基于BIM模型的地鐵車站三維客流仿真路線研究

譚子龍

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北武漢 430000）

0 引言

發(fā)展城市軌道交通是解決城市化進(jìn)程中交通問(wèn)題的重要手段，車站建筑作為城市軌道交通和乘客的直接紐帶，設(shè)計(jì)合理、安全、舒適性很重要，特別是大型樞紐車站和換乘站，行人動(dòng)線組織和通行設(shè)施布置直接影響空間設(shè)計(jì)的適應(yīng)性。

計(jì)算機(jī)行人仿真模擬技術(shù)對(duì)指導(dǎo)地鐵車站平面布局、優(yōu)化行人流線具有重要意義［1］。經(jīng)過(guò)近年發(fā)展，行人仿真軟件市場(chǎng)涌現(xiàn)出Bentley Legion、Vissim、SimWalk以及AnyLogic等適用性和交互性良好的產(chǎn)品［2］。在仿真軟件發(fā)展的前、中期，模擬方式主要是基于既有二維矢量圖形（如CAD、DNG），結(jié)合元胞自動(dòng)機(jī)或社會(huì)力模型進(jìn)行解算，通過(guò)平面二維模擬結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。李慧［3］在Anylogic平臺(tái)上對(duì)地鐵車站火災(zāi)工況下的行人疏散進(jìn)行模擬，分析出車站通行設(shè)施及布局在火災(zāi)時(shí)的瓶頸問(wèn)題，通過(guò)對(duì)比分析得到優(yōu)化方案；朱昌穩(wěn)［4］利用Matlab編制二維行人仿真程序，分析地鐵車站行人在選擇樓扶梯時(shí)的行為特點(diǎn)，以及行人在各個(gè)通行設(shè)施中的行為模式，以此來(lái)指導(dǎo)設(shè)施布局及流線設(shè)計(jì)。

二維仿真模擬輸出結(jié)果主要為行人流線的二維簡(jiǎn)化動(dòng)畫、密度熱力圖等，其優(yōu)勢(shì)是建模簡(jiǎn)單、模擬時(shí)間較短，但由于其表達(dá)較為抽象，對(duì)人的行為進(jìn)行簡(jiǎn)化，導(dǎo)致仿真結(jié)果與實(shí)際情況有差別。鑒于二維仿真的劣勢(shì)，部分研究者開始利用三維模型開展三維仿真研究，曹昌衡等［5］在VISWALK中建立三維地鐵車站模型，并基于三維仿真結(jié)果對(duì)存在安全隱患的地方進(jìn)行優(yōu)化；崔春升［6］基于Direct3D及3ds Max開發(fā)出三維行人仿真模擬程序，提高仿真模擬的精度和表現(xiàn)能力。隨著近年來(lái)BIM技術(shù)的興起和廣泛應(yīng)用，三維模型數(shù)字化交付成為必然趨勢(shì)［7］，如何利用既有BIM模型進(jìn)行三維空間行人仿真而不需要重新手動(dòng)建模，成為行人仿真技術(shù)發(fā)展的新方向。

1 BIM技術(shù)與行人仿真技術(shù)結(jié)合

BIM技術(shù)為行人仿真模擬提供客流數(shù)據(jù)信息和三維仿真模型兩方面數(shù)據(jù)。在基于二維CAD圖形模擬過(guò)程中，客流數(shù)據(jù)和模型之間需要進(jìn)行綁定、關(guān)聯(lián)才能為仿真提供完整的數(shù)據(jù)模型，常用方式為人工手動(dòng)輸入表格，再導(dǎo)入仿真軟件與模型關(guān)聯(lián)。而基于BIM模型，通過(guò)二次開發(fā)方式，在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中把影響設(shè)計(jì)結(jié)果的客流數(shù)據(jù)、車站基本參數(shù)（有效站臺(tái)面積、列車編組、行車對(duì)數(shù)等）進(jìn)行輸入，和BIM模型綁定開發(fā)一次性輸出仿真所需的數(shù)據(jù)表格（行人特性、OD矩陣等）。另外，BIM模型為行人仿真提供真實(shí)的三維空間模型，基于此模型開展三維仿真模擬，解決常規(guī)二維模擬無(wú)法直觀考量客流組織在三維空間中的變化情況，通過(guò)三維空間對(duì)行人行走路徑和行走空間作出直觀評(píng)價(jià)，對(duì)設(shè)計(jì)方案作出預(yù)測(cè)，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

BIM技術(shù)與行人仿真技術(shù)結(jié)合的優(yōu)勢(shì)如下：

（1）可視化。常規(guī)行人仿真針對(duì)二維圖形，結(jié)合BIM三維模型可以使模擬過(guò)程通過(guò)三維實(shí)體化方式進(jìn)行呈現(xiàn)。對(duì)空間特別復(fù)雜的項(xiàng)目，基于BIM模型三維仿真模擬可直觀進(jìn)行三維空間體驗(yàn)，提高決策效率。

（2）設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。各專業(yè)信息可直接反映在三維仿真過(guò)程中，如閘機(jī)、樓扶梯、電梯、安檢機(jī)、售票機(jī)、屏蔽門等，對(duì)行人通過(guò)時(shí)造成障礙的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行直觀檢查、更正。

（3）量化輸出?？商峁?D圖表量化數(shù)據(jù)以及3D行人動(dòng)態(tài)模擬過(guò)程，還可提供附加時(shí)間數(shù)據(jù)的4D模型切片分析。

（4）方案優(yōu)化。BIM技術(shù)結(jié)合行人仿真技術(shù)不僅可直觀指導(dǎo)方案設(shè)計(jì)，更能量化評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)設(shè)計(jì)更正提供數(shù)據(jù)支撐。BIM模型具有記錄信息能力，行人仿真信息也可作為信息流記錄在模型內(nèi)部，為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

對(duì)目前常用仿真軟件進(jìn)行仿真性能、BIM接口、二次開發(fā)能力等方面分析，選取Bentley Legion、PTV VISSIM、SimWalk以及AnyLogic進(jìn)行比較，具體性能參數(shù)對(duì)比見表1。

在三維仿真模擬方面，BentleyLegion和SimWalk沒(méi)有三維建模功能模塊，能夠兼容.3ds、.skp、.dwg等三維格式文件；VISSIM和AnyLogic具有三維建模功能，但不支持第三方模型文件輸入。在模擬速度、數(shù)據(jù)輸出、交互特性、領(lǐng)域針對(duì)性等方面各軟件表現(xiàn)不盡相同。綜合來(lái)看，Bentley Legion在城市軌道交通領(lǐng)域適用性更高［8］，因此選取BentleyLegion結(jié)合AutodeskRevit作為基礎(chǔ)軟件進(jìn)行研究。

2 實(shí)現(xiàn)方法

基于BIM模型的三維客流仿真技術(shù)路線見圖1，主要包含客流靜態(tài)數(shù)據(jù)分析計(jì)算、模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出和模型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)3個(gè)步驟。

圖1 基于BIM模型的三維客流仿真技術(shù)路線

2.1 靜態(tài)數(shù)據(jù)分析計(jì)算

2.1.1 數(shù)據(jù)輸入

靜態(tài)數(shù)據(jù)分析計(jì)算是進(jìn)行三維客流仿真前的數(shù)據(jù)分析和判斷步驟，可以為三維客流仿真提供基礎(chǔ)客流數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案的合理性作出初步評(píng)價(jià)。靜態(tài)數(shù)據(jù)輸入包括客流數(shù)據(jù)和車站基本參數(shù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)分析計(jì)算模塊見圖2，客流數(shù)據(jù)輸入窗口見圖3。

圖2 靜態(tài)數(shù)據(jù)分析計(jì)算模塊

圖3 客流數(shù)據(jù)輸入窗口

（1）客流數(shù)據(jù)。預(yù)測(cè)客流（初/近/遠(yuǎn)期）、分向客流（比例）、行人性別比例、攜包比例、購(gòu)票比例、行人步行速度［9］。

（2）車站基本參數(shù)。樓扶梯數(shù)量、閘機(jī)數(shù)量、安檢機(jī)數(shù)量、售票設(shè)施數(shù)量、列車編組、有效站臺(tái)面積。

2.1.2 數(shù)據(jù)分析

（1）空間適應(yīng)性分析。適應(yīng)性指標(biāo)體系包括宏觀、局部、適應(yīng)性指標(biāo)3部分。其中宏觀指標(biāo)包括平均行走或換乘時(shí)間、人均占地面積、付費(fèi)區(qū)空間占用率；局部指標(biāo)包括路徑通行能力、平均行走或換乘距離、平均行走速度、站臺(tái)承載能力、人流交叉點(diǎn)數(shù)量、付費(fèi)區(qū)人均面積；適應(yīng)性指標(biāo)包括站臺(tái)平均等待時(shí)間、設(shè)施利用飽和度、設(shè)施利用均衡度。車站空間適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系輸入計(jì)算界面見圖4。

圖4 車站空間適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系輸入計(jì)算界面

適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)通過(guò)讀取客流基礎(chǔ)、靜態(tài)評(píng)價(jià)、動(dòng)態(tài)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。車站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如站臺(tái)有效面積、樓扶梯數(shù)量、閘機(jī)數(shù)量、安檢機(jī)數(shù)量、售票機(jī)數(shù)量等直接從BIM模型中進(jìn)行自動(dòng)讀取。客流基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)過(guò)程中錄入，靜態(tài)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)根據(jù)靜態(tài)評(píng)價(jià)分析得到，動(dòng)態(tài)仿真數(shù)據(jù)如換乘時(shí)間、換乘距離、行人密度等根據(jù)仿真模擬輸出得到。

（2）靜態(tài)數(shù)據(jù)分析。靜態(tài)數(shù)據(jù)分析指在不進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真模擬情況下，基于數(shù)值進(jìn)行快速估算，對(duì)換乘方案進(jìn)行快速評(píng)價(jià)，也是進(jìn)行三維仿真模擬的預(yù)判條件，即靜態(tài)數(shù)據(jù)分析不滿足需求時(shí)通過(guò)仿真模擬結(jié)果輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

靜態(tài)數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)指標(biāo)包括設(shè)施能力適應(yīng)性、短時(shí)沖擊性、換乘便捷性、運(yùn)能匹配性等方面，具體內(nèi)容見表2、輸入計(jì)算界面見圖5。

2.2 模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出

2.2.1 仿真模型生成

仿真通?；诩扔蠦IM模型開展，但特殊原因沒(méi)有BIM模型或模型嚴(yán)重不滿足仿真要求時(shí)，可根據(jù)仿真要求快速建立簡(jiǎn)單的三維模型。通過(guò)將CAD圖形導(dǎo)入Revit，利用仿真模型生成模塊識(shí)別圖形中的圖層信息，如墻、板、柱等，自動(dòng)批量建立模擬所需的三維模型，仿真模型快速建模界面見圖6、快速生成模型見圖7。

表2 靜態(tài)數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)指標(biāo)

圖5 靜態(tài)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算界面

圖6 仿真模型快速建模界面

圖7 仿真模型快速生成

2.2.2 仿真模型簡(jiǎn)化

BIM模型因精度不同，文件體積、構(gòu)件數(shù)量差距很大。對(duì)于滿足施工圖精度的BIM模型（LOD300），大量構(gòu)件數(shù)據(jù)是仿真模擬軟件不能承受的，如果不進(jìn)行簡(jiǎn)化和清理，會(huì)大大降低仿真模擬效率。根據(jù)Revit建模邏輯，可利用“工作集”和“過(guò)濾器”對(duì)模型構(gòu)件進(jìn)行分類管理，并快速選擇仿真所需構(gòu)件導(dǎo)出。

仿真所需模型是對(duì)行人行進(jìn)造成阻礙的物體和設(shè)施，在Revit中按構(gòu)件進(jìn)行分類篩選，如墻、板、柱、欄桿、樓扶梯、屏蔽門、閘機(jī)、安檢機(jī)等。在Revit導(dǎo)出視圖中利用仿真模型簡(jiǎn)化工具，將不需要的構(gòu)件進(jìn)行隱藏，然后再通過(guò)仿真模型輸出工具進(jìn)行模型輸出，仿真模型簡(jiǎn)化操作界面見圖8。

圖8 仿真模型簡(jiǎn)化操作界面

2.2.3 仿真模型輸出

仿真模型輸出需要基于Revit和Legion共有的接口文件格式，目前Legion只能兼容.3ds和.skp共2種三維模型格式，而Revit不能直接提供這2個(gè)文件格式直接輸出，需要針對(duì)BentleyLegion所接受的文件格式進(jìn)行Revit開發(fā)。

Skp格式是Sketchup軟件的原生格式文件，起銜接2款軟件的作用，但由于Revit基于ASCII編碼實(shí)體網(wǎng)格，Sketchup基于幾何三角網(wǎng)格，Revit復(fù)雜模型導(dǎo)入Sketchup會(huì)出現(xiàn)構(gòu)件混亂問(wèn)題，因此需要按照?qǐng)D層歸類原則進(jìn)行分項(xiàng)導(dǎo)出，盡可能減少模型間關(guān)聯(lián)，Revit與Sketchup連接、BIM模型輸出流程見圖9、圖10。

圖9 Revit與Sketchup連接流程

2.3 模型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

2.3.1 二維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

Bentley Legion包含二維、三維仿真模塊2個(gè)部分，二維仿真模塊可為三維仿真模塊提供行人流線的映射關(guān)系，進(jìn)行二維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是三維仿真的前置條件。通過(guò)Revit二維視圖導(dǎo)出.dwg格式圖形，在圖紙集中設(shè)置好圖層關(guān)系，將輔助線、參考線以及需要參與模擬的線分為不同圖層。

Bentley Legion二維模塊中沒(méi)有樓層概念，其識(shí)別樓層是根據(jù)封閉區(qū)域以及樓扶梯的方向自動(dòng)確定；由于所有CAD軟件均有誤差設(shè)置，因此圖形應(yīng)盡量靠近坐標(biāo)原點(diǎn)，對(duì)于Revit需將項(xiàng)目基點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)都放置在原點(diǎn)位置，否則會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)上不必要的錯(cuò)誤。在Bent?ley Legion中導(dǎo)入二維圖形，將客流數(shù)據(jù)模板文件與二維圖形進(jìn)行關(guān)聯(lián)，即二維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)（見圖11），并設(shè)置行人流線數(shù)據(jù)。

圖10 BIM模型輸出流程

2.3.2 三維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

經(jīng)簡(jiǎn)化后的三維模型無(wú)需包含自動(dòng)扶梯，在Bentley Legion中提供自動(dòng)扶梯模型，可依據(jù)Bentley Legion中二維模型自動(dòng)布置，在Bentley Legion中建立二維仿真模型（見圖12）。二維模型的作用是建立初始客流、確定客流起點(diǎn)和終點(diǎn)、列車發(fā)車頻次以及設(shè)定通行設(shè)施參數(shù)（閘機(jī)、樓扶梯等）。二維模型中客流行進(jìn)路線拓?fù)潢P(guān)系可以直接映射到三維模型中，因此建立正確的二維模型是利用BIM模型進(jìn)行三維仿真模擬的重要環(huán)節(jié)。

圖12 某交通樞紐二維仿真模型

三維、二維模型關(guān)聯(lián)步驟見圖13，首先使用Import Scene（導(dǎo)入場(chǎng)景模型）將.skp模型文件導(dǎo)入Bentley Legion，然后使用Import Data Source（導(dǎo)入數(shù)據(jù)源）將二維模塊Legion導(dǎo)出的.ora格式文件載入Legion，從而完成三維、二維模型數(shù)據(jù)綁定。

圖13 三維、二維模型關(guān)聯(lián)步驟

2.3.3 三維仿真結(jié)果輸出

完成三維、二維模型數(shù)據(jù)綁定后，需在Legion中對(duì)模型進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，包括以下內(nèi)容：

（1）圖層屬性設(shè)置。Legion 3D完全兼容Sketchup圖層，Legion 3D中圖層管理設(shè)置見圖14，圖層管理器包括Visible（可見性）、Floor Detection（樓層檢測(cè)）、Colour（圖層顏色）3個(gè)選項(xiàng)設(shè)置，將樓板之外圖層取消后選樓層檢測(cè)，根據(jù)需要控制模型構(gòu)件的可見性。

圖14 Legion 3D圖層管理設(shè)置

（2）樓層管理設(shè)置。Legion樓層管理（見圖15）包括樓層標(biāo)高設(shè)置和樓扶梯頂端、底端設(shè)置。如果場(chǎng)景包含2個(gè)或多個(gè)樓層，則需要手動(dòng)將這些樓層添加到項(xiàng)目中并分配相關(guān)的空間對(duì)象。例如，如果有1個(gè)入口“En01”，需要將其與當(dāng)前入口所在樓層進(jìn)行關(guān)聯(lián)。此外，任何連接樓層的垂直通行設(shè)施（自動(dòng)扶梯或樓梯）都需要與所在樓層關(guān)聯(lián)，方法是在樓層管理窗口中將左邊對(duì)話框中的對(duì)象（樓扶梯）添加到當(dāng)前所選樓層中（右側(cè)對(duì)話框）。對(duì)于樓扶梯頂端、底端設(shè)置需要注意：如果有1部扶梯名為“Escalator01”，Legion 3D會(huì)自動(dòng)將其拆分為“Escalator01（Top）”和“Escalator01（Bottom）”，分別代表扶梯頂端和底端，然后將扶梯頂端和底端分別添加到其所屬樓層。

圖15 Legion樓層管理

（3）乘客類型設(shè)置。在乘客類型對(duì)話框中可選擇三維展示乘客外觀和類型，若希望乘客顏色能反映不同起點(diǎn)和目的地，可在二維模型中設(shè)置乘客外觀顏色后映射到三維模擬中。

（4）相機(jī)設(shè)置。對(duì)同一仿真模型，可在時(shí)間軸上設(shè)置不同相機(jī)用于不同區(qū)域模擬過(guò)程展示。Legion 3D中相機(jī)分靜態(tài)、追蹤相機(jī)，靜態(tài)相機(jī)對(duì)靜態(tài)場(chǎng)景展示，相機(jī)方向和位置不會(huì)改變，追蹤相機(jī)以某個(gè)行人或乘客為主體進(jìn)行路徑追蹤，其相機(jī)視野以目標(biāo)對(duì)象為中心，可以調(diào)整視距和視高。

數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)完畢后進(jìn)行三維仿真結(jié)果輸出，對(duì)站點(diǎn)平面布局、設(shè)施能力、動(dòng)線安排、緊急疏散等進(jìn)行評(píng)價(jià)與優(yōu)化。將整個(gè)車站作為完整動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行分析和考量，尋找其中可能的短板和瓶頸并提出改善意見，并對(duì)未來(lái)運(yùn)行狀況進(jìn)行定性、定量判斷。

3 案例研究

根據(jù)上述路線和方法，對(duì)某軌道交通樞紐進(jìn)行基于BIM模型的三維客流仿真模擬研究：樞紐為3線換乘車站，同時(shí)兼有過(guò)街客流和商業(yè)客流，高峰時(shí)段軌道交通客流達(dá)88 000人/h，過(guò)街和商業(yè)客流達(dá)23 000人/h，其中1條線路（2號(hào)線）客流情況見表3。

表3 2號(hào)線客流數(shù)據(jù) 人

將車站基本數(shù)據(jù)錄入后輸入模塊，利用靜態(tài)數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)車站性能進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，靜態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果見圖16，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示11號(hào)線站臺(tái)上行扶梯飽和度大于0.8，預(yù)計(jì)上行扶梯口部將會(huì)出現(xiàn)持續(xù)排隊(duì)現(xiàn)象，利用動(dòng)態(tài)仿真分析擁堵情況并提出改進(jìn)建議。

圖16 靜態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果

3.1 仿真參數(shù)設(shè)置

仿真基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置包括各通行設(shè)施通過(guò)能力（安檢機(jī)、閘機(jī)、自動(dòng)扶梯）、列車發(fā)車間隔、乘客步行速度等［10］，具體取值見表4、表5。

表4 仿真基礎(chǔ)參數(shù)取值 人/h

在預(yù)測(cè)客流資料基礎(chǔ)上梳理出各條線路進(jìn)出站客流、換乘客流以及各出入口之間的過(guò)街客流，再按照分向客流比例分配給各個(gè)出入口，形成完整的模擬用客流需求矩陣（見圖17）。

表5 乘客步行速度

圖17 客流需求矩陣

3.2 客流模擬

將BIM模型通過(guò)仿真模型簡(jiǎn)化模塊進(jìn)行清理，清理后由仿真模型輸出模塊進(jìn)行輸出，輸出格式為.skp，得到的仿真簡(jiǎn)化模型見圖18。將.skp文件導(dǎo)入Legion中進(jìn)行數(shù)據(jù)綁定和關(guān)聯(lián)，結(jié)合二維數(shù)據(jù)模型進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)仿真，仿真過(guò)程見圖19。

圖18 仿真簡(jiǎn)化模型

圖19 三維動(dòng)態(tài)仿真過(guò)程

地下1層及其夾層的換乘大廳三維客流分布仿真過(guò)程見圖20，與之對(duì)應(yīng)的客流密度熱力圖見圖21。熱力圖采用顏色標(biāo)識(shí)區(qū)分不同區(qū)域的行人密度，密度等級(jí)分A—F 6個(gè)級(jí)別，分別對(duì)應(yīng)藍(lán)、青、綠、黃、橙、紅，服務(wù)水平由A—F依次遞減。通過(guò)熱力圖和三維客流分布仿真過(guò)程對(duì)照判斷，地下1層及其夾層內(nèi)行人密度均處于舒適范圍，各設(shè)施通行能力良好，沒(méi)有出現(xiàn)異常擁堵現(xiàn)象。

圖20 換乘大廳三維客流分布仿真過(guò)程

圖21 換乘大廳客流密度熱力圖

地下3層11號(hào)線站臺(tái)層客流模擬見圖22。利用三維仿真動(dòng)態(tài)觀察及客流密度熱力圖可知，在地下3層站臺(tái)層中部2組扶梯前出現(xiàn)持續(xù)排隊(duì)現(xiàn)象，且排隊(duì)客流在發(fā)車間隔內(nèi)不能完全疏散，將會(huì)導(dǎo)致部分乘客滯留站臺(tái)造成擁堵，如圖22中紅圈所示。

3.3 疏散模擬

疏散仿真模擬在客流仿真基礎(chǔ)模型上進(jìn)行［11］，依照GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50490—2009《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》及GB 51298—2018《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定，制定如下規(guī)范：

圖22 11號(hào)線站臺(tái)層客流模擬

（1）緊急工況下乘客從站臺(tái)全部撤離時(shí)間小于4 min，全部疏散至站廳公共區(qū)時(shí)間小于6 min（其中假設(shè)1 min為反應(yīng)時(shí)間）；

（2）供人員疏散使用的樓梯及自動(dòng)扶梯，其疏散能力均按正常情況下的90%計(jì)算；

（3）上行自動(dòng)扶梯通行能力：120×0.9=108人/min；下行自動(dòng)扶梯通行能力：全部停用，且不當(dāng)樓梯使用；樓梯通行能力（單向上行）：62×0.9≈56人/min/m；

（4）考慮1部扶梯壞掉的情況，參與疏散的扶梯臺(tái)數(shù)為N-1；

（5）模型假設(shè)：緊急疏散發(fā)生時(shí)間為站臺(tái)密度最大時(shí)刻（根據(jù)基本模型輸出得到）。

疏散仿真模擬過(guò)程見圖23，與客流模擬相似，基于Revit模型導(dǎo)出.skp文件，導(dǎo)入Legion中進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和綁定。根據(jù)客流模擬得出的各層瞬時(shí)客流來(lái)設(shè)定緊急情況下?lián)Q乘樞紐內(nèi)的瞬時(shí)客流。結(jié)合疏散時(shí)間熱力圖和三維仿真過(guò)程可以看出，客流從2線站臺(tái)到達(dá)下一個(gè)疏散層的時(shí)間均在1.6 min以內(nèi)（發(fā)車間隔為2 min），結(jié)合地下1層疏散模擬結(jié)果可知，乘客從站臺(tái)疏散至各個(gè)出入口的總時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)6 min，滿足規(guī)范要求。

圖23 疏散仿真模擬過(guò)程

4 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)全面推廣應(yīng)用是行業(yè)發(fā)展必然趨勢(shì)，二維圖形行人仿真必將轉(zhuǎn)換到三維空間進(jìn)行。探討利用BIM模型進(jìn)行三維行人仿真的技術(shù)路線和實(shí)現(xiàn)方法；根據(jù)技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的需求開發(fā)相應(yīng)的功能插件；對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行輔助評(píng)價(jià)、對(duì)仿真模型進(jìn)行快速簡(jiǎn)化；實(shí)現(xiàn)Revit導(dǎo)出Legion文件的接口功能；為城市軌道交通地下區(qū)間設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。

行人仿真技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，初步探索基于BIM模型的行人三維仿真技術(shù)，結(jié)合模擬過(guò)程、數(shù)據(jù)能夠?yàn)轫?xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施提供較大的參考價(jià)值。隨著科技發(fā)展，BIM、行人仿真技術(shù)將會(huì)與VR、AR、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)進(jìn)行更緊密地結(jié)合，為城市軌道交通行人流線設(shè)計(jì)、乘客服務(wù)水平提供更直觀、精準(zhǔn)的分析。