軌道交通新開通車站疏散能力模擬

吳桐　黃雪　蘆毅

摘要 為提升城市軌道交通安全管理水平，規(guī)范城市軌道交通初期運(yùn)營前安全評(píng)估工作，在新建城市軌道交通線路運(yùn)營前須進(jìn)行乘客疏散安全評(píng)估工作，以評(píng)估能否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將地鐵客流疏散至安全區(qū)域。選取北京地鐵某新線換乘車站為研究對(duì)象，采用Vissim軟件建立車站疏散仿真模型，分析在緊急狀態(tài)下的疏散能力，為新線開通前車站疏散能力評(píng)估提供參考。

關(guān)鍵詞 新線開通;疏散能力;仿真模擬

中圖分類號(hào) U231.96文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2022）09-0026-03

引言

既有研究中關(guān)于軌道交通車站行人建模仿真已有豐富成果，包括正常運(yùn)營狀態(tài)下客流疏散[1-6]和火災(zāi)等緊急狀態(tài)下乘客疏散[7-8]，前者主要通過仿真模擬，對(duì)日常運(yùn)營客流狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)方案和流線組織進(jìn)行優(yōu)化，后者主要用于評(píng)估火災(zāi)等緊急狀態(tài)下乘客疏散效率，對(duì)車站運(yùn)營安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)。該文主要針對(duì)新開通線路中存在大客流風(fēng)險(xiǎn)的換乘站，分析其在預(yù)測(cè)客流條件下的疏散效率，判斷是否滿足相應(yīng)的疏散標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

1 疏散能力檢算指標(biāo)

1.1 檢算依據(jù)

通過比較《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157—2013）[9]、《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB51298—2018）[10]、北京市《城市軌道交通工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（DB11/995—2013）[11]中關(guān)于疏散時(shí)間的相關(guān)規(guī)定，確定疏散能力檢算標(biāo)準(zhǔn)為：站臺(tái)至站廳或其他安全區(qū)域的疏散樓梯、自動(dòng)扶梯和疏散通道的通過能力，應(yīng)保證在遠(yuǎn)期或客流控制期中超高峰小時(shí)最大客流量時(shí)，一列進(jìn)站列車所載乘客及站臺(tái)上的候車乘客能在4 min內(nèi)全部撤離站臺(tái)，并應(yīng)能在6 min內(nèi)全部疏散至站廳公共區(qū)或其他安全區(qū)域。

1.2 檢算指標(biāo)

采用Vissim搭建車站客流疏散測(cè)試環(huán)境，并通過分析疏散時(shí)間和人群密度分布指標(biāo)等指標(biāo)來評(píng)價(jià)車站的整體疏散能力。

1.2.1 時(shí)間指標(biāo)

車站內(nèi)所有人行樓梯、自動(dòng)扶梯應(yīng)能滿足遠(yuǎn)期高峰小時(shí)設(shè)計(jì)客流量在緊急情況下，6 min內(nèi)將一列車滿載乘客和站臺(tái)上候車乘客（上車設(shè)計(jì)客流）疏散到站廳等安全地區(qū)。此時(shí)車站內(nèi)所有自動(dòng)扶梯、樓梯均作疏散方向或停止，通過能力按正常情況下的90%計(jì)算，垂直電梯不計(jì)入疏散能力內(nèi)。

1.2.2 密度指標(biāo)

采用J.J.Fruin[12]提出的關(guān)于通道、樓梯、排隊(duì)區(qū)域等行人走行設(shè)施的服務(wù)水平等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，將通行設(shè)施服務(wù)水平共分A～F六個(gè)等級(jí)。

2 首經(jīng)貿(mào)站疏散能力分析

2.1 車站概述

該文選定的首經(jīng)貿(mào)站為北京地鐵房山線北延與10號(hào)線換乘站，該站位于首經(jīng)貿(mào)北路與芳菲路交叉路口處。周邊有首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)、萬芳園小區(qū)、首都醫(yī)科大學(xué)附屬衛(wèi)生學(xué)校、育菲園東里等居住區(qū)。

房山線首經(jīng)貿(mào)站為分析模擬車站，該站南北走向，為島式車站，站臺(tái)與站廳間通過西側(cè)、中部和東側(cè)三組樓扶梯連接，每組設(shè)上下各一個(gè)扶梯和一部1.5 m寬樓梯，在站廳設(shè)置四組共22個(gè)進(jìn)出站閘機(jī)，并與E、F兩個(gè)出入口相連，采用6輛編組。站臺(tái)及站廳布設(shè)如圖1、圖2所示。

2.2 客流分析

根據(jù)客流預(yù)測(cè)結(jié)果，遠(yuǎn)期車站上行方向上客量2 140人/h，下客量406人/h，斷面流量2 546人/h;下行方向上客量7 458人/h，下客量718人/h，斷面流量6 740人/h。

根據(jù)行車計(jì)劃，將總客流均勻分配至各節(jié)車廂，對(duì)車站進(jìn)站總客流量采用一個(gè)發(fā)車間隔的進(jìn)站客流，并乘以1.4超高峰系數(shù)后得到建模所需的客流量。

2.3 車站建模

采用Vissim建立車站客流疏散模型，在選擇參數(shù)時(shí)，由于行人走行速度與設(shè)施屬性及乘客屬性密切相關(guān)，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，從人員疏散實(shí)驗(yàn)中獲得疏散情況下地鐵站中行人攜帶不同行李物品時(shí)的走行速度均值見表1。

相關(guān)研究表明，在緊急疏散狀態(tài)下，行人通常會(huì)加快走行速度。因此，該文取緊急疏散情況下行人走行速度為正常情況下的1.2倍，且不同類型的行人走行速度在對(duì)應(yīng)的區(qū)間內(nèi)隨機(jī)分布。

對(duì)于同時(shí)設(shè)置了樓梯和扶梯的地方，乘客使用樓扶梯的選擇概率對(duì)車站整體疏散能力有較大影響。正常運(yùn)營情況下，樓扶梯客流選擇概率與乘客數(shù)量、乘客性別、乘客年齡、樓扶梯方向、樓扶梯長度、樓扶梯寬度、樓扶梯高度等因素有關(guān)。通過實(shí)地調(diào)研北京地鐵國貿(mào)站、西二旗站、西直門站早高峰（7：30—8：30）站內(nèi)不同樓扶梯處的客流比例，以此估計(jì)車站樓扶梯的客流選擇概率。

通過研究北京地鐵換乘站內(nèi)樓扶梯客流比例可知：當(dāng)樓扶梯高度相等時(shí)，上行樓扶梯客流比例小于下行樓扶梯客流比例;當(dāng)樓扶梯高度不同時(shí)，隨著高度的增加，對(duì)于上行樓扶梯和下行樓扶梯來說，樓扶梯客流比例均呈減小趨勢(shì)。

首經(jīng)貿(mào)站站臺(tái)與站廳間樓扶梯提升高度5.1 m，因此乘客對(duì)樓扶梯選擇不敏感，鑒于緊急疏散條件下乘客出站意愿強(qiáng)烈，因此仿真過程中，乘客按就近原則等比例選擇樓扶梯。

2.4 車站疏散能力檢算

車站疏散能力檢算通過分析所有乘客從站臺(tái)層疏散至站廳出口的時(shí)間，并將疏散時(shí)間與規(guī)范中規(guī)定的安全疏散時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，判定疏散時(shí)間是否滿足規(guī)范要求。為了直觀反映疏散過程中客流變化情況，仿真過程中通過截取不同時(shí)間站臺(tái)和站廳客流密度分布云圖，分析疏散過程中的客流聚集風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

2.4.1 疏散時(shí)間

超高峰小時(shí)緊急情況下站臺(tái)和樓扶梯口客流疏散時(shí)間如圖3所示。

由圖3可知，在極限客流條件下，4號(hào)線站臺(tái)乘客疏散時(shí)間170 s，預(yù)留60 s反應(yīng)時(shí)間，實(shí)際疏散時(shí)間230 s，滿足規(guī)范要求疏散時(shí)間小于4 min的防災(zāi)要求。

2.4.2 客流密度

根據(jù)行人密度與服務(wù)水平的關(guān)系，模型中采用業(yè)內(nèi)通用的服務(wù)水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，采用不同顏色表示不同區(qū)域客流密度（見表2）。

不同時(shí)刻站臺(tái)客流密度及分布規(guī)律如圖4和圖5所示。

根據(jù)站臺(tái)密度分布圖可知，客流在站臺(tái)上密集區(qū)域集中在車門前和樓扶梯前，行人走行順暢，在下行方向出現(xiàn)過度密集區(qū)域，但是能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成疏散，車站整體疏散效率高?？土髟谡緩d上密集區(qū)域集中在閘機(jī)處和樓扶梯前，行人走行順暢，且未出現(xiàn)過度密集區(qū)域，車站整體疏散效率較高。

3 結(jié)論及建議

根據(jù)上述分析結(jié)果可知，車站在超高峰時(shí)段能滿足緊急疏散條件下在4 min內(nèi)將乘客全部撤離站臺(tái)，并在6 min內(nèi)將站內(nèi)乘客全部疏散至站廳出口，且公共區(qū)乘客人流密度等參數(shù)應(yīng)符合乘客疏散和安全運(yùn)營要求。

對(duì)于下行方向客流，由于斷面客流較大，在緊急疏散情況下，站臺(tái)樓扶梯口會(huì)在短時(shí)間內(nèi)聚集大量乘客，偏向下行方向的樓扶梯均出現(xiàn)客流過飽和狀態(tài)，持續(xù)時(shí)間約3 min，存在一定的安全隱患，應(yīng)作為開通后運(yùn)營管理的重點(diǎn)監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

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[12]Fruin J J. Pedestrian Planning and Design， New York，USA， 1971[C].

收稿日期：2022-03-11

作者簡(jiǎn)介：吳桐（1986—），男，本科，中級(jí)工程師，研究方向：城市軌道交通運(yùn)輸。