王 寧，莊異凡，張煜濤，沈愷琪，劉尚林，彭俊豪

上海工程技術(shù)大學城市軌道交通學院

0 引 言

為響應《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》號召，交通運輸部表示將深入推進創(chuàng)新驅(qū)動，大力發(fā)展智慧交通，發(fā)展高品質(zhì)客運服務。中國城市軌道交通協(xié)會提出“交通強國，城軌擔當”的概念。為了向乘客提供更舒適的乘車體驗和更明確的引導方式，應充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的優(yōu)勢，使現(xiàn)有引導設(shè)施逐步升級為智慧化引導設(shè)施系統(tǒng)。

對于現(xiàn)有常態(tài)引導標識，陳鐵東[1]總結(jié)了其功能主要包含：引導功能、確認功能、信息展示功能和安全保障功能。在常態(tài)下，標識可以參與軌道交通空間規(guī)劃和路線引導，用標準化顏色和形狀使乘客快速識別相關(guān)內(nèi)容，避免乘客視覺效果混亂。在秩序的維護等方面，常態(tài)標識大類中的常態(tài)引導系統(tǒng)作為一個綜合性的空間信息系統(tǒng)[2]，可使乘客更容易認知客運站內(nèi)的結(jié)構(gòu)，可以有效地縮短乘客通過的時間，從而提高地鐵車站的使用功能。

相較于常態(tài)引導系統(tǒng)，應急疏散引導系統(tǒng)最主要的特性是：可見性、可理解性和可信任度[3]。孫澄宇認為發(fā)生緊急情況時，在煙霧警報等外界干擾下，人們難以保持理智去尋找標識，如何讓乘客及時找到提供疏散信息的應急標識，如何提供正確及時的方向指引仍是值得研究的方向?？拙S偉[4]的團隊對疏散標識以及應急廣播系統(tǒng)對疏散的影響進行了研究，得出疏散標識和廣播系統(tǒng)的正常運行能夠輔助乘客增加對標識組合的可理解性，使乘客采取更果斷的行動，對整體疏散時間的減少起著顯著作用，所以應急引導系統(tǒng)可以考慮采用廣播燈牌相組合的方式。人們的行動同樣受趨光性[5]、從眾性[6]等特性影響，也可以從行為學、心理學等多個角度，借助科技手段進行深入研究。

本文從地鐵站內(nèi)現(xiàn)有引導設(shè)施及系統(tǒng)作為切入點，分析其主要功能特點，進而分析現(xiàn)有應急疏散引導設(shè)施和系統(tǒng)所存在的不足之處。針對性提出相應優(yōu)化設(shè)計思路，介紹其功能架構(gòu)、數(shù)據(jù)流程，并假設(shè)某一地鐵站發(fā)生火災緊急事件，對其進行案例分析，具體展示本系統(tǒng)通過人機交互面板快速實現(xiàn)連續(xù)引導、動態(tài)調(diào)整的方法，為地鐵車站應急疏散引導系統(tǒng)的優(yōu)化提供可嘗試的改進思路。

1 地鐵客流疏散引導設(shè)施現(xiàn)狀和分析

1.1 地鐵車站疏散引導設(shè)施類型和功能

現(xiàn)在的地鐵車站引導設(shè)施可以分為三大類：導向性引導設(shè)施、說明性引導設(shè)施、應急疏散類引導設(shè)施。

導向性引導設(shè)施是指引乘客進站、乘車、出站以及換乘最為主要的一種設(shè)施，其作用就是要清晰、準確地將乘客從起始點引導至目的地[7]。

說明性引導設(shè)施通常包含了大量內(nèi)容，為乘客選擇行動路線提供必要的指引信息，滿足使用者多樣化的需求，一般使用示意圖的形式表現(xiàn)出來[8]。

應急疏散引導設(shè)施是在緊急情況下引導人員疏散的重要標志，主要作用是緊急情況下為乘客提供指導性、方向性的信息，協(xié)助乘客到達安全位置[9]。應急疏散引導標識可以顯著地提高人員疏散效率，進而減少人員傷亡。如表1，列舉了現(xiàn)有的地鐵車站疏散引導設(shè)施的功能。

表1 常見引導設(shè)施及其功能

地鐵客流引導設(shè)施，可以分成“常態(tài)”和“緊急狀態(tài)”兩種情況。導向性和說明性屬于常態(tài)地鐵客流引導設(shè)施，主要用于常態(tài)情況下的乘客引導；應急引導設(shè)施屬于緊急狀態(tài)地鐵客流引導設(shè)施，主要用于突發(fā)事件的乘客引導。

1.2 地鐵車站應急疏散類引導設(shè)施的現(xiàn)狀與不足

應急疏散類引導設(shè)施對乘客疏散起到重要作用。應急疏散類引導設(shè)施主要面向具有動態(tài)變化、危害性大等特點的突發(fā)緊急事件。因此，應急疏散類引導設(shè)施應當具備靈活判斷、動態(tài)引導等功能。但是現(xiàn)階段應對突發(fā)事件情況的應急疏散類引導設(shè)施的種類少，應急疏散引導系統(tǒng)仍存在諸多可改進之處?，F(xiàn)列舉了以下不足：

（1）緊急事件實時感知能力弱

地鐵車站客流量巨大，在傳統(tǒng)人工加以現(xiàn)有應急引導設(shè)施的輔助下，很難在復雜環(huán)境中對緊急事件進行快速判斷。從而導致發(fā)現(xiàn)不及時或忽視其前期過程，使得緊急事件失去控制造成嚴重的人員財產(chǎn)傷亡。故需對緊急事件實現(xiàn)實時感知。

（2）設(shè)施連續(xù)引導性不足

現(xiàn)有引導設(shè)施由于布設(shè)位置、車站具體布局等因素影響，存在布設(shè)距離不當、布設(shè)混亂導致信息傳遞歧義等問題，易造成錯誤引導或引導中斷，使得在緊急情況下乘客無法快速疏散并可能造成局部擁堵。因此地鐵車站存在對具有強連續(xù)性引導功能應急引導設(shè)施的需求。

（3）引導方向無法實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整

地鐵車站現(xiàn)有的引導設(shè)施多為靜態(tài)引導型設(shè)施，在突發(fā)緊急事件時，無法根據(jù)緊急事件的具體區(qū)域以及波及范圍變化而靈活調(diào)整引導方向，致使在引導乘客疏散過程中效率低下。所以在地鐵車站實際應急疏散中，需要可以根據(jù)具體緊急事件情況靈活調(diào)整引導方向的引導系統(tǒng)作為支撐。

（4）智能化程度低

現(xiàn)有緊急事件判定方式仍然停留在較為簡單的人工或機器單一判定，無法實現(xiàn)主客觀判斷相結(jié)合進行緊急事件分析，智能化程度較低，易產(chǎn)生諸多問題。如煙霧報警器等無法實現(xiàn)多元信息綜合判定，同時工作人員也無法靈活處理各類特殊情況所帶來的單一信息類型的誤報。應當采取多種判定綜合分析，可作為提高應急引導系統(tǒng)智能化提升的重要途徑。

2 地鐵車站客流智能應急引導系統(tǒng)設(shè)計思路

2.1 新型應急疏散引導系統(tǒng)功能架構(gòu)

針對以上應急疏散引導系統(tǒng)不足以及優(yōu)化需求，提出相應設(shè)計思路，其功能架構(gòu)如圖1所示，包含狀態(tài)感知層、數(shù)據(jù)處理層、分析模擬層、指令執(zhí)行層，各層含有一個或多個功能模塊。其中，狀態(tài)感知層負責為數(shù)據(jù)分析層提供各類緊急事件數(shù)據(jù)參考。得到相關(guān)處理結(jié)果作為分析模擬層決策依據(jù)，并可以通過人機交互面板實現(xiàn)各類信息實時展示，進而作出綜合決策。最終由指令執(zhí)行層根據(jù)綜合決策控制智能引導燈，實現(xiàn)緊急情況下的疏散引導。具體功能實現(xiàn)如下：

圖1 新型應急疏散引導系統(tǒng)功能架構(gòu)

狀態(tài)感知層。主要包含多種傳感設(shè)備，對地鐵車站各類緊急事件相關(guān)參數(shù)進行實時感知。相較于原有應急疏散引導系統(tǒng)，更大程度上利用車站現(xiàn)有設(shè)施功能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多類數(shù)據(jù)不間斷實時感知。

數(shù)據(jù)處理層。通過數(shù)據(jù)提取整合模塊對上一層所采集的車站各類緊急事件數(shù)據(jù)進行分析，并通過數(shù)據(jù)閾值判定模塊實現(xiàn)緊急事件多元信息綜合判定，風險數(shù)據(jù)計算模塊對緊急事件參數(shù)計算，根據(jù)不同緊急事件等級計算模型得到對應風險等級，人為干預后得到綜合判定結(jié)果。在數(shù)據(jù)處理完畢后，通過數(shù)據(jù)迭代記憶模塊進行固定時間周期的數(shù)據(jù)迭代儲存。相較于傳統(tǒng)應急疏散引導系統(tǒng)，可以更快并直觀地將各區(qū)域異常情況向決策者反饋，從而使得在各類緊急事件發(fā)展初期就可以讓決策者有足夠?qū)崟r數(shù)據(jù)支持做出相應判斷。擁有判定快速、正確率高的優(yōu)點。

分析模擬層。主要負責通過數(shù)據(jù)處理層得到的判定結(jié)果，基于地鐵車站實時緊急事件情況進行疏散引導路徑模擬，并在人工干預下得到綜合決策結(jié)果?？梢栽诓煌瑫r間段內(nèi)，根據(jù)緊急事件的發(fā)展速度等變化，對疏散引導路徑進行相應調(diào)整。相較于傳統(tǒng)應急疏散引導系統(tǒng)，可以在緊急事件的動態(tài)變化中，得出此時段內(nèi)的疏散引導路徑，保證引導方向正確性，實現(xiàn)正確連續(xù)引導。

指令執(zhí)行層。主要將緊急事件下所得到的對應時間段疏散引導路徑，轉(zhuǎn)化成智能引導燈工作指令，控制其進入工作狀態(tài)。相比于傳統(tǒng)應急疏散引導系統(tǒng)，可以通過與車站基礎(chǔ)設(shè)施照明燈功能相結(jié)合，有效避免了引導設(shè)施布設(shè)不當而導致的引導混亂，并可以通過其連續(xù)布設(shè)、車站覆蓋率高的特點，加以動態(tài)更新引導路徑、燈光連續(xù)引導實現(xiàn)動態(tài)連續(xù)性引導功能。

2.2 新型應急疏散引導系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

本新型應急疏散引導系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程可實現(xiàn)實時感知，為循環(huán)過程。其中一次完整流程如圖2所示。通過狀態(tài)感知層獲得緊急事件參數(shù)、車站客流參數(shù)及其采集時間、地點，傳輸至數(shù)據(jù)分析層進而得到緊急事件類型、等級、影響范圍，作為方案模擬層數(shù)據(jù)參考并得到疏散引導路徑，將其傳輸至指令執(zhí)行層，最終得到智能引導燈疏散引導指令。

圖2 新型應急疏散引導系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

3 案例應用

以浙江某一地鐵站為例，其站廳層規(guī)格為：長43 m、寬11 m。相鄰四個智能引導燈組成長為1.5 m、寬為1 m的設(shè)備矩陣。現(xiàn)假設(shè)車站站廳層處于突發(fā)火災情況下，簡略介紹本系統(tǒng)工作情況以及人機交互面板具體內(nèi)容。

本系統(tǒng)狀態(tài)感知層實時感知到站廳內(nèi)出現(xiàn)煙霧濃度、溫度參數(shù)異常點，并利用數(shù)據(jù)處理層判定事件類型為火災，基于參數(shù)數(shù)值，得到緊急事件等級，列為二級。據(jù)上述相關(guān)數(shù)據(jù)以及車站客流數(shù)據(jù)，方案模擬層給出危險區(qū)域范圍、較為危險區(qū)域范圍、安全區(qū)域范圍、預設(shè)引導路徑方案，并通過人機交互面板展示、調(diào)整得到綜合決策結(jié)果，最后應用到指令執(zhí)行層，控制各智能引導燈進行疏散引導工作。

其中人機交互面板主要包括狀態(tài)欄、引導路徑展示及選中設(shè)施工作狀態(tài)。管理人員可以通過面板實時得到緊急事件相關(guān)數(shù)據(jù)。例如根據(jù)A、B出口不同擁擠程度，對系統(tǒng)預設(shè)路徑修改得到調(diào)整后路徑。最后指令實際應用到各個智能引導燈上。其中智能引導燈存在多種工作狀態(tài)，以所選坐標為（1，15）的智能引導燈為例，其位于調(diào)整后路徑上，設(shè)施工作狀態(tài)為應急狀態(tài)，閃爍且為綠色，從而實現(xiàn)動態(tài)引導功能。所述面板如圖3所示。藍色安全范圍為正常狀態(tài)，智能引導燈常亮完成照明功能；危險區(qū)域、較為危險范圍為應急狀態(tài)，根據(jù)危險程度分別為紅色、黃色常亮，起到警示功能，避免造成引導方向錯誤。

圖3 地鐵車站應急引導疏散系統(tǒng)人機交互面板

4 結(jié) 論

本文通過分析地鐵車站現(xiàn)有疏散引導設(shè)施現(xiàn)狀及應急疏散引導系統(tǒng)存在的主要不足，針對性地提出通過地鐵車站各類緊急事件實時采集數(shù)據(jù)、對緊急事件進行多元信息綜合判定并實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整疏散引導路徑、通過智能引導燈進行連續(xù)引導，這一新型地鐵車站應急疏散引導設(shè)施設(shè)計思路，并對其功能架構(gòu)、數(shù)據(jù)流程進行完整介紹。同時假設(shè)某一地鐵站發(fā)生火災，對其進行案例分析，主要介紹本系統(tǒng)可借助人機交互面板實現(xiàn)各類緊急事件信息展示，并可以快捷調(diào)整疏散引導路徑進而控制智能引導燈執(zhí)行相關(guān)指令，提高其智能化程度，滿足實時感知、動態(tài)調(diào)整、連續(xù)引導等功能需求。為應急疏散引導系統(tǒng)優(yōu)化提供新思路，對城市軌道交通地鐵車站緊急事件下的客流疏散引導起到一定的借鑒意義。