基于智慧城轨车站的应急疏散系统研究

刘双

摘 要：城市轨道交通作为公共交通的主干力量，其运营安全是重中之重，在突发事件下，如火灾、洪涝等恶劣天气，如何高效地进行应急疏散，确保乘客生命安全，成为城轨交通领域亟待解决的问题；本文以智慧城轨车站为背景，探讨基于人工智能、大数据、物联网等技术的应急疏散系统设计内容，旨在提高疏散效率和安全性。

关键词：智慧城轨 应急疏散 人工智能 大数据 物联网

1 引言

随着我国城市化进程的加快，以绿色环保、速度快、运量大、准时等优势著称的城市轨道交通已跃升为城市居民出行的主要方式。根据统计数据显示，截至2022年底我国城轨交通里程已超过9500公里，城轨车站5609座，客流总量超过190亿人次[1]，车站日益拥挤；加之全球气候变暖，近年来，强台风、强降雨、洪涝、山体滑坡等恶劣天气易发多发，给城市轨道交通运营安全带来重大威胁；因此，在智慧城轨的发展要求下，基于人工智能、大数据、物联网等技术的应急疏散系统的设计研究对提高城轨运营安全、提升地铁服务质量具有重要意义[2]。

2 应急疏散现状

2.1 传统应急疏散存在的问题

地铁在传统的应急疏散过程中，主要存在以下几大问题：

2.1.1 疏散效率较低

传统的应急疏散设施主要包括楼梯、通道、自动扶梯以及紧急出口，疏散方式往往依赖于人工指挥和广播通知，这种方式在疏散大规模人群时效率较低，尤其是在紧急情况下，人们可能会因为恐慌而失去方向感，导致疏散过程混乱无序严重时导致踩踏事故。

2.1.2 信息沟通不畅

传统应急疏散在信息发布和传播方面存在不足，无法及时向外界发布信息以及向乘客通报紧急情况，这可能会导致信息不畅通，影响救援行动的进展。

2.1.3 缺乏智能决策支持

传统应急疏散缺乏智能决策支持，无法根据实时数据和情况变化做出快速准确的决策，这可能会降低疏散效果，甚至导致更严重的后果。

2.1.4 缺乏定期演练和评估

传统应急疏散预案往往停留在纸质层面，缺乏定期的疏散演练和专家评估，这使得预案在实际情况中可能无法有效执行，也无法根据实际情况进行必要的调整和优化。

2.2 智慧城轨车站应急疏散的优势

为了克服地铁传统应急疏散过程中存在的缺点，智慧城轨车站以人工智能、大数据、物联网等技术为支撑，实现对应急疏散过程的实时监测、预测和调控，具备实时数据监测与分析能力、智能疏散导航系统、高效的信息传递与通信能力、应急预案与协同作战能力及自救与心理干预能力。同时，加强定期演练和评估，确保预案的有效性和可操作性，为乘客提供更加安全、高效的疏散保障。提高疏散系统的智能化水平；?

智慧城轨车站应急疏散具有以下优势：（1）提高疏散决策的实时性和准确性；（2）优化疏散路径，减少拥堵和恐慌；（3）提高信息传递速度，确保乘客及时获取应急信息；（4）提升自救能力，减少伤亡；（5）实现协同作战，提高应急响应效率。

3 系统设计内容

3.1 基于实时数据的应急疏散策略

智慧地铁，作为交通系统发展的更高级阶段，利用先进的传感设备、智能终端以及移动互联网等通信手段，实现地铁系统的自主组织与判断。在应急疏散策略方面，研究高效的应急通信策略，如利用无线通信、广播系统等，及时向乘客传递突发事件信息和疏散指令，提高乘客的应急响应能力，基于实时数据的智慧地铁能够为我们提供更为高效和安全的解决方案。实现从实时数据监测与收集、数据预处理与分析、疏散风险评估与预警到数据驱动的疏散决策四阶段的全过程自动化处理。

首先，智慧地铁通过遍布的传感设备和智能终端，实时感知并收集地铁系统中各要素的状态数据。这些数据包括但不限于乘客流量、列车位置、设备状态以及环境状况等[3]。当发生紧急情况时，这些数据能够迅速为应急疏散提供关键信息。

其次，借助大数据、云计算和人工智能等技术，智慧地铁对收集到的实时数据进行集中、准确的分析与判断。通过对历史数据的挖掘和模式识别，系统能够预测并评估疏散过程中可能出现的各种情况，从而为制定应急疏散策略提供科学依据。在疏散策略的制定上，智慧地铁可以引入反向流策略，对疏散道路交通网络实施限行单向，尤其是接入安置点的路段，应设置全时单向，以减轻路网压力、提高疏散效率。同时，系统可以根据实时数据动态调整疏散路径，确保疏散过程的安全和顺畅。

此外，智慧地铁还可以利用智能安全监控技术，实现对应急疏散过程的实时监控和管理。通过视频监控、人脸识别等技术手段，系统能够及时发现异常情况并采取相应措施，确保疏散过程的安全可控。

3.2 基于人工智能的疏散导航系统

智慧地铁中的基于人工智能的疏散导航系统，通过集成先进的传感器、控制器、通讯设备和人工智能技术，为乘客在紧急情况下提供高效、安全的疏散指引。这一系统具备以下几个核心特点：

3.2.1 实时监测与智能分析

研究适用于城轨车站的智能疏散算法[4]，系统通过传感器实时收集地铁车站和隧道内的环境信息，包括温度、湿度、烟雾浓度等。利用人工智能技术对这些数据进行快速分析，系统能够判断火灾或其他紧急状况的发生位置及蔓延趋势。

3.2.2 個性化疏散路径规划

疏散路径的选择应基于车站结构和客流分布特点，开发基于人工智能的疏散导航系统，基于实时客流分析的结果，结合实时数据和乘客属性信息（如年龄、性别、行走速度等），为乘客提供个性化的疏散路径和实时疏散指引，疏散导航系统能够动态生成最佳的科学的疏散路径。与传统的固定疏散路线不同，这一系统能够根据实际情况调整指示方向，确保乘客能够避开危险区域，选择最安全的疏散通道。

3.2.3 智能指引与交互

实时疏散指引与心理干预；系统通过高亮度、发光均匀柔和的指示牌和灯具，为乘客提供清晰的疏散指示。同时，通过人工智能助手，结合频闪、语音等动态导向功能，为乘客提供实时疏散指引，分析乘客在紧急情况下的心理行为特征，如恐慌、从众等，并进行心理干预，减轻恐慌情绪，确保他们能够快速、有序地撤离。同时指导地铁运营者和政府部门制定更合理的疏散策略和应急预案。

3.2.4 跨系统协作

智慧地铁的疏散导航系统能够与地铁交通系统、消防系统等其他相关系统進行对接和协同。一旦发生紧急情况，系统能够自动启动应急响应机制，与其他系统共同协作，实现信息的快速传递和资源的有效调配。

3.3 应急通信与信息传递策略

智慧地铁下的应急通信与信息传递策略是确保在紧急情况下，地铁系统内部以及与其他相关机构之间能够迅速、准确地传递信息，从而有效应对各种突发事件；研究高效的应急通信策略，利用无线通信、广播系统等设备，综合考虑通信网络的建设、信息的实时采集与传输、信息发布与共享平台的建立以及与外部机构的协同与沟通等多个方面，从而确保地铁系统在紧急情况下能够迅速、准确地传递信息，及时向乘客传递突发事件信息和疏散指令，提高乘客的应急响应能力，有效应对各种突发事件。

3.3.1 建立高效可靠的应急通信网络

智慧地铁应构建一套高效可靠的应急通信网络，包括有线和无线通信系统。这套网络应覆盖地铁车站、隧道、车辆段等关键区域，确保在紧急情况下通信畅通无阻。同时，应采用先进的通信技术和设备，提高网络的抗干扰能力和稳定性。

3.3.2 实现信息的实时采集与传输

通过部署各类传感器和监控设备，智慧地铁可以实时采集地铁系统的运行数据、环境参数以及乘客状态等信息。这些信息应通过应急通信网络实时传输至控制中心，为决策提供支持。此外，还可以利用物联网技术实现设备间的互联互通，提高信息的共享和利用效率。

3.3.3 建立统一的信息发布与共享平台

智慧地铁应建立一个统一的信息发布与共享平台，用于发布应急指令、通报灾情、传递救援信息等。这个平台应支持多种通信方式，包括语音、文字、图像和视频等，以满足不同场景下的通信需求。同时，平台应具备权限管理功能，确保信息的安全性和隐私性。

3.3.4 加强与外部机构的协同与沟通

在紧急情况下，智慧地铁应加强与消防、医疗、公安等外部机构的协同与沟通。通过应急通信网络，地铁系统可以实时向这些机构传递灾情信息，请求支援和协助。同时，也可以接收这些机构的反馈和建议，共同制定应对策略和措施。

3.4 疏散演练与培训

为了提高应急通信与信息传递的效率和准确性，智慧地铁应定期开展应急演练和培训活动。通过模拟实际场景中的紧急情况，检验通信网络的稳定性和可靠性，评估信息传递的及时性和准确性。同时，也可以提高员工的应急意识和处置能力，确保在真正发生紧急情况时能够迅速响应和有效应对。

智慧地铁下的疏散演练与培训是确保在紧急情况下，地铁系统能够迅速、有效地进行人员疏散的关键环节。虚拟现实技术（VR）在智慧地铁疏散演练培训中扮演着重要角色。通过利用VR技术，可以构建出高度逼真的地铁站环境和场景，使参与者仿佛置身于真实的疏散情况中，从而更有效地进行应急处理技能的学习和训练。

首先，VR技术可以模拟出各种紧急疏散场景，如火灾、地震等，使参与者能够体验到真实的紧急情况，并熟悉应对各种突发情况的方法和操作流程。在这种虚拟环境中，参与者可以反复进行演练，提高其处理危险情况的能力和反应速度。其次，VR技术还可以模拟出地铁站内的各种设备和设施，如扶梯、楼梯、消防器材等，让参与者在虚拟环境中熟悉这些设备的位置和使用方法。在紧急情况下，能够迅速找到并使用这些设备，对于疏散和救援至关重要。此外，VR技术还可以实现多人协同演练。通过模拟多人同时参与疏散演练，可以训练参与者的团队协作能力和沟通能力，提高整个团队在紧急情况下的应对效率。最后，VR技术还可以提供数据分析和反馈。在演练过程中，系统可以记录参与者的表现，包括反应时间、操作准确性等，并提供详细的反馈和建议。这有助于参与者了解自己的不足，并进行针对性的改进。

总之，虚拟现实技术在智慧地铁疏散演练培训中具有广阔的应用前景。通过利用这种技术，可以提高疏散演练的效率和效果，利用虚拟现实等技术，模拟地铁应急疏散场景，提高员工的应急处理能力和乘客的自救能力，通过定期开展疏散演练和培训活动，智慧地铁可以不断提高应急响应能力，确保在紧急情况下能够迅速、有效地进行人员疏散，保障乘客的生命安全。

3.5 应急预案与安全评估

通过构建地铁疏散模型，我们可以深入评估现有疏散设施和策略的性能[5]，从而找出潜在隐患，并提出针对性的改进措施，这将有助于提升地铁系统的安全性和应对紧急情况的能力，保障乘客的生命财产安全。

首先，构建地铁疏散模型需要综合考虑地铁站的结构布局、设备设施、人员流动情况等因素。我们可以利用先进的仿真软件和技术，构建出地铁站的三维模型，并模拟不同场景下的疏散过程。通过设定不同的参数和条件，我们可以模拟出各种可能的紧急情况，如火灾、地震等，并观察人员疏散的速度和效果。

其次，在评估现有疏散设施和策略的性能时，我们需要关注疏散通道的宽度和数量、疏散指示标识的清晰度、消防器材的配备情况等方面。通过模拟演练和数据分析，我们可以了解现有设施在应对紧急疏散时的瓶颈和不足之处。同时，我们还可以评估现有疏散策略的合理性和有效性，比如疏散路线的选择、人员疏散顺序的安排等。在找出潜在隐患后，我们需要提出针对性的改进措施。例如，针对疏散通道狭窄或数量不足的问题，我们可以考虑增加通道的宽度或数量，以提高疏散效率。针对疏散指示标识不清晰的问题，我们可以优化标识的设计和位置，使其更加醒目和易于理解。此外，我们还可以加强消防器材的配备和维护，确保在紧急情况下能够正常使用。

除了对硬件设施进行改进外，我们还可以通过优化疏散策略来提升疏散效果。例如，我们可以制定更加合理的疏散路线和顺序，以减少人员拥堵和冲突。同时，我们还可以加强人员培训和演练，提高员工和乘客的应急意识和自救能力。

4 结语

随着智慧地铁的快速发展，车站应急疏散效率和安全性的突破点在于利用人工智能、大数据、物联网等先进技术，本文从基于实时数据的应急疏散策略、基于人工智能的疏散导航系统、应急通信与信息传递策略、疏散演练与培训及应急预案与安全评估五个方面阐述智慧地铁车站应急疏散系统设计内容，从而实现智慧地铁下的应急疏散高效率和安全性，为智慧城轨车站应急疏散系统的设计和优化提供了有益的参考和借鉴，对保障乘客的生命安全、提升地铁服务质量具有重要意义。在未来，随着科技的不断发展，智慧地铁应急疏散技术将不断完善，为城市轨道交通运营安全提供有力支持。

项目基金：广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（项目编号：2023KY1448）：基于智慧城轨车站的应急疏散研究。

参考文献：

[1]刘学伟.智慧车站管控系统在地铁中的应用[J].自动化应用，2023，64（15）：204-206.

[2]周勇.城市轨道交通智慧车站技术方案研究与设计［J］.铁道建筑，2020，60（12）：117-120.

[3]徐首峰.上海地铁车站智慧视觉系统建设方案研究[J].交通科技与管理，2023，4（15）：15-17.

[4]卢文龙.城市轨道交通应急疏散的研究[D].北京：中国铁道科学研究院，2012.

[5]蔡一磊，李佑文，褚红健.地铁智慧车站运营管理系统的设计与应用研究［J］.无线互联科技，2021，18（18）：58-59.