導(dǎo)語(yǔ)：鐵路客運(yùn)站疏散仿真研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1應(yīng)急條件下站內(nèi)人員分析

現(xiàn)代鐵路客運(yùn)站體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)思想，包含多種功能區(qū)，如售票、候車區(qū)域，商務(wù)功能區(qū)(餐飲店、零售店等)，行李交付、傳運(yùn)區(qū)域，以及與運(yùn)營(yíng)相關(guān)的設(shè)備用房區(qū)域。除此之外，也有一些車站的結(jié)構(gòu)功能更加復(fù)雜，如北京南站，地鐵站出入口也在車站涵蓋范圍內(nèi)。因此，目前鐵路客運(yùn)站內(nèi)的人員構(gòu)成主要包含3種：旅客、工作服務(wù)人員及其他人員(商店工作人員等)。為保證鐵路客運(yùn)站的正常運(yùn)營(yíng)，需要有一定的站內(nèi)工作人員及商店服務(wù)人員，這部分人員基本上都接受過必要的業(yè)務(wù)技能訓(xùn)練，能夠及時(shí)合理地應(yīng)對(duì)站內(nèi)突發(fā)事件；而旅客由于流動(dòng)性大，人員構(gòu)成復(fù)雜，大部分對(duì)車站內(nèi)部環(huán)境不熟悉，因而在應(yīng)急條件下容易造成恐慌，發(fā)生二次事故?；谡緝?nèi)人員數(shù)量大、臨時(shí)性及偶然性的特點(diǎn)，可以將鐵路車站內(nèi)的疏散人員看作一個(gè)群集[1]，當(dāng)在有威脅生命安全的事件發(fā)生需要進(jìn)行疏散時(shí)，組成群集的人員個(gè)體間相互影響，并且由個(gè)體行為影響擴(kuò)大化產(chǎn)生倍增效應(yīng)，使人員很難進(jìn)行理性的思考和決策。在這種情況下，疏散人員的行為特征可以概括為[2-4]：①每個(gè)人都希望以自己最快的速度選擇最短的路徑逃生，而且人越了解環(huán)境，越清楚最短路徑的位置；②個(gè)人的行為特征如方向、速度可能因周圍其他乘客的行為發(fā)生突變或波動(dòng)，產(chǎn)生的現(xiàn)象主要表現(xiàn)為從眾行為，即人群往往集中在一個(gè)出口處，而忽略其他的出口，使出口處變得擁擠，出現(xiàn)拱形，出口處的人流速度變慢，造成“欲速則不達(dá)”的現(xiàn)象。此外，旅客主要分為長(zhǎng)途旅客和短途旅客，一般情況下，長(zhǎng)途旅客會(huì)攜帶數(shù)量較多的行李，在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，行李會(huì)大大阻礙人員的疏散效率。通過研究資料[5-6]得出：當(dāng)人群密度為1人/m2左右時(shí)，人流遷移流動(dòng)呈自由流動(dòng)狀態(tài)，遷移流動(dòng)的水平速度為V=1.3m/s；當(dāng)人群密度為2人/m2左右時(shí)，人流遷移流動(dòng)開始呈現(xiàn)滯留流動(dòng)狀態(tài)，遷移流動(dòng)的水平速度為V=0.7m/s；當(dāng)人群密度為5.38人/m2左右時(shí)，人流遷移流動(dòng)完全處于停滯狀態(tài)，遷移流動(dòng)的水平速度為V=0.0m/s。

2站內(nèi)旅客應(yīng)急疏散建模

選取大連站為研究對(duì)象，由于大連站候車室內(nèi)設(shè)施復(fù)雜、布局緊湊，旅客疏散時(shí)可利用空間少，人群群聚效應(yīng)明顯，個(gè)體比較難以獨(dú)立采取行動(dòng)，因而可以忽略個(gè)體心理反應(yīng)等次要因素。此時(shí)疏散個(gè)人的速度將受限于疏散人群的整體移動(dòng)速度。在這樣的情況下，假設(shè)疏散人員的特征相同，疏散人員的步行可以作為“集體步行”對(duì)待。同一類空間內(nèi)步行速度一定，但候車室、走廊等水平通道及樓梯等通道的疏散速度不同，應(yīng)分別對(duì)待。

2.1大連站候車室人員應(yīng)急疏散概念模型

大連站候車室人員應(yīng)急疏散概念模型如圖1所示。（1）人員生成。一次生成一定量的人員實(shí)體，依據(jù)相關(guān)的原則合理地將實(shí)體分配到大連站的7個(gè)候車區(qū)和其他位置。（2）疏散路徑。疏散開始后人員經(jīng)反應(yīng)判斷后選擇疏散的路徑。疏散路徑形式：初始位置→候車室南入口；初始位置→候車室北入口；初始位置→候車區(qū)檢票口。（3）到達(dá)安全區(qū)域。經(jīng)候車室南北出入口疏散的人流以離開候車室為安全，經(jīng)候車區(qū)檢票口疏散的人流以到達(dá)站臺(tái)為安全。

2.2應(yīng)急疏散速度模型

（1）水平通道上的疏散速度。一般情況下，為了應(yīng)對(duì)可能發(fā)生的重大事故或?yàn)?zāi)害，車站都會(huì)預(yù)先制訂應(yīng)急疏散方案。應(yīng)急方案是指為保證迅速、有序、有效地開展應(yīng)急與救援行動(dòng)，降低事故損失而制訂的有關(guān)計(jì)劃或方案[7]。在應(yīng)急條件下，影響站內(nèi)人員疏散效率的因素有很多，如人員、設(shè)施設(shè)備、管理等。結(jié)合大連站的實(shí)際，疏散個(gè)人的速度受限于疏散人群的整體移動(dòng)速度。為了便于仿真參數(shù)的設(shè)定，選用木村幸一和Togawa[8]等人提出的疏散速度函數(shù)作為水平通道上的疏散速度模型，即V=V0ρ-m⑴式中：ρ是人群密度，V=人數(shù)/面積，人/m2；V0是常量，m/s；m是人群密度指數(shù)，參考木村幸一的速度模型和Togawa的速度模型，V0=1.1m/s、m=0.7954，V0=1.34m/s、m=0.8000。（2）對(duì)于人員在樓梯及自動(dòng)扶梯上的疏散速度，根據(jù)相關(guān)規(guī)范中規(guī)定的通行能力經(jīng)換算后得出相應(yīng)的服務(wù)時(shí)間值。

2.3應(yīng)急疏散仿真模型參數(shù)設(shè)定

（1）仿真人數(shù)。車站最高聚集人數(shù)是指車站全年上車旅客最多月份中一晝夜在候車室內(nèi)瞬時(shí)(8～l0min)出現(xiàn)的最大候車(含送客)人數(shù)的平均值。將最高聚集人數(shù)的概念引入候車室大客流疏散情況分析，根據(jù)大連站調(diào)研數(shù)據(jù)可知：候車室旅客最高聚集人數(shù)為4790人(不含大連站工作人員及閑散人員)，在此次仿真模型中取整數(shù)5000人。由《大連站行車工作細(xì)則》可以查得候車室最多容納6593人，仿真中仿真人數(shù)最大值為6500人。（2）人群密度參數(shù)。各候車區(qū)人群密度參數(shù)取值如下：一候車區(qū)ρ=0.05×N/330，二候車區(qū)ρ=0.15×N/330，三候車區(qū)ρ=0.15×N/418，四候車區(qū)ρ=0.15×N/286，五候車區(qū)ρ=0.15×N/220，六候車區(qū)ρ=0.15×N/330，八候車區(qū)ρ=0.15×N/528，其他區(qū)域ρ=0.05×N/132；其中N為人群數(shù)量。（3）各服務(wù)設(shè)施服務(wù)時(shí)間參數(shù)。各服務(wù)設(shè)施的服務(wù)時(shí)間參數(shù)如表1所示。（4）人員疏散路徑選擇權(quán)重參數(shù)。依據(jù)有關(guān)研究結(jié)果[9]及大連站調(diào)研統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得到各候車區(qū)人員疏散時(shí)的疏散路徑選擇比例，如表2所示。（5）其他參數(shù)。疏散仿真中人員疏散采取規(guī)定的疏散路徑；候車室所有出入口人員只出不進(jìn)；所有自動(dòng)扶梯均設(shè)置為下行方向；各候車區(qū)人員疏散時(shí)只開放3個(gè)人工檢票口；對(duì)于殘疾人假設(shè)在相關(guān)人員協(xié)助下能夠從專用通道疏散，仿真模型中不計(jì)其疏散時(shí)間；兒童的疏散速度假設(shè)在家長(zhǎng)的協(xié)助下等同于其家長(zhǎng)的速度。

3仿真實(shí)驗(yàn)

根據(jù)大連站的實(shí)際情況，分別設(shè)計(jì)了4個(gè)實(shí)驗(yàn)，并且每個(gè)實(shí)驗(yàn)包含有4個(gè)方案。其中：實(shí)驗(yàn)1考慮仿真人數(shù)N對(duì)疏散結(jié)果的影響；實(shí)驗(yàn)2考慮仿真人數(shù)N對(duì)疏散結(jié)果的影響，但在實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上改變了人群密度指數(shù)m和自然速度常量V0的大小；實(shí)驗(yàn)3考慮自然速度常量V0對(duì)疏散結(jié)果的影響；實(shí)驗(yàn)4考慮人群密度指數(shù)m對(duì)疏散結(jié)果的影響。各實(shí)驗(yàn)方案如表3所示。

3.1實(shí)驗(yàn)1仿真結(jié)果

實(shí)驗(yàn)1疏散人數(shù)與時(shí)間的關(guān)系如圖2所示。從圖2可以看出，當(dāng)疏散總?cè)藬?shù)達(dá)到4500人左右時(shí)，疏散人數(shù)與疏散時(shí)間幾乎完全呈現(xiàn)為線性關(guān)系，而且其線性指數(shù)較高。隨著疏散人數(shù)進(jìn)一步的增加，疏散人數(shù)與疏散時(shí)間之間的線性關(guān)系逐步減弱，漸漸表現(xiàn)為非線性關(guān)系。當(dāng)疏散時(shí)間為5min左右時(shí)，疏散總?cè)藬?shù)已經(jīng)達(dá)到了5000人。對(duì)實(shí)驗(yàn)1仿真結(jié)果采用線性差值方法計(jì)算，得到大連站6min內(nèi)可以安全疏散5263人，因而可以得出符合大連站5000人的應(yīng)急疏散要求。

3.2實(shí)驗(yàn)2仿真結(jié)果

實(shí)驗(yàn)2疏散人數(shù)與時(shí)間的關(guān)系如圖3所示。從圖3可以看出，當(dāng)大連站疏散人數(shù)達(dá)到4000人左右時(shí)，疏散人數(shù)與疏散時(shí)間之間也呈現(xiàn)出較為明顯的線性關(guān)系。隨著疏散時(shí)間的增加，疏散人數(shù)與疏散時(shí)間之間開始呈現(xiàn)為非線性關(guān)系。當(dāng)疏散總?cè)藬?shù)達(dá)到5000人時(shí)，所用的疏散時(shí)間在5min左右，即實(shí)驗(yàn)2也滿足5000人應(yīng)急疏散要求。

3.3實(shí)驗(yàn)3仿真結(jié)果

實(shí)驗(yàn)3仿真結(jié)果如圖4所示。從運(yùn)行結(jié)果可以看出：速度常量與疏散時(shí)間之間總體上呈現(xiàn)出一定的線性關(guān)系，速度常量越小，疏散時(shí)間用的越長(zhǎng)。由于實(shí)驗(yàn)3僅有4個(gè)方案，兩相鄰點(diǎn)之間呈現(xiàn)出3種變化，表現(xiàn)為“慢-快-慢”。即V0從1.34m/s變化到1.24m/s時(shí)，疏散時(shí)間增加了1.32%，變化率為0.7621min/(m/s)；V0從1.24m/s變化到1.14m/s時(shí)，疏散時(shí)間增加2.32%，疏散時(shí)間變化率為1.3596min/(m/s)；V0從1.14m/s變化到1.04m/s時(shí)，疏散時(shí)間增加了1.73%，疏散時(shí)間變化率為1.0367min/(m/s)。

3.4實(shí)驗(yàn)4仿真結(jié)果

實(shí)驗(yàn)4仿真結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出當(dāng)疏散人數(shù)相同時(shí)，人群密度指數(shù)與疏散時(shí)間之間表現(xiàn)為較強(qiáng)線性關(guān)系，而且線性指數(shù)幾乎為0，即選用不同人群密度指數(shù)得出的總疏散時(shí)間在圖中幾乎呈現(xiàn)在一條直線上，因而可以得出：當(dāng)m值在0.7954～0.8000間變化時(shí)，人群密度指數(shù)m對(duì)疏散時(shí)間的影響很小。3.5結(jié)果分析（1）實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2可以看作是1組對(duì)比試驗(yàn)，基于其仿真結(jié)果可以看出：自然疏散速度常量在1.1～1.34m/s取值時(shí)，大連站可以滿足5000人安全疏散的要求，但實(shí)驗(yàn)1可以在更短的時(shí)間內(nèi)完成疏散4500人的任務(wù)，如果發(fā)生的突發(fā)事件危險(xiǎn)性比較大，宜采用實(shí)驗(yàn)1方案；當(dāng)客流數(shù)超過這一數(shù)值且小于5500人時(shí)，若不采取其他措施，則有可能造成旅客的傷亡；當(dāng)客流在5500～6500人時(shí)，所設(shè)計(jì)的大連站疏散方案不能滿足安全疏散的要求。（2）實(shí)驗(yàn)3的運(yùn)行結(jié)果表明，客流群聚效應(yīng)下的人群自然疏散速度常量與疏散時(shí)間之間呈現(xiàn)出負(fù)線性關(guān)系，而且人群自然速度常量的取值對(duì)安全疏散的總時(shí)間影響大，但是僅能證明在一定范圍內(nèi)存在這種現(xiàn)象。（3）實(shí)驗(yàn)4的結(jié)果可以看出：當(dāng)人群密度指數(shù)m在0.7954～0.8000范圍內(nèi)取值時(shí)，對(duì)站內(nèi)人數(shù)疏散時(shí)間的影響很小，因而在仿真實(shí)驗(yàn)中可以選取0.8000作為參數(shù)。

4結(jié)束語(yǔ)

基于應(yīng)急條件下站內(nèi)人員疏散的重要性，分析了疏散時(shí)站內(nèi)人員的行為特征。以大連站為例，結(jié)合疏散速度模型，分別設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)，利用SIMIO軟件進(jìn)行了模擬仿真，分析得出當(dāng)站內(nèi)人數(shù)不超過5000人時(shí)，大連站可以滿足疏散要求。同時(shí)，還得出人群自然速度常量的取值對(duì)疏散時(shí)間的影響較大，以及人群密度指數(shù)對(duì)疏散時(shí)間的影響較小。

作者：李海鵬牟瑞芳單位：西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院