基于Pathfinder的轨道交通车站火灾疏散研究

曹海岳

（宁波市轨道交通集团有限公司运营分公司，浙江宁波 315100）

0 引言

城市轨道交通车站人员密集、空间封闭，在火灾等极端情况下，紧急疏散工作难度较大。传统的火灾试验方法存在一定的局限性，且难以完全满足实际需求。随着相关计算机仿真技术的发展，传统的火灾试验方法成本高、试验时间长、所需试验人员多等问题得到有效解决。文章以宁波市轨道交通4 号线丽江路站为例，采用Pathfinder 人员疏散模拟仿真软件对该车站火灾应急疏散过程进行研究，并根据验证数据，提出合理的火灾疏散优化建议。

1 Pathfinder 人员疏散模拟仿真软件

Pathfinder 人员疏散模拟仿真软件中的人员运动模式包括SFPE 和Steering 模式。在SFPE 模式下，将最短行走距离作为人员疏散路径选择依据，当路径有人员聚集时，会依次排队等候通行。而在Steering 模式下，人员疏散路径模拟在规避障碍物、排队超越等方面展现了丰富的个体属性，如前方拥挤时，人员会选择其他疏散路径，模拟现象与事实更为接近。在该次疏散仿真模拟中，使用Steering 模式。

2 仿真实例建模

2.1 丽江路站建筑结构仿真环境

在该次疏散仿真模拟过程中，以宁波市轨道交通4 号线丽江路站为研究对象，设定非换乘地下岛式地铁站的站内建筑结构环境。

丽江路站共设置三个出入口，每个出入口都设置两部扶梯和一部楼梯，地下一层是站厅层，在站厅付费区AB 两端通过扶梯与站台相连通，站厅有效面积约2289m2，地下二层是站台层，在站台中部通过楼梯与站厅连通，站台有效面积约1122m2。由于在火灾疏散中，自动扶梯关停等同于楼梯作为疏散通道，为了简化仿真过程，将自动扶梯看作相同宽度的楼梯，垂直电梯在火灾疏散中不使用，因此在仿真环境中不考虑垂直电梯因素。

2.2 仿真环境参数设定

由于非高峰期老年人乘坐轨道交通免费，所以丽江路站高峰期内的客流以成年人为主，老年人和未成年人占比极小。考虑到在火灾应急疏散情况下，人员的行走速度会加快，该次模拟仿真将疏散时的速度设为1.8m/s，其他人员参数采用软件默认设置。宁波地铁采用6 节B 型车编组，列车定员载荷1460 人，高峰期列车行车间隔时间是4′15″。

3 丽江路站火灾疏散仿真及分析

通常情况下，丽江路站高峰期客流主要为通勤客流，早高峰进站客流明显多于出站客流，晚高峰出站客流明显多于进站客流，目前4 号线客流处于培育阶段，列车运能完全满足需求。根据高峰期列车行车间隔时间，选取晚高峰期10min 间隔客流数据作为车站的人员疏散数量，高峰期10min 间隔最大客流数据如表1 所示。

表1 丽江路站高峰期10min 间隔最大客流

列车到站发生火灾时，另一侧站台的列车会不停站通过或扣停在前方站，此时列车到站时车站需疏散的人数就是到站列车上的载客数与站内还未疏散的乘客数之和，此时车站疏散最大总人数是1718 人，其中站厅人数为39 人，站台人数为219 人，列车车厢内人数为1460 人，且随机分布在站台层、站厅层和列车车厢内，晚高峰列车到站火灾人员分布如图1 所示。

图1 晚高峰列车到站火灾人员分布

仿真疏散结果如图2、图3 所示。根据图2、图3 可知，疏散总时间为523.5s，不满足6min 的疏散时间标准。疏散到16.9s 时第一个乘客到达安全出口，疏散到45s 时，列车里的大部分乘客已疏散到站台，此时站台积压的乘客数量最多有1257 人，站台人员在402s 内可全部疏散到站厅。在疏散开始后5s，站台的楼梯口开始产生人员积压，到45s 站台楼梯口人员积压密度最大，一直持续到192s 站台楼梯口积压逐步缓解，站厅疏散50s 时，人员在出站闸机处开始积压，疏散220s时，B 端闸机处积压密度达到最大，且会导致站台B端扶梯处上来的疏散人员停滞移动，持续到310s 时，闸机处的积压逐步缓解。

图2 车站疏散人员数量变化

图3 出入口人流量变化图

通过以上仿真分析可知，在车站的火灾疏散过程中，闸机口、楼梯口是疏散瓶颈，可通过释放车站所有闸机及边门增加闸机，同时在站厅、站台扶梯口摆放铁马或增加人员引导，加快疏散人员，减少客流冲突。考虑到B 端出站闸机处是疏散瓶颈，在付费区B 端出站闸机处摆放铁马进行引导，加快疏散速度后再次进行仿真分析，优化后的客流组织如图4 所示。

图4 优化后的客流组织车站俯视图

优化后的客流组织仿真疏散结果如图5、图6 所示。由图5、图6 可知，疏散总时间为347s，疏散总人数1718 人，满足6min 疏散时间标准。疏散到15.6s时，第一个乘客到达安全出口，疏散到40s 时，列车里的大部分乘客已疏散到站台，此时站台积压的疏散人员数量达到最多，站台人员在249s 全部疏散到站厅。站厅A 端出站闸机处未产生人员积压，站厅B 端出站闸机处在50～135s 这段时间出现少量人员排队积压情况。

图5 优化后的车站疏散人员数量变化

图6 优化后的出入口人流量变化图

如果车站在列车到站前已将站内乘客疏散完毕，这时通过仿真软件得到的疏散结果为：疏散总时间322s，疏散总人数1460 人，满足6min 的疏散时间标准。

4 结论

通过Pathfinder 人员疏散模拟仿真软件对轨道交通车站火灾疏散情况进行仿真分析，人员疏散过程基本符合真实情况，得出以下结论：

第一，考虑目前客流尚处于培育阶段，仿真模拟下的客流量在一段时间内不会出现，在现有条件下车站基本可以保证在规定时间内完成安全应急疏散。

第二，车站内的楼梯口、扶梯口、闸机口及通道是站内疏散的瓶颈，可以通过改变扶梯运行方向、闸机释放、优化客流组织引导等方式加快疏散速度。

第三，车站内工作人员有限，在支援人员到来前，车站可根据仿真结果将工作人员优先安排在积压排队严重的瓶颈点，进行客流引导疏散。