导流栏杆设置对地铁岛式站台人员疏散的影响分析*

穆娜娜，查国清，胥 旋

(1.中国安全生产科学研究院 地铁火灾与客流疏运安全北京市重点实验室，北京 100012；2.北京航空航天大学 可靠性与系统工程学院，北京 100083)

0 引言

随着城市轨道交通的快速发展，地铁客流量逐年攀升，地铁线网交织复杂，合理组织客流需求增加。地铁运营不仅要考虑正常情况下大客流疏运问题，更要考虑紧急情况下大客流疏散带来的难题。通过调研已开通运营的地铁车站，存在站台通向站厅的楼扶梯布置不均衡的情况，易导致乘客在楼扶梯口处高度聚集，增加了地铁运营安全风险，运营人员最简单直接的措施是在站台层楼扶梯口处设置导流栏杆进行客流疏解，但导流栏杆设置长度可能会影响到站台人员疏散效率。因此，如何合理设置导流栏杆长度是城市轨道交通运营安全管理需解决的问题之一。针对地铁车站内外导流栏杆设置，相关学者开展了研究。穆娜娜等[1]研究了某地铁站台导流栏杆的设置方式及长度对人员疏散的影响，得出合理设置可推拉导流栏杆长度可提高疏散效率的结论；施樑等[2]以某出口非均衡分布地铁车站为例，分析了人员疏散的难点及其疏散过程存在的问题，并提出了导流栏杆的设置方案；吴博[3]总结了地铁站内设置的导流栏杆的位置规律和结构参数，并对站厅层L型进站通道和站台层栏杆设置问题进行了仿真及优化；张丹丹[4]分析了站外限流栏杆布置对通行区域行人密度的影响，得出S型较通道型栏杆显著降低行人密度的结论；张劭阳等[5]通过仿真实验得出行人冲突是导致人员速度降低密度升高的主要原因；李杨杨[6]归纳车站内外导流栏杆常见的布置形式并分析了导流栏杆的作用，通过仿真分析了正常情况下的导流栏杆设置条件以及导流栏杆对人员疏散效率的影响；吴君尚等[7]对站外限流栏杆的设置做了分类研究，并采用仿真方法分析了4类站外限流栏杆对人员疏散的影响；田水承等[8]通过仿真模拟得出某些特殊区域的障碍物能够提高人员疏散效率的结论。本文采用BuildingEXODUS软件进行数值模拟，选取具有代表性的地铁岛式站台为研究对象，研究导流栏杆对人员疏散效率的影响，为地铁岛式站台导流栏杆的设置提供参考。

1 站台导流栏杆设置及出口分布特点

1.1 岛式站台出口分布类型

地铁车站站台一般分为岛式站台和侧式站台，岛式站台一般比侧式站台的宽度大，且站台利用率高，客流分布相对均衡，车站运营管理可采取的客流组织措施较多，对高峰大客流或突发性大客流的适应性较强。地铁车站站台连接站厅的楼梯和自动扶梯一般沿车站纵向均衡布置。均衡分布的站台出口可将站台人员较为均衡分布，正常状态下有利于客流组织，紧急状态下有利于人员有序疏散。

随着城市轨道交通网络的快速发展，在车站设计以及一些旧站改建项目中，由于受限于空间、地形等要求，站台出口难以做到均衡分布。非均衡分布将导致人员不能均衡地分散到各站台出口，常态下增加了人员滞留时间，降低了疏运效率，紧急情况下不利于人员疏散，降低了人员疏散效率。

《地铁设计规范》(GB 50157—2013)[9]规定，车站出入口的数量不得少于2个。通过对岛式站台进行调研，按照站台楼扶梯通道在站台分布的位置、数量及结构形式把岛式站台区分为A型站台(站台中部出口分布模式)、B型站台(站台混合出口分布模式)、C型站台(站台两端出口分布模式)，详见图1(图中箭头方向为人员疏散方向)。

图1 不同出口分布类型的岛式站台示意Fig.1 Schematic diagram of island platforms with different types of exits distribution

1.2 站台导流栏杆设置

通过对地铁车站导流栏杆进行调研，对于客流量较大的地铁站台，人员类型及流线相对比较复杂，一般在站台楼扶梯口处设置导流栏杆，导流栏杆长度为2～14 m，设置方式一般分为固定式、可推拉式、可移动式[1]。

站台设置导流栏杆一定程度上可缓解高峰客流时的人员拥堵以及流线冲突问题，但也应考虑在紧急情况下的人员疏散问题，若不能够科学合理地设置导流栏杆将会增加人员安全疏散风险。目前，导流栏杆设置对人员疏散的影响程度研究较少，比如设置长度对客流流量、密度、速度变化的影响。因此，应根据地铁车站站台出口分布形式、人员运动特性等合理设置固定式或活动式导流栏杆。

2 模拟场景及参数设置

站台出口数量和分布特点是影响人员疏散时间的主要因素，选取3种出口分布类型的岛式站台，针对不同长度导流栏杆设置疏散场景，如图2所示。由图2可以看出，站台出口数量分别为2,3,2，呈相对均衡和不均衡分布。导流栏杆设置在站台楼扶梯组的入口处，长度分别设为0，2，4，6，8，10 m。站台列车火灾时需要疏散的乘客人数为1列进站列车所载乘客及站台上的候车乘客人数之和，列车采用6B编组，必须疏散人员分别设为200，400，600，800，1 000，1 200，1 400，1 600，1 800，2 000人。不同年龄、性别、人员运动速度等参数参照《地铁安全疏散规范》(GB/T 33668—2017)[10]。

图2 疏散场景示意Fig.2 Schematic diagram of evacuation scene

3 结果分析

场景一不同人数不同栏杆长度的疏散时间模拟结果如图3所示，疏散人数和疏散时间统计见表1。由图3可知，A型站台在设置导流栏杆后，人员疏散时间均有所增加，主要是因为导流栏杆的设置改变了站台原有设计出口的疏散吸引区域，增加了部分疏散人员进入到楼扶梯出口的距离。在不设置导流栏杆的情况下，按照最短路径原则，列车内的多数疏散人员会就近选择楼扶梯出口。由表1可知，在设置导流栏杆后，站台中部站台门距离右侧楼扶梯出口的距离更远，选择左侧楼扶梯出口的总人数增多，疏散距离增大起到主要影响作用，楼扶梯的通过能力几乎不变，从而导致疏散时间增加，疏散效率降低。导流栏杆设置长度为2,4 m时，人员疏散时间增幅较小，主要是因为导流栏杆的设置增加了站台两端区域人员的疏散距离；导流栏杆设置长度为6,8,10 m时，人员疏散时间增幅较大，主要是因为导流栏杆的设置导致疏散人员分布不均衡程度加大且疏散距离增大。

表1 场景一典型工况下的疏散人数和疏散时间统计Table 1 Statistics of evacuation personnel number and evacuation time under typical working conditions of scene 1

图3 场景一不同人数不同栏杆长度的疏散时间曲线Fig.3 Line chart of evacuation time in scene 1 under different numbers of personnel and different lengths of railing

场景二不同人数不同栏杆长度的疏散时间模拟结果如图4所示。由图4可知，B型站台在设置导流栏杆后，相同疏散人数时，随着导流栏杆长度的增加，人员疏散时间呈先减小后增大的趋势，且导流栏杆设为4 m时疏散时间最短，表明在B型站台楼扶梯处合理设置导流栏杆长度能够降低疏散时间，提高人员疏散效率。

图4 场景二不同人数不同栏杆长度的疏散时间曲线Fig.4 Line chart of evacuation time in scene 2 under different numbers of personnel and different lengths of railing

对于B型站台，人员疏散初期，楼扶梯出口的分布形式影响了疏散人员的选择，中间扶梯的设置减缓了疏散人员的不均衡性，且中间扶梯出口的通过能力有限，部分人员将选择两端楼扶梯进行疏散，使疏散人员较为均衡地使用楼扶梯出口。通过对比相同疏散人数时，导流栏杆设置长度分别为0，4 m时，同一疏散时刻的站台人员密度分布如图5所示。4 m导流栏杆的设置有效缓解了两端楼扶梯出口拥挤度，使得各个楼扶梯出口的疏散人群密度有所降低，间接提高了疏散人员的运动速度，从而提高了疏散效率。

图5 场景二典型工况下的人员密度分布Fig.5 Distribution of personnel density under typical working conditions of scene 2

场景三不同人数不同栏杆长度的疏散时间模拟结果如图6所示，人员密度分布如图7所示。由图6,7可知，相同疏散人数时，随着导流栏杆长度增加，人员疏散时间变化较小。对于C型站台，站台较多的疏散人员会集中于楼扶梯出口周围，其楼扶梯出口出现明显的群集疏散现象，站台整体疏散效率下降；导流栏杆的设置能够减缓楼扶梯出口因拥堵而造成的阻塞现象，削弱侧向客流冲突，提高客流速度，维持疏散人员秩序的作用；同时，导流栏杆的设置在站台区域形成宽度不等的通道，可造成同向冲突的加剧，降低客流速度。

图6 场景三不同人数不同栏杆长度的疏散时间曲线Fig.6 Line chart of evacuation time in scene 3 under different numbers of personnel and different lengths of railing

图7 场景三典型工况下的人员密度分布Fig.7 Distribution of personnel density under typical working conditions of scene 3

4 结论

1)A型站台在设置导流栏杆后，人员疏散时间均有所增加，导流栏杆设置长度为2,4 m时，人员疏散时间增幅较小，导流栏杆设置长度为6,8,10 m时，人员疏散时间增幅较大；B型站台在设置导流栏杆后，相同疏散人数时，随着导流栏杆长度的增加，人员疏散时间呈先减小后增大的趋势，且导流栏杆设为4 m时疏散时间最短；C型站台设置导流栏杆后人员疏散时间变化不大；相比C型站台，A,B型站台的人员疏散效率更易受导流栏杆设置的影响。

2)A，B型站台设置导流栏杆后，改变了站台原有设计出口的疏散吸引区域和疏散流线，因此在地铁运营时，可根据客流数量及站台出口分布情况，在疏散人员集中的侧楼扶梯出口处设置合适长度的导流栏杆，减缓楼扶梯口因拥堵而造成的阻塞现象，提高楼扶梯出口的使用均衡度，进而提升人员疏散效率。

3)研究结果可对地铁岛式站台导流栏杆设置形式的优化、站台人员疏散风险管控与应急管理提供理论参考。