基于仿真的地鐵車站安全疏散研究

郭瑤蕾

摘 要：在城市交通網絡中地鐵的具有極大的重要性，越來越多的市民都會選擇地鐵作為出行的交通工具之一。但伴隨各城市軌道交通網絡的不斷擴大，客流量不斷提高。因此，地鐵車站安全疏散顯得尤為重要，本文將從如今地鐵車站的建設與管理下地鐵車站安全疏散的研究出發，在地鐵仿真模擬疏散系統與《地鐵設計規范》的基礎上選用“概況研究分析→研究人員疏散特點→仿真疏散建模→分析建模結果”的思路，分析目前常見的疏散問題，并對站內人員疏散特點和行人疏散做進一步的仿真研究，為預防緊急疏散產生的問題和車站工作人員的應急指揮提供指導。

關鍵詞：城市地鐵;安全疏散;地鐵設計規范;AnyLogic仿真

一、地鐵車站安全疏散特性分析

（一）地鐵疏散的原因。地鐵車站在進行疏散之前，一定發生了地鐵安全事故。地鐵事故包括地鐵火災事故、縱火襲擊、列車碰撞、擁擠踩踏等等。由于保障乘客人身安全是地鐵車站的責任和義務，所以為了防止重大傷亡事故的發生，車站內進行有效預防和快速的人員疏散是非常必要的。

（二）地鐵車站疏散困難性。（1）地鐵獨特的地理位置造成疏散困難。（2）地鐵承載量大、流動人口多，易發生大規模人員傷亡。（3）站內結構復雜，不同車站不同構造，因地制宜難度大。

（三）造成地鐵車站疏散不合理的原因。造成地鐵車站疏散不合理的原因有其二，一是地鐵方面的硬件問題，二則是乘客逃生路途中的潛在變化性。地鐵車站中的疏散條件有限、疏散途徑少影響逃生的時速。地鐵車站疏散的平臺主要包括緊急疏散口（門）、安全通道、地下通道。關于乘客存在的變動性，重大事故發生時，乘客通常會選擇遵循之前的習慣走個人熟悉的出站路線或者選擇性的跟隨其他人盲目逃生。這就導致了乘客逃生速度的不一和可能滯留的情況增加。在站內人員進行疏散時，很多時候會出現在出口處產生擁堵的情況，這就容易產生踩踏事故，從而導致嚴重傷亡。

二、地鐵車站安全疏散的研究方法

（一）AnyLogic仿真軟件原理

AnyLogic是以最新的復雜系統設計方法論為基礎，是唯一支持混合狀態機這種能有效描述離散和連續行為的語言的商業化軟件。在利用AnyLogic軟件仿真建模之前，需要收集模擬數據從而完成建模的仿真過程。

（二）AnyLogic仿真軟件應用。模擬數據主要從空間中個體的特性、行走速度兩個方面來確定。確定了這兩個方面后，為后續實例模擬工作鑒定了主要方向。

AnyLogic軟件仿真建模的過程如下：①建立仿真模型。②尋找坐標系的建立、微分方程的離散化、邊界條件的處理及微分方程的求解方法等的高效率、高精度的計算方法。③編制程序并進行計算。④通過圖像來表示仿真出的數據。

最先利用AnyLogic軟件確立出的技術路線即乘客由進站開始到出站結束的過程。在模擬未開始的最初狀態，其中的模擬形態有六個出入口、五個閘機通道、八個候車站臺。模擬開始、列車進站后，乘客上下車形態。疏散開始后，乘客更多的呈現出互相吸引的狀態，呈現線性疏散狀態。經過簡單模擬演示后，結果展現出一旦地鐵車站發生突發性事件，乘客疏散過程中需要明確出口的位置，以及更多緊急通道、出口設施的必要性。

當列車進站后，旅客上下車造成人口頻繁的流動。以及在乘客候車時，站臺停留了大量的乘客的情況下，乘客分布進行簡易模擬，乘客是密集的分布在一個空間內，人數可以相當于是一二線城市地鐵早高峰時的狀態。假設，使這個空間發生突發情況，需要進行全員疏散時。在這個空間左上方設置了一個綠色的出口，人們進行離開只能從這個出口出去的條件下，開始模擬。由于出口設置位置造成大部分人選擇了就近的疏散路線。左側嚴重的擁堵情況，易造成更踩踏事故。在演示過程時間推進后，部分人群放棄從左側出去的“更近路線”，從而緩解了左側擁堵。并使得更多人在更短的時間內有效的撤離。

（三）利用AnyLogic軟件分析特殊疏散擁堵。模擬了一些由于建筑特異性而造成疏散擁堵的問題。為U型通道時，乘客疏散形態在此種U型墻的拐點處出現了擁擠、堵塞。其中可以推斷出乘客想從內圈“繞近路”往前走的心態。但是由于人數過多，從而造成了擁堵。而外圈的乘客，多走幾步路可以避免擁堵。這些情況不排除乘客由于突發情況造成的心理直接判斷。特型通道下的乘客疏散形態可以分析出乘客在進行疏散時，當狹窄的通道突然變寬闊后，而產生的想要“超車”的心理，從而使下一個收窄的通道入口變得擁堵。

三、實例分析

（一）南京龍江地鐵站地簡介。南京龍江地鐵站是南京地鐵四號線的起訖站，也是乘客選擇從主城區去往浦口區換乘公交站，客流量大，共有四個進出站口。是較常見的地鐵車站類型，能更好的進行普遍性研究。

（二）利用AnyLogic軟件建立仿真模型

1.建立龍江地鐵站模擬站廳層。建立龍江地鐵站站廳層物理模型，其中出入口三個、扶梯兩個、閘機四處、售票處、安檢口兩處。

2.進行龍江地鐵站站廳層進站模擬。利用軟件模擬演示后表現出乘客密度分布。乘客進站后先去往售票處購買車票后通過安檢、經過閘機、乘坐扶梯到達站臺層。

3.進行龍江地鐵站站廳層疏散模擬。在原有龍江站站廳層建模的基礎上更改技術路線，實現疏散模擬。由演示過程中可以發現拐角處容易形成擁堵，乘客需要通過閘機進行豎型疏散，令疏散的效率降低。在地鐵基礎設施處：如圍欄、電梯等會形成干擾疏散效果的現象。

（三）龍江地鐵站疏散意見及建議。（1）在早高峰期間，針對有上下客流沖突的地鐵站，建議設置兩個隔離欄桿，將樓梯分離成三個區間，中間區間供乘客上行，兩邊區間供乘客下行，從而增加設備設施的疏散能力。（2）在站內的多處角落都應放置好安全出口的燈牌等緊急應對設施，并派專人按時檢查以保證設備有效運行。（3）地鐵車站設計中應首先調查，調查的內容主要包括附近可能會乘坐地鐵的乘客們基本特征，例如年齡、性別、身體狀況等都應包含在內。（4）加強站內工作人員引導乘客、指揮和應急處理能力，在疏散的過程中員工可以正確引導乘客。

四、結論

本文主要基于AnyLogic仿真建模軟件，模擬了乘客在地鐵車站的人為活動，從而達到分析地鐵疏散安全保障增大的可行性。并整理出的主要結論如下：

（1）分析影響乘客疏散的地鐵車站設施和乘客自身因素兩個方面的因素以及通過實地觀測并記錄地鐵車站的相關信息，總結出在車站中被疏散人員的人流分布狀態以及通道處的人員運動特性。其中地鐵網絡、換乘站和車站的客流分布不均等均為客流分布的規律體現。通道處的人員的速度隨人流密度增加而降低。

（2）本文在AnyLogic仿真軟件基礎上，利用該軟件建立了模擬的站內疏散模型，并結合大部分地鐵車站通用構造創造出仿真模型，仿真的結果表明，建筑的獨特形狀會造成乘客疏散擁堵等問題。

（3）車站內人員行走路徑受多種因素的影響，人員的運動行為過程具有復雜性。為了更加直觀的反映出乘客運動的實際情況，本文對各類模型進行了介紹并進行了系統分析，選擇AnyLogic軟件建立研究地鐵車站人員安全疏散的基本模型。

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