基于Pathfinder的軌道交通車站火災(zāi)疏散研究

曹海岳

（寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司運營分公司，浙江寧波 315100）

0 引言

城市軌道交通車站人員密集、空間封閉，在火災(zāi)等極端情況下，緊急疏散工作難度較大。傳統(tǒng)的火災(zāi)試驗方法存在一定的局限性，且難以完全滿足實際需求。隨著相關(guān)計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的火災(zāi)試驗方法成本高、試驗時間長、所需試驗人員多等問題得到有效解決。文章以寧波市軌道交通4 號線麗江路站為例，采用Pathfinder 人員疏散模擬仿真軟件對該車站火災(zāi)應(yīng)急疏散過程進(jìn)行研究，并根據(jù)驗證數(shù)據(jù)，提出合理的火災(zāi)疏散優(yōu)化建議。

1 Pathfinder 人員疏散模擬仿真軟件

Pathfinder 人員疏散模擬仿真軟件中的人員運動模式包括SFPE 和Steering 模式。在SFPE 模式下，將最短行走距離作為人員疏散路徑選擇依據(jù)，當(dāng)路徑有人員聚集時，會依次排隊等候通行。而在Steering 模式下，人員疏散路徑模擬在規(guī)避障礙物、排隊超越等方面展現(xiàn)了豐富的個體屬性，如前方擁擠時，人員會選擇其他疏散路徑，模擬現(xiàn)象與事實更為接近。在該次疏散仿真模擬中，使用Steering 模式。

2 仿真實例建模

2.1 麗江路站建筑結(jié)構(gòu)仿真環(huán)境

在該次疏散仿真模擬過程中，以寧波市軌道交通4 號線麗江路站為研究對象，設(shè)定非換乘地下島式地鐵站的站內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)環(huán)境。

麗江路站共設(shè)置三個出入口，每個出入口都設(shè)置兩部扶梯和一部樓梯，地下一層是站廳層，在站廳付費區(qū)AB 兩端通過扶梯與站臺相連通，站廳有效面積約2289m2，地下二層是站臺層，在站臺中部通過樓梯與站廳連通，站臺有效面積約1122m2。由于在火災(zāi)疏散中，自動扶梯關(guān)停等同于樓梯作為疏散通道，為了簡化仿真過程，將自動扶梯看作相同寬度的樓梯，垂直電梯在火災(zāi)疏散中不使用，因此在仿真環(huán)境中不考慮垂直電梯因素。

2.2 仿真環(huán)境參數(shù)設(shè)定

由于非高峰期老年人乘坐軌道交通免費，所以麗江路站高峰期內(nèi)的客流以成年人為主，老年人和未成年人占比極小。考慮到在火災(zāi)應(yīng)急疏散情況下，人員的行走速度會加快，該次模擬仿真將疏散時的速度設(shè)為1.8m/s，其他人員參數(shù)采用軟件默認(rèn)設(shè)置。寧波地鐵采用6 節(jié)B 型車編組，列車定員載荷1460 人，高峰期列車行車間隔時間是4′15″。

3 麗江路站火災(zāi)疏散仿真及分析

通常情況下，麗江路站高峰期客流主要為通勤客流，早高峰進(jìn)站客流明顯多于出站客流，晚高峰出站客流明顯多于進(jìn)站客流，目前4 號線客流處于培育階段，列車運能完全滿足需求。根據(jù)高峰期列車行車間隔時間，選取晚高峰期10min 間隔客流數(shù)據(jù)作為車站的人員疏散數(shù)量，高峰期10min 間隔最大客流數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 麗江路站高峰期10min 間隔最大客流

列車到站發(fā)生火災(zāi)時，另一側(cè)站臺的列車會不停站通過或扣停在前方站，此時列車到站時車站需疏散的人數(shù)就是到站列車上的載客數(shù)與站內(nèi)還未疏散的乘客數(shù)之和，此時車站疏散最大總?cè)藬?shù)是1718 人，其中站廳人數(shù)為39 人，站臺人數(shù)為219 人，列車車廂內(nèi)人數(shù)為1460 人，且隨機分布在站臺層、站廳層和列車車廂內(nèi)，晚高峰列車到站火災(zāi)人員分布如圖1 所示。

圖1 晚高峰列車到站火災(zāi)人員分布

仿真疏散結(jié)果如圖2、圖3 所示。根據(jù)圖2、圖3 可知，疏散總時間為523.5s，不滿足6min 的疏散時間標(biāo)準(zhǔn)。疏散到16.9s 時第一個乘客到達(dá)安全出口，疏散到45s 時，列車?yán)锏拇蟛糠殖丝鸵咽枭⒌秸九_，此時站臺積壓的乘客數(shù)量最多有1257 人，站臺人員在402s 內(nèi)可全部疏散到站廳。在疏散開始后5s，站臺的樓梯口開始產(chǎn)生人員積壓，到45s 站臺樓梯口人員積壓密度最大，一直持續(xù)到192s 站臺樓梯口積壓逐步緩解，站廳疏散50s 時，人員在出站閘機處開始積壓，疏散220s時，B 端閘機處積壓密度達(dá)到最大，且會導(dǎo)致站臺B端扶梯處上來的疏散人員停滯移動，持續(xù)到310s 時，閘機處的積壓逐步緩解。

圖2 車站疏散人員數(shù)量變化

圖3 出入口人流量變化圖

通過以上仿真分析可知，在車站的火災(zāi)疏散過程中，閘機口、樓梯口是疏散瓶頸，可通過釋放車站所有閘機及邊門增加閘機，同時在站廳、站臺扶梯口擺放鐵馬或增加人員引導(dǎo)，加快疏散人員，減少客流沖突。考慮到B 端出站閘機處是疏散瓶頸，在付費區(qū)B 端出站閘機處擺放鐵馬進(jìn)行引導(dǎo)，加快疏散速度后再次進(jìn)行仿真分析，優(yōu)化后的客流組織如圖4 所示。

圖4 優(yōu)化后的客流組織車站俯視圖

優(yōu)化后的客流組織仿真疏散結(jié)果如圖5、圖6 所示。由圖5、圖6 可知，疏散總時間為347s，疏散總?cè)藬?shù)1718 人，滿足6min 疏散時間標(biāo)準(zhǔn)。疏散到15.6s時，第一個乘客到達(dá)安全出口，疏散到40s 時，列車?yán)锏拇蟛糠殖丝鸵咽枭⒌秸九_，此時站臺積壓的疏散人員數(shù)量達(dá)到最多，站臺人員在249s 全部疏散到站廳。站廳A 端出站閘機處未產(chǎn)生人員積壓，站廳B 端出站閘機處在50～135s 這段時間出現(xiàn)少量人員排隊積壓情況。

圖5 優(yōu)化后的車站疏散人員數(shù)量變化

圖6 優(yōu)化后的出入口人流量變化圖

如果車站在列車到站前已將站內(nèi)乘客疏散完畢，這時通過仿真軟件得到的疏散結(jié)果為：疏散總時間322s，疏散總?cè)藬?shù)1460 人，滿足6min 的疏散時間標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

通過Pathfinder 人員疏散模擬仿真軟件對軌道交通車站火災(zāi)疏散情況進(jìn)行仿真分析，人員疏散過程基本符合真實情況，得出以下結(jié)論：

第一，考慮目前客流尚處于培育階段，仿真模擬下的客流量在一段時間內(nèi)不會出現(xiàn)，在現(xiàn)有條件下車站基本可以保證在規(guī)定時間內(nèi)完成安全應(yīng)急疏散。

第二，車站內(nèi)的樓梯口、扶梯口、閘機口及通道是站內(nèi)疏散的瓶頸，可以通過改變扶梯運行方向、閘機釋放、優(yōu)化客流組織引導(dǎo)等方式加快疏散速度。

第三，車站內(nèi)工作人員有限，在支援人員到來前，車站可根據(jù)仿真結(jié)果將工作人員優(yōu)先安排在積壓排隊嚴(yán)重的瓶頸點，進(jìn)行客流引導(dǎo)疏散。