樓扶梯寬度對(duì)地鐵站臺(tái)人員疏散時(shí)間的影響研究

陳衛(wèi)平 胡煜文 駱立剛 張康 李海航 劉泉會(huì) 吳鈞哲

摘要：研究了全部樓扶梯有效或部分失效時(shí)，不同樓扶梯寬度取值（按人流股數(shù)折算）對(duì)地鐵站臺(tái)人員疏散時(shí)間的影響。結(jié)果表明，當(dāng)樓扶梯寬度增量未按整數(shù)倍人流股數(shù)考慮時(shí)，站臺(tái)人員疏散時(shí)間隨疏散寬度的增加而線性減少，未出現(xiàn)階梯式下降趨勢(shì)。地鐵站臺(tái)的疏散寬度不按人流股數(shù)的整數(shù)倍增加，也可以減少疏散時(shí)間。

關(guān)鍵詞：樓扶梯寬度;地鐵站臺(tái);人員疏散

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的加速，城市地面交通越來(lái)越擁擠，更多的城市選擇建造地鐵滿足人們的出行需求。地鐵站臺(tái)空間狹窄、人員密集，一旦發(fā)生火災(zāi)等緊急情況，確保人員安全疏散非常重要[1-2]?！兜罔F設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定[3]，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)站臺(tái)的樓扶梯和出口，應(yīng)滿足6min內(nèi)將一列進(jìn)站列車(chē)所載乘客及站臺(tái)上候車(chē)人員全部撤離站臺(tái)的要求。因此，需要對(duì)站臺(tái)樓扶梯的疏散能力進(jìn)行校核，并開(kāi)展人員組成和疏散寬度等參數(shù)的影響研究。

何理等人[4]認(rèn)為在突發(fā)事件下地鐵乘客的行為和心理不同，導(dǎo)致個(gè)體應(yīng)急疏散能力差異較大。王建國(guó)等人[5]采用問(wèn)卷調(diào)查和Logistic回歸分析，統(tǒng)計(jì)了性別、年齡、心理抗壓能力和火災(zāi)知識(shí)的了解程度等因素對(duì)人員疏散的影響。孫倩倩等人[6]通過(guò)實(shí)驗(yàn)和仿真對(duì)人員移動(dòng)過(guò)程進(jìn)行研究，分析擁擠程度和障礙物對(duì)人員移動(dòng)速度的影響。劉毅等人[7]搭建結(jié)構(gòu)方程模型分析被困人員疏散路徑的選擇，得出光照情況、路徑長(zhǎng)短和指示標(biāo)記等因素對(duì)人員選擇疏散路徑影響較大。梁智勇等人[8]根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和性能化設(shè)計(jì)的思路，設(shè)計(jì)了某地鐵站廳層的火災(zāi)和疏散場(chǎng)景，探討了超長(zhǎng)通道內(nèi)人員疏散的安全性。史聰靈等人[9]模擬地鐵換乘人員的流動(dòng)軌跡，分析了人流密度等指標(biāo)對(duì)人員疏散時(shí)間的影響。姚斌等人[10]研究了自動(dòng)扶梯運(yùn)行方式對(duì)地鐵站臺(tái)疏散的影響，論證了下行自動(dòng)扶梯在火災(zāi)時(shí)反轉(zhuǎn)上行以輔助人員疏散的可行性。

除了人的行為、心理因素和人流密度等參數(shù)外，樓扶梯寬度也是影響地鐵站臺(tái)疏散時(shí)間的重要因素。本文采取數(shù)值模擬的方法，研究不同樓扶梯寬度取值（按“人流股數(shù)”折算）對(duì)人員疏散時(shí)間的影響，為地鐵站臺(tái)建筑設(shè)計(jì)提供一定的理論參考。

1? 模型建立

Pathfinder是由美國(guó)Thunderhead公司開(kāi)發(fā)的成熟的、直觀的人員疏散模擬軟件[11]，該軟件能展示各個(gè)區(qū)域的人員逃生情況，并記錄每個(gè)人員的逃生路徑和逃生時(shí)間。本文選用該軟件模擬某地鐵站臺(tái)的人員疏散情況。為了研究樓扶梯寬度對(duì)人員疏散的影響，本文選用雙島四線同臺(tái)換乘式車(chē)站中的一島兩線站臺(tái)作為研究對(duì)象。疏散開(kāi)始時(shí)人員均勻分布在站臺(tái)上，乘客及工作人員共有1569人。

地鐵站建筑模型如圖1所示，地下一層的站廳層層高5.3m、長(zhǎng)71m、寬47m，地下二層的站臺(tái)層層高5.1m、長(zhǎng)120m、寬14m。站臺(tái)層到站廳層有2處樓扶梯供人員疏散使用，兩側(cè)樓扶梯至站臺(tái)兩端的距離不同。模擬中乘客和工作人員選用SFPE行為模式進(jìn)行疏散，即人員自動(dòng)疏散到最近的出口，不會(huì)相互影響。本文將站臺(tái)到站廳的樓扶梯寬度作為變量參數(shù)，計(jì)算站臺(tái)層人員疏散至樓扶梯和站廳層的時(shí)間。

2? 模擬分析

2.1? 樓扶梯寬度取值

樓扶梯寬度的取值受人的體型影響，根據(jù)《中國(guó)成年人人體尺寸》規(guī)定[12]，成年男子的肩寬是50cm，成年女子的肩寬是45cm。在建筑疏散設(shè)計(jì)中，考慮人員間隔，每股人流寬度按0.55m取值[13]。本文研究人流股數(shù)取值對(duì)疏散時(shí)間的影響，設(shè)計(jì)了如表1所示的10種人流股數(shù)。其中，樓扶梯的有效寬度需要在設(shè)計(jì)寬度的基礎(chǔ)上減去0.15m的折扣值，同時(shí)需要考慮0.9倍的折扣系數(shù)。

2.2? 疏散分析

為了滿足人員安全疏散的要求，人員可用疏散時(shí)間需要大于人員必須疏散時(shí)間。進(jìn)行地鐵站臺(tái)人員疏散模擬時(shí)，考慮全部樓扶梯有效或一側(cè)樓扶梯失效的情況，分析兩種情況下人員疏散時(shí)間隨樓扶梯寬度的變化。

2.2.1? 全部樓扶梯有效

在全部樓扶梯有效情況下，站臺(tái)上的人員通過(guò)兩側(cè)樓扶梯進(jìn)行疏散。如圖2所示，當(dāng)疏散寬度從6股人流增加到8.25股人流時(shí)，最后一名人員疏散至左側(cè)樓扶梯時(shí)間從210s線性減少為143s，疏散至站廳層時(shí)間從240s線性減少為174s;最后一個(gè)人員疏散至右側(cè)樓扶梯時(shí)間從234s線性減少為174s，疏散至站廳層時(shí)間從267s線性減少為204s。

左側(cè)樓扶梯疏散時(shí)間始終小于右側(cè)樓扶梯疏散時(shí)間，這是因?yàn)檎九_(tái)左端距左側(cè)樓扶梯的距離小于站臺(tái)右端距右側(cè)樓扶梯的距離。在人員疏散過(guò)程中可以觀察到，人員的步行時(shí)間遠(yuǎn)小于人員在樓扶梯處的排隊(duì)等候時(shí)間，即影響疏散總時(shí)間的主要因素是樓扶梯寬度而不是行走距離。從圖2中可以進(jìn)一步看出，寬度增量未按整數(shù)倍人流股數(shù)考慮時(shí)，站臺(tái)人員疏散時(shí)間隨疏散寬度的增加而線性減少，未出現(xiàn)階梯式下降趨勢(shì)。因此可以推斷出，當(dāng)樓扶梯寬度是影響疏散總時(shí)間的主要因素時(shí)，樓扶梯疏散寬度的變化對(duì)疏散時(shí)間的影響是線性的。

2.2.2? 一側(cè)樓扶梯失效

在一側(cè)樓扶梯失效情況下，站臺(tái)上的人員僅通過(guò)另一側(cè)樓扶梯進(jìn)行疏散。如圖3所示，當(dāng)疏散寬度從6股人流增加到8.25股人流時(shí)，右側(cè)樓扶梯失效情況下，最后一個(gè)人員疏散至左側(cè)樓扶梯時(shí)間從464s線性減少為334s，疏散至站廳層時(shí)間從498s線性減少為365s;左側(cè)樓扶梯失效情況下，最后一個(gè)人員疏散至右側(cè)樓扶梯時(shí)間從463s線性減少為333s，疏散至站廳層時(shí)間從493s線性減少為363s。

比較兩側(cè)樓扶梯分別失效的情況，疏散時(shí)間的減少程度基本一致，說(shuō)明在人員分布均勻時(shí)，疏散時(shí)間主要由樓扶梯的寬度決定，與樓扶梯的位置無(wú)關(guān)。同時(shí)從圖3中可以看出，當(dāng)一側(cè)樓扶梯失效時(shí)，站臺(tái)人員疏散時(shí)間也隨疏散寬度的增加而線性的減少，未出現(xiàn)階梯式下降趨勢(shì)。因此可以推斷出，當(dāng)樓扶梯寬度是影響疏散總時(shí)間的主要因素時(shí)，樓扶梯疏散寬度的變化對(duì)疏散時(shí)間的影響是線性的。

3? 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)Pathfinder軟件模擬研究了樓扶梯寬度對(duì)站臺(tái)人員疏散的影響，結(jié)果表明當(dāng)樓扶梯寬度增量未按整數(shù)倍人流股數(shù)考慮時(shí)，站臺(tái)人員疏散時(shí)間隨疏散寬度的增加而線性地減少，未出現(xiàn)階梯式下降趨勢(shì)。由此可以推斷出，地鐵站臺(tái)疏散寬度不按人流股數(shù)的整數(shù)倍增加，也可以減少疏散時(shí)間。

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Study on the influence of escalator

width on evacuation time of subway platform

Chen Weiping1， Hu Yuwen2， Luo Ligang3， Zhang Kang4， Li Haihang4， Liu Quanhui4， Wu Junzhe4

（1.Zhejiang Provincial Fire and Rescue General Brigade， Zhejiang Hangzhou 310014; 2. Zhejiang Provincial Production Safety Association， Zhejiang Hangzhou 310007; 3. Institute of Light Industrial Products Quality Inspection of Zhejiang Province， Zhejiang Hangzhou 310018; 4. School of Quality and Ssafety engineering of China University of metrology， Zhejiang Hangzhou 310018）

Abstract：The influence of the width of escalators in different buildings （converted according to the number of people flow shares） on the evacuation time of subway platform is studied when the escalators in all buildings are effective or some of them are invalid. The results show that when the width increment is not considered as an integral multiple of the number of passenger flow shares， the evacuation time of platform personnel decreases linearly with the increase of the evacuation width， and there is no stepwise downward trend. The evacuation width of the subway platform is not increased by an integral multiple of the number of passenger flow shares， and the evacuation time can also be reduced.

Keywords：width of stairs; subway platform; personnel evacuation