軌道交通新開通車站疏散能力模擬

吳桐　黃雪　蘆毅

摘要 為提升城市軌道交通安全管理水平，規范城市軌道交通初期運營前安全評估工作，在新建城市軌道交通線路運營前須進行乘客疏散安全評估工作，以評估能否在規定時間內將地鐵客流疏散至安全區域。選取北京地鐵某新線換乘車站為研究對象，采用Vissim軟件建立車站疏散仿真模型，分析在緊急狀態下的疏散能力，為新線開通前車站疏散能力評估提供參考。

關鍵詞 新線開通;疏散能力;仿真模擬

中圖分類號 U231.96文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2022）09-0026-03

引言

既有研究中關于軌道交通車站行人建模仿真已有豐富成果，包括正常運營狀態下客流疏散[1-6]和火災等緊急狀態下乘客疏散[7-8]，前者主要通過仿真模擬，對日常運營客流狀態進行評估，對相關設計方案和流線組織進行優化，后者主要用于評估火災等緊急狀態下乘客疏散效率，對車站運營安全性進行評價。該文主要針對新開通線路中存在大客流風險的換乘站，分析其在預測客流條件下的疏散效率，判斷是否滿足相應的疏散標準和規范。

1 疏散能力檢算指標

1.1 檢算依據

通過比較《地鐵設計規范》（GB50157—2013）[9]、《地鐵設計防火標準》（GB51298—2018）[10]、北京市《城市軌道交通工程設計規范》（DB11/995—2013）[11]中關于疏散時間的相關規定，確定疏散能力檢算標準為：站臺至站廳或其他安全區域的疏散樓梯、自動扶梯和疏散通道的通過能力，應保證在遠期或客流控制期中超高峰小時最大客流量時，一列進站列車所載乘客及站臺上的候車乘客能在4 min內全部撤離站臺，并應能在6 min內全部疏散至站廳公共區或其他安全區域。

1.2 檢算指標

采用Vissim搭建車站客流疏散測試環境，并通過分析疏散時間和人群密度分布指標等指標來評價車站的整體疏散能力。

1.2.1 時間指標

車站內所有人行樓梯、自動扶梯應能滿足遠期高峰小時設計客流量在緊急情況下，6 min內將一列車滿載乘客和站臺上候車乘客（上車設計客流）疏散到站廳等安全地區。此時車站內所有自動扶梯、樓梯均作疏散方向或停止，通過能力按正常情況下的90%計算，垂直電梯不計入疏散能力內。

1.2.2 密度指標

采用J.J.Fruin[12]提出的關于通道、樓梯、排隊區域等行人走行設施的服務水平等級劃分標準，將通行設施服務水平共分A～F六個等級。

2 首經貿站疏散能力分析

2.1 車站概述

該文選定的首經貿站為北京地鐵房山線北延與10號線換乘站，該站位于首經貿北路與芳菲路交叉路口處。周邊有首都經濟貿易大學、萬芳園小區、首都醫科大學附屬衛生學校、育菲園東里等居住區。

房山線首經貿站為分析模擬車站，該站南北走向，為島式車站，站臺與站廳間通過西側、中部和東側三組樓扶梯連接，每組設上下各一個扶梯和一部1.5 m寬樓梯，在站廳設置四組共22個進出站閘機，并與E、F兩個出入口相連，采用6輛編組。站臺及站廳布設如圖1、圖2所示。

2.2 客流分析

根據客流預測結果，遠期車站上行方向上客量2 140人/h，下客量406人/h，斷面流量2 546人/h;下行方向上客量7 458人/h，下客量718人/h，斷面流量6 740人/h。

根據行車計劃，將總客流均勻分配至各節車廂，對車站進站總客流量采用一個發車間隔的進站客流，并乘以1.4超高峰系數后得到建模所需的客流量。

2.3 車站建模

采用Vissim建立車站客流疏散模型，在選擇參數時，由于行人走行速度與設施屬性及乘客屬性密切相關，通過查閱相關文獻，從人員疏散實驗中獲得疏散情況下地鐵站中行人攜帶不同行李物品時的走行速度均值見表1。

相關研究表明，在緊急疏散狀態下，行人通常會加快走行速度。因此，該文取緊急疏散情況下行人走行速度為正常情況下的1.2倍，且不同類型的行人走行速度在對應的區間內隨機分布。

對于同時設置了樓梯和扶梯的地方，乘客使用樓扶梯的選擇概率對車站整體疏散能力有較大影響。正常運營情況下，樓扶梯客流選擇概率與乘客數量、乘客性別、乘客年齡、樓扶梯方向、樓扶梯長度、樓扶梯寬度、樓扶梯高度等因素有關。通過實地調研北京地鐵國貿站、西二旗站、西直門站早高峰（7：30—8：30）站內不同樓扶梯處的客流比例，以此估計車站樓扶梯的客流選擇概率。

通過研究北京地鐵換乘站內樓扶梯客流比例可知：當樓扶梯高度相等時，上行樓扶梯客流比例小于下行樓扶梯客流比例;當樓扶梯高度不同時，隨著高度的增加，對于上行樓扶梯和下行樓扶梯來說，樓扶梯客流比例均呈減小趨勢。

首經貿站站臺與站廳間樓扶梯提升高度5.1 m，因此乘客對樓扶梯選擇不敏感，鑒于緊急疏散條件下乘客出站意愿強烈，因此仿真過程中，乘客按就近原則等比例選擇樓扶梯。

2.4 車站疏散能力檢算

車站疏散能力檢算通過分析所有乘客從站臺層疏散至站廳出口的時間，并將疏散時間與規范中規定的安全疏散時間進行對比，判定疏散時間是否滿足規范要求。為了直觀反映疏散過程中客流變化情況，仿真過程中通過截取不同時間站臺和站廳客流密度分布云圖，分析疏散過程中的客流聚集風險點。

2.4.1 疏散時間

超高峰小時緊急情況下站臺和樓扶梯口客流疏散時間如圖3所示。

由圖3可知，在極限客流條件下，4號線站臺乘客疏散時間170 s，預留60 s反應時間，實際疏散時間230 s，滿足規范要求疏散時間小于4 min的防災要求。

2.4.2 客流密度

根據行人密度與服務水平的關系，模型中采用業內通用的服務水平分級標準，采用不同顏色表示不同區域客流密度（見表2）。

不同時刻站臺客流密度及分布規律如圖4和圖5所示。

根據站臺密度分布圖可知，客流在站臺上密集區域集中在車門前和樓扶梯前，行人走行順暢，在下行方向出現過度密集區域，但是能夠在規定時間內完成疏散，車站整體疏散效率高。客流在站廳上密集區域集中在閘機處和樓扶梯前，行人走行順暢，且未出現過度密集區域，車站整體疏散效率較高。

3 結論及建議

根據上述分析結果可知，車站在超高峰時段能滿足緊急疏散條件下在4 min內將乘客全部撤離站臺，并在6 min內將站內乘客全部疏散至站廳出口，且公共區乘客人流密度等參數應符合乘客疏散和安全運營要求。

對于下行方向客流，由于斷面客流較大，在緊急疏散情況下，站臺樓扶梯口會在短時間內聚集大量乘客，偏向下行方向的樓扶梯均出現客流過飽和狀態，持續時間約3 min，存在一定的安全隱患，應作為開通后運營管理的重點監控風險點。

參考文獻

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[9]地鐵設計規范： GB50157—2013[S]. 北京：中國建筑工業出版社， 2013.

[10]地鐵設計防火標準： GB51298—2018[S]. 北京：中國計劃出版社， 2018.

[11]城市軌道交通工程設計規范： DB11/995—2013[S]. 北京： 2013.

[12]Fruin J J. Pedestrian Planning and Design， New York，USA， 1971[C].

收稿日期：2022-03-11

作者簡介：吳桐（1986—），男，本科，中級工程師，研究方向：城市軌道交通運輸。