楼扶梯宽度对地铁站台人员疏散时间的影响研究

陈卫平 胡煜文 骆立刚 张康 李海航 刘泉会 吴钧哲

摘要：研究了全部楼扶梯有效或部分失效时，不同楼扶梯宽度取值（按人流股数折算）对地铁站台人员疏散时间的影响。结果表明，当楼扶梯宽度增量未按整数倍人流股数考虑时，站台人员疏散时间随疏散宽度的增加而线性减少，未出现阶梯式下降趋势。地铁站台的疏散宽度不按人流股数的整数倍增加，也可以减少疏散时间。

关键词：楼扶梯宽度;地铁站台;人员疏散

随着现代化进程的加速，城市地面交通越来越拥挤，更多的城市选择建造地铁满足人们的出行需求。地铁站台空间狭窄、人员密集，一旦发生火灾等紧急情况，确保人员安全疏散非常重要[1-2]。《地铁设计规范》规定[3]，当发生火灾时站台的楼扶梯和出口，应满足6min内将一列进站列车所载乘客及站台上候车人员全部撤离站台的要求。因此，需要对站台楼扶梯的疏散能力进行校核，并开展人员组成和疏散寬度等参数的影响研究。

何理等人[4]认为在突发事件下地铁乘客的行为和心理不同，导致个体应急疏散能力差异较大。王建国等人[5]采用问卷调查和Logistic回归分析，统计了性别、年龄、心理抗压能力和火灾知识的了解程度等因素对人员疏散的影响。孙倩倩等人[6]通过实验和仿真对人员移动过程进行研究，分析拥挤程度和障碍物对人员移动速度的影响。刘毅等人[7]搭建结构方程模型分析被困人员疏散路径的选择，得出光照情况、路径长短和指示标记等因素对人员选择疏散路径影响较大。梁智勇等人[8]根据风险评估和性能化设计的思路，设计了某地铁站厅层的火灾和疏散场景，探讨了超长通道内人员疏散的安全性。史聪灵等人[9]模拟地铁换乘人员的流动轨迹，分析了人流密度等指标对人员疏散时间的影响。姚斌等人[10]研究了自动扶梯运行方式对地铁站台疏散的影响，论证了下行自动扶梯在火灾时反转上行以辅助人员疏散的可行性。

除了人的行为、心理因素和人流密度等参数外，楼扶梯宽度也是影响地铁站台疏散时间的重要因素。本文采取数值模拟的方法，研究不同楼扶梯宽度取值（按“人流股数”折算）对人员疏散时间的影响，为地铁站台建筑设计提供一定的理论参考。

1  模型建立

Pathfinder是由美国Thunderhead公司开发的成熟的、直观的人员疏散模拟软件[11]，该软件能展示各个区域的人员逃生情况，并记录每个人员的逃生路径和逃生时间。本文选用该软件模拟某地铁站台的人员疏散情况。为了研究楼扶梯宽度对人员疏散的影响，本文选用双岛四线同台换乘式车站中的一岛两线站台作为研究对象。疏散开始时人员均匀分布在站台上，乘客及工作人员共有1569人。

地铁站建筑模型如图1所示，地下一层的站厅层层高5.3m、长71m、宽47m，地下二层的站台层层高5.1m、长120m、宽14m。站台层到站厅层有2处楼扶梯供人员疏散使用，两侧楼扶梯至站台两端的距离不同。模拟中乘客和工作人员选用SFPE行为模式进行疏散，即人员自动疏散到最近的出口，不会相互影响。本文将站台到站厅的楼扶梯宽度作为变量参数，计算站台层人员疏散至楼扶梯和站厅层的时间。

2  模拟分析

2.1  楼扶梯宽度取值

楼扶梯宽度的取值受人的体型影响，根据《中国成年人人体尺寸》规定[12]，成年男子的肩宽是50cm，成年女子的肩宽是45cm。在建筑疏散设计中，考虑人员间隔，每股人流宽度按0.55m取值[13]。本文研究人流股数取值对疏散时间的影响，设计了如表1所示的10种人流股数。其中，楼扶梯的有效宽度需要在设计宽度的基础上减去0.15m的折扣值，同时需要考虑0.9倍的折扣系数。

2.2  疏散分析

为了满足人员安全疏散的要求，人员可用疏散时间需要大于人员必须疏散时间。进行地铁站台人员疏散模拟时，考虑全部楼扶梯有效或一侧楼扶梯失效的情况，分析两种情况下人员疏散时间随楼扶梯宽度的变化。

2.2.1  全部楼扶梯有效

在全部楼扶梯有效情况下，站台上的人员通过两侧楼扶梯进行疏散。如图2所示，当疏散宽度从6股人流增加到8.25股人流时，最后一名人员疏散至左侧楼扶梯时间从210s线性减少为143s，疏散至站厅层时间从240s线性减少为174s;最后一个人员疏散至右侧楼扶梯时间从234s线性减少为174s，疏散至站厅层时间从267s线性减少为204s。

左侧楼扶梯疏散时间始终小于右侧楼扶梯疏散时间，这是因为站台左端距左侧楼扶梯的距离小于站台右端距右侧楼扶梯的距离。在人员疏散过程中可以观察到，人员的步行时间远小于人员在楼扶梯处的排队等候时间，即影响疏散总时间的主要因素是楼扶梯宽度而不是行走距离。从图2中可以进一步看出，宽度增量未按整数倍人流股数考虑时，站台人员疏散时间随疏散宽度的增加而线性减少，未出现阶梯式下降趋势。因此可以推断出，当楼扶梯宽度是影响疏散总时间的主要因素时，楼扶梯疏散宽度的变化对疏散时间的影响是线性的。

2.2.2  一侧楼扶梯失效

在一侧楼扶梯失效情况下，站台上的人员仅通过另一侧楼扶梯进行疏散。如图3所示，当疏散宽度从6股人流增加到8.25股人流时，右侧楼扶梯失效情况下，最后一个人员疏散至左侧楼扶梯时间从464s线性减少为334s，疏散至站厅层时间从498s线性减少为365s;左侧楼扶梯失效情况下，最后一个人员疏散至右侧楼扶梯时间从463s线性减少为333s，疏散至站厅层时间从493s线性减少为363s。

比较两侧楼扶梯分别失效的情况，疏散时间的减少程度基本一致，说明在人员分布均匀时，疏散时间主要由楼扶梯的宽度决定，与楼扶梯的位置无关。同时从图3中可以看出，当一侧楼扶梯失效时，站台人员疏散时间也随疏散宽度的增加而线性的减少，未出现阶梯式下降趋势。因此可以推断出，当楼扶梯宽度是影响疏散总时间的主要因素时，楼扶梯疏散宽度的变化对疏散时间的影响是线性的。

3  結语

本文通过Pathfinder软件模拟研究了楼扶梯宽度对站台人员疏散的影响，结果表明当楼扶梯宽度增量未按整数倍人流股数考虑时，站台人员疏散时间随疏散宽度的增加而线性地减少，未出现阶梯式下降趋势。由此可以推断出，地铁站台疏散宽度不按人流股数的整数倍增加，也可以减少疏散时间。

参考文献：

[1]陈娜，沈祥辉，朱荣跃，等.紫荆山地铁站应急疏散计算分析与安全评估[J].消防科学与技术，2021，40（4）：514-518.

[2]张伦，陈扶崑.地铁车站大客流运营组织探讨[J].城市轨道交通研究，2011（8）：87-90.

[3]GB50157-2013.地铁设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[4]何理，钟茂华，史聪灵，等.地铁突发事件下乘客疏散行为调查研究[J].中国安全生产科学技术，2009，5（1）：53-58.

[5]王建国，刘颖，苏俊凯，等.地铁火灾人员疏散行为影响因素研究[J].消防科学与技术，2019，38（5）：706-709.

[6]孙倩倩，郭仁拥，于涛，等.考虑行为特征的人群疏散模拟研究[J].中国安全生产科学技术，2021， 17（6）：136-142.

[7]刘毅，沈斐敏，王旭峰.地铁站厅内人员疏散路径选择影响因素研究[J].福州大学学报（自然科学版）， 2018，46（3）：410-415.

[8]梁智勇.狭长通道对地铁站厅层商场人员安全疏散的影响研究[J].江西教育学院学报，2011（3）：56-59.

[9]史聪灵.地铁换乘车站客流疏运模拟及风险分析（1）-T型车站[J].中国安全生产科学技术，2011，7（4）：11-17.

[10]姚斌，徐晓玲，左剑，等.自动扶梯运行方式对地铁站台人员安全疏散的影响[J]火灾科学， 2008，17（1）：19-24.

[11]PathfinderUser'sGuide[R].Manhattan， USA：Thunderhead，2015.

[12]国家技术监督局.中国成年人人体尺寸[M].北京：中国标准出版社，2014.

[13]中华人民共和国公安部.地铁设计防火标准[M].北京：中国计划出版社，2018.

Study on the influence of escalator

width on evacuation time of subway platform

Chen Weiping1， Hu Yuwen2， Luo Ligang3， Zhang Kang4， Li Haihang4， Liu Quanhui4， Wu Junzhe4

（1.Zhejiang Provincial Fire and Rescue General Brigade， Zhejiang Hangzhou 310014; 2. Zhejiang Provincial Production Safety Association， Zhejiang Hangzhou 310007; 3. Institute of Light Industrial Products Quality Inspection of Zhejiang Province， Zhejiang Hangzhou 310018; 4. School of Quality and Ssafety engineering of China University of metrology， Zhejiang Hangzhou 310018）

Abstract：The influence of the width of escalators in different buildings （converted according to the number of people flow shares） on the evacuation time of subway platform is studied when the escalators in all buildings are effective or some of them are invalid. The results show that when the width increment is not considered as an integral multiple of the number of passenger flow shares， the evacuation time of platform personnel decreases linearly with the increase of the evacuation width， and there is no stepwise downward trend. The evacuation width of the subway platform is not increased by an integral multiple of the number of passenger flow shares， and the evacuation time can also be reduced.

Keywords：width of stairs; subway platform; personnel evacuation