地铁车站增设人员流动物理干预设施安全风险研究

贾天耀，张 波，孙春光，张文德

（1. 浙江省安全生产科学研究院，浙江杭州 310012；2. 杭州市地铁集团有限责任公司，浙江杭州 310003）

0 引言

地铁作为一种便捷、高效、大运量的公共交通方式，一旦建成便成为各个大中城市公共交通运输的大动脉。随着各地轨道交通逐渐形成网络化运营，地铁线路所承担的客流规模也逐步增大。不断增加的客流规模使得部分车站出现了大客流疏运能力相对不足、人员进出站缓慢的状况。而车站已然建成，通过增加出入口通道宽度等改变空间结构的方式来加快客流疏运往往难以实施。有研究[1-6]认为，通过在通道出口前增加物理干预设施（如障碍墙、铁栏围挡等）可以提高通行效率和安全性，因为这些设施可以起到人群分流的作用，降低拥挤出口处人员流动冲突，进而缓解人群之间的挤压力，使得疏散者外出流增加。对于这些物理干预设施设置要求，如在什么位置设置、设置何种形式、采用何种尺寸，以及增设人员流动物理干预设施后的安全风险等缺少相关研究，且国内外尚无统一标准或规定。有些车站为了提高车站通行效率，随意在车站站台层通往站厅层的楼扶梯口增设了长度不等的铁马[7-8]（图 1）等临时性人流管制设施。铁马大多用于体育赛事、游行集会等户外场所的人群临时管制，多为可移动式，其单个长度在 1.5～3.0 m 不等，形式结构等均没有统一的标准。

图1 站台层楼扶梯入口处布置的铁马

地铁站多处在地下相对密闭的环境，在车站设计建设之前就已对其楼扶梯、通道等部位的通过能力进行了严格的核算，即使后续对建成地铁车站建筑空间进行细微改变或增加临时设施，若非经过充分论证，都可能成为影响紧急疏散新的风险点。这是因为，当地铁发生紧急事件进行疏散时，将会有大量的人群在短时间内到达楼扶梯入口等待疏散，慌乱的人群瞬间填满楼扶梯出入口的空间。据相关研究，密集、混乱、拥挤的人群相互拥挤时会产生高达 4 500 N 的作用力，足以使得钢制护栏弯曲或推倒砖墙[9]。铁马等临时性人员流动管制设施很容易在有意或无意间被急于疏散的人群挤动，进而缩减出入口通道原有宽度，加剧通道入口处堵塞。加之疏散的人群往往处于不稳定状态，发生的任何小事故都将加剧人群恐慌情绪，同时大规模人群本身具有复杂关联效应及扩散效应等因素[10]，队伍后面人员会越发不理智，出现跨越栏杆逃生或进一步推开这些人员流动管制设施以尽快逃离的现象。这些运动冲突最终会沿着人群传播并释放毁灭性力量，造成灾难性拥挤踩踏事故的发生。

针对以上分析，采用 Pathfinder 模拟仿真某地铁车站在站台层设置铁马后的人员疏散过程，以探究楼扶梯出口前增设人员物理干预设施后在紧急疏散过程中的安全风险程度。Pathfinder 是美国 Thunderhead Engineering公司研发的人员紧急疏散逃生评估系统软件[11]，主要用于建筑防灾系统优化设计、灾难逃生科学研究等。

1 仿真建模

1.1 车站布局

以某地下二层标准岛式地铁站为研究背景，该车站地下二层为站台层，地下一层为站厅层。站台的有效长度为 120 m，站台有效宽度 10 m。站台层通过 2 组楼扶梯以及 1 处垂直楼梯连接站厅层，每组楼扶梯包括上行、下行自动扶梯各 1 部，自动扶梯中间设人行楼梯 1 处。自动扶梯额定速度 0.65 m/s，梯级标准宽度1 000 mm，倾斜角度 30°，理论输送能力为 1 1700 人/h；人行楼梯宽度为 2.0 m，最大通过能力为 7 200 人/h；楼扶梯的垂直提升高度为 5.0 m。当车站发生紧急事件时，所有下行自动扶梯可自动反转为上行模式，同时垂直电梯停运，站台层内人员经由楼梯、自动扶梯进行疏散。所建立的车站布局仿真模型见图 2。

图2 车站布局仿真模型

1.2 模拟参数

根据客流预测资料，该车站的远期超高峰小时 1 列进站列车的最大客流断面流量为 1 802 人。因此仿真设定一列满载 1 800 人的 6 节编组列车停靠在车站进行疏散，列车全部打开站台侧 24 个车门对人员疏散，全部人员经站台层两端的 2 组楼扶梯疏散出站台层即为安全。Pathfinder 软件疏散模式选用 SFPE 模式，人员自由选择逃生路径。

1.3 模拟场景

假定该车站在站台层两端的 2 组楼扶梯入口前沿楼扶梯扶手延伸方向均设置了 4 列铁马（图 3），每列铁马的长度一致。分别模拟铁马长度为 1.5 m、3.0 m 情形下，楼扶梯入口宽度保持不变、楼扶梯入口宽度减少 1/3、楼扶梯入口宽度减少 1/2 情况下的人员疏散过程（图 4）。各种模拟场景中楼扶梯疏散可用入口宽度见表 1。

图3 铁马布置形式

图4 铁马被推移导致自动扶梯入口宽度缩减

表1 不同场景中楼扶梯疏散可用入口宽度

2 结果分析

2.1 设置 1.5 m 铁马不同场景下疏散情况

图5 为楼扶梯入口处设置 1.5 m 长的铁马各个模拟工况下 1 800 人全部疏散至站厅层所用时间。当楼扶梯入口宽度未发生变化时，全部人员撤离站台层至站厅层的总疏散行动时间为 346.0 s；当一端楼扶梯入口宽度缩减 0.33 m 时，总疏散用时增加了 4.8 s；当两端楼扶梯入口宽度均缩减 0.5 m 时，疏散时间较宽度未变化时增加了 8.67%，疏散效率出现下降。

图5 1.5 m 长铁马各模拟工况下站台层人数变化图

2.2 设置 3.0 m 铁马不同场景下疏散情况

图6 为楼扶梯入口处设置 3.0 m 长的铁马各个模拟工况下站台层人数变化图。由图 6 可知，当楼扶梯入口宽度未变化时，全部人员从站台层撤离至站厅层的总疏散行动时间为 350.3 s；当一端楼扶梯入口宽度缩减 0.33 m 时，总疏散用时增加了 9.5 s；当两端楼扶梯入口宽度均缩减 0.5 m 时，疏散时间较宽度未变化时增加了 8.34%，疏散效率亦出现下降。

2.3 疏散时间要求

《地铁设计规范》规定，车站站台公共区的楼梯、自动扶梯、出入口通道，应满足当地发生火灾时，在6 min内将远期或客流控制期超高峰小时1列进站列车所载的乘客及站台上的候车人员全部撤离站台[12]。各个模拟工况下在 6 min 后仍未疏散出站台层的人数分布如图 7 所示。针对 3 m 长铁马，当该车站站台层两端两处楼扶梯入口宽度均缩减 0.5 m 时，在疏散开始 6 min 后仍有 34 人滞留在站台层，若这些人未能得到及时疏散造成伤亡，则会导致特别重大事故发生。

3 结论与建议

图6 3.0 m 长铁马各模拟工况下站台层人数变化图

图7 6 min 后未疏散出站台层的人数

（1）地铁车站楼扶梯、通道等部位的通过能力有严格的要求，在运营中车站的楼扶梯入口等处随意设置人员流动物理干预设施不仅占用车站内有限疏散空间，且在突发事件或人员恐慌情形下，这些临时性人员流动物理干预设施极易被推移，缩减通道原有宽度，导致疏散效率下降，增加了疏散风险性。

（2）沿楼扶梯扶手延伸方向设置的固定式栏杆人员分流设施在人员推挤下能保持较好稳定性，但长度不宜过长，且在保证强度的条件下应尽量缩小垂直投影宽度，避免过多占用疏散面积。

（3）尽快开展相关标准研究，对车站楼扶梯入口等处设置人员流动物理干预设施的必要性、安全性进行研究和论证，规范和统一人员流动物理干预设施在地铁站的合理使用。

（4）本研究仅对人员流动物理干预设施失效导致楼扶梯出入口宽度缩小的部分工况进行了研究。若 1 条通道或多条通道被完全堵塞等极端情况出现，将会大幅增加灾难性拥挤踩踏事故发生的可能性。