賈天耀，張 波，孫春光，張文德

（1. 浙江省安全生產(chǎn)科學(xué)研究院，浙江杭州 310012；2. 杭州市地鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，浙江杭州 310003）

0 引言

地鐵作為一種便捷、高效、大運(yùn)量的公共交通方式，一旦建成便成為各個(gè)大中城市公共交通運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈。隨著各地軌道交通逐漸形成網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)，地鐵線路所承擔(dān)的客流規(guī)模也逐步增大。不斷增加的客流規(guī)模使得部分車站出現(xiàn)了大客流疏運(yùn)能力相對(duì)不足、人員進(jìn)出站緩慢的狀況。而車站已然建成，通過增加出入口通道寬度等改變空間結(jié)構(gòu)的方式來加快客流疏運(yùn)往往難以實(shí)施。有研究[1-6]認(rèn)為，通過在通道出口前增加物理干預(yù)設(shè)施（如障礙墻、鐵欄圍擋等）可以提高通行效率和安全性，因?yàn)檫@些設(shè)施可以起到人群分流的作用，降低擁擠出口處人員流動(dòng)沖突，進(jìn)而緩解人群之間的擠壓力，使得疏散者外出流增加。對(duì)于這些物理干預(yù)設(shè)施設(shè)置要求，如在什么位置設(shè)置、設(shè)置何種形式、采用何種尺寸，以及增設(shè)人員流動(dòng)物理干預(yù)設(shè)施后的安全風(fēng)險(xiǎn)等缺少相關(guān)研究，且國(guó)內(nèi)外尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定。有些車站為了提高車站通行效率，隨意在車站站臺(tái)層通往站廳層的樓扶梯口增設(shè)了長(zhǎng)度不等的鐵馬[7-8]（圖 1）等臨時(shí)性人流管制設(shè)施。鐵馬大多用于體育賽事、游行集會(huì)等戶外場(chǎng)所的人群臨時(shí)管制，多為可移動(dòng)式，其單個(gè)長(zhǎng)度在 1.5～3.0 m 不等，形式結(jié)構(gòu)等均沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 站臺(tái)層樓扶梯入口處布置的鐵馬

地鐵站多處在地下相對(duì)密閉的環(huán)境，在車站設(shè)計(jì)建設(shè)之前就已對(duì)其樓扶梯、通道等部位的通過能力進(jìn)行了嚴(yán)格的核算，即使后續(xù)對(duì)建成地鐵車站建筑空間進(jìn)行細(xì)微改變或增加臨時(shí)設(shè)施，若非經(jīng)過充分論證，都可能成為影響緊急疏散新的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。這是因?yàn)?，?dāng)?shù)罔F發(fā)生緊急事件進(jìn)行疏散時(shí)，將會(huì)有大量的人群在短時(shí)間內(nèi)到達(dá)樓扶梯入口等待疏散，慌亂的人群瞬間填滿樓扶梯出入口的空間。據(jù)相關(guān)研究，密集、混亂、擁擠的人群相互擁擠時(shí)會(huì)產(chǎn)生高達(dá) 4 500 N 的作用力，足以使得鋼制護(hù)欄彎曲或推倒磚墻[9]。鐵馬等臨時(shí)性人員流動(dòng)管制設(shè)施很容易在有意或無意間被急于疏散的人群擠動(dòng)，進(jìn)而縮減出入口通道原有寬度，加劇通道入口處堵塞。加之疏散的人群往往處于不穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生的任何小事故都將加劇人群恐慌情緒，同時(shí)大規(guī)模人群本身具有復(fù)雜關(guān)聯(lián)效應(yīng)及擴(kuò)散效應(yīng)等因素[10]，隊(duì)伍后面人員會(huì)越發(fā)不理智，出現(xiàn)跨越欄桿逃生或進(jìn)一步推開這些人員流動(dòng)管制設(shè)施以盡快逃離的現(xiàn)象。這些運(yùn)動(dòng)沖突最終會(huì)沿著人群傳播并釋放毀滅性力量，造成災(zāi)難性擁擠踩踏事故的發(fā)生。

針對(duì)以上分析，采用 Pathfinder 模擬仿真某地鐵車站在站臺(tái)層設(shè)置鐵馬后的人員疏散過程，以探究樓扶梯出口前增設(shè)人員物理干預(yù)設(shè)施后在緊急疏散過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)程度。Pathfinder 是美國(guó) Thunderhead Engineering公司研發(fā)的人員緊急疏散逃生評(píng)估系統(tǒng)軟件[11]，主要用于建筑防災(zāi)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、災(zāi)難逃生科學(xué)研究等。

1 仿真建模

1.1 車站布局

以某地下二層標(biāo)準(zhǔn)島式地鐵站為研究背景，該車站地下二層為站臺(tái)層，地下一層為站廳層。站臺(tái)的有效長(zhǎng)度為 120 m，站臺(tái)有效寬度 10 m。站臺(tái)層通過 2 組樓扶梯以及 1 處垂直樓梯連接站廳層，每組樓扶梯包括上行、下行自動(dòng)扶梯各 1 部，自動(dòng)扶梯中間設(shè)人行樓梯 1 處。自動(dòng)扶梯額定速度 0.65 m/s，梯級(jí)標(biāo)準(zhǔn)寬度1 000 mm，傾斜角度 30°，理論輸送能力為 1 1700 人/h；人行樓梯寬度為 2.0 m，最大通過能力為 7 200 人/h；樓扶梯的垂直提升高度為 5.0 m。當(dāng)車站發(fā)生緊急事件時(shí)，所有下行自動(dòng)扶梯可自動(dòng)反轉(zhuǎn)為上行模式，同時(shí)垂直電梯停運(yùn)，站臺(tái)層內(nèi)人員經(jīng)由樓梯、自動(dòng)扶梯進(jìn)行疏散。所建立的車站布局仿真模型見圖 2。

圖2 車站布局仿真模型

1.2 模擬參數(shù)

根據(jù)客流預(yù)測(cè)資料，該車站的遠(yuǎn)期超高峰小時(shí) 1 列進(jìn)站列車的最大客流斷面流量為 1 802 人。因此仿真設(shè)定一列滿載 1 800 人的 6 節(jié)編組列車?？吭谲囌具M(jìn)行疏散，列車全部打開站臺(tái)側(cè) 24 個(gè)車門對(duì)人員疏散，全部人員經(jīng)站臺(tái)層兩端的 2 組樓扶梯疏散出站臺(tái)層即為安全。Pathfinder 軟件疏散模式選用 SFPE 模式，人員自由選擇逃生路徑。

1.3 模擬場(chǎng)景

假定該車站在站臺(tái)層兩端的 2 組樓扶梯入口前沿樓扶梯扶手延伸方向均設(shè)置了 4 列鐵馬（圖 3），每列鐵馬的長(zhǎng)度一致。分別模擬鐵馬長(zhǎng)度為 1.5 m、3.0 m 情形下，樓扶梯入口寬度保持不變、樓扶梯入口寬度減少 1/3、樓扶梯入口寬度減少 1/2 情況下的人員疏散過程（圖 4）。各種模擬場(chǎng)景中樓扶梯疏散可用入口寬度見表 1。

圖3 鐵馬布置形式

圖4 鐵馬被推移導(dǎo)致自動(dòng)扶梯入口寬度縮減

表1 不同場(chǎng)景中樓扶梯疏散可用入口寬度

2 結(jié)果分析

2.1 設(shè)置 1.5 m 鐵馬不同場(chǎng)景下疏散情況

圖5 為樓扶梯入口處設(shè)置 1.5 m 長(zhǎng)的鐵馬各個(gè)模擬工況下 1 800 人全部疏散至站廳層所用時(shí)間。當(dāng)樓扶梯入口寬度未發(fā)生變化時(shí)，全部人員撤離站臺(tái)層至站廳層的總疏散行動(dòng)時(shí)間為 346.0 s；當(dāng)一端樓扶梯入口寬度縮減 0.33 m 時(shí)，總疏散用時(shí)增加了 4.8 s；當(dāng)兩端樓扶梯入口寬度均縮減 0.5 m 時(shí)，疏散時(shí)間較寬度未變化時(shí)增加了 8.67%，疏散效率出現(xiàn)下降。

圖5 1.5 m 長(zhǎng)鐵馬各模擬工況下站臺(tái)層人數(shù)變化圖

2.2 設(shè)置 3.0 m 鐵馬不同場(chǎng)景下疏散情況

圖6 為樓扶梯入口處設(shè)置 3.0 m 長(zhǎng)的鐵馬各個(gè)模擬工況下站臺(tái)層人數(shù)變化圖。由圖 6 可知，當(dāng)樓扶梯入口寬度未變化時(shí)，全部人員從站臺(tái)層撤離至站廳層的總疏散行動(dòng)時(shí)間為 350.3 s；當(dāng)一端樓扶梯入口寬度縮減 0.33 m 時(shí)，總疏散用時(shí)增加了 9.5 s；當(dāng)兩端樓扶梯入口寬度均縮減 0.5 m 時(shí)，疏散時(shí)間較寬度未變化時(shí)增加了 8.34%，疏散效率亦出現(xiàn)下降。

2.3 疏散時(shí)間要求

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，車站站臺(tái)公共區(qū)的樓梯、自動(dòng)扶梯、出入口通道，應(yīng)滿足當(dāng)?shù)匕l(fā)生火災(zāi)時(shí)，在6 min內(nèi)將遠(yuǎn)期或客流控制期超高峰小時(shí)1列進(jìn)站列車所載的乘客及站臺(tái)上的候車人員全部撤離站臺(tái)[12]。各個(gè)模擬工況下在 6 min 后仍未疏散出站臺(tái)層的人數(shù)分布如圖 7 所示。針對(duì) 3 m 長(zhǎng)鐵馬，當(dāng)該車站站臺(tái)層兩端兩處樓扶梯入口寬度均縮減 0.5 m 時(shí)，在疏散開始 6 min 后仍有 34 人滯留在站臺(tái)層，若這些人未能得到及時(shí)疏散造成傷亡，則會(huì)導(dǎo)致特別重大事故發(fā)生。

3 結(jié)論與建議

圖6 3.0 m 長(zhǎng)鐵馬各模擬工況下站臺(tái)層人數(shù)變化圖

圖7 6 min 后未疏散出站臺(tái)層的人數(shù)

（1）地鐵車站樓扶梯、通道等部位的通過能力有嚴(yán)格的要求，在運(yùn)營(yíng)中車站的樓扶梯入口等處隨意設(shè)置人員流動(dòng)物理干預(yù)設(shè)施不僅占用車站內(nèi)有限疏散空間，且在突發(fā)事件或人員恐慌情形下，這些臨時(shí)性人員流動(dòng)物理干預(yù)設(shè)施極易被推移，縮減通道原有寬度，導(dǎo)致疏散效率下降，增加了疏散風(fēng)險(xiǎn)性。

（2）沿樓扶梯扶手延伸方向設(shè)置的固定式欄桿人員分流設(shè)施在人員推擠下能保持較好穩(wěn)定性，但長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)，且在保證強(qiáng)度的條件下應(yīng)盡量縮小垂直投影寬度，避免過多占用疏散面積。

（3）盡快開展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究，對(duì)車站樓扶梯入口等處設(shè)置人員流動(dòng)物理干預(yù)設(shè)施的必要性、安全性進(jìn)行研究和論證，規(guī)范和統(tǒng)一人員流動(dòng)物理干預(yù)設(shè)施在地鐵站的合理使用。

（4）本研究?jī)H對(duì)人員流動(dòng)物理干預(yù)設(shè)施失效導(dǎo)致樓扶梯出入口寬度縮小的部分工況進(jìn)行了研究。若 1 條通道或多條通道被完全堵塞等極端情況出現(xiàn)，將會(huì)大幅增加災(zāi)難性擁擠踩踏事故發(fā)生的可能性。