(jì)算機(jī)對人員疏散過程進(jìn)行模擬仿真，來獲取人員疏散的時間及其動態(tài)過程，再通過對實(shí)際情況的綜合分析處理，進(jìn)而優(yōu)化地鐵人員的疏散預(yù)案，在最大限度保證人身安全。

一、目前地鐵車站內(nèi)的狀態(tài)探究

我國地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范中明確指出“樓梯及疏散通道的寬度，必須保證其在高峰期發(fā)生事故的情況下，人員能夠在六分鐘之內(nèi)全部安全疏散完畢”。因此，在傳統(tǒng)意義上來講，人們通常采用數(shù)學(xué)公式計(jì)算的方法來確定列車滿載人數(shù)、高峰候車人數(shù)、樓梯間寬度以及人群遇險(xiǎn)時的反應(yīng)時間等等，并通過對以上綜合數(shù)據(jù)的處理得出具體的疏散時間。如果計(jì)算結(jié)果大于六分鐘，則必須重新考慮疏散通道的位置寬度及其布置情況，以滿足規(guī)范要求[1]。

利用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法來計(jì)算疏散時間，在一定程度上其只考慮到疏散道路的理論寬度，卻忽略了設(shè)計(jì)布置及其距離上的問題，且在計(jì)算過程當(dāng)中，只要保證疏散寬度不便，不論布置環(huán)境如何，其所得出的疏散時間也都將保持一致，從而無法在實(shí)際當(dāng)中獲得應(yīng)有的疏散效果。除此之外，在疏散過程當(dāng)中人與人之間的相互作用會使得其整體人群呈現(xiàn)出復(fù)雜的現(xiàn)象，例如：不同的車站布局、疏散情況、人員心理都會使疏散在一定程度上給人員疏散帶來困難[2]。

因此，使用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來模擬控制疏散全程，通過分析人員的分布情況、疏散時間等方法來對空間布局及相關(guān)環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而保證人們能夠在正常時間范圍內(nèi)準(zhǔn)確的疏散到安全地點(diǎn)。

二、地鐵車站疏散的計(jì)算機(jī)仿真模型

對地鐵車站的計(jì)算機(jī)仿真模型來說，人們通常采用元胞自動機(jī)建模技術(shù)來對其進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)。這種模擬技術(shù)的主要工作原理主要表現(xiàn)在：二維網(wǎng)格具有多種狀態(tài)，在仿真模擬運(yùn)行中，不同的單元格都會按照與其相鄰的狀態(tài)進(jìn)行及計(jì)算，并進(jìn)行自我狀態(tài)更新，而每更新一次，仿真也完成了總?cè)蝿?wù)的一小步。

對元胞自動機(jī)建模技術(shù)而言，其本身具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行能力強(qiáng)、硬件配置要求較低、易于操作、成本低等特點(diǎn)。由于該技術(shù)對交通仿真較為適合，因此，人們普遍將其運(yùn)用到車流運(yùn)行仿真及其人行運(yùn)動仿真當(dāng)中，以發(fā)揮其最大的作用。

我國地鐵交通采用元胞自動機(jī)建模技術(shù)，其主要作用是模擬人員疏散，在模擬狀態(tài)下，操作人員將從每個單元格移動概率入手，判斷全體人員的移動情況，最終模擬疏散時間。在利用計(jì)算機(jī)模擬構(gòu)建模型時，首先應(yīng)考慮到單元格移動的因素：第一，若該單元格被某物體或人員占據(jù)時，將導(dǎo)致該單元格不可達(dá)。第二，若該單元格靠近出口，則將會有更多人出現(xiàn)在單元格及其周邊單元格范圍內(nèi)?？紤]到以上兩點(diǎn)因素后，再按照概率論的方法進(jìn)行人員災(zāi)害心理探究，從而正確建立地鐵人員疏散模型。

在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真模擬的過程中，并沒有預(yù)先設(shè)定好個人及其人群整體的行動速度，因此，將要求仿真人員利用主觀行動速度作為人員的行動速度進(jìn)行計(jì)算。

三、對某車站進(jìn)行模擬仿真疏散實(shí)例

利用計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)，不但可以對地鐵車站內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行布局設(shè)置，同時，還可以對疏散方案作出評價(jià)。對計(jì)算機(jī)所作出的評價(jià)主要從兩方面入手：第一，對評價(jià)而言最為重要的指標(biāo)即為人員的疏散時間，且硬性規(guī)定，凡疏散時間不符合地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范要求方案的將一律重新設(shè)定，加以改進(jìn)并做跟蹤處理，以保證二次設(shè)計(jì)符合要求。第二，要求在人為疏散的過程中各個出口的擁擠狀況相當(dāng)，如果出現(xiàn)個別路口擁堵的現(xiàn)象發(fā)生則應(yīng)及時對預(yù)先布局及其疏散計(jì)劃進(jìn)行整改[3]。

本文運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對某地鐵車站進(jìn)行疏散設(shè)計(jì)仿真模擬，疏散前車站內(nèi)情況分布：一輛約兩千人的滿載列車、站臺隨機(jī)分布約400人。參照成年人正常行走步數(shù)距離及其速度進(jìn)行計(jì)算，得出行人的行走速度，約為每秒1.2米。利用以上數(shù)據(jù)及其它數(shù)據(jù)綜合計(jì)算得出，在列車正常?？空镜那疤嵯?，疏散全部的兩千多人，且加上設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)等候時間，其正常疏散的平均時間需約300秒。地鐵設(shè)定規(guī)范要求疏散時間必須小于360秒，因此，該車站的設(shè)計(jì)符合人員基本疏散要求，可以正式投入建設(shè)并使用。

通過以上案例，可以看出利用計(jì)算機(jī)仿真模擬對人員進(jìn)行時間疏散預(yù)算，比傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法預(yù)算更具優(yōu)勢。傳統(tǒng)的計(jì)算方法無法對特殊環(huán)境進(jìn)行設(shè)定，而計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)則可以再現(xiàn)地鐵站內(nèi)設(shè)計(jì)，對車站內(nèi)的布局、行人身體及心理狀況、疏散通道的寬度等進(jìn)行設(shè)定，從而判斷眾多因素對人員疏散時間所產(chǎn)生的影響。利用這種方法來對疏散時間進(jìn)行計(jì)算，而由此所得出的結(jié)果也比傳統(tǒng)的計(jì)算方法更加精確，真實(shí)可靠。除此之外，采用計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)，可以最為直接的對整個疏散過程及人員的分布情況進(jìn)行實(shí)時的動態(tài)觀察，從而找出最適合地鐵站內(nèi)部的疏散設(shè)計(jì)，同時，也為車站的布局提供參考[4]。

本文主要對地鐵車站內(nèi)部人員的疏散進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬預(yù)算，且通過模擬仿真的方法可以有效獲取人員的疏散時間，以及人群的整體動態(tài)過程，從而為車站內(nèi)的布局及其疏散的預(yù)算處理打下基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)模擬處理在一定程度上滿足了基本鐵路設(shè)計(jì)的規(guī)范要求，可及時的了解站內(nèi)人員的心理及其周邊情況。由此可見，在地鐵車站的整體設(shè)計(jì)過程中，車站人員疏散的計(jì)算機(jī)模擬仿真又有廣闊的市場應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]王浩，洪玲，徐瑞華.突發(fā)事件下地鐵車站人員疏散引導(dǎo)分析[J].城市軌道交通研究，2012，01（06）：70-74.

[2]葉永峰，蔣燕鋒，胡群芳.地鐵車站人員安全疏散仿真理論分析與應(yīng)用[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，03（06）：39-45.

[3]趙雪，駱晨，李康.基于元胞自動機(jī)的地鐵車站應(yīng)急疏散模型仿真[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2013，05（12）：75-77.

[4]劉方，翁廟成，廖曙江.高架式輕軌車站人員疏散仿真分析[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，03（08）：105-109.