基于仿真的地铁车站安全疏散研究

郭瑶蕾

摘 要：在城市交通网络中地铁的具有极大的重要性，越来越多的市民都会选择地铁作为出行的交通工具之一。但伴随各城市轨道交通网络的不断扩大，客流量不断提高。因此，地铁车站安全疏散显得尤为重要，本文将从如今地铁车站的建设与管理下地铁车站安全疏散的研究出发，在地铁仿真模拟疏散系统与《地铁设计规范》的基础上选用“概况研究分析→研究人员疏散特点→仿真疏散建模→分析建模结果”的思路，分析目前常见的疏散问题，并对站内人员疏散特点和行人疏散做进一步的仿真研究，为预防紧急疏散产生的问题和车站工作人员的应急指挥提供指导。

关键词：城市地铁;安全疏散;地铁设计规范;AnyLogic仿真

一、地铁车站安全疏散特性分析

（一）地铁疏散的原因。地铁车站在进行疏散之前，一定发生了地铁安全事故。地铁事故包括地铁火灾事故、纵火袭击、列车碰撞、拥挤踩踏等等。由于保障乘客人身安全是地铁车站的责任和义务，所以为了防止重大伤亡事故的发生，车站内进行有效预防和快速的人员疏散是非常必要的。

（二）地铁车站疏散困难性。（1）地铁独特的地理位置造成疏散困难。（2）地铁承载量大、流动人口多，易发生大规模人员伤亡。（3）站内结构复杂，不同车站不同构造，因地制宜难度大。

（三）造成地鐵车站疏散不合理的原因。造成地铁车站疏散不合理的原因有其二，一是地铁方面的硬件问题，二则是乘客逃生路途中的潜在变化性。地铁车站中的疏散条件有限、疏散途径少影响逃生的时速。地铁车站疏散的平台主要包括紧急疏散口（门）、安全通道、地下通道。关于乘客存在的变动性，重大事故发生时，乘客通常会选择遵循之前的习惯走个人熟悉的出站路线或者选择性的跟随其他人盲目逃生。这就导致了乘客逃生速度的不一和可能滞留的情况增加。在站内人员进行疏散时，很多时候会出现在出口处产生拥堵的情况，这就容易产生踩踏事故，从而导致严重伤亡。

二、地铁车站安全疏散的研究方法

（一）AnyLogic仿真软件原理

AnyLogic是以最新的复杂系统设计方法论为基础，是唯一支持混合状态机这种能有效描述离散和连续行为的语言的商业化软件。在利用AnyLogic软件仿真建模之前，需要收集模拟数据从而完成建模的仿真过程。

（二）AnyLogic仿真软件应用。模拟数据主要从空间中个体的特性、行走速度两个方面来确定。确定了这两个方面后，为后续实例模拟工作鉴定了主要方向。

AnyLogic软件仿真建模的过程如下：①建立仿真模型。②寻找坐标系的建立、微分方程的离散化、边界条件的处理及微分方程的求解方法等的高效率、高精度的计算方法。③编制程序并进行计算。④通过图像来表示仿真出的数据。

最先利用AnyLogic软件确立出的技术路线即乘客由进站开始到出站结束的过程。在模拟未开始的最初状态，其中的模拟形态有六个出入口、五个闸机通道、八个候车站台。模拟开始、列车进站后，乘客上下车形态。疏散开始后，乘客更多的呈现出互相吸引的状态，呈现线性疏散状态。经过简单模拟演示后，结果展现出一旦地铁车站发生突发性事件，乘客疏散过程中需要明确出口的位置，以及更多紧急通道、出口设施的必要性。

当列车进站后，旅客上下车造成人口频繁的流动。以及在乘客候车时，站台停留了大量的乘客的情况下，乘客分布进行简易模拟，乘客是密集的分布在一个空间内，人数可以相当于是一二线城市地铁早高峰时的状态。假设，使这个空间发生突发情况，需要进行全员疏散时。在这个空间左上方设置了一个绿色的出口，人们进行离开只能从这个出口出去的条件下，开始模拟。由于出口设置位置造成大部分人选择了就近的疏散路线。左侧严重的拥堵情况，易造成更踩踏事故。在演示过程时间推进后，部分人群放弃从左侧出去的“更近路线”，从而缓解了左侧拥堵。并使得更多人在更短的时间内有效的撤离。

（三）利用AnyLogic软件分析特殊疏散拥堵。模拟了一些由于建筑特异性而造成疏散拥堵的问题。为U型通道时，乘客疏散形态在此种U型墙的拐点处出现了拥挤、堵塞。其中可以推断出乘客想从内圈“绕近路”往前走的心态。但是由于人数过多，从而造成了拥堵。而外圈的乘客，多走几步路可以避免拥堵。这些情况不排除乘客由于突发情况造成的心理直接判断。特型通道下的乘客疏散形态可以分析出乘客在进行疏散时，当狭窄的通道突然变宽阔后，而产生的想要“超车”的心理，从而使下一个收窄的通道入口变得拥堵。

三、实例分析

（一）南京龙江地铁站地简介。南京龙江地铁站是南京地铁四号线的起讫站，也是乘客选择从主城区去往浦口区换乘公交站，客流量大，共有四个进出站口。是较常见的地铁车站类型，能更好的进行普遍性研究。

（二）利用AnyLogic软件建立仿真模型

1.建立龙江地铁站模拟站厅层。建立龙江地铁站站厅层物理模型，其中出入口三个、扶梯两个、闸机四处、售票处、安检口两处。

2.进行龙江地铁站站厅层进站模拟。利用软件模拟演示后表现出乘客密度分布。乘客进站后先去往售票处购买车票后通过安检、经过闸机、乘坐扶梯到达站台层。

3.进行龙江地铁站站厅层疏散模拟。在原有龙江站站厅层建模的基础上更改技术路线，实现疏散模拟。由演示过程中可以发现拐角处容易形成拥堵，乘客需要通过闸机进行竖型疏散，令疏散的效率降低。在地铁基础设施处：如围栏、电梯等会形成干扰疏散效果的现象。

（三）龙江地铁站疏散意见及建议。（1）在早高峰期间，针对有上下客流冲突的地铁站，建议设置两个隔离栏杆，将楼梯分离成三个区间，中间区间供乘客上行，两边区间供乘客下行，从而增加设备设施的疏散能力。（2）在站内的多处角落都应放置好安全出口的灯牌等紧急应对设施，并派专人按时检查以保证设备有效运行。（3）地铁车站设计中应首先调查，调查的内容主要包括附近可能会乘坐地铁的乘客们基本特征，例如年龄、性别、身体状况等都应包含在内。（4）加强站内工作人员引导乘客、指挥和应急处理能力，在疏散的过程中员工可以正确引导乘客。

四、结论

本文主要基于AnyLogic仿真建模软件，模拟了乘客在地铁车站的人为活动，从而达到分析地铁疏散安全保障增大的可行性。并整理出的主要结论如下：

（1）分析影响乘客疏散的地铁车站设施和乘客自身因素两个方面的因素以及通过实地观测并记录地铁车站的相关信息，总结出在车站中被疏散人员的人流分布状态以及通道处的人员运动特性。其中地铁网络、换乘站和车站的客流分布不均等均为客流分布的规律体现。通道处的人员的速度随人流密度增加而降低。

（2）本文在AnyLogic仿真软件基础上，利用该软件建立了模拟的站内疏散模型，并结合大部分地铁车站通用构造创造出仿真模型，仿真的结果表明，建筑的独特形状会造成乘客疏散拥堵等问题。

（3）车站内人员行走路径受多种因素的影响，人员的运动行为过程具有复杂性。为了更加直观的反映出乘客运动的实际情况，本文对各类模型进行了介绍并进行了系统分析，选择AnyLogic软件建立研究地铁车站人员安全疏散的基本模型。

参考文献：

[1] 董书衡，地铁疏散人员行为特征及应急疏散仿真.郑州大学，2017.5.

[2] 魏雨.地铁火灾人员安全疏散研究.沈阳航空航天大学，2011.1.

[3] 周汝，何嘉鹏教授，谢娟，王琼，彭红圃.地铁站火灾时空气幕防烟的数值模拟与分析.中国安全科学学报第16卷第3期，2006.3.

[4] 方正，卢兆明.试论建筑物人员疏散的量化研究.武汉大学学报第35卷第2期，2002.4.

[5] 李涛，陈娟，马剑，卢兆明.地铁车站旅客紧急疏散效率实验研究，交通运输系统工程与信息，第16卷 第3期 2016. 6.

[6] 刘真余，芮小平.地铁紧急疏散模型的研究.北京交通大学交通运输学院，2009.01.

[7] 冯燕.地铁车站安全疏散概述.苏州轨道交通集团有限公司运营分公司， 2018.1.

[8] 孙娜娜.北京地铁大客流通行设施处疏散仿真研究.北京交通大学，2018.4.