基于Anylogic技术的城市轨道交通换乘车站应急疏散方案研究

摘 要：地铁站作为客流集散的公共场所，一旦遇上火灾等突发事件，如何在最短时间内将乘客疏散至安全区域，是保证运营安全的重要课题。本文以杭州市人民广场地铁站为研究对象，采用AnyLogic软件搭建仿真模型，模拟站内火灾应急情况下乘客的疏散过程，进而对现有疏散方案进行分析，从中找出疏散方案的不足之处。最终通过加强广播引导、加强对站台及站厅层乘客的疏导、封闭换乘通道以及设置引导标志四个方面对现有疏散方案进行改善。研究成果为车站突发事件应急疏散设计提供参考。

关键词：城市轨道交通 Anylogic仿真 疏散方案

1 前言

截至2023年年底，我国共有55个城市开通运营城市轨道交通线路306条，运营里程10165.7公里，完成客运量约26.7亿人次。[1]地铁站作为客流集散关键节点，通常会聚集大量行人，而大部分地铁站位于地下深处，是一个相对封闭的场所，一旦发生火灾或恐怖袭击等突发事件，若不能在短时间内将乘客疏散至安全地点，极易造成踩踏事件，进而引发二次事故，造成更为严重的影响。[2]因此研究地铁站突发事件行人疏散规律，并且找出能够缩短疏散时间和缓解疏散压力的疏散方案具有重要意义。[3]但突发事件具有突发性和引发因素多样性等特性，通过行人疏散演习的方式来研究疏散规律则显得缺乏科学性和准确性，而且疏散演习不仅成本高、可控性差还具有一定的危险性。而通过计算机仿真的方式来模拟地铁站突发事件行人疏散过程，不仅可以将地铁站行人疏散的过程直观地展示出来，而且还能通过不同的指标对行人疏散效果进行评价，最终选择最优的地铁站行人疏散方式，对现实场景中行人如何快速、安全、有序地疏散至安全区域，避免二次事故的发生具有参考价值。[4]

2 车站简介

人民广场站位于杭州市萧山区市心中路与金城路路口，紧临人民广场，为地铁2、5号线的换乘站。2号线在上，5号线在下，结构呈“T”字型，换乘客流主要使用5号线站台B端与2号线站台中端楼梯的节点换乘，少部分利用站厅进行换乘，固易在换乘端站台产生客流堆积。[5]人民广场站站厅平面图如图1所示。

人民广场站客流主要来源于周边的社区、商业办公楼、购物商场及换乘客流。客流在工作日主要以乘客上下班为主，早高峰一般出现在07：30到09：00，08点是峰值；晚高峰17：30到19：00，18点是峰值。休息日全天客流平缓，以购物娱乐人员为，早晨09：00到晚上21：00无明显峰值，全天都较平均。周末及节假日特点全天客流平缓，主要是外出购物、访友、休闲、商务客流为主，平峰时间延长，早晚高峰与工作日相比不显著。

3 仿真模型搭建

3.1 Anylogic仿真流程

AnyLogic仿真软件为俄罗斯XJ Technologies公司研发推广的综合性计算软件，可以模拟较为复杂的场景环境。[6]本文使用Anylogic软件对人民广场地铁站进行原型模拟，并对仿真结果进行分析，找出现有疏散方案存在的弊端，进而对疏散方案进行优化。具体流程如图2所示。

3.2 疏散方案模型搭建

为了更加贴切实际，模拟出最坏情况，选取人民广场站早晚高峰时段客流量用来模拟地铁站极限情况下的疏散方案。具体疏散模型搭建步骤如下：

第一步：创建突发事件按钮。一旦触发按钮站厅层、站台层乘客的行为全部终止，进行进入疏散模块，主要通过cancelAll（）函数。为更贴合现实场景，一旦触发突发事件，无乘客进入车站、列车在站不停靠。

第二步：设置最近逃生出口。一旦进入到紧急疏散模块，所有乘客立即结束自己原有的路径而去选择离自己最近的逃生出口。

第三步：判断疏散是否结束。如果地铁站中的人数为0，则说明疏散完毕，模拟结束。地铁车站人数等于所有入口进站人数和列车到站下车人数减去已上车人数、出站人数和已疏散人数。

第四步：获取疏散时间。一旦触发突发事件按钮疏散开始，直到地铁车站中人数为0疏散结束，从开始到结束总时间为疏散用时。

4 仿真结果分析

紧急疏散方案编制的目的是以最快速度安全的疏散站内乘客。本文以乘客疏散时间、不同时间段地铁各层人数、站厅层客流密度以及各楼梯口排队人数对现有疏散方案进行分析。

4.1 疏散时间

通过多次仿真模拟，发现在仿真15分钟时地铁车站内人数最多。为了模拟最坏情况，故选择在15分钟时触发火灾报警装置。从触发火灾报警按钮到疏散到疏散结束总共用时5分15秒。符合《地铁设计规范》紧急疏散时间应控制在6分钟内完成中的要求。[7]

4.2 不同时间段地铁中人数

本文选取了疏散开始、1分钟、2分钟、3分钟中地铁站各层人数进行分析，如图3-6所示。从图中数据可以看出，在仿真模型运行到15分钟时，地铁车站人数787人，触发火灾报警按钮开始疏散。疏散一分钟后，地铁车站剩余639人。两分钟后地铁站剩余533人，3分钟后地铁站剩余236人。此时，2号站台和5号站台人员基本疏散完毕。根据以往火灾事故来看，火灾发生的前三分钟火势较小，为逃生的最佳时机。5分15秒虽符合《地铁设计规范》紧急疏散时间应控制在6分钟内完成中的要求。[8]但是3分钟时地铁站中还剩下236人，故需改进疏散方案，在争取在3分钟内疏散更多乘客。

4.3 站厅层不同时间段客流密度图

客流密度图可以反映出乘客在站内的拥挤程度，人民广场站站厅、2号线站台层、5号线站台层的客流密度图如图7-9所示。从图中可以看出站厅层客流拥堵主要集中在各出入口，主要因为出入口通道宽度的限制以及乘客上楼梯时走行速度的降低，导致短时的客流拥堵。2号线和5号线站台客流主要集中在楼梯口，主要因为楼梯宽度有限，一旦疏散开始，大量乘客同时涌向楼梯口，导致拥堵产生。而这些拥堵点也是最容易发生踩踏事故的地点。

4.4 各楼梯口排队人数

一旦火灾报警按钮触发，站厅层的进出站闸机均处于开放状态，而且从各闸机口也未出现大量乘客排队情况。而一旦开始疏散时人员拥挤主要集中在各扶梯口，本文分析疏散开始1分钟、2分钟、3分钟扶梯口的排队人数，如图10-12所示。图中51、52、53分别为五号站台上行的扶梯。21、22为2号线站台上行扶梯。从图中可以看出疏散刚开始时，大量乘客聚集在楼梯口，此时排队人数高达80多人，这也是最容易发生二次事故的地点。随着时间的推移，不到3分钟，2号线和5号线楼梯口已无排队的乘客，间接说明2号站台和5号站台层乘客已经基本上疏散完毕。

5 疏散方案改进措施

对现有疏散方案进行分析，发现存在的问题，进而提出相应的改进措施。本文主要从加强广播引导、加强对站台及站厅层乘客的疏导、封闭换乘通道以及设置引导标志四个方面作出相应的改善。具体措施如下：

5.1 加强广播引导

当车控室接收到站台站务员火灾报警，或车站综合监控系统发送的报警信息后，应及时发布疏散广播。因为火灾属于突发事件，触发火灾报警装置后，许多乘客可能还处于观望的状态，没有立即逃生。所以需要不断提醒乘客进行紧急疏散以及疏散的路径和注意事项，不要恐慌有序疏散，避免发生二次事故。

5.2 加强对站台及站厅层乘客的疏导

由于各出入口及2号线和5号线站台的楼梯口有大量乘客拥挤，所以需要在各出入口及楼梯入口处加强对站台乘客的引导，让乘客不要在此地停留，按就近原则，让乘客尽快到达楼梯入口处，向安全地点疏散。

5.3 封闭换乘通道

在仿真疏散过程中，部分距离换乘通道较近的乘客会通过换乘通道进入2号线站台，这增加了2号线站台的疏散压力，同时也降低了疏散效率。所以，建议在启动紧急疏散后，在确认换乘通道无乘客滞留的情况下，通过相应的设备设施封闭换乘通道。

5.4 设置疏散引导标志

在一些关键地点设置紧急疏散标识为乘客指引疏散方向，安抚乘客于的恐慌心理，提高疏散效率。为了避免造成不必要的恐慌，在显示屏内播放火灾具体位置以及危险情况，使得乘客了解突发情况降低恐慌心态，保持冷静尽快离开危险地区选择就近疏散通道完成安全转移。

6 结论

本论文模拟发生火灾时乘客的疏散方案，通过模拟运行和数据分析现有疏散方案中的薄弱环节，从而给出地铁站内的紧急疏散方案的参考建议，以求减少民众伤亡，提高疏散效率。

基金项目：陕西省教育厅科学研究计划项目资助（项目编号：23JK0534）。

参考文献：

[1]房萍萍.西安大雁塔地铁站集散能力建模仿真分析[D].西安：西安科技大学，2020 .

[2]罗跃.广州地铁典型车站客流特征分析与客流安全控制方法研究[D].广州：华南理工大学，2020.

[3]王宇.基于AnyLogic的地铁站突发事件行人疏散仿真研究[D].西安：长安大学，2023.

[4]贾淇.某地铁站应急疏散仿真研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2018.

[5]李森荟.城市轨道交通站台乘客行为规律与引导措施研究[D].北京：北京交通大学，2015.

[6]鲁丽莉.地铁车站火灾应急疏散建模与仿真研究[D].兰州：兰州交通大学，2019.

[7]GB 50157-2003，地铁设计规范[S].

[8]李云汉.结合仿真的城市轨道交通换乘枢纽疏散方案设计方法及评价研究[D].北京：北京交通大学，2015.