胡明偉，湯靜妍，何國(guó)慶

1）深圳大學(xué)土木與交通工程學(xué)院，廣東深圳 518061；2）深圳大學(xué)濱海城市韌性基礎(chǔ)設(shè)施教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東深圳 518061；3）深圳大學(xué)未來(lái)地下城市研究院，廣東深圳 518061；4）深圳市地鐵地下車站綠色高效智能建造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東深圳 518061

地鐵具有運(yùn)量大、準(zhǔn)時(shí)便捷及清潔節(jié)能等優(yōu)勢(shì)，有利于城市人口、環(huán)境及資源的可持續(xù)發(fā)展．沿海沿江城市較易發(fā)生臺(tái)風(fēng)與強(qiáng)降水等極端天氣，導(dǎo)致地下空間發(fā)生水侵事故，對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)帶來(lái)較大安全隱患．地鐵車站一旦發(fā)生洪水入侵，不僅會(huì)導(dǎo)致車站內(nèi)部浸水，還會(huì)引發(fā)一系列次生災(zāi)害，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡．2017年6月，臺(tái)風(fēng)“苗柏”登陸中國(guó)深圳市，導(dǎo)致市區(qū)多路段嚴(yán)重積水，給城市地下排水系統(tǒng)造成巨大壓力，致使車公廟地鐵站臨近工地的廢棄水管因水壓過(guò)大而破裂，大量洪水侵入車站內(nèi)部，該站臨時(shí)關(guān)閉．2019年7月，美國(guó)華盛頓市遭受暴雨襲擊，多個(gè)地鐵站被淹．2021-07-20，鄭州市遭遇持續(xù)極端暴雨，導(dǎo)致地鐵5號(hào)線大量進(jìn)水并有多人傷亡．2021-07-30，因暴雨導(dǎo)致的大量雨水涌進(jìn)廣州地鐵21號(hào)線的神舟路站，導(dǎo)致部分地面坍塌與地鐵線路停運(yùn)．因此，地鐵車站水侵情況下的安全疏散問(wèn)題值得引起特別關(guān)注和研究．

在地鐵設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，人員安全疏散的目標(biāo)是在安全時(shí)間范圍內(nèi)將乘客從災(zāi)難空間疏散至安全區(qū)域．針對(duì)不同應(yīng)急疏散情景與疏散條件下的應(yīng)急疏散策略已有一些研究報(bào)道，如許慧等［1］對(duì)軌道交通換乘站的密集客流疏散路線與疏散時(shí)間進(jìn)行仿真研究，以檢驗(yàn)在火災(zāi)和爆炸等突發(fā)事件下的車站應(yīng)急疏散能力，并為制定應(yīng)急疏散策略提供有效借鑒．郭海湘等［2］考慮突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，行人意識(shí)程度對(duì)行人期望速度的影響改進(jìn)社會(huì)力模型，認(rèn)為通過(guò)改善意識(shí)程度能增加行人的期望速度，從而有效的降低疏散時(shí)間．祖銘敏等［3］分析了真實(shí)環(huán)境中車站人流的特征情況，確定影響疏散效率的關(guān)鍵因素，從而確定疏散過(guò)程中的瓶頸位置．李之紅等［4］考慮設(shè)施布局和動(dòng)態(tài)信息對(duì)疏散的影響，得到不同設(shè)施布局下的行人疏散效率．ZOU等［5］運(yùn)用Net-Logo平臺(tái)對(duì)地鐵疏散情景下的列車及站臺(tái)行人進(jìn)行智能體建模，考慮不同因素對(duì)疏散時(shí)間的影響，確定疏散延誤的主要原因，并提出特定地點(diǎn)與時(shí)間下的應(yīng)急計(jì)劃．CHEN等［6］對(duì)在建地鐵站火災(zāi)疏散的人群動(dòng)態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與比例測(cè)量等方式，獲取影響疏散的相關(guān)因素，模擬中考慮相關(guān)因素對(duì)疏散時(shí)間的影響，對(duì)設(shè)計(jì)提出調(diào)整建議．ZHOU等［7］針對(duì)社會(huì)力模型提出一種改進(jìn)的最大覆蓋模型，通過(guò)優(yōu)化領(lǐng)導(dǎo)者數(shù)量和初始位置，得到被疏散者和領(lǐng)導(dǎo)者動(dòng)態(tài)，并模擬北京某地鐵站發(fā)生突發(fā)事件時(shí)的最優(yōu)疏散策略性能．MENG等［8］采用AnyLogic軟件，對(duì)基于社會(huì)力模型的突發(fā)事件下復(fù)雜地鐵換乘站的緊急疏散進(jìn)行模擬，計(jì)算了高峰期乘客疏散時(shí)間，提出疏散方法以縮短疏散時(shí)間．

針對(duì)地鐵站應(yīng)急疏散的仿真研究主要集中在發(fā)生火災(zāi)與重大客流方面，發(fā)生洪澇災(zāi)害的情況尚未引起足夠重視．在地下空間水侵研究方面，目前主要集中在洪水入侵機(jī)理與脆弱性分析方面，鮮有針對(duì)行人疏散的仿真研究．本研究針對(duì)地鐵車站水侵疏散問(wèn)題進(jìn)行仿真，考慮地下空間水侵過(guò)程特性對(duì)疏散效果的影響，并以深圳市車公廟地鐵站為例優(yōu)化疏散策略，研究結(jié)果可為地鐵車站的應(yīng)急疏散管理提供參考．

1 理論概述

1.1 研究框架

基于社會(huì)力模型、水侵因素的相關(guān)參數(shù)及疏散時(shí)間等，構(gòu)建地鐵車站水侵應(yīng)急疏散仿真模型，設(shè)計(jì)多種情景仿真不同疏散策略，根據(jù)仿真結(jié)果分析各種疏散策略對(duì)疏散效率的影響．研究框架見(jiàn)圖1．①?gòu)纳鐣?huì)力模型（行人自身屬性與行為特性）、水侵因素及疏散時(shí)間方面分析地鐵災(zāi)害應(yīng)急疏散過(guò)程，梳理地下空間水侵過(guò)程特性，以及地下空間浸水時(shí)關(guān)于安全疏散時(shí)間的相關(guān)定義及計(jì)算方法，為本研究地鐵疏散模型的建立提供參考；②運(yùn)用Anylogic軟件建立地鐵車站水侵疏散仿真模型；③設(shè)計(jì)疏散模型在不同條件（如進(jìn)水口數(shù)量、災(zāi)害等級(jí)、樓扶梯運(yùn)行及導(dǎo)流欄布置等）下的11種情景，分析疏散影響因素，研究不同災(zāi)害的發(fā)生位置、災(zāi)害等級(jí)、自動(dòng)扶梯運(yùn)行方式、導(dǎo)流欄設(shè)置及應(yīng)急疏散口增設(shè)對(duì)疏散效率的影響，以疏散時(shí)間、安全疏散比例及行人密度圖作為指標(biāo)對(duì)疏散效果進(jìn)行評(píng)估，實(shí)時(shí)觀察疏散過(guò)程和輸出結(jié)果．

圖1 地鐵車站水侵疏散仿真和分析的研究框架Fig.1 Research framework for simulation and analysisof water invasion evacuation in subway stations

1.2 地下空間積水深度與走行速度

根據(jù)《日本地下空間浸水時(shí)避難安全檢證法試行案》［9］，在地下空間內(nèi)，設(shè)置行人在水侵狀態(tài)下移動(dòng)的極限水深為70 cm．行人的正常走行速度為60 m/min，一般當(dāng)水深達(dá)到10 cm時(shí)行人會(huì)感受到水災(zāi)的危險(xiǎn)．因此，本研究將水深10 cm作為觸發(fā)疏散機(jī)制的臨界條件．當(dāng)積水水位高度＜70 cm時(shí)，行人的走行速度采用線性內(nèi)插法計(jì)算［10］．

1.3 地下空間水侵安全疏散時(shí)間

地下空間發(fā)生水侵時(shí)的行人安全疏散時(shí)間t（單位:min）主要包括以下5部分［11］．

1）感知地下空間浸水危險(xiǎn)性的時(shí)間

其中，t1為感知和發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)需要的時(shí)間（單位:min）；tA為通過(guò)洪水信息預(yù)警和報(bào)送等方式識(shí)別異常的時(shí)間；tB為地下空間工作人員在地面浸水狀況下意識(shí)到危險(xiǎn)的時(shí)間，一般采用地面積水水深達(dá)到10 cm的時(shí)間表示；tC為設(shè)置在地下空間各部位浸水傳感器識(shí)別出危險(xiǎn)的時(shí)間，一般通過(guò)積水深度達(dá)到3 cm時(shí)傳感器識(shí)別并發(fā)出警報(bào)的時(shí)間表示；tD為地下空間開(kāi)始浸水，行人或工作人員發(fā)現(xiàn)異常的時(shí)間，一般通過(guò)公共區(qū)域水深達(dá)到10 cm或較小區(qū)域水深達(dá)到3 cm時(shí)的時(shí)間表示．

2）傳達(dá)避難信息的時(shí)間

傳達(dá)避難信息的時(shí)間t2（單位:min）指在注意到地下空間浸水危險(xiǎn)性的情況下，將避難信息統(tǒng)一傳達(dá)給全體人員以及判斷避難行動(dòng)的必要性所需的時(shí)間．由于判斷避難行動(dòng)過(guò)程所需時(shí)間因人而異，本研究參考《火災(zāi)時(shí)的避難安全檢證法》［12］和《日本地下空間浸水時(shí)避難安全檢證法試行案》［9］，設(shè)定避難行動(dòng)決策時(shí)間為3 min，并假定地下多層空間結(jié)構(gòu)對(duì)傳達(dá)避難信息的時(shí)間無(wú)影響．t2計(jì)算為

其中，A為地下空間的面積（單位:m2）．

3）移動(dòng)到地下空間出口處的時(shí)間

采取避難行動(dòng)后，人員移動(dòng)到地下空間出口處樓扶梯所需時(shí)間t3（單位:min），即平地行走時(shí)間，通過(guò)行走距離與走行速度計(jì)算，走行速度考慮浸水導(dǎo)致的走行速度折扣．

其中，l為走行距離（單位:m）；v為平地標(biāo)準(zhǔn)走行速度，v=60 m/min；α為浸水時(shí)的走行速度折減系數(shù)，α=1-h/70，h為水深（單位:cm），0≤h＜70．當(dāng)浸水深度達(dá)到70 cm時(shí)，行人無(wú)法移動(dòng)，走行速度為0 m/min，因此，平地行走的極限水深是70 cm．

4）通過(guò)地下空間出口處的時(shí)間

參考《火災(zāi)時(shí)的避難安全檢證法》［12］，行人通過(guò)地下空間出口處所需時(shí)間t4（單位:min）為

其中，P為地下空間的行人密度（單位:人/m2）；N為有效流動(dòng)系數(shù)，N=90；B為地下空間出口處的有效寬度（單位:m）；A為地下空間面積（單位:m2）．

5）從地下空間出口處到達(dá)地面的時(shí)間

從地下空間出口處通過(guò)樓梯逃到安全地面所需的時(shí)間t5（單位:min）通過(guò)走行距離和走行速度計(jì)算，上樓梯時(shí)的走行速度考慮浸水導(dǎo)致的走行速度的折扣，t5為

其中，l'為樓梯長(zhǎng)度（單位:m）；v'為上樓梯的標(biāo)準(zhǔn)走行速度，v'=27 m/min；β為浸水時(shí)上樓梯標(biāo)準(zhǔn)走行速度的折減系數(shù)，β=1-h'/30，h'為樓梯臺(tái)階上的浸水深度（單位:cm）．當(dāng)h=30 cm時(shí)，行人無(wú)法移動(dòng)，走行速度為0 m/min，即樓梯上行走的極限水深是30 cm．

因此，t為

2 仿真模型構(gòu)建

車公廟地鐵站位于深圳市福田區(qū)，其為包含1號(hào)線、7號(hào)線、9號(hào)線及11號(hào)線的大型換乘站，是深圳唯一、中國(guó)第2個(gè)4線換乘站，工作日客流位居深圳市首位，對(duì)研究水災(zāi)應(yīng)急疏散具有一定代表性．本研究以車公廟地鐵站11號(hào)線為例構(gòu)建水侵疏散仿真模型．車公廟站站廳和站臺(tái)層的平面圖請(qǐng)掃描論文末頁(yè)右下角二維碼查看圖S1和圖S2．該站站廳層區(qū)域的整體長(zhǎng)384.6 m，寬131.5 m，層高5.6 m．站臺(tái)層處共4組樓扶梯連通站廳層，從東到西依次編號(hào)，其中，兩側(cè)1號(hào)和4號(hào)為兩組上行、下行均為1.0 m寬的自動(dòng)扶梯；中間兩組2號(hào)和3號(hào)由1.0 m寬自動(dòng)扶梯與1.8 m寬樓梯組合而成．站內(nèi)A、B、C及D出口距離11號(hào)線較近．由于車公廟站為4線換乘站，1號(hào)線、7號(hào)線及9號(hào)線的換乘乘客也會(huì)進(jìn)入11號(hào)線，因此，本研究針對(duì)11號(hào)線乘客及其他線路換乘進(jìn)入11號(hào)線的乘客進(jìn)行水侵事故應(yīng)急疏散仿真模擬．

2.1 仿真參數(shù)設(shè)置

通過(guò)調(diào)研地鐵車站客流量數(shù)據(jù)及實(shí)地調(diào)查估算得到仿真模型主要輸入數(shù)據(jù)，模型主要參數(shù)設(shè)置如下．

1）行人的特征參數(shù)和走行速度

不同性別和年齡的行人人體數(shù)據(jù)與走行特征存在一定差異，具體參數(shù)如表1和表2．

表1 行人的特征參數(shù)Table 1 The characteristic parameters of occupants

表2 行人在不同地點(diǎn)的走行速度Table 2 The walking speeds of occupants of different types at different places m·s-1

2）站內(nèi)人流量參數(shù)

根據(jù)車公廟地鐵站11號(hào)線2019年12月某一周運(yùn)營(yíng)日高峰期2 h的客流統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及調(diào)查估算，得到站內(nèi)的客流量數(shù)據(jù)，如表3．

表3 行人疏散流量Table3 Pedestrian evacuation flow

3）設(shè)施設(shè)備屬性參數(shù)

站內(nèi)出口通道寬度為4～6 m，自動(dòng)扶梯寬為1.0 m，樓梯寬為1.8 m；11號(hào)線站臺(tái)層列車沿東西兩方向的軌道駛?cè)耄捎肁型車，每節(jié)車廂長(zhǎng)23.54 m，寬3 m，車廂每側(cè)有5個(gè)門，每個(gè)門寬為2 m．工作日高峰期列車的到站間隔為4 min，每個(gè)站點(diǎn)?？?0 s供行人上下車．

2.2 建模假設(shè)

為合理簡(jiǎn)化仿真模型，降低計(jì)算難度，本研究做如下假設(shè)．

假設(shè)1 若地鐵站發(fā)生水侵，列車一般不進(jìn)站或跳站運(yùn)行．因此，疏散條件觸發(fā)時(shí)不考慮列車內(nèi)的乘客．

假設(shè)2 假設(shè)行人在疏散過(guò)程中是理性且有秩序的，不會(huì)做出如翻越欄桿或障礙物等過(guò)激行為；認(rèn)為行人可以找到最近的出口逃生；暫不考慮工作人員的引導(dǎo)和廣播等疏散措施．

假設(shè)3 地下空間洪水的擴(kuò)散過(guò)程相對(duì)緩慢，在洪水入侵初期（即站內(nèi)積水深度不超過(guò)10 cm，不影響行人正常通行），洪水侵入不嚴(yán)重，無(wú)需疏散．本研究將站內(nèi)積水深度達(dá)到10 cm作為觸發(fā)疏散的臨界條件，考慮積水對(duì)行人走行速度的影響，并假設(shè)洪水水位為均勻上升．

2.3 仿真模型的實(shí)現(xiàn)

基于AnyLogic仿真平臺(tái)開(kāi)發(fā)的地鐵車站水侵應(yīng)急疏散仿真模型界面由地鐵車站可視化平面、應(yīng)急疏散控件、圖形輸出、站內(nèi)人員數(shù)目及疏散時(shí)間等功能構(gòu)件組成．根據(jù)設(shè)計(jì)的不同疏散情景運(yùn)行模型疏散程序，通過(guò)折線圖和密度圖等形式實(shí)時(shí)觀測(cè)站內(nèi)人流量和疏散時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化．

2.4 行人疏散情景設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)地鐵站水侵疏散仿真模型在不同進(jìn)水口數(shù)量、災(zāi)害等級(jí)、樓扶梯運(yùn)行、導(dǎo)流欄布設(shè)及應(yīng)急疏散口增設(shè)等不同條件下的災(zāi)害情景，以疏散時(shí)間、安全疏散比例及行人密度圖作為指標(biāo)對(duì)疏散效果進(jìn)行評(píng)估，仿真分析情景設(shè)計(jì)見(jiàn)表4．

表4 水侵疏散情景設(shè)計(jì)Table 4 Scenario design of water invasion evacuation

3 實(shí)例研究

3.1 原始情景

原始情景指通常情況下的應(yīng)急疏散，不改變?nèi)魏卧O(shè)施設(shè)備的設(shè)置和布局．此處設(shè)置水侵Ⅱ級(jí)（水深10 cm），自動(dòng)扶梯停止運(yùn)行無(wú)法使用．通過(guò)在模型中錄入客流量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在某高峰時(shí)段的站內(nèi)總?cè)藬?shù)最多可達(dá)約1 200人，為便于情景對(duì)比，本研究設(shè)定當(dāng)站內(nèi)人員達(dá)到1 200人后，即通過(guò)A、B、C及D出口進(jìn)行疏散．開(kāi)始疏散后列車跳站運(yùn)行，因此，乘客不再下車，站內(nèi)所有行人均停止候車，并向出口處移動(dòng)．

圖2和圖3為原始情景的站內(nèi)總?cè)藬?shù)、站廳人數(shù)及站臺(tái)人數(shù)與模型運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系和密度圖，其中，與橫坐標(biāo)垂直的黃線表示站內(nèi)達(dá)到1 200人后開(kāi)始疏散的時(shí)間．原始情景疏散時(shí)間為8 min 20 s．開(kāi)始疏散后，樓扶梯入口處、閘機(jī)、以及出口通道處均出現(xiàn)不同程度的擁堵現(xiàn)象，形成疏散瓶頸，一定程度上延長(zhǎng)了疏散時(shí)間．《地鐵安全疏散規(guī)范》GB/T 33668—2017［13］規(guī)定安全疏散時(shí)間為6 min，原始情景中在6 min內(nèi)到達(dá)出口的人數(shù)為980人，則安全疏散比例為81.7%．

圖2 原始情景站內(nèi)人數(shù)與模型運(yùn)行時(shí)間關(guān)系Fig.2 The relationship between the number of people in theoriginal sceneand therunning timeof themodel

圖3 原始情景站廳站臺(tái)的人員密度Fig.3 The density of people in the station hall and platform in the original scenario

3.2 不同水侵狀況仿真分析

3.2.1 不同水侵位置

地鐵站屬于半封閉式的地下空間結(jié)構(gòu)，發(fā)生洪澇災(zāi)害時(shí)的進(jìn)水點(diǎn)大都在進(jìn)出口處，因此，仿真時(shí)的水侵發(fā)生位置僅考慮洪水從進(jìn)出口處入侵的情況，比較分析了不同出入口進(jìn)水情況對(duì)疏散結(jié)果的影響，即原始情景下無(wú)出入口進(jìn)水，情景1有1個(gè)出入口進(jìn)水，情景2有2個(gè)出入口進(jìn)水．仿真模擬結(jié)果見(jiàn)表5．可見(jiàn)，無(wú)出入口進(jìn)水、1個(gè)出入口進(jìn)水及2個(gè)出入口進(jìn)水的疏散時(shí)間依次遞增，分別為8 min 20 s、12 min 35 s及17 min 23 s，可用出口多則疏散效率高；靠近進(jìn)水點(diǎn)位置的站內(nèi)人員需花費(fèi)較多時(shí)間才能到達(dá)出口，造成疏散時(shí)間的大幅延長(zhǎng)．

表5 不同水侵位置仿真模擬結(jié)果Table5 Simulation resultsof different water invasion locations

3.2.2 不同水侵等級(jí)

觸發(fā)水侵警報(bào)機(jī)制后，隨著洪水量逐漸增加，疏散人員的走行速度逐漸下降．因此，根據(jù)洪水?dāng)U散過(guò)程和水深，將行人的疏散行為劃分為4個(gè)等級(jí):第Ⅰ級(jí)，當(dāng)h＜10 cm時(shí)，正常行走；第Ⅱ級(jí)，當(dāng)10≤h＜30 cm時(shí)，緩慢行走，視情況疏散；第Ⅲ級(jí)，當(dāng)30≤h＜50 cm時(shí)，移動(dòng)至就近安全疏散口；第Ⅳ級(jí)，當(dāng)50≤h＜70 cm時(shí)，行人自行疏散或等待救援．

在研究不同水侵等級(jí)對(duì)疏散結(jié)果的影響時(shí)，控制其他影響因素不變，設(shè)置情景3:Ⅰ級(jí)水侵，h=0 cm；原始情景:Ⅱ級(jí)水侵，h=10 cm；情景4:Ⅲ級(jí)水侵，h=30 cm；情景5:Ⅳ級(jí)水侵，h=50 cm．圖4為不同水侵等級(jí)下站內(nèi)人數(shù)與模型運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系對(duì)比．可見(jiàn)，Ⅰ、Ⅱ級(jí)水侵時(shí)站內(nèi)人數(shù)下降的最快，Ⅲ級(jí)次之，Ⅳ級(jí)的疏散效率最低，表明在50 cm水深范圍內(nèi)，疏散效率與洪水水位、水侵等級(jí)均成反比．

圖4 不同水侵等級(jí)下站內(nèi)人數(shù)與模型運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系Fig.4 Therelationship between thenumber of peoplein the station and the running time of the model under different levels of water invasion

表6為不同水侵等級(jí)時(shí)的疏散仿真結(jié)果．可見(jiàn)，原始情景、情景3、情景4及情景5下的總疏散時(shí)間分別為8 min 20 s、8 min 32 s、8 min 45 s及9 min 11 s，表明隨著地下空間積水水位的上升，行人的走行速度下降，導(dǎo)致總體疏散效率降低，但乘客走行速度的變化對(duì)車站整體疏散結(jié)果影響不大．在疏散過(guò)程中，由于地下空間相對(duì)狹小封閉，客流較擁擠，因此，行人走行速度變化較小時(shí)不會(huì)對(duì)整體疏散效果產(chǎn)生明顯影響．

表6 不同水侵等級(jí)的疏散仿真結(jié)果Table6 Simulation resultsof evacuation under different water invasion levels

3.3 水侵條件下的應(yīng)急疏散策略仿真分析

3.3.1 調(diào)整自動(dòng)扶梯運(yùn)行方式

地鐵站發(fā)生水侵時(shí)會(huì)暫時(shí)關(guān)停自動(dòng)扶梯以減少安全隱患，以下討論不同樓梯與扶梯設(shè)置對(duì)疏散過(guò)程的影響．控制其他影響因素不變，設(shè)置原始情景:自動(dòng)扶梯停止使用，行人僅使用樓梯逃生；情景6:自動(dòng)扶梯停止運(yùn)行，等效為樓梯使用；情景7:自動(dòng)扶梯正常運(yùn)行．結(jié)果表明，原始情景的疏散時(shí)間為8 min 20 s，安全疏散比例為81.7%；情景6的疏散時(shí)間為7 min 47 s，安全疏散比例為89.7%；情景7的疏散時(shí)間為7 min 10 s，安全疏散比例為92.8%．原始情景中扶梯停用的疏散效率最低，情景6次之，情景7的疏散時(shí)間最短，疏散效率從大到小分別為自動(dòng)扶梯正常運(yùn)行＞自動(dòng)扶梯做樓梯用＞自動(dòng)扶梯禁止使用，且自動(dòng)扶梯運(yùn)行方式是影響行人疏散的重要因素，對(duì)疏散結(jié)果影響較大．

3.3.2 布設(shè)導(dǎo)流欄

根據(jù)對(duì)疏散過(guò)程的觀察可知，地鐵站通道過(guò)短的出口客流匯集，人群擁堵嚴(yán)重，在相應(yīng)出口處布設(shè)導(dǎo)流欄，將不同方向客流分隔，適當(dāng)增加通道長(zhǎng)度，可有效緩解出口處擁堵，減少疏散時(shí)間．因此，控制其他影響因素不變，設(shè)計(jì)原始情景:不布設(shè)導(dǎo)流欄；情景8:布設(shè)導(dǎo)流欄．通過(guò)增設(shè)導(dǎo)流欄策略仿真，判斷導(dǎo)流欄布設(shè)對(duì)客流疏堵的效益．

站內(nèi)通道過(guò)短的出口容易產(chǎn)生碰撞、擁堵，從而延長(zhǎng)疏散時(shí)間．本研究發(fā)現(xiàn)在相應(yīng)出口處布設(shè)導(dǎo)流欄，將不同方向客流分隔，適當(dāng)增加了通道長(zhǎng)度，可有效緩解出口處擁堵，減少疏散時(shí)間．圖5為布設(shè)導(dǎo)流欄前后的疏散時(shí)間與行人密度．可見(jiàn)，增設(shè)導(dǎo)流欄桿前后的疏散時(shí)間分別為8 min 20 s和7 min 48 s，疏散時(shí)間減少32 s；增設(shè)導(dǎo)流欄可將雙向客流分開(kāi)，從而緩解出口通道處的人群聚集．

圖5 布設(shè)導(dǎo)流欄前后的疏散時(shí)間與行人密度Fig.5 Evacuation time and pedestrian density before and after setting the diversion fence

3.3.3 增設(shè)應(yīng)急疏散口

出站閘機(jī)是疏散過(guò)程中的瓶頸點(diǎn)之一，容易造成客流擁堵．因此，本研究考慮在出站閘機(jī)旁增設(shè)應(yīng)急疏散口，提高閘機(jī)處的通過(guò)能力．設(shè)計(jì)原始情景:不增設(shè)應(yīng)急疏散口；情景9:增設(shè)應(yīng)急疏散口（圖6）．圖7為應(yīng)急疏散口增設(shè)前后的疏散時(shí)間與行人密度，可見(jiàn)，增設(shè)應(yīng)急疏散口前后的疏散時(shí)間分別為8 min 20 s和8 min 3 s，疏散時(shí)間減少17 s．由①號(hào)和⑧號(hào)疏散口疏散過(guò)程的行人密度可見(jiàn)，增設(shè)應(yīng)急疏散口能有效分擔(dān)出口移動(dòng)方向的客流，提高出站閘機(jī)處的通行能力，緩解閘機(jī)處的客流擁堵．

圖6 站廳層應(yīng)急疏散口增設(shè)位置Fig.6 Additional location for emergency evacuation exit in station hall

圖7 應(yīng)急疏散口增設(shè)前后的疏散時(shí)間與行人密度Fig.7 Evacuation timeand pedestrian density beforeand after adding emergency evacuation exits

3.3.4 疏散策略對(duì)比分析

將以上疏散策略的仿真結(jié)果進(jìn)行匯總，如表7及圖8，其中，疏散策略的優(yōu)化時(shí)間均為與原始情景的對(duì)比結(jié)果．可見(jiàn)，自動(dòng)扶梯運(yùn)行方式對(duì)疏散結(jié)果的影響最顯著，布設(shè)導(dǎo)流欄及增設(shè)應(yīng)急疏散口對(duì)提高疏散效率具有一定影響．因此，綜合考慮多種疏散策略，設(shè)計(jì)情景10，即將原本停止使用的自動(dòng)扶梯等同于樓梯使用，在出口處增設(shè)導(dǎo)流欄，并在出站閘機(jī)旁增設(shè)應(yīng)急疏散口．優(yōu)化后的模型疏散效率得到大幅提升，疏散時(shí)間為7 min 23 s，比原始情景縮短了57 s，疏散效率提升11.4%．有92.2%的行人滿足安全疏散要求，較優(yōu)化前提升10.5%．

表7 不同應(yīng)急疏散策略仿真模擬結(jié)果Table 7 Simulation results of different emergency evacuation strategies

圖8 不同疏散策略的疏散時(shí)間對(duì)比Fig.8 Comparison of evacuation time of different evacuation strategies

結(jié) 語(yǔ)

本研究以深圳車公廟地鐵站為實(shí)例，建立水侵應(yīng)急疏散仿真模型，設(shè)計(jì)11種疏散情景，研究不同水侵狀況與應(yīng)急疏散策略對(duì)疏散效率的影響，以疏散時(shí)間、安全疏散比例及行人密度作為指標(biāo)評(píng)估疏散效果，實(shí)時(shí)觀察疏散過(guò)程和輸出結(jié)果．結(jié)果表明，①進(jìn)水點(diǎn)數(shù)量和位置對(duì)疏散效果具有較大影響，出口數(shù)量越多疏散效率越高；②隨著車站水侵級(jí)別升高，行人走行速度下降，這在一定程度上影響疏散效率，但對(duì)車站整體疏散結(jié)果影響不大；③疏散效率從大到小的排序?yàn)樽詣?dòng)扶梯正常運(yùn)行＞自動(dòng)扶梯做樓梯用＞自動(dòng)扶梯禁止使用，自動(dòng)扶梯運(yùn)行方式是影響行人疏散的重要因素，對(duì)疏散結(jié)果影響較大；④在出口處布設(shè)導(dǎo)流欄，不僅能將不同方向的出站客流隔離開(kāi)，還能適當(dāng)增加通道長(zhǎng)度，有效緩解出口處擁堵；⑤在出站閘機(jī)處增設(shè)應(yīng)急疏散口能有效分擔(dān)疏散客流，提高出站閘機(jī)處的通行能力．