基于AnyLogic的机场航站楼应急疏散仿真研究

周杰松，邓永恒

（中国民用航空飞行学院机场工程与运输管理学院，广汉 618307）

基于AnyLogic的机场航站楼应急疏散仿真研究

周杰松，邓永恒

（中国民用航空飞行学院机场工程与运输管理学院，广汉 618307）

针对国内外大型公共场所突发事件频繁发生现象，选取绵阳南郊机场作为对象，提出采用基于社会力模型的AnyLogic仿真软件建立绵阳南郊机场航站楼出发厅应急疏散仿真模型，详细地介绍社会力模型以及AnyLogic建模一般流程。根据仿真结果，得到疏散的第1~3分钟是旅客应急疏散黄金时间段的结论。

应急疏散；社会力模型；仿真；AnyLogic

0 引言

近年来，国内外大型公共场所突发事件频繁发生，特别是人群密集的大型公共场所，发生突发性事件的概率大幅度提升。机场作为民航运输重要的中转设施之一，是客流主要集中区域，尤其是作为人群主要聚集的航站楼，发生突发事件的风险明显增加。在研究行人应急疏散过程中，传统研究方法如动物实验、人群疏散演习等成本高且操作性低，故利用计算机仿真技术建立航站楼出发厅突发事件旅客应急疏散仿真模型，可以较为真实地反映应急状态下旅客行为特性。本文选取绵阳南郊机场作为对象，在基于社会力模型的Any-Logic仿真平台上对航站楼出发厅突发事件旅客应急疏散问题进行了模拟仿真。通过建立的仿真模型对绵阳南郊机场航站楼出发厅实际高峰小时旅客疏散运营现状进行分析，得出应急疏散过程中的一般规律，对于机场管理当局合理疏散方案的制定具有重要的意义。

1 应急疏散仿真方法的实现

1.1 社会力模型简介

1995年，Helbing等人提出了基于行人动力学的社会力模型。模型表明，每个行人身上都作用有社会力，即目标对行人的驱动力、行人之间、行人与边界等障碍物之间的相互作用力。这些力作用在行人身上产生加速度，详见参考文献[1-3]。

1.2 AnyLogic软件简介及建模过程

AnyLogic是由俄罗斯XJTechnologies公司开发完成的，它能够对离散事件、连续事件以及混合系统进行建模和仿真，AnyLogic主要由标准库、流程建模库、轨道库以及行人库等组成，本文研究内容是旅客应急疏散问题，主要是基于行人库完成的[4]。

AnyLogic行人库建模过程：利用行人库建立仿真模型时，首先，将画好的CAD图导入到AnyLogic软件的Main中，形成背景图；其次，通过行人库中空间标记对应模块来创建建筑设施（例如航站楼墙壁、安检通道、值机柜台、服务区域等），并生成所需的物理环境，在对应模块中点击左键通过改变参数来设置属性；然后，通过拖入行人行为模块并依次连接起来构成行人行为特性逻辑关系图，同样地，在相应模块中点击左键通过改变参数或者输入Java代码等方式设置其属性；最后，AnyLogic软件能够收集到仿真结果数据，例如区域行人密度统计数据、行人疏散时间以及单位时间疏散人数等数据。

1.3 实际高峰小时旅客离港人数的确定

对于高峰小时旅客量的预测，美国联邦航空局（FAA）使用的是典型高峰小时旅客流量，也即高峰月内平均高峰日里的高峰小时[5]。考虑到国外预测方法与国内情况有所偏差，也考虑绵阳南郊机场实际情况，本文主要通过小时离港航班总座位数最大值与国内正班航班平均客座率的乘积来估算实际高峰小时旅客离港流量。

根据绵阳南郊机场进出港航班时刻表（夏秋航季2017年3月26日-2017年10月28日）[6]，统计机场每天每小时离港航班总座位数。绵阳南郊机场主要机型为B738、A320、A319以及E190，为了方便统计，都采用经典两舱布局进行计算，即B738座位数162个、A320座位数150个、A319座位数126个以及E190座位数98个。根据统计结果显示，绵阳南郊机场离港航班机型小时总座位数最大为1224个。按照全行业国内正班航班平均客座率80%水平进行计算，得出绵阳南郊机场出发层内实际高峰小时旅客离港客流量为980人。为了便于研究，本文设定出发厅内实际高峰小时为航站楼出发层一半，也即旅客离港客流量为500人。

2 绵阳南郊机场航站楼出发厅应急疏散实例研究

2.1 绵阳南郊机场现状分析

绵阳南郊机场场址位于绵阳市城南，距市中心约10公里左右路程，它是集军用、民用以及民航飞行训练于一体的机场。机场航站楼建筑面积2.6万平方米，设计旅客年吞吐量200万人次。截止2016年12月底，绵阳南郊机场年旅客吞吐量217万，已超出设计容量，突发事件下旅客的应急疏散存在着严重隐患，故有必要对当前客流高峰条件下绵阳南郊机场旅客应急疏散现状进行模拟仿真，找出疏散过程中的一般规律，并采取相关措施，提高应急疏散效率。

2.2 应急疏散仿真模型运行

本文把绵阳南郊机场出发厅实际高峰小时下旅客离港客流量500人，设定为应急疏散初始人数。运行该应急疏散仿真模型，一段时间后仿真状态，如图1所示。图1所反映的是航站楼出发厅内人数还剩99人，应急疏散时间为2分04秒时状态。图中所示红色矩形区域表示发生突发事件（如失火、爆炸等）的值机区域，在应急疏散过程中旅客会绕过红色区域进行逃生。运行该仿真模型直到航站楼出发厅旅客人数为0时，应急疏散结束。

图1 应急疏散过程中状态图

2.3 应急疏散仿真结果与评价

通过收集到的仿真数据显示，当疏散人数为500人，疏散所需时间为5.52min，第n分钟总疏散人数分别为0人，132人，371人，449人，479人，492人，500人，单位时间疏散人数分别为132人，239人，78人，30人，13人，8人，如表1所示。

表1 仿真实验结果表

从整体疏散情况来分析应急疏散整个过程，如图2所示。突发事件刚发生时，由于旅客不知道突发事件具体类型，此时旅客需要一个较长的反应时间，当明白事故状况后，才开始寻找安全出口进行撤离；当旅客疏散一段时间后，单位时间疏散人数逐渐增加，疏散效率也逐渐提高，持续该疏散过程直到单位时间内疏散人数到达峰值，从整体疏散曲线图第1~3分钟切线斜率也能反映出；随着疏散过程的进行，站内大多数旅客疏散到安全区域，单位时间疏散人数较少，疏散效率较低；疏散的最后阶段，有极少一部分旅客还在进行疏散。近一步分析单位时间疏散曲线图可知，绵阳南郊机场航站楼出发厅旅客在应急疏散开始后的第1~3分钟时间段内疏散效率最高，如图3所示。

图2 整体疏散情况

图3 单位时间疏散情况

3 结语

通过对建立的绵阳南郊机场航站楼出发厅旅客应急疏散仿真模型模拟运行，并对导出的仿真结果进行分析，得到了应急疏散的一般规律，也即旅客应急疏散开始后的第1~3分钟时间段内疏散效率最高的结论。因此，当航站楼出发厅内发生突发事件时，机场管理部门应充分把握好应急疏散开始后的第1~3分钟疏散黄金时间，在此时间段内，机场工作人员可以通过人工疏导、增设备用出口等方式来缩短应急疏散所需时间，提高旅客应急疏散效率。

[1]Helbing.D,Molnar.P.Social Force Model for Pedestrian Dynam ics[J].Physical Review E Statistical Physics Plasmas Fluids Related Interdisciplinary Topics，1995，V51(5)：4282-4286.

[2]单庆超,张秀媛,张朝峰.社会力模型在行人运动建模中的应用综述[J].城市交通，2011，V9(4506):71-77.

[3]郭谨一,刘爽,陈绍宽等.行人运动仿真研究综述[J].系统仿真学报，2008,V20(9):2237-2242.

[4]关于我们-AnyLogic Simulation Software.http://www.AnyLogic.cn/about-us.

[5]李明捷.机场规划与设计[M].北京:中国民航出版社，2015：280-282.

[6]2016年绵阳机场旅客吞吐量突破217万人次.http://www.myjfjt.com/index.php?m=artview&mid=10&id=929.

Research on the Simulation of Emergency Evacuation from the Term inal Building Based on AnyLogic

ZHOU Jie-song，DENG Yong-heng

（College of Airport Engineering and Aviation Transportation Management,Civil Aviation Flight University of China,Guanghan 618307）

Emergencies take place frequently in large-scale public places for both domestic and foreign areas.Based on the Social Force Model, chooses the Mianyang Nanjiao Airport as an object,and conducts a simulation of the passenger’s evacuation in emergency in Terminal Departure Hall on the AnyLogic simulation platform,introduces the Social Force Model and the process of AnyLogicmodel in details.According to the results of simulation,concludes that the first1~3minutes is the prime time for the passengers evacuation.

周杰松（1991-），男，四川华蓥人，硕士研究生，研究方向为航空运输管理

2017-04-14

2017-05-05

中国民用航空飞行学院研究生创新项目（No.X2015-43）

1007-1423（2017）14-0082-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.14.017

邓永恒（1993-），男，辽宁铁岭人，硕士研究生，研究方向为航空运输管理

Emergency Evacuation;Social Force Model;Simulation;AnyLogic