轨道交通新开通车站疏散能力模拟

2022-05-24吴桐黄雪芦毅

交通科技与管理 2022年9期

吴桐　黄雪　芦毅

摘要为提升城市轨道交通安全管理水平，规范城市轨道交通初期运营前安全评估工作，在新建城市轨道交通线路运营前须进行乘客疏散安全评估工作，以评估能否在规定时间内将地铁客流疏散至安全区域。选取北京地铁某新线换乘车站为研究对象，采用Vissim软件建立车站疏散仿真模型，分析在紧急状态下的疏散能力，为新线开通前车站疏散能力评估提供参考。

关键词新线开通;疏散能力;仿真模拟

中图分类号 U231.96文献标识码 A文章编号 2096-8949（2022）09-0026-03

引言

既有研究中关于轨道交通车站行人建模仿真已有丰富成果，包括正常运营状态下客流疏散[1-6]和火灾等紧急状态下乘客疏散[7-8]，前者主要通过仿真模拟，对日常运营客流状态进行评估，对相关设计方案和流线组织进行优化，后者主要用于评估火灾等紧急状态下乘客疏散效率，对车站运营安全性进行评价。该文主要针对新开通线路中存在大客流风险的换乘站，分析其在预测客流条件下的疏散效率，判断是否满足相应的疏散标准和规范。

1 疏散能力检算指标

1.1 检算依据

通过比较《地铁设计规范》（GB50157—2013）[9]、《地铁设计防火标准》（GB51298—2018）[10]、北京市《城市轨道交通工程设计规范》（DB11/995—2013）[11]中关于疏散时间的相关规定，确定疏散能力检算标准为：站台至站厅或其他安全区域的疏散楼梯、自动扶梯和疏散通道的通过能力，应保证在远期或客流控制期中超高峰小时最大客流量时，一列进站列车所载乘客及站台上的候车乘客能在4 min内全部撤离站台，并应能在6 min内全部疏散至站厅公共区或其他安全区域。

1.2 检算指标

采用Vissim搭建车站客流疏散测试环境，并通过分析疏散时间和人群密度分布指标等指标来评价车站的整体疏散能力。

1.2.1 时间指标

车站内所有人行楼梯、自动扶梯应能满足远期高峰小时设计客流量在紧急情况下，6 min内将一列车满载乘客和站台上候车乘客（上车设计客流）疏散到站厅等安全地区。此时车站内所有自动扶梯、楼梯均作疏散方向或停止，通过能力按正常情况下的90%计算，垂直电梯不计入疏散能力内。

1.2.2 密度指标

采用J.J.Fruin[12]提出的关于通道、楼梯、排队区域等行人走行设施的服务水平等级划分标准，将通行设施服务水平共分A～F六个等级。

2 首经贸站疏散能力分析

2.1 车站概述

该文选定的首经贸站为北京地铁房山线北延与10号线换乘站，该站位于首经贸北路与芳菲路交叉路口处。周边有首都经济贸易大学、万芳园小区、首都医科大学附属卫生学校、育菲园东里等居住区。

房山线首经贸站为分析模拟车站，该站南北走向，为岛式车站，站台与站厅间通过西侧、中部和东侧三组楼扶梯连接，每组设上下各一个扶梯和一部1.5 m宽楼梯，在站厅设置四组共22个进出站闸机，并与E、F两个出入口相连，采用6辆编组。站台及站厅布设如图1、图2所示。

2.2 客流分析

根据客流预测结果，远期车站上行方向上客量2 140人/h，下客量406人/h，断面流量2 546人/h;下行方向上客量7 458人/h，下客量718人/h，断面流量6 740人/h。

根据行车计划，将总客流均匀分配至各节车厢，对车站进站总客流量采用一个发车间隔的进站客流，并乘以1.4超高峰系数后得到建模所需的客流量。

2.3 车站建模

采用Vissim建立车站客流疏散模型，在选择参数时，由于行人走行速度与设施属性及乘客属性密切相关，通过查阅相关文献，从人员疏散实验中获得疏散情况下地铁站中行人携带不同行李物品时的走行速度均值见表1。

相关研究表明，在紧急疏散状态下，行人通常会加快走行速度。因此，该文取紧急疏散情况下行人走行速度为正常情况下的1.2倍，且不同类型的行人走行速度在对应的区间内随机分布。

对于同时设置了楼梯和扶梯的地方，乘客使用楼扶梯的选择概率对车站整体疏散能力有较大影响。正常运营情况下，楼扶梯客流选择概率与乘客数量、乘客性别、乘客年龄、楼扶梯方向、楼扶梯长度、楼扶梯宽度、楼扶梯高度等因素有关。通过实地调研北京地铁国贸站、西二旗站、西直门站早高峰（7：30—8：30）站内不同楼扶梯处的客流比例，以此估计车站楼扶梯的客流选择概率。

通过研究北京地铁换乘站内楼扶梯客流比例可知：当楼扶梯高度相等时，上行楼扶梯客流比例小于下行楼扶梯客流比例;当楼扶梯高度不同时，随着高度的增加，对于上行楼扶梯和下行楼扶梯来说，楼扶梯客流比例均呈减小趋势。

首经贸站站台与站厅间楼扶梯提升高度5.1 m，因此乘客对楼扶梯选择不敏感，鉴于紧急疏散条件下乘客出站意愿强烈，因此仿真过程中，乘客按就近原則等比例选择楼扶梯。

2.4 车站疏散能力检算

车站疏散能力检算通过分析所有乘客从站台层疏散至站厅出口的时间，并将疏散时间与规范中规定的安全疏散时间进行对比，判定疏散时间是否满足规范要求。为了直观反映疏散过程中客流变化情况，仿真过程中通过截取不同时间站台和站厅客流密度分布云图，分析疏散过程中的客流聚集风险点。

2.4.1 疏散时间

超高峰小时紧急情况下站台和楼扶梯口客流疏散时间如图3所示。

由图3可知，在极限客流条件下，4号线站台乘客疏散时间170 s，预留60 s反应时间，实际疏散时间230 s，满足规范要求疏散时间小于4 min的防灾要求。

2.4.2 客流密度

根据行人密度与服务水平的关系，模型中采用业内通用的服务水平分级标准，采用不同颜色表示不同区域客流密度（见表2）。

不同时刻站台客流密度及分布规律如图4和图5所示。

根据站台密度分布图可知，客流在站台上密集区域集中在车门前和楼扶梯前，行人走行顺畅，在下行方向出现过度密集区域，但是能够在规定时间内完成疏散，车站整体疏散效率高。客流在站厅上密集区域集中在闸机处和楼扶梯前，行人走行顺畅，且未出现过度密集区域，车站整体疏散效率较高。

3 结论及建议