譚子龍
(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,湖北武漢 430000)
發(fā)展城市軌道交通是解決城市化進(jìn)程中交通問(wèn)題的重要手段,車(chē)站建筑作為城市軌道交通和乘客的直接紐帶,設(shè)計(jì)合理、安全、舒適性很重要,特別是大型樞紐車(chē)站和換乘站,行人動(dòng)線組織和通行設(shè)施布置直接影響空間設(shè)計(jì)的適應(yīng)性。
計(jì)算機(jī)行人仿真模擬技術(shù)對(duì)指導(dǎo)地鐵車(chē)站平面布局、優(yōu)化行人流線具有重要意義[1]。經(jīng)過(guò)近年發(fā)展,行人仿真軟件市場(chǎng)涌現(xiàn)出Bentley Legion、Vissim、SimWalk以及AnyLogic等適用性和交互性良好的產(chǎn)品[2]。在仿真軟件發(fā)展的前、中期,模擬方式主要是基于既有二維矢量圖形(如CAD、DNG),結(jié)合元胞自動(dòng)機(jī)或社會(huì)力模型進(jìn)行解算,通過(guò)平面二維模擬結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。李慧[3]在Anylogic平臺(tái)上對(duì)地鐵車(chē)站火災(zāi)工況下的行人疏散進(jìn)行模擬,分析出車(chē)站通行設(shè)施及布局在火災(zāi)時(shí)的瓶頸問(wèn)題,通過(guò)對(duì)比分析得到優(yōu)化方案;朱昌穩(wěn)[4]利用Matlab編制二維行人仿真程序,分析地鐵車(chē)站行人在選擇樓扶梯時(shí)的行為特點(diǎn),以及行人在各個(gè)通行設(shè)施中的行為模式,以此來(lái)指導(dǎo)設(shè)施布局及流線設(shè)計(jì)。
二維仿真模擬輸出結(jié)果主要為行人流線的二維簡(jiǎn)化動(dòng)畫(huà)、密度熱力圖等,其優(yōu)勢(shì)是建模簡(jiǎn)單、模擬時(shí)間較短,但由于其表達(dá)較為抽象,對(duì)人的行為進(jìn)行簡(jiǎn)化,導(dǎo)致仿真結(jié)果與實(shí)際情況有差別。鑒于二維仿真的劣勢(shì),部分研究者開(kāi)始利用三維模型開(kāi)展三維仿真研究,曹昌衡等[5]在VISWALK中建立三維地鐵車(chē)站模型,并基于三維仿真結(jié)果對(duì)存在安全隱患的地方進(jìn)行優(yōu)化;崔春升[6]基于Direct3D及3ds Max開(kāi)發(fā)出三維行人仿真模擬程序,提高仿真模擬的精度和表現(xiàn)能力。隨著近年來(lái)BIM技術(shù)的興起和廣泛應(yīng)用,三維模型數(shù)字化交付成為必然趨勢(shì)[7],如何利用既有BIM模型進(jìn)行三維空間行人仿真而不需要重新手動(dòng)建模,成為行人仿真技術(shù)發(fā)展的新方向。
BIM技術(shù)為行人仿真模擬提供客流數(shù)據(jù)信息和三維仿真模型兩方面數(shù)據(jù)。在基于二維CAD圖形模擬過(guò)程中,客流數(shù)據(jù)和模型之間需要進(jìn)行綁定、關(guān)聯(lián)才能為仿真提供完整的數(shù)據(jù)模型,常用方式為人工手動(dòng)輸入表格,再導(dǎo)入仿真軟件與模型關(guān)聯(lián)。而基于BIM模型,通過(guò)二次開(kāi)發(fā)方式,在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中把影響設(shè)計(jì)結(jié)果的客流數(shù)據(jù)、車(chē)站基本參數(shù)(有效站臺(tái)面積、列車(chē)編組、行車(chē)對(duì)數(shù)等)進(jìn)行輸入,和BIM模型綁定開(kāi)發(fā)一次性輸出仿真所需的數(shù)據(jù)表格(行人特性、OD矩陣等)。另外,BIM模型為行人仿真提供真實(shí)的三維空間模型,基于此模型開(kāi)展三維仿真模擬,解決常規(guī)二維模擬無(wú)法直觀考量客流組織在三維空間中的變化情況,通過(guò)三維空間對(duì)行人行走路徑和行走空間作出直觀評(píng)價(jià),對(duì)設(shè)計(jì)方案作出預(yù)測(cè),進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
BIM技術(shù)與行人仿真技術(shù)結(jié)合的優(yōu)勢(shì)如下:
(1)可視化。常規(guī)行人仿真針對(duì)二維圖形,結(jié)合BIM三維模型可以使模擬過(guò)程通過(guò)三維實(shí)體化方式進(jìn)行呈現(xiàn)。對(duì)空間特別復(fù)雜的項(xiàng)目,基于BIM模型三維仿真模擬可直觀進(jìn)行三維空間體驗(yàn),提高決策效率。
(2)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。各專業(yè)信息可直接反映在三維仿真過(guò)程中,如閘機(jī)、樓扶梯、電梯、安檢機(jī)、售票機(jī)、屏蔽門(mén)等,對(duì)行人通過(guò)時(shí)造成障礙的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行直觀檢查、更正。
(3)量化輸出??商峁?D圖表量化數(shù)據(jù)以及3D行人動(dòng)態(tài)模擬過(guò)程,還可提供附加時(shí)間數(shù)據(jù)的4D模型切片分析。
(4)方案優(yōu)化。BIM技術(shù)結(jié)合行人仿真技術(shù)不僅可直觀指導(dǎo)方案設(shè)計(jì),更能量化評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)設(shè)計(jì)更正提供數(shù)據(jù)支撐。BIM模型具有記錄信息能力,行人仿真信息也可作為信息流記錄在模型內(nèi)部,為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。
對(duì)目前常用仿真軟件進(jìn)行仿真性能、BIM接口、二次開(kāi)發(fā)能力等方面分析,選取Bentley Legion、PTV VISSIM、SimWalk以及AnyLogic進(jìn)行比較,具體性能參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。
在三維仿真模擬方面,BentleyLegion和SimWalk沒(méi)有三維建模功能模塊,能夠兼容.3ds、.skp、.dwg等三維格式文件;VISSIM和AnyLogic具有三維建模功能,但不支持第三方模型文件輸入。在模擬速度、數(shù)據(jù)輸出、交互特性、領(lǐng)域針對(duì)性等方面各軟件表現(xiàn)不盡相同。綜合來(lái)看,Bentley Legion在城市軌道交通領(lǐng)域適用性更高[8],因此選取BentleyLegion結(jié)合AutodeskRevit作為基礎(chǔ)軟件進(jìn)行研究。
基于BIM模型的三維客流仿真技術(shù)路線見(jiàn)圖1,主要包含客流靜態(tài)數(shù)據(jù)分析計(jì)算、模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出和模型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)3個(gè)步驟。
圖1 基于BIM模型的三維客流仿真技術(shù)路線
2.1.1 數(shù)據(jù)輸入
靜態(tài)數(shù)據(jù)分析計(jì)算是進(jìn)行三維客流仿真前的數(shù)據(jù)分析和判斷步驟,可以為三維客流仿真提供基礎(chǔ)客流數(shù)據(jù),同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案的合理性作出初步評(píng)價(jià)。靜態(tài)數(shù)據(jù)輸入包括客流數(shù)據(jù)和車(chē)站基本參數(shù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)分析計(jì)算模塊見(jiàn)圖2,客流數(shù)據(jù)輸入窗口見(jiàn)圖3。
圖2 靜態(tài)數(shù)據(jù)分析計(jì)算模塊
圖3 客流數(shù)據(jù)輸入窗口
(1)客流數(shù)據(jù)。預(yù)測(cè)客流(初/近/遠(yuǎn)期)、分向客流(比例)、行人性別比例、攜包比例、購(gòu)票比例、行人步行速度[9]。
(2)車(chē)站基本參數(shù)。樓扶梯數(shù)量、閘機(jī)數(shù)量、安檢機(jī)數(shù)量、售票設(shè)施數(shù)量、列車(chē)編組、有效站臺(tái)面積。
2.1.2 數(shù)據(jù)分析
(1)空間適應(yīng)性分析。適應(yīng)性指標(biāo)體系包括宏觀、局部、適應(yīng)性指標(biāo)3部分。其中宏觀指標(biāo)包括平均行走或換乘時(shí)間、人均占地面積、付費(fèi)區(qū)空間占用率;局部指標(biāo)包括路徑通行能力、平均行走或換乘距離、平均行走速度、站臺(tái)承載能力、人流交叉點(diǎn)數(shù)量、付費(fèi)區(qū)人均面積;適應(yīng)性指標(biāo)包括站臺(tái)平均等待時(shí)間、設(shè)施利用飽和度、設(shè)施利用均衡度。車(chē)站空間適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系輸入計(jì)算界面見(jiàn)圖4。
圖4 車(chē)站空間適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系輸入計(jì)算界面
適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)通過(guò)讀取客流基礎(chǔ)、靜態(tài)評(píng)價(jià)、動(dòng)態(tài)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。車(chē)站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如站臺(tái)有效面積、樓扶梯數(shù)量、閘機(jī)數(shù)量、安檢機(jī)數(shù)量、售票機(jī)數(shù)量等直接從BIM模型中進(jìn)行自動(dòng)讀取。客流基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)過(guò)程中錄入,靜態(tài)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)根據(jù)靜態(tài)評(píng)價(jià)分析得到,動(dòng)態(tài)仿真數(shù)據(jù)如換乘時(shí)間、換乘距離、行人密度等根據(jù)仿真模擬輸出得到。
(2)靜態(tài)數(shù)據(jù)分析。靜態(tài)數(shù)據(jù)分析指在不進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真模擬情況下,基于數(shù)值進(jìn)行快速估算,對(duì)換乘方案進(jìn)行快速評(píng)價(jià),也是進(jìn)行三維仿真模擬的預(yù)判條件,即靜態(tài)數(shù)據(jù)分析不滿足需求時(shí)通過(guò)仿真模擬結(jié)果輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
靜態(tài)數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)指標(biāo)包括設(shè)施能力適應(yīng)性、短時(shí)沖擊性、換乘便捷性、運(yùn)能匹配性等方面,具體內(nèi)容見(jiàn)表2、輸入計(jì)算界面見(jiàn)圖5。
2.2.1 仿真模型生成
仿真通?;诩扔蠦IM模型開(kāi)展,但特殊原因沒(méi)有BIM模型或模型嚴(yán)重不滿足仿真要求時(shí),可根據(jù)仿真要求快速建立簡(jiǎn)單的三維模型。通過(guò)將CAD圖形導(dǎo)入Revit,利用仿真模型生成模塊識(shí)別圖形中的圖層信息,如墻、板、柱等,自動(dòng)批量建立模擬所需的三維模型,仿真模型快速建模界面見(jiàn)圖6、快速生成模型見(jiàn)圖7。
表2 靜態(tài)數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)指標(biāo)
圖5 靜態(tài)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算界面
圖6 仿真模型快速建模界面
圖7 仿真模型快速生成
2.2.2 仿真模型簡(jiǎn)化
BIM模型因精度不同,文件體積、構(gòu)件數(shù)量差距很大。對(duì)于滿足施工圖精度的BIM模型(LOD300),大量構(gòu)件數(shù)據(jù)是仿真模擬軟件不能承受的,如果不進(jìn)行簡(jiǎn)化和清理,會(huì)大大降低仿真模擬效率。根據(jù)Revit建模邏輯,可利用“工作集”和“過(guò)濾器”對(duì)模型構(gòu)件進(jìn)行分類管理,并快速選擇仿真所需構(gòu)件導(dǎo)出。
仿真所需模型是對(duì)行人行進(jìn)造成阻礙的物體和設(shè)施,在Revit中按構(gòu)件進(jìn)行分類篩選,如墻、板、柱、欄桿、樓扶梯、屏蔽門(mén)、閘機(jī)、安檢機(jī)等。在Revit導(dǎo)出視圖中利用仿真模型簡(jiǎn)化工具,將不需要的構(gòu)件進(jìn)行隱藏,然后再通過(guò)仿真模型輸出工具進(jìn)行模型輸出,仿真模型簡(jiǎn)化操作界面見(jiàn)圖8。
圖8 仿真模型簡(jiǎn)化操作界面
2.2.3 仿真模型輸出
仿真模型輸出需要基于Revit和Legion共有的接口文件格式,目前Legion只能兼容.3ds和.skp共2種三維模型格式,而Revit不能直接提供這2個(gè)文件格式直接輸出,需要針對(duì)BentleyLegion所接受的文件格式進(jìn)行Revit開(kāi)發(fā)。
Skp格式是Sketchup軟件的原生格式文件,起銜接2款軟件的作用,但由于Revit基于ASCII編碼實(shí)體網(wǎng)格,Sketchup基于幾何三角網(wǎng)格,Revit復(fù)雜模型導(dǎo)入Sketchup會(huì)出現(xiàn)構(gòu)件混亂問(wèn)題,因此需要按照?qǐng)D層歸類原則進(jìn)行分項(xiàng)導(dǎo)出,盡可能減少模型間關(guān)聯(lián),Revit與Sketchup連接、BIM模型輸出流程見(jiàn)圖9、圖10。
圖9 Revit與Sketchup連接流程
2.3.1 二維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)
Bentley Legion包含二維、三維仿真模塊2個(gè)部分,二維仿真模塊可為三維仿真模塊提供行人流線的映射關(guān)系,進(jìn)行二維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是三維仿真的前置條件。通過(guò)Revit二維視圖導(dǎo)出.dwg格式圖形,在圖紙集中設(shè)置好圖層關(guān)系,將輔助線、參考線以及需要參與模擬的線分為不同圖層。
Bentley Legion二維模塊中沒(méi)有樓層概念,其識(shí)別樓層是根據(jù)封閉區(qū)域以及樓扶梯的方向自動(dòng)確定;由于所有CAD軟件均有誤差設(shè)置,因此圖形應(yīng)盡量靠近坐標(biāo)原點(diǎn),對(duì)于Revit需將項(xiàng)目基點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)都放置在原點(diǎn)位置,否則會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)上不必要的錯(cuò)誤。在Bent?ley Legion中導(dǎo)入二維圖形,將客流數(shù)據(jù)模板文件與二維圖形進(jìn)行關(guān)聯(lián),即二維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)(見(jiàn)圖11),并設(shè)置行人流線數(shù)據(jù)。
圖10 BIM模型輸出流程
2.3.2 三維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)
經(jīng)簡(jiǎn)化后的三維模型無(wú)需包含自動(dòng)扶梯,在Bentley Legion中提供自動(dòng)扶梯模型,可依據(jù)Bentley Legion中二維模型自動(dòng)布置,在Bentley Legion中建立二維仿真模型(見(jiàn)圖12)。二維模型的作用是建立初始客流、確定客流起點(diǎn)和終點(diǎn)、列車(chē)發(fā)車(chē)頻次以及設(shè)定通行設(shè)施參數(shù)(閘機(jī)、樓扶梯等)。二維模型中客流行進(jìn)路線拓?fù)潢P(guān)系可以直接映射到三維模型中,因此建立正確的二維模型是利用BIM模型進(jìn)行三維仿真模擬的重要環(huán)節(jié)。
圖12 某交通樞紐二維仿真模型
三維、二維模型關(guān)聯(lián)步驟見(jiàn)圖13,首先使用Import Scene(導(dǎo)入場(chǎng)景模型)將.skp模型文件導(dǎo)入Bentley Legion,然后使用Import Data Source(導(dǎo)入數(shù)據(jù)源)將二維模塊Legion導(dǎo)出的.ora格式文件載入Legion,從而完成三維、二維模型數(shù)據(jù)綁定。
圖13 三維、二維模型關(guān)聯(lián)步驟
2.3.3 三維仿真結(jié)果輸出
完成三維、二維模型數(shù)據(jù)綁定后,需在Legion中對(duì)模型進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置,包括以下內(nèi)容:
(1)圖層屬性設(shè)置。Legion 3D完全兼容Sketchup圖層,Legion 3D中圖層管理設(shè)置見(jiàn)圖14,圖層管理器包括Visible(可見(jiàn)性)、Floor Detection(樓層檢測(cè))、Colour(圖層顏色)3個(gè)選項(xiàng)設(shè)置,將樓板之外圖層取消后選樓層檢測(cè),根據(jù)需要控制模型構(gòu)件的可見(jiàn)性。
圖14 Legion 3D圖層管理設(shè)置
(2)樓層管理設(shè)置。Legion樓層管理(見(jiàn)圖15)包括樓層標(biāo)高設(shè)置和樓扶梯頂端、底端設(shè)置。如果場(chǎng)景包含2個(gè)或多個(gè)樓層,則需要手動(dòng)將這些樓層添加到項(xiàng)目中并分配相關(guān)的空間對(duì)象。例如,如果有1個(gè)入口“En01”,需要將其與當(dāng)前入口所在樓層進(jìn)行關(guān)聯(lián)。此外,任何連接樓層的垂直通行設(shè)施(自動(dòng)扶梯或樓梯)都需要與所在樓層關(guān)聯(lián),方法是在樓層管理窗口中將左邊對(duì)話框中的對(duì)象(樓扶梯)添加到當(dāng)前所選樓層中(右側(cè)對(duì)話框)。對(duì)于樓扶梯頂端、底端設(shè)置需要注意:如果有1部扶梯名為“Escalator01”,Legion 3D會(huì)自動(dòng)將其拆分為“Escalator01(Top)”和“Escalator01(Bottom)”,分別代表扶梯頂端和底端,然后將扶梯頂端和底端分別添加到其所屬樓層。
圖15 Legion樓層管理
(3)乘客類型設(shè)置。在乘客類型對(duì)話框中可選擇三維展示乘客外觀和類型,若希望乘客顏色能反映不同起點(diǎn)和目的地,可在二維模型中設(shè)置乘客外觀顏色后映射到三維模擬中。
(4)相機(jī)設(shè)置。對(duì)同一仿真模型,可在時(shí)間軸上設(shè)置不同相機(jī)用于不同區(qū)域模擬過(guò)程展示。Legion 3D中相機(jī)分靜態(tài)、追蹤相機(jī),靜態(tài)相機(jī)對(duì)靜態(tài)場(chǎng)景展示,相機(jī)方向和位置不會(huì)改變,追蹤相機(jī)以某個(gè)行人或乘客為主體進(jìn)行路徑追蹤,其相機(jī)視野以目標(biāo)對(duì)象為中心,可以調(diào)整視距和視高。
數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)完畢后進(jìn)行三維仿真結(jié)果輸出,對(duì)站點(diǎn)平面布局、設(shè)施能力、動(dòng)線安排、緊急疏散等進(jìn)行評(píng)價(jià)與優(yōu)化。將整個(gè)車(chē)站作為完整動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行分析和考量,尋找其中可能的短板和瓶頸并提出改善意見(jiàn),并對(duì)未來(lái)運(yùn)行狀況進(jìn)行定性、定量判斷。
根據(jù)上述路線和方法,對(duì)某軌道交通樞紐進(jìn)行基于BIM模型的三維客流仿真模擬研究:樞紐為3線換乘車(chē)站,同時(shí)兼有過(guò)街客流和商業(yè)客流,高峰時(shí)段軌道交通客流達(dá)88 000人/h,過(guò)街和商業(yè)客流達(dá)23 000人/h,其中1條線路(2號(hào)線)客流情況見(jiàn)表3。
表3 2號(hào)線客流數(shù)據(jù) 人
將車(chē)站基本數(shù)據(jù)錄入后輸入模塊,利用靜態(tài)數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)車(chē)站性能進(jìn)行初步評(píng)價(jià),靜態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖16,根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示11號(hào)線站臺(tái)上行扶梯飽和度大于0.8,預(yù)計(jì)上行扶梯口部將會(huì)出現(xiàn)持續(xù)排隊(duì)現(xiàn)象,利用動(dòng)態(tài)仿真分析擁堵情況并提出改進(jìn)建議。
圖16 靜態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果
仿真基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置包括各通行設(shè)施通過(guò)能力(安檢機(jī)、閘機(jī)、自動(dòng)扶梯)、列車(chē)發(fā)車(chē)間隔、乘客步行速度等[10],具體取值見(jiàn)表4、表5。
表4 仿真基礎(chǔ)參數(shù)取值 人/h
在預(yù)測(cè)客流資料基礎(chǔ)上梳理出各條線路進(jìn)出站客流、換乘客流以及各出入口之間的過(guò)街客流,再按照分向客流比例分配給各個(gè)出入口,形成完整的模擬用客流需求矩陣(見(jiàn)圖17)。
表5 乘客步行速度
圖17 客流需求矩陣
將BIM模型通過(guò)仿真模型簡(jiǎn)化模塊進(jìn)行清理,清理后由仿真模型輸出模塊進(jìn)行輸出,輸出格式為.skp,得到的仿真簡(jiǎn)化模型見(jiàn)圖18。將.skp文件導(dǎo)入Legion中進(jìn)行數(shù)據(jù)綁定和關(guān)聯(lián),結(jié)合二維數(shù)據(jù)模型進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)仿真,仿真過(guò)程見(jiàn)圖19。
圖18 仿真簡(jiǎn)化模型
圖19 三維動(dòng)態(tài)仿真過(guò)程
地下1層及其夾層的換乘大廳三維客流分布仿真過(guò)程見(jiàn)圖20,與之對(duì)應(yīng)的客流密度熱力圖見(jiàn)圖21。熱力圖采用顏色標(biāo)識(shí)區(qū)分不同區(qū)域的行人密度,密度等級(jí)分A—F 6個(gè)級(jí)別,分別對(duì)應(yīng)藍(lán)、青、綠、黃、橙、紅,服務(wù)水平由A—F依次遞減。通過(guò)熱力圖和三維客流分布仿真過(guò)程對(duì)照判斷,地下1層及其夾層內(nèi)行人密度均處于舒適范圍,各設(shè)施通行能力良好,沒(méi)有出現(xiàn)異常擁堵現(xiàn)象。
圖20 換乘大廳三維客流分布仿真過(guò)程
圖21 換乘大廳客流密度熱力圖
地下3層11號(hào)線站臺(tái)層客流模擬見(jiàn)圖22。利用三維仿真動(dòng)態(tài)觀察及客流密度熱力圖可知,在地下3層站臺(tái)層中部2組扶梯前出現(xiàn)持續(xù)排隊(duì)現(xiàn)象,且排隊(duì)客流在發(fā)車(chē)間隔內(nèi)不能完全疏散,將會(huì)導(dǎo)致部分乘客滯留站臺(tái)造成擁堵,如圖22中紅圈所示。
疏散仿真模擬在客流仿真基礎(chǔ)模型上進(jìn)行[11],依照GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50490—2009《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》及GB 51298—2018《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定,制定如下規(guī)范:
圖22 11號(hào)線站臺(tái)層客流模擬
(1)緊急工況下乘客從站臺(tái)全部撤離時(shí)間小于4 min,全部疏散至站廳公共區(qū)時(shí)間小于6 min(其中假設(shè)1 min為反應(yīng)時(shí)間);
(2)供人員疏散使用的樓梯及自動(dòng)扶梯,其疏散能力均按正常情況下的90%計(jì)算;
(3)上行自動(dòng)扶梯通行能力:120×0.9=108人/min;下行自動(dòng)扶梯通行能力:全部停用,且不當(dāng)樓梯使用;樓梯通行能力(單向上行):62×0.9≈56人/min/m;
(4)考慮1部扶梯壞掉的情況,參與疏散的扶梯臺(tái)數(shù)為N-1;
(5)模型假設(shè):緊急疏散發(fā)生時(shí)間為站臺(tái)密度最大時(shí)刻(根據(jù)基本模型輸出得到)。
疏散仿真模擬過(guò)程見(jiàn)圖23,與客流模擬相似,基于Revit模型導(dǎo)出.skp文件,導(dǎo)入Legion中進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和綁定。根據(jù)客流模擬得出的各層瞬時(shí)客流來(lái)設(shè)定緊急情況下?lián)Q乘樞紐內(nèi)的瞬時(shí)客流。結(jié)合疏散時(shí)間熱力圖和三維仿真過(guò)程可以看出,客流從2線站臺(tái)到達(dá)下一個(gè)疏散層的時(shí)間均在1.6 min以內(nèi)(發(fā)車(chē)間隔為2 min),結(jié)合地下1層疏散模擬結(jié)果可知,乘客從站臺(tái)疏散至各個(gè)出入口的總時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)6 min,滿足規(guī)范要求。
圖23 疏散仿真模擬過(guò)程
BIM技術(shù)全面推廣應(yīng)用是行業(yè)發(fā)展必然趨勢(shì),二維圖形行人仿真必將轉(zhuǎn)換到三維空間進(jìn)行。探討利用BIM模型進(jìn)行三維行人仿真的技術(shù)路線和實(shí)現(xiàn)方法;根據(jù)技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的需求開(kāi)發(fā)相應(yīng)的功能插件;對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行輔助評(píng)價(jià)、對(duì)仿真模型進(jìn)行快速簡(jiǎn)化;實(shí)現(xiàn)Revit導(dǎo)出Legion文件的接口功能;為城市軌道交通地下區(qū)間設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。
行人仿真技術(shù)應(yīng)用前景廣闊,初步探索基于BIM模型的行人三維仿真技術(shù),結(jié)合模擬過(guò)程、數(shù)據(jù)能夠?yàn)轫?xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施提供較大的參考價(jià)值。隨著科技發(fā)展,BIM、行人仿真技術(shù)將會(huì)與VR、AR、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)進(jìn)行更緊密地結(jié)合,為城市軌道交通行人流線設(shè)計(jì)、乘客服務(wù)水平提供更直觀、精準(zhǔn)的分析。