基于智慧城軌車站的應急疏散系統研究

劉雙

摘 要：城市軌道交通作為公共交通的主干力量，其運營安全是重中之重，在突發事件下，如火災、洪澇等惡劣天氣，如何高效地進行應急疏散，確保乘客生命安全，成為城軌交通領域亟待解決的問題；本文以智慧城軌車站為背景，探討基于人工智能、大數據、物聯網等技術的應急疏散系統設計內容，旨在提高疏散效率和安全性。

關鍵詞：智慧城軌 應急疏散 人工智能 大數據 物聯網

1 引言

隨著我國城市化進程的加快，以綠色環保、速度快、運量大、準時等優勢著稱的城市軌道交通已躍升為城市居民出行的主要方式。根據統計數據顯示，截至2022年底我國城軌交通里程已超過9500公里，城軌車站5609座，客流總量超過190億人次[1]，車站日益擁擠；加之全球氣候變暖，近年來，強臺風、強降雨、洪澇、山體滑坡等惡劣天氣易發多發，給城市軌道交通運營安全帶來重大威脅；因此，在智慧城軌的發展要求下，基于人工智能、大數據、物聯網等技術的應急疏散系統的設計研究對提高城軌運營安全、提升地鐵服務質量具有重要意義[2]。

2 應急疏散現狀

2.1 傳統應急疏散存在的問題

地鐵在傳統的應急疏散過程中，主要存在以下幾大問題：

2.1.1 疏散效率較低

傳統的應急疏散設施主要包括樓梯、通道、自動扶梯以及緊急出口，疏散方式往往依賴于人工指揮和廣播通知，這種方式在疏散大規模人群時效率較低，尤其是在緊急情況下，人們可能會因為恐慌而失去方向感，導致疏散過程混亂無序嚴重時導致踩踏事故。

2.1.2 信息溝通不暢

傳統應急疏散在信息發布和傳播方面存在不足，無法及時向外界發布信息以及向乘客通報緊急情況，這可能會導致信息不暢通，影響救援行動的進展。

2.1.3 缺乏智能決策支持

傳統應急疏散缺乏智能決策支持，無法根據實時數據和情況變化做出快速準確的決策，這可能會降低疏散效果，甚至導致更嚴重的后果。

2.1.4 缺乏定期演練和評估

傳統應急疏散預案往往停留在紙質層面，缺乏定期的疏散演練和專家評估，這使得預案在實際情況中可能無法有效執行，也無法根據實際情況進行必要的調整和優化。

2.2 智慧城軌車站應急疏散的優勢

為了克服地鐵傳統應急疏散過程中存在的缺點，智慧城軌車站以人工智能、大數據、物聯網等技術為支撐，實現對應急疏散過程的實時監測、預測和調控，具備實時數據監測與分析能力、智能疏散導航系統、高效的信息傳遞與通信能力、應急預案與協同作戰能力及自救與心理干預能力。同時，加強定期演練和評估，確保預案的有效性和可操作性，為乘客提供更加安全、高效的疏散保障。提高疏散系統的智能化水平；?

智慧城軌車站應急疏散具有以下優勢：（1）提高疏散決策的實時性和準確性；（2）優化疏散路徑，減少擁堵和恐慌；（3）提高信息傳遞速度，確保乘客及時獲取應急信息；（4）提升自救能力，減少傷亡；（5）實現協同作戰，提高應急響應效率。

3 系統設計內容

3.1 基于實時數據的應急疏散策略

智慧地鐵，作為交通系統發展的更高級階段，利用先進的傳感設備、智能終端以及移動互聯網等通信手段，實現地鐵系統的自主組織與判斷。在應急疏散策略方面，研究高效的應急通信策略，如利用無線通信、廣播系統等，及時向乘客傳遞突發事件信息和疏散指令，提高乘客的應急響應能力，基于實時數據的智慧地鐵能夠為我們提供更為高效和安全的解決方案。實現從實時數據監測與收集、數據預處理與分析、疏散風險評估與預警到數據驅動的疏散決策四階段的全過程自動化處理。

首先，智慧地鐵通過遍布的傳感設備和智能終端，實時感知并收集地鐵系統中各要素的狀態數據。這些數據包括但不限于乘客流量、列車位置、設備狀態以及環境狀況等[3]。當發生緊急情況時，這些數據能夠迅速為應急疏散提供關鍵信息。

其次，借助大數據、云計算和人工智能等技術，智慧地鐵對收集到的實時數據進行集中、準確的分析與判斷。通過對歷史數據的挖掘和模式識別，系統能夠預測并評估疏散過程中可能出現的各種情況，從而為制定應急疏散策略提供科學依據。在疏散策略的制定上，智慧地鐵可以引入反向流策略，對疏散道路交通網絡實施限行單向，尤其是接入安置點的路段，應設置全時單向，以減輕路網壓力、提高疏散效率。同時，系統可以根據實時數據動態調整疏散路徑，確保疏散過程的安全和順暢。

此外，智慧地鐵還可以利用智能安全監控技術，實現對應急疏散過程的實時監控和管理。通過視頻監控、人臉識別等技術手段，系統能夠及時發現異常情況并采取相應措施，確保疏散過程的安全可控。

3.2 基于人工智能的疏散導航系統

智慧地鐵中的基于人工智能的疏散導航系統，通過集成先進的傳感器、控制器、通訊設備和人工智能技術，為乘客在緊急情況下提供高效、安全的疏散指引。這一系統具備以下幾個核心特點：

3.2.1 實時監測與智能分析

研究適用于城軌車站的智能疏散算法[4]，系統通過傳感器實時收集地鐵車站和隧道內的環境信息，包括溫度、濕度、煙霧濃度等。利用人工智能技術對這些數據進行快速分析，系統能夠判斷火災或其他緊急狀況的發生位置及蔓延趨勢。

3.2.2 個性化疏散路徑規劃

疏散路徑的選擇應基于車站結構和客流分布特點，開發基于人工智能的疏散導航系統，基于實時客流分析的結果，結合實時數據和乘客屬性信息（如年齡、性別、行走速度等），為乘客提供個性化的疏散路徑和實時疏散指引，疏散導航系統能夠動態生成最佳的科學的疏散路徑。與傳統的固定疏散路線不同，這一系統能夠根據實際情況調整指示方向，確保乘客能夠避開危險區域，選擇最安全的疏散通道。

3.2.3 智能指引與交互

實時疏散指引與心理干預；系統通過高亮度、發光均勻柔和的指示牌和燈具，為乘客提供清晰的疏散指示。同時，通過人工智能助手，結合頻閃、語音等動態導向功能，為乘客提供實時疏散指引，分析乘客在緊急情況下的心理行為特征，如恐慌、從眾等，并進行心理干預，減輕恐慌情緒，確保他們能夠快速、有序地撤離。同時指導地鐵運營者和政府部門制定更合理的疏散策略和應急預案。

3.2.4 跨系統協作

智慧地鐵的疏散導航系統能夠與地鐵交通系統、消防系統等其他相關系統進行對接和協同。一旦發生緊急情況，系統能夠自動啟動應急響應機制，與其他系統共同協作，實現信息的快速傳遞和資源的有效調配。

3.3 應急通信與信息傳遞策略

智慧地鐵下的應急通信與信息傳遞策略是確保在緊急情況下，地鐵系統內部以及與其他相關機構之間能夠迅速、準確地傳遞信息，從而有效應對各種突發事件；研究高效的應急通信策略，利用無線通信、廣播系統等設備，綜合考慮通信網絡的建設、信息的實時采集與傳輸、信息發布與共享平臺的建立以及與外部機構的協同與溝通等多個方面，從而確保地鐵系統在緊急情況下能夠迅速、準確地傳遞信息，及時向乘客傳遞突發事件信息和疏散指令，提高乘客的應急響應能力，有效應對各種突發事件。

3.3.1 建立高效可靠的應急通信網絡

智慧地鐵應構建一套高效可靠的應急通信網絡，包括有線和無線通信系統。這套網絡應覆蓋地鐵車站、隧道、車輛段等關鍵區域，確保在緊急情況下通信暢通無阻。同時，應采用先進的通信技術和設備，提高網絡的抗干擾能力和穩定性。

3.3.2 實現信息的實時采集與傳輸

通過部署各類傳感器和監控設備，智慧地鐵可以實時采集地鐵系統的運行數據、環境參數以及乘客狀態等信息。這些信息應通過應急通信網絡實時傳輸至控制中心，為決策提供支持。此外，還可以利用物聯網技術實現設備間的互聯互通，提高信息的共享和利用效率。

3.3.3 建立統一的信息發布與共享平臺

智慧地鐵應建立一個統一的信息發布與共享平臺，用于發布應急指令、通報災情、傳遞救援信息等。這個平臺應支持多種通信方式，包括語音、文字、圖像和視頻等，以滿足不同場景下的通信需求。同時，平臺應具備權限管理功能，確保信息的安全性和隱私性。

3.3.4 加強與外部機構的協同與溝通

在緊急情況下，智慧地鐵應加強與消防、醫療、公安等外部機構的協同與溝通。通過應急通信網絡，地鐵系統可以實時向這些機構傳遞災情信息，請求支援和協助。同時，也可以接收這些機構的反饋和建議，共同制定應對策略和措施。

3.4 疏散演練與培訓

為了提高應急通信與信息傳遞的效率和準確性，智慧地鐵應定期開展應急演練和培訓活動。通過模擬實際場景中的緊急情況，檢驗通信網絡的穩定性和可靠性，評估信息傳遞的及時性和準確性。同時，也可以提高員工的應急意識和處置能力，確保在真正發生緊急情況時能夠迅速響應和有效應對。

智慧地鐵下的疏散演練與培訓是確保在緊急情況下，地鐵系統能夠迅速、有效地進行人員疏散的關鍵環節。虛擬現實技術（VR）在智慧地鐵疏散演練培訓中扮演著重要角色。通過利用VR技術，可以構建出高度逼真的地鐵站環境和場景，使參與者仿佛置身于真實的疏散情況中，從而更有效地進行應急處理技能的學習和訓練。

首先，VR技術可以模擬出各種緊急疏散場景，如火災、地震等，使參與者能夠體驗到真實的緊急情況，并熟悉應對各種突發情況的方法和操作流程。在這種虛擬環境中，參與者可以反復進行演練，提高其處理危險情況的能力和反應速度。其次，VR技術還可以模擬出地鐵站內的各種設備和設施，如扶梯、樓梯、消防器材等，讓參與者在虛擬環境中熟悉這些設備的位置和使用方法。在緊急情況下，能夠迅速找到并使用這些設備，對于疏散和救援至關重要。此外，VR技術還可以實現多人協同演練。通過模擬多人同時參與疏散演練，可以訓練參與者的團隊協作能力和溝通能力，提高整個團隊在緊急情況下的應對效率。最后，VR技術還可以提供數據分析和反饋。在演練過程中，系統可以記錄參與者的表現，包括反應時間、操作準確性等，并提供詳細的反饋和建議。這有助于參與者了解自己的不足，并進行針對性的改進。

總之，虛擬現實技術在智慧地鐵疏散演練培訓中具有廣闊的應用前景。通過利用這種技術，可以提高疏散演練的效率和效果，利用虛擬現實等技術，模擬地鐵應急疏散場景，提高員工的應急處理能力和乘客的自救能力，通過定期開展疏散演練和培訓活動，智慧地鐵可以不斷提高應急響應能力，確保在緊急情況下能夠迅速、有效地進行人員疏散，保障乘客的生命安全。

3.5 應急預案與安全評估

通過構建地鐵疏散模型，我們可以深入評估現有疏散設施和策略的性能[5]，從而找出潛在隱患，并提出針對性的改進措施，這將有助于提升地鐵系統的安全性和應對緊急情況的能力，保障乘客的生命財產安全。

首先，構建地鐵疏散模型需要綜合考慮地鐵站的結構布局、設備設施、人員流動情況等因素。我們可以利用先進的仿真軟件和技術，構建出地鐵站的三維模型，并模擬不同場景下的疏散過程。通過設定不同的參數和條件，我們可以模擬出各種可能的緊急情況，如火災、地震等，并觀察人員疏散的速度和效果。

其次，在評估現有疏散設施和策略的性能時，我們需要關注疏散通道的寬度和數量、疏散指示標識的清晰度、消防器材的配備情況等方面。通過模擬演練和數據分析，我們可以了解現有設施在應對緊急疏散時的瓶頸和不足之處。同時，我們還可以評估現有疏散策略的合理性和有效性，比如疏散路線的選擇、人員疏散順序的安排等。在找出潛在隱患后，我們需要提出針對性的改進措施。例如，針對疏散通道狹窄或數量不足的問題，我們可以考慮增加通道的寬度或數量，以提高疏散效率。針對疏散指示標識不清晰的問題，我們可以優化標識的設計和位置，使其更加醒目和易于理解。此外，我們還可以加強消防器材的配備和維護，確保在緊急情況下能夠正常使用。

除了對硬件設施進行改進外，我們還可以通過優化疏散策略來提升疏散效果。例如，我們可以制定更加合理的疏散路線和順序，以減少人員擁堵和沖突。同時，我們還可以加強人員培訓和演練，提高員工和乘客的應急意識和自救能力。

4 結語

隨著智慧地鐵的快速發展，車站應急疏散效率和安全性的突破點在于利用人工智能、大數據、物聯網等先進技術，本文從基于實時數據的應急疏散策略、基于人工智能的疏散導航系統、應急通信與信息傳遞策略、疏散演練與培訓及應急預案與安全評估五個方面闡述智慧地鐵車站應急疏散系統設計內容，從而實現智慧地鐵下的應急疏散高效率和安全性，為智慧城軌車站應急疏散系統的設計和優化提供了有益的參考和借鑒，對保障乘客的生命安全、提升地鐵服務質量具有重要意義。在未來，隨著科技的不斷發展，智慧地鐵應急疏散技術將不斷完善，為城市軌道交通運營安全提供有力支持。

項目基金：廣西高校中青年教師科研基礎能力提升項目（項目編號：2023KY1448）：基于智慧城軌車站的應急疏散研究。

參考文獻：

[1]劉學偉.智慧車站管控系統在地鐵中的應用[J].自動化應用，2023，64（15）：204-206.

[2]周勇.城市軌道交通智慧車站技術方案研究與設計［J］.鐵道建筑，2020，60（12）：117-120.

[3]徐首峰.上海地鐵車站智慧視覺系統建設方案研究[J].交通科技與管理，2023，4（15）：15-17.

[4]盧文龍.城市軌道交通應急疏散的研究[D].北京：中國鐵道科學研究院，2012.

[5]蔡一磊，李佑文，褚紅健.地鐵智慧車站運營管理系統的設計與應用研究［J］.無線互聯科技，2021，18（18）：58-59.