城市軌道交通地下車站安全疏散評估及應急救援能力提升研究

摘要：城市軌道交通作為城市公共交通的主要組成部分，地下車站安全疏散和應急救援能力提升依舊是消防救援部門和城市軌道交通運營單位關(guān)注的重點。文章以西安某地鐵站為例，利用Legion行人動力學模型開展車站疏散仿真，核驗疏散時間是否符合疏散規(guī)范要求，從城市軌道交通運營單位安全疏散和應急救援能力評估，消防救援部門對地鐵車站調(diào)研熟悉、聯(lián)勤聯(lián)建等方面給出地下車站安全疏散評估和應急救援能力提升建議，以期對消防救援部門、城市軌道交通運營單位提升城市軌道交通地下車站消防安全管理、應急救援有所助益。

關(guān)鍵詞：Legion行人仿真;城市軌道交通;地下車站;安全疏散評估;應急救援能力

目前，城市軌道交通已成為城市發(fā)展重要的一部分，然而，地鐵運營消防安全問題依舊是人們關(guān)注的焦點，地下車站客流量大，人員密集，發(fā)生突發(fā)事件后，容易造成群體傷亡等嚴重后果。地下車站安全疏散及消防應急救援能力提升就成為軌道交通運營單位、消防救援部門消防安全管理面臨的嚴峻考驗。文章以西安某地鐵站為例，利用Legion行人動力學模型開展車站疏散仿真，核驗疏散時間是否符合疏散規(guī)范要求，結(jié)合疏散結(jié)果，對地下車站安全疏散和應急救援能力提升給出相關(guān)建議。

一、乘客安全疏散模擬測試

（一）測試相關(guān)規(guī)范要求

1.疏散時間要求

根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》GB50157-2013等有關(guān)規(guī)范相關(guān)規(guī)定：大客流車站核驗遠期或客流控制期超高峰小時一列進站列車所載乘客及站臺上的候車人員能在6min內(nèi)全部疏散至站廳公共區(qū)域或其他安全區(qū)域[1]。

2.疏散設(shè)施通過能力和寬度要求

根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》GB50157-2013的有關(guān)規(guī)定，車站樓扶梯的最大通過能力，宜符合表1的規(guī)定[1]。

（二）客流仿真介紹

1.軟件介紹

通過對Legion行人模擬軟件系統(tǒng)進行模擬仿真研究，Legion軟件可被廣泛應用在多種場所、環(huán)境之中：包括地鐵車站、機場、大型和綜合體育場館，以及人行組織交叉口和零售商業(yè)區(qū)域等，尤其是換乘站或有大客流的綜合交通樞紐。Legion能夠模擬行人在走路時的細微動作，以及與周圍設(shè)施和其他人群的交互聯(lián)系[3]。這些詳細的分析可以被用作實現(xiàn)設(shè)計、管理的最優(yōu)化，以及最大程度地提高公共空間的安全性能，從而減少工程費用，改善需求預測、安全控制以及遇到緊急事故需要疏散時的情況預測。

2.仿真原理

Legion模型為人員疏散的矢量模型，主要的優(yōu)點是可以通過對個體行為空間結(jié)構(gòu)（Agent-Based）和矢量連續(xù)空間結(jié)構(gòu)（Vector）的分析，可以兼顧人員個體行為描述、人數(shù)規(guī)模和空間區(qū)域三個方面，適用于大規(guī)模大區(qū)域的群體模擬仿真[2][4][5]。該模型主要用來研究人群疏散行為、疏散時間、疏散策略與技術(shù)等。Legion采用“最小努力”規(guī)則，“實體”在選擇下一步動作時，試圖最大程度地降低自身的不滿意度[3][4]。不滿意是由可能會降低他們運動速度的一些身體和心理方面的因素造成的。

二、地鐵站疏散模擬測試

（一）車站基本概況

西安某地鐵站為明挖地下三層島式站臺車站，有效站臺長度為118m，車站共設(shè)置7個直通地面出入口（其中4個車站出入口、2個市政過街出入口、1個物業(yè)出入口），站臺通向站廳的樓扶梯共7部，其中5部為自動扶梯（3部上行、2部下行）、2部為樓梯，樓梯寬度均為2.69m，扶梯寬度為1m，額定速度為0.65m/s。車站分層示意圖如圖1。

（二）疏散客流分析

根據(jù)初步設(shè)計階段客流預測結(jié)果及行車組織數(shù)據(jù)，分別核算初期、近期、遠期某地鐵站早、晚高峰疏散客流如下表2。

結(jié)果顯示，初期晚高峰超高峰小時一進站列車所載乘客及在站臺的候車乘客之和最大，因此，本站疏散模擬客流由初期晚高峰控制。本次疏散模擬站廳乘客為194人，并考慮站臺工作人員（10人）。因此，火災時車站必須疏散人數(shù)：824+194+10=1028（人）。為了模擬車站在最不利情況下的緊急疏散能力，緊急疏散發(fā)生時間為站臺密度最大時刻，即模擬車站正常運行一段時間后，取初期晚高峰時段上行方向列車到達的時間點進行緊急疏散。

（三）模擬測試工況

模擬車站初期晚高峰超高峰小時一列進站列車發(fā)生火災時，緊急疏散的模擬測試工況如下：①站臺門打開;②所有的閘機打開;③下行扶梯停用，不參與疏散，上行扶梯和樓梯用于疏散;按照車站正常運營狀態(tài)下的扶梯維保原則，當上行扶梯檢修時，將并列布置的下行扶梯調(diào)整為上行[6]。按1部上行扶梯（扶梯5）為檢修狀態(tài)來考慮，與上行扶梯5并列布置的下行扶梯4調(diào)整為上行，用于疏散。因此，車站參與疏散的樓扶梯有：扶梯2、樓梯3、扶梯4、樓梯1、樓梯2;災難發(fā)生時出于本能，逃生人員運動速度加快。本次模擬為了更符合真實的疏散場景，車站平地上的疏散行人類型采用中國runner類型。

（四）疏散安全區(qū)及疏散方向

在火災情況下排煙系統(tǒng)的設(shè)計能夠保證煙氣被嚴格控制在防煙分區(qū)內(nèi)。因此站臺火災時的安全區(qū)為站廳層，將站廳區(qū)嚴格控制為無煙區(qū)域，在緊急疏散情況下，將人員撤離站臺層進入站廳層，即可保證人員的安全。車站乘客疏散流線見圖2，乘客疏散出入口為出入口1、2、4、5。

（五）疏散時間統(tǒng)計

車站站臺層人員疏散至站廳層的人數(shù)動態(tài)變化曲線見圖3，由圖可知，站臺人員在129s內(nèi)，即2.15min內(nèi)全部進入站廳，疏散時間滿足6min內(nèi)全部疏散至站廳公共區(qū)域的要求。

車站站廳層疏散出的人數(shù)動態(tài)變化曲線見圖4，由圖可知，本站車站內(nèi)的所有人員包括站臺內(nèi)的候車乘客、站廳內(nèi)的乘客，撤離站廳的時間需要156s，即車站人員總疏散（清空車站）時間為156/60=2.60min。

（六）模擬測試結(jié)論

某地鐵車站緊急疏散模擬考慮1部上行扶梯（扶梯5）處于檢修狀態(tài)、同組下行扶梯4調(diào)整為上行、與其余2部上行扶梯和2部樓梯用作疏散的工況下，控制期（初期晚高峰）超高峰小時一列車進站所載乘客、站臺上候車人員在2.15min內(nèi)全部撤離站臺層到達站廳層，疏散時間滿足6min內(nèi)全部疏散至站廳公共區(qū)域（安全區(qū)），符合疏散要求[2][6]。

三、安全疏散和應急救援能力提升建議

（一）地鐵車站定期開展安全疏散和應急救援能力評估

地鐵在設(shè)計、建設(shè)之初以預防火災為主要災害制定預防措施。在安全疏散設(shè)計中，設(shè)置安全出口、疏散樓梯、消防電梯等疏散設(shè)施，以及影響安全疏散的消防設(shè)施如防排煙系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)等，從疏散距離、樓扶梯寬度、安全出口數(shù)量、疏散時間等方面控制和提高突發(fā)情況下應急疏散效率[7]。因此運營單位在日常消防安全管理中，定期對影響車站安全疏散設(shè)施進行消防安全評估，尤其換乘車站、大客流車站要綜合車站高峰期或節(jié)假日客流，對車站可用安全出口數(shù)量、疏散路線、通風排煙、應急照明等關(guān)鍵要素進行評估，對車站自身防災減災能力進行定期分析，包括地鐵車站微型消防站人員配備、裝備品種、車站滅火和應急救援能力、運營單位后勤及經(jīng)費保障等內(nèi)容進行評估檢查，提升地下車站的安全疏散和應急救援能力。

（二）消防救援部門加強聯(lián)勤聯(lián)建

1.對地鐵車站開展熟悉調(diào)研

各城市消防救援部門針對轄區(qū)內(nèi)地鐵車站開展“六熟悉”調(diào)研[7]，了解車站建筑情況、線路情況、單位平面圖;熟悉車站固定消防設(shè)施包括安全疏散設(shè)施（安全出口數(shù)量、疏散樓梯及形式、消防電梯）、氣體等滅火系統(tǒng)、消防供水系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)，站臺緊急停車按鈕、緊急報警對講按鈕、屏蔽門緊急開關(guān)、列車緊急開門應急裝置。熟悉地鐵車站重點部位、位置及使用性質(zhì)，熟悉地鐵車站周邊單位名稱、距離、使用性質(zhì);熟悉地鐵車站周邊道路名稱、方向、寬度、通行能力、是否?？肯儡囕v等;熟悉地鐵車站及周邊單位微型消防站概況，包括負責人、聯(lián)系電話、器材配備等;熟悉地鐵車站500m范圍內(nèi)水源情況;熟悉地鐵車站出入口路線、可達區(qū)域、是否可以沿梯鋪設(shè)水帶/救生照明線等。通過熟悉調(diào)研，繪制地鐵站主體平面圖，包括地面層、站臺層、站廳層，且包括疏散通道位置、設(shè)備用房等輔助用房位置。

2.制訂地鐵滅火救援預案

消防救援部門編制地鐵滅火應急救援預案工作時，要堅持“立足實戰(zhàn)、突出重點、科學實用、分級負責、集中管理”的原則，調(diào)研分析基本情況，研究測試切實可行的應急救援技戰(zhàn)術(shù)措施，實現(xiàn)科學高效處置地鐵火災災害事故的目的。應急預案分為三個等級，一級預案是總隊級應急救援預案，主要針對整條地鐵線路編制預案。二級預案是支隊級應急預案，主要針對地鐵站點編制，同時包括保障、特殊災害、應急指揮等內(nèi)容。三級預案是中隊級應急預案，主要針對轄區(qū)地鐵站點編制的預案，包括攻堅、排煙、通信、保障等內(nèi)容。

3.加強聯(lián)勤聯(lián)建應急救援

一是為全面適應地鐵應急救援需要，各城市消防救援部門切實打造一支專業(yè)的地鐵滅火救援專業(yè)隊伍，按照隊伍類型進行地鐵火災、列車脫軌、列車相撞、地鐵車站或區(qū)間水害等災害處置訓練，并指導全市地鐵沿線消防救援站開展專項訓練。二是政府有關(guān)部門牽頭，會同消防救援等部門開展地下車站安全疏散及應急救援提升專項行動，運營單位和消防救援部門通過日常對地鐵車站檢查、調(diào)研、演練等活動加強聯(lián)勤聯(lián)建，提高地下軌道交通應急救援體系。

參考文獻：

[1]GB 50157-2013 地鐵設(shè)計規(guī)范[S].中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2013.

[2]GB/T 33668-2017 地鐵安全疏散規(guī)范[S].中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會，2017.

[3]賈秀娟.基于Legion仿真技術(shù)的地鐵站域地下商業(yè)空間優(yōu)化設(shè)計研究[D].北京：北京交通大學，2012.

[4]李阿萌.基于客流模擬的廣州華師站換乘改造方案分析[C]//第十七屆中國科協(xié)年會，2015-05-23.

[5]馬培.基于理論計算和模擬仿真的軌道交通地下車站大客流緊急疏散能力評價及比較[J].安全，2018（03）：35-38.

[6]李耿旭，耿浩，王九州，等.基于Legion仿真軟件的地鐵車站設(shè)計優(yōu)化[J].天津建設(shè)科技，2021（04）：75-77.

[7]張舍郁.地鐵火災特點及滅火救援對策探討[J].消防界（電子版），2020，06（02）：58-60.

作者簡介：李治（1986.01—），男，山東濰坊人，畢業(yè)于中國人民警察大學消防工程專業(yè)，西安市消防救援支隊作戰(zhàn)訓練處初級專業(yè)技術(shù)職務，研究方向：火災事故撲救、各類事故搶險救援、地質(zhì)災害救援、城市軌道交通滅火救援等。