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        基于Pathfinder的軌道交通車站火災(zāi)疏散研究

        2023-11-21 10:22:32曹海岳
        運(yùn)輸經(jīng)理世界 2023年22期
        關(guān)鍵詞:路站站廳積壓

        曹海岳

        (寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司,浙江寧波 315100)

        0 引言

        城市軌道交通車站人員密集、空間封閉,在火災(zāi)等極端情況下,緊急疏散工作難度較大。傳統(tǒng)的火災(zāi)試驗(yàn)方法存在一定的局限性,且難以完全滿足實(shí)際需求。隨著相關(guān)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的火災(zāi)試驗(yàn)方法成本高、試驗(yàn)時(shí)間長、所需試驗(yàn)人員多等問題得到有效解決。文章以寧波市軌道交通4 號(hào)線麗江路站為例,采用Pathfinder 人員疏散模擬仿真軟件對(duì)該車站火災(zāi)應(yīng)急疏散過程進(jìn)行研究,并根據(jù)驗(yàn)證數(shù)據(jù),提出合理的火災(zāi)疏散優(yōu)化建議。

        1 Pathfinder 人員疏散模擬仿真軟件

        Pathfinder 人員疏散模擬仿真軟件中的人員運(yùn)動(dòng)模式包括SFPE 和Steering 模式。在SFPE 模式下,將最短行走距離作為人員疏散路徑選擇依據(jù),當(dāng)路徑有人員聚集時(shí),會(huì)依次排隊(duì)等候通行。而在Steering 模式下,人員疏散路徑模擬在規(guī)避障礙物、排隊(duì)超越等方面展現(xiàn)了豐富的個(gè)體屬性,如前方擁擠時(shí),人員會(huì)選擇其他疏散路徑,模擬現(xiàn)象與事實(shí)更為接近。在該次疏散仿真模擬中,使用Steering 模式。

        2 仿真實(shí)例建模

        2.1 麗江路站建筑結(jié)構(gòu)仿真環(huán)境

        在該次疏散仿真模擬過程中,以寧波市軌道交通4 號(hào)線麗江路站為研究對(duì)象,設(shè)定非換乘地下島式地鐵站的站內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)環(huán)境。

        麗江路站共設(shè)置三個(gè)出入口,每個(gè)出入口都設(shè)置兩部扶梯和一部樓梯,地下一層是站廳層,在站廳付費(fèi)區(qū)AB 兩端通過扶梯與站臺(tái)相連通,站廳有效面積約2289m2,地下二層是站臺(tái)層,在站臺(tái)中部通過樓梯與站廳連通,站臺(tái)有效面積約1122m2。由于在火災(zāi)疏散中,自動(dòng)扶梯關(guān)停等同于樓梯作為疏散通道,為了簡化仿真過程,將自動(dòng)扶梯看作相同寬度的樓梯,垂直電梯在火災(zāi)疏散中不使用,因此在仿真環(huán)境中不考慮垂直電梯因素。

        2.2 仿真環(huán)境參數(shù)設(shè)定

        由于非高峰期老年人乘坐軌道交通免費(fèi),所以麗江路站高峰期內(nèi)的客流以成年人為主,老年人和未成年人占比極小。考慮到在火災(zāi)應(yīng)急疏散情況下,人員的行走速度會(huì)加快,該次模擬仿真將疏散時(shí)的速度設(shè)為1.8m/s,其他人員參數(shù)采用軟件默認(rèn)設(shè)置。寧波地鐵采用6 節(jié)B 型車編組,列車定員載荷1460 人,高峰期列車行車間隔時(shí)間是4′15″。

        3 麗江路站火災(zāi)疏散仿真及分析

        通常情況下,麗江路站高峰期客流主要為通勤客流,早高峰進(jìn)站客流明顯多于出站客流,晚高峰出站客流明顯多于進(jìn)站客流,目前4 號(hào)線客流處于培育階段,列車運(yùn)能完全滿足需求。根據(jù)高峰期列車行車間隔時(shí)間,選取晚高峰期10min 間隔客流數(shù)據(jù)作為車站的人員疏散數(shù)量,高峰期10min 間隔最大客流數(shù)據(jù)如表1 所示。

        表1 麗江路站高峰期10min 間隔最大客流

        列車到站發(fā)生火災(zāi)時(shí),另一側(cè)站臺(tái)的列車會(huì)不停站通過或扣停在前方站,此時(shí)列車到站時(shí)車站需疏散的人數(shù)就是到站列車上的載客數(shù)與站內(nèi)還未疏散的乘客數(shù)之和,此時(shí)車站疏散最大總?cè)藬?shù)是1718 人,其中站廳人數(shù)為39 人,站臺(tái)人數(shù)為219 人,列車車廂內(nèi)人數(shù)為1460 人,且隨機(jī)分布在站臺(tái)層、站廳層和列車車廂內(nèi),晚高峰列車到站火災(zāi)人員分布如圖1 所示。

        圖1 晚高峰列車到站火災(zāi)人員分布

        仿真疏散結(jié)果如圖2、圖3 所示。根據(jù)圖2、圖3 可知,疏散總時(shí)間為523.5s,不滿足6min 的疏散時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。疏散到16.9s 時(shí)第一個(gè)乘客到達(dá)安全出口,疏散到45s 時(shí),列車?yán)锏拇蟛糠殖丝鸵咽枭⒌秸九_(tái),此時(shí)站臺(tái)積壓的乘客數(shù)量最多有1257 人,站臺(tái)人員在402s 內(nèi)可全部疏散到站廳。在疏散開始后5s,站臺(tái)的樓梯口開始產(chǎn)生人員積壓,到45s 站臺(tái)樓梯口人員積壓密度最大,一直持續(xù)到192s 站臺(tái)樓梯口積壓逐步緩解,站廳疏散50s 時(shí),人員在出站閘機(jī)處開始積壓,疏散220s時(shí),B 端閘機(jī)處積壓密度達(dá)到最大,且會(huì)導(dǎo)致站臺(tái)B端扶梯處上來的疏散人員停滯移動(dòng),持續(xù)到310s 時(shí),閘機(jī)處的積壓逐步緩解。

        圖2 車站疏散人員數(shù)量變化

        圖3 出入口人流量變化圖

        通過以上仿真分析可知,在車站的火災(zāi)疏散過程中,閘機(jī)口、樓梯口是疏散瓶頸,可通過釋放車站所有閘機(jī)及邊門增加閘機(jī),同時(shí)在站廳、站臺(tái)扶梯口擺放鐵馬或增加人員引導(dǎo),加快疏散人員,減少客流沖突。考慮到B 端出站閘機(jī)處是疏散瓶頸,在付費(fèi)區(qū)B 端出站閘機(jī)處擺放鐵馬進(jìn)行引導(dǎo),加快疏散速度后再次進(jìn)行仿真分析,優(yōu)化后的客流組織如圖4 所示。

        圖4 優(yōu)化后的客流組織車站俯視圖

        優(yōu)化后的客流組織仿真疏散結(jié)果如圖5、圖6 所示。由圖5、圖6 可知,疏散總時(shí)間為347s,疏散總?cè)藬?shù)1718 人,滿足6min 疏散時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。疏散到15.6s時(shí),第一個(gè)乘客到達(dá)安全出口,疏散到40s 時(shí),列車?yán)锏拇蟛糠殖丝鸵咽枭⒌秸九_(tái),此時(shí)站臺(tái)積壓的疏散人員數(shù)量達(dá)到最多,站臺(tái)人員在249s 全部疏散到站廳。站廳A 端出站閘機(jī)處未產(chǎn)生人員積壓,站廳B 端出站閘機(jī)處在50~135s 這段時(shí)間出現(xiàn)少量人員排隊(duì)積壓情況。

        圖5 優(yōu)化后的車站疏散人員數(shù)量變化

        圖6 優(yōu)化后的出入口人流量變化圖

        如果車站在列車到站前已將站內(nèi)乘客疏散完畢,這時(shí)通過仿真軟件得到的疏散結(jié)果為:疏散總時(shí)間322s,疏散總?cè)藬?shù)1460 人,滿足6min 的疏散時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。

        4 結(jié)論

        通過Pathfinder 人員疏散模擬仿真軟件對(duì)軌道交通車站火災(zāi)疏散情況進(jìn)行仿真分析,人員疏散過程基本符合真實(shí)情況,得出以下結(jié)論:

        第一,考慮目前客流尚處于培育階段,仿真模擬下的客流量在一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn),在現(xiàn)有條件下車站基本可以保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成安全應(yīng)急疏散。

        第二,車站內(nèi)的樓梯口、扶梯口、閘機(jī)口及通道是站內(nèi)疏散的瓶頸,可以通過改變扶梯運(yùn)行方向、閘機(jī)釋放、優(yōu)化客流組織引導(dǎo)等方式加快疏散速度。

        第三,車站內(nèi)工作人員有限,在支援人員到來前,車站可根據(jù)仿真結(jié)果將工作人員優(yōu)先安排在積壓排隊(duì)嚴(yán)重的瓶頸點(diǎn),進(jìn)行客流引導(dǎo)疏散。

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