基于智慧城軌車站的應(yīng)急疏散系統(tǒng)研究

劉雙

摘 要：城市軌道交通作為公共交通的主干力量，其運營安全是重中之重，在突發(fā)事件下，如火災(zāi)、洪澇等惡劣天氣，如何高效地進(jìn)行應(yīng)急疏散，確保乘客生命安全，成為城軌交通領(lǐng)域亟待解決的問題；本文以智慧城軌車站為背景，探討基于人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的應(yīng)急疏散系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容，旨在提高疏散效率和安全性。

關(guān)鍵詞：智慧城軌 應(yīng)急疏散 人工智能 大數(shù)據(jù) 物聯(lián)網(wǎng)

1 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，以綠色環(huán)保、速度快、運量大、準(zhǔn)時等優(yōu)勢著稱的城市軌道交通已躍升為城市居民出行的主要方式。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底我國城軌交通里程已超過9500公里，城軌車站5609座，客流總量超過190億人次[1]，車站日益擁擠；加之全球氣候變暖，近年來，強臺風(fēng)、強降雨、洪澇、山體滑坡等惡劣天氣易發(fā)多發(fā)，給城市軌道交通運營安全帶來重大威脅；因此，在智慧城軌的發(fā)展要求下，基于人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的應(yīng)急疏散系統(tǒng)的設(shè)計研究對提高城軌運營安全、提升地鐵服務(wù)質(zhì)量具有重要意義[2]。

2 應(yīng)急疏散現(xiàn)狀

2.1 傳統(tǒng)應(yīng)急疏散存在的問題

地鐵在傳統(tǒng)的應(yīng)急疏散過程中，主要存在以下幾大問題：

2.1.1 疏散效率較低

傳統(tǒng)的應(yīng)急疏散設(shè)施主要包括樓梯、通道、自動扶梯以及緊急出口，疏散方式往往依賴于人工指揮和廣播通知，這種方式在疏散大規(guī)模人群時效率較低，尤其是在緊急情況下，人們可能會因為恐慌而失去方向感，導(dǎo)致疏散過程混亂無序嚴(yán)重時導(dǎo)致踩踏事故。

2.1.2 信息溝通不暢

傳統(tǒng)應(yīng)急疏散在信息發(fā)布和傳播方面存在不足，無法及時向外界發(fā)布信息以及向乘客通報緊急情況，這可能會導(dǎo)致信息不暢通，影響救援行動的進(jìn)展。

2.1.3 缺乏智能決策支持

傳統(tǒng)應(yīng)急疏散缺乏智能決策支持，無法根據(jù)實時數(shù)據(jù)和情況變化做出快速準(zhǔn)確的決策，這可能會降低疏散效果，甚至導(dǎo)致更嚴(yán)重的后果。

2.1.4 缺乏定期演練和評估

傳統(tǒng)應(yīng)急疏散預(yù)案往往停留在紙質(zhì)層面，缺乏定期的疏散演練和專家評估，這使得預(yù)案在實際情況中可能無法有效執(zhí)行，也無法根據(jù)實際情況進(jìn)行必要的調(diào)整和優(yōu)化。

2.2 智慧城軌車站應(yīng)急疏散的優(yōu)勢

為了克服地鐵傳統(tǒng)應(yīng)急疏散過程中存在的缺點，智慧城軌車站以人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為支撐，實現(xiàn)對應(yīng)急疏散過程的實時監(jiān)測、預(yù)測和調(diào)控，具備實時數(shù)據(jù)監(jiān)測與分析能力、智能疏散導(dǎo)航系統(tǒng)、高效的信息傳遞與通信能力、應(yīng)急預(yù)案與協(xié)同作戰(zhàn)能力及自救與心理干預(yù)能力。同時，加強定期演練和評估，確保預(yù)案的有效性和可操作性，為乘客提供更加安全、高效的疏散保障。提高疏散系統(tǒng)的智能化水平；?

智慧城軌車站應(yīng)急疏散具有以下優(yōu)勢：（1）提高疏散決策的實時性和準(zhǔn)確性；（2）優(yōu)化疏散路徑，減少擁堵和恐慌；（3）提高信息傳遞速度，確保乘客及時獲取應(yīng)急信息；（4）提升自救能力，減少傷亡；（5）實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)，提高應(yīng)急響應(yīng)效率。

3 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容

3.1 基于實時數(shù)據(jù)的應(yīng)急疏散策略

智慧地鐵，作為交通系統(tǒng)發(fā)展的更高級階段，利用先進(jìn)的傳感設(shè)備、智能終端以及移動互聯(lián)網(wǎng)等通信手段，實現(xiàn)地鐵系統(tǒng)的自主組織與判斷。在應(yīng)急疏散策略方面，研究高效的應(yīng)急通信策略，如利用無線通信、廣播系統(tǒng)等，及時向乘客傳遞突發(fā)事件信息和疏散指令，提高乘客的應(yīng)急響應(yīng)能力，基于實時數(shù)據(jù)的智慧地鐵能夠為我們提供更為高效和安全的解決方案。實現(xiàn)從實時數(shù)據(jù)監(jiān)測與收集、數(shù)據(jù)預(yù)處理與分析、疏散風(fēng)險評估與預(yù)警到數(shù)據(jù)驅(qū)動的疏散決策四階段的全過程自動化處理。

首先，智慧地鐵通過遍布的傳感設(shè)備和智能終端，實時感知并收集地鐵系統(tǒng)中各要素的狀態(tài)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括但不限于乘客流量、列車位置、設(shè)備狀態(tài)以及環(huán)境狀況等[3]。當(dāng)發(fā)生緊急情況時，這些數(shù)據(jù)能夠迅速為應(yīng)急疏散提供關(guān)鍵信息。

其次，借助大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等技術(shù)，智慧地鐵對收集到的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行集中、準(zhǔn)確的分析與判斷。通過對歷史數(shù)據(jù)的挖掘和模式識別，系統(tǒng)能夠預(yù)測并評估疏散過程中可能出現(xiàn)的各種情況，從而為制定應(yīng)急疏散策略提供科學(xué)依據(jù)。在疏散策略的制定上，智慧地鐵可以引入反向流策略，對疏散道路交通網(wǎng)絡(luò)實施限行單向，尤其是接入安置點的路段，應(yīng)設(shè)置全時單向，以減輕路網(wǎng)壓力、提高疏散效率。同時，系統(tǒng)可以根據(jù)實時數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整疏散路徑，確保疏散過程的安全和順暢。

此外，智慧地鐵還可以利用智能安全監(jiān)控技術(shù)，實現(xiàn)對應(yīng)急疏散過程的實時監(jiān)控和管理。通過視頻監(jiān)控、人臉識別等技術(shù)手段，系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應(yīng)措施，確保疏散過程的安全可控。

3.2 基于人工智能的疏散導(dǎo)航系統(tǒng)

智慧地鐵中的基于人工智能的疏散導(dǎo)航系統(tǒng)，通過集成先進(jìn)的傳感器、控制器、通訊設(shè)備和人工智能技術(shù)，為乘客在緊急情況下提供高效、安全的疏散指引。這一系統(tǒng)具備以下幾個核心特點：

3.2.1 實時監(jiān)測與智能分析

研究適用于城軌車站的智能疏散算法[4]，系統(tǒng)通過傳感器實時收集地鐵車站和隧道內(nèi)的環(huán)境信息，包括溫度、濕度、煙霧濃度等。利用人工智能技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析，系統(tǒng)能夠判斷火災(zāi)或其他緊急狀況的發(fā)生位置及蔓延趨勢。

3.2.2 個性化疏散路徑規(guī)劃

疏散路徑的選擇應(yīng)基于車站結(jié)構(gòu)和客流分布特點，開發(fā)基于人工智能的疏散導(dǎo)航系統(tǒng)，基于實時客流分析的結(jié)果，結(jié)合實時數(shù)據(jù)和乘客屬性信息（如年齡、性別、行走速度等），為乘客提供個性化的疏散路徑和實時疏散指引，疏散導(dǎo)航系統(tǒng)能夠動態(tài)生成最佳的科學(xué)的疏散路徑。與傳統(tǒng)的固定疏散路線不同，這一系統(tǒng)能夠根據(jù)實際情況調(diào)整指示方向，確保乘客能夠避開危險區(qū)域，選擇最安全的疏散通道。

3.2.3 智能指引與交互

實時疏散指引與心理干預(yù)；系統(tǒng)通過高亮度、發(fā)光均勻柔和的指示牌和燈具，為乘客提供清晰的疏散指示。同時，通過人工智能助手，結(jié)合頻閃、語音等動態(tài)導(dǎo)向功能，為乘客提供實時疏散指引，分析乘客在緊急情況下的心理行為特征，如恐慌、從眾等，并進(jìn)行心理干預(yù)，減輕恐慌情緒，確保他們能夠快速、有序地撤離。同時指導(dǎo)地鐵運營者和政府部門制定更合理的疏散策略和應(yīng)急預(yù)案。

3.2.4 跨系統(tǒng)協(xié)作

智慧地鐵的疏散導(dǎo)航系統(tǒng)能夠與地鐵交通系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等其他相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行對接和協(xié)同。一旦發(fā)生緊急情況，系統(tǒng)能夠自動啟動應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，與其他系統(tǒng)共同協(xié)作，實現(xiàn)信息的快速傳遞和資源的有效調(diào)配。

3.3 應(yīng)急通信與信息傳遞策略

智慧地鐵下的應(yīng)急通信與信息傳遞策略是確保在緊急情況下，地鐵系統(tǒng)內(nèi)部以及與其他相關(guān)機(jī)構(gòu)之間能夠迅速、準(zhǔn)確地傳遞信息，從而有效應(yīng)對各種突發(fā)事件；研究高效的應(yīng)急通信策略，利用無線通信、廣播系統(tǒng)等設(shè)備，綜合考慮通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、信息的實時采集與傳輸、信息發(fā)布與共享平臺的建立以及與外部機(jī)構(gòu)的協(xié)同與溝通等多個方面，從而確保地鐵系統(tǒng)在緊急情況下能夠迅速、準(zhǔn)確地傳遞信息，及時向乘客傳遞突發(fā)事件信息和疏散指令，提高乘客的應(yīng)急響應(yīng)能力，有效應(yīng)對各種突發(fā)事件。

3.3.1 建立高效可靠的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)

智慧地鐵應(yīng)構(gòu)建一套高效可靠的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，包括有線和無線通信系統(tǒng)。這套網(wǎng)絡(luò)應(yīng)覆蓋地鐵車站、隧道、車輛段等關(guān)鍵區(qū)域，確保在緊急情況下通信暢通無阻。同時，應(yīng)采用先進(jìn)的通信技術(shù)和設(shè)備，提高網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力和穩(wěn)定性。

3.3.2 實現(xiàn)信息的實時采集與傳輸

通過部署各類傳感器和監(jiān)控設(shè)備，智慧地鐵可以實時采集地鐵系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)以及乘客狀態(tài)等信息。這些信息應(yīng)通過應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)實時傳輸至控制中心，為決策提供支持。此外，還可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備間的互聯(lián)互通，提高信息的共享和利用效率。

3.3.3 建立統(tǒng)一的信息發(fā)布與共享平臺

智慧地鐵應(yīng)建立一個統(tǒng)一的信息發(fā)布與共享平臺，用于發(fā)布應(yīng)急指令、通報災(zāi)情、傳遞救援信息等。這個平臺應(yīng)支持多種通信方式，包括語音、文字、圖像和視頻等，以滿足不同場景下的通信需求。同時，平臺應(yīng)具備權(quán)限管理功能，確保信息的安全性和隱私性。

3.3.4 加強與外部機(jī)構(gòu)的協(xié)同與溝通

在緊急情況下，智慧地鐵應(yīng)加強與消防、醫(yī)療、公安等外部機(jī)構(gòu)的協(xié)同與溝通。通過應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，地鐵系統(tǒng)可以實時向這些機(jī)構(gòu)傳遞災(zāi)情信息，請求支援和協(xié)助。同時，也可以接收這些機(jī)構(gòu)的反饋和建議，共同制定應(yīng)對策略和措施。

3.4 疏散演練與培訓(xùn)

為了提高應(yīng)急通信與信息傳遞的效率和準(zhǔn)確性，智慧地鐵應(yīng)定期開展應(yīng)急演練和培訓(xùn)活動。通過模擬實際場景中的緊急情況，檢驗通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性，評估信息傳遞的及時性和準(zhǔn)確性。同時，也可以提高員工的應(yīng)急意識和處置能力，確保在真正發(fā)生緊急情況時能夠迅速響應(yīng)和有效應(yīng)對。

智慧地鐵下的疏散演練與培訓(xùn)是確保在緊急情況下，地鐵系統(tǒng)能夠迅速、有效地進(jìn)行人員疏散的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）在智慧地鐵疏散演練培訓(xùn)中扮演著重要角色。通過利用VR技術(shù)，可以構(gòu)建出高度逼真的地鐵站環(huán)境和場景，使參與者仿佛置身于真實的疏散情況中，從而更有效地進(jìn)行應(yīng)急處理技能的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。

首先，VR技術(shù)可以模擬出各種緊急疏散場景，如火災(zāi)、地震等，使參與者能夠體驗到真實的緊急情況，并熟悉應(yīng)對各種突發(fā)情況的方法和操作流程。在這種虛擬環(huán)境中，參與者可以反復(fù)進(jìn)行演練，提高其處理危險情況的能力和反應(yīng)速度。其次，VR技術(shù)還可以模擬出地鐵站內(nèi)的各種設(shè)備和設(shè)施，如扶梯、樓梯、消防器材等，讓參與者在虛擬環(huán)境中熟悉這些設(shè)備的位置和使用方法。在緊急情況下，能夠迅速找到并使用這些設(shè)備，對于疏散和救援至關(guān)重要。此外，VR技術(shù)還可以實現(xiàn)多人協(xié)同演練。通過模擬多人同時參與疏散演練，可以訓(xùn)練參與者的團(tuán)隊協(xié)作能力和溝通能力，提高整個團(tuán)隊在緊急情況下的應(yīng)對效率。最后，VR技術(shù)還可以提供數(shù)據(jù)分析和反饋。在演練過程中，系統(tǒng)可以記錄參與者的表現(xiàn)，包括反應(yīng)時間、操作準(zhǔn)確性等，并提供詳細(xì)的反饋和建議。這有助于參與者了解自己的不足，并進(jìn)行針對性的改進(jìn)。

總之，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在智慧地鐵疏散演練培訓(xùn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。通過利用這種技術(shù)，可以提高疏散演練的效率和效果，利用虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，模擬地鐵應(yīng)急疏散場景，提高員工的應(yīng)急處理能力和乘客的自救能力，通過定期開展疏散演練和培訓(xùn)活動，智慧地鐵可以不斷提高應(yīng)急響應(yīng)能力，確保在緊急情況下能夠迅速、有效地進(jìn)行人員疏散，保障乘客的生命安全。

3.5 應(yīng)急預(yù)案與安全評估

通過構(gòu)建地鐵疏散模型，我們可以深入評估現(xiàn)有疏散設(shè)施和策略的性能[5]，從而找出潛在隱患，并提出針對性的改進(jìn)措施，這將有助于提升地鐵系統(tǒng)的安全性和應(yīng)對緊急情況的能力，保障乘客的生命財產(chǎn)安全。

首先，構(gòu)建地鐵疏散模型需要綜合考慮地鐵站的結(jié)構(gòu)布局、設(shè)備設(shè)施、人員流動情況等因素。我們可以利用先進(jìn)的仿真軟件和技術(shù)，構(gòu)建出地鐵站的三維模型，并模擬不同場景下的疏散過程。通過設(shè)定不同的參數(shù)和條件，我們可以模擬出各種可能的緊急情況，如火災(zāi)、地震等，并觀察人員疏散的速度和效果。

其次，在評估現(xiàn)有疏散設(shè)施和策略的性能時，我們需要關(guān)注疏散通道的寬度和數(shù)量、疏散指示標(biāo)識的清晰度、消防器材的配備情況等方面。通過模擬演練和數(shù)據(jù)分析，我們可以了解現(xiàn)有設(shè)施在應(yīng)對緊急疏散時的瓶頸和不足之處。同時，我們還可以評估現(xiàn)有疏散策略的合理性和有效性，比如疏散路線的選擇、人員疏散順序的安排等。在找出潛在隱患后，我們需要提出針對性的改進(jìn)措施。例如，針對疏散通道狹窄或數(shù)量不足的問題，我們可以考慮增加通道的寬度或數(shù)量，以提高疏散效率。針對疏散指示標(biāo)識不清晰的問題，我們可以優(yōu)化標(biāo)識的設(shè)計和位置，使其更加醒目和易于理解。此外，我們還可以加強消防器材的配備和維護(hù)，確保在緊急情況下能夠正常使用。

除了對硬件設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)外，我們還可以通過優(yōu)化疏散策略來提升疏散效果。例如，我們可以制定更加合理的疏散路線和順序，以減少人員擁堵和沖突。同時，我們還可以加強人員培訓(xùn)和演練，提高員工和乘客的應(yīng)急意識和自救能力。

4 結(jié)語

隨著智慧地鐵的快速發(fā)展，車站應(yīng)急疏散效率和安全性的突破點在于利用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，本文從基于實時數(shù)據(jù)的應(yīng)急疏散策略、基于人工智能的疏散導(dǎo)航系統(tǒng)、應(yīng)急通信與信息傳遞策略、疏散演練與培訓(xùn)及應(yīng)急預(yù)案與安全評估五個方面闡述智慧地鐵車站應(yīng)急疏散系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容，從而實現(xiàn)智慧地鐵下的應(yīng)急疏散高效率和安全性，為智慧城軌車站應(yīng)急疏散系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化提供了有益的參考和借鑒，對保障乘客的生命安全、提升地鐵服務(wù)質(zhì)量具有重要意義。在未來，隨著科技的不斷發(fā)展，智慧地鐵應(yīng)急疏散技術(shù)將不斷完善，為城市軌道交通運營安全提供有力支持。

項目基金：廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項目（項目編號：2023KY1448）：基于智慧城軌車站的應(yīng)急疏散研究。

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