地鐵車站人群集散能力瓶頸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

吳賢國(guó),劉夢(mèng)潔,張立茂,方偉立

(華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院,武漢　430074)

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地鐵車站人群集散能力瓶頸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

吳賢國(guó),劉夢(mèng)潔,張立茂,方偉立

(華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院,武漢430074)

摘要：城市軌道交通日益增長(zhǎng)的需求與有限的地鐵站空間之間的矛盾日益加劇,引發(fā)地鐵站內(nèi)擁擠位置的人群集散風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及人流控制成為亟待解決的問(wèn)題,提出選取人流密度、關(guān)聯(lián)人群組數(shù)和人流負(fù)荷率作為瓶頸點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo),給定各指標(biāo)的量化打分方式并制定各得分情況下指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。借鑒LED評(píng)分法,提出風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算公式D=K·N·S以確定人群集散風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),為集散管理提供判斷依據(jù)。結(jié)合武漢市洪山廣場(chǎng)地鐵站乘客流通情況,采用Anylogic仿真模擬得到相關(guān)人流參數(shù),根據(jù)制定的瓶頸點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià),得出該車站整體集散風(fēng)險(xiǎn)處于中等水平的結(jié)論,并針對(duì)結(jié)果提出應(yīng)加強(qiáng)乘客引導(dǎo),增設(shè)欄桿分流及增加檢票口等風(fēng)險(xiǎn)控制策略。評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際基本相符,為地鐵站內(nèi)人群集散瓶頸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及控制提供決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；集散能力；瓶頸點(diǎn)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；Anylogic仿真

城市軌道交通建設(shè)是我國(guó)城市發(fā)展過(guò)程中的重要因素，隨著應(yīng)用的普及，龐大的客流量與有限的車站面積和固定的空間布置之間的矛盾也日漸凸顯。地鐵車站中的人群擁擠乃至踩踏事故時(shí)有發(fā)生，且大多位于空間結(jié)構(gòu)變化或流線交叉的瓶頸位置。因此，合理地針對(duì)車站瓶頸進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有重要的意義。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)的研究主要集中在評(píng)價(jià)體系的建立上，并形成了相應(yīng)的成果[1-3]。在疏散研究中，張?jiān)泼鱗4]通過(guò)模型參數(shù)模型得出了合理的疏散設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)控制的人流極限值，Hughes R L[5]對(duì)地鐵車站集散中人流參數(shù)間的關(guān)系及行人路徑方法進(jìn)行了研究，南海超[6-7]等人編制出通道行人仿真軟件解決地鐵通道寬度設(shè)置問(wèn)題，孫燁輝[7]對(duì)地鐵內(nèi)自動(dòng)售票設(shè)施的服務(wù)效率進(jìn)行了研究，為窗口優(yōu)化管理提供了參考和依據(jù)。為了研究交通瓶頸處的擁擠現(xiàn)象，弓晉麗[8]等提出了瓶頸擁擠的識(shí)別算法，陳紹寬[9]等也針對(duì)地鐵站內(nèi)樓梯和通道建立了瓶頸點(diǎn)分析模型。但從乘客進(jìn)出站階段人群集散瓶頸的角度，綜合考慮行人感知、通行能力和不確定性等多方面的風(fēng)險(xiǎn)以確定地鐵站人群集散風(fēng)險(xiǎn)的研究比較缺乏。因此，本文通過(guò)探討瓶頸形成的原因，分析影響瓶頸點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)水平的因素，并構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，結(jié)合Anylogic仿真結(jié)構(gòu)判斷地鐵站集散瓶頸的風(fēng)險(xiǎn)狀況，從而確定整個(gè)車站的集散風(fēng)險(xiǎn)，并制定防范措施，為城市軌道交通集散瓶頸識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控提供參考依據(jù)。

1地鐵站集散瓶頸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論

瓶頸一般指整體中對(duì)結(jié)果影響較大的關(guān)鍵限制因素。地鐵站集散能力的瓶頸，則是地鐵站內(nèi)人群集散過(guò)程中由于結(jié)構(gòu)或設(shè)施布置的限制，人流容易發(fā)生擁堵的位置。集散瓶頸一般存在于走道突然變窄的通道處，不便通行的樓梯處，或人流網(wǎng)交叉的地方。根據(jù)瓶頸點(diǎn)位置特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)考察的實(shí)際情況，得出地鐵站內(nèi)集散瓶頸的形成原因主要有：乘客行走路線路交叉，設(shè)施容量不足或布置不合理，設(shè)施間的通行能力不匹配等。

地鐵站內(nèi)集散瓶頸風(fēng)險(xiǎn)的大小與人流量、瓶頸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)及集散狀態(tài)等因素有關(guān)。其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程如圖1所示。

圖1　集散瓶頸點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程

首先根據(jù)一般人流風(fēng)險(xiǎn)控制要點(diǎn)確定瓶頸風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，并參考行業(yè)規(guī)范及相關(guān)研究成果劃分各指標(biāo)不同取值對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，綜合各指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定瓶頸點(diǎn)集散風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。然后結(jié)合地鐵站空間布局確定乘客走向，確定瓶頸點(diǎn)位置，再根據(jù)選定的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)針對(duì)性地對(duì)地鐵站(尤其是瓶頸點(diǎn))人群集散狀態(tài)進(jìn)行仿真。最后結(jié)合瓶頸點(diǎn)人群集散狀態(tài)評(píng)價(jià)地鐵站集散風(fēng)險(xiǎn)，并分析給出風(fēng)險(xiǎn)控制建議。

2地鐵車站行人流參數(shù)分析

2.1　行人流參數(shù)關(guān)系模擬

行人流基本參數(shù)主要包括人流量、人流速率、人流密度和行人占用空間。國(guó)內(nèi)外大量研究表明人流密度受人流速率的影響，行人占用空間和人流密度均用來(lái)描述某區(qū)域內(nèi)的人群密集程度，從數(shù)值上看互為倒數(shù)，因此本文采用最直觀的人流密度指標(biāo)描述人流擁擠程度。行人流參數(shù)是瓶頸點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)判斷最重要的指標(biāo)，人流密度和行人流量通常直接被作為瓶頸判斷標(biāo)準(zhǔn)[10]，通過(guò)探討兩者之間的關(guān)系確定瓶頸點(diǎn)人流密度臨界值。

圖2　通道處人流量與人流密度關(guān)系曲線

以武漢市地鐵2號(hào)線一期工程洪山廣場(chǎng)地鐵車站為例評(píng)價(jià)集散瓶頸風(fēng)險(xiǎn)。考慮到瓶頸點(diǎn)的位置，選擇水平通道和上下樓梯作為研究主體，因?yàn)殡娞菰谑枭⒅胁慌c人流路線產(chǎn)生明顯沖突，本研究中不考慮這一因素。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到水平通道處的人流密度與人流量對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2中散點(diǎn)所示，經(jīng)不同函數(shù)模型模擬得出二次多項(xiàng)式模型擬合度最高的結(jié)論，得到水平通道處人流密度K與人流量Q的關(guān)系如式(1)所示。采用同樣的方法對(duì)樓梯處上行、下行人流的人流密度與人流量關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到圖3、圖4。二次多項(xiàng)式模擬得到關(guān)系式(2)、(3)。

(1)

(2)

(3)

式中，Q為人流量，p/min/m；k為人流密度，p/min；R2為曲線擬合平方差，一般認(rèn)為R2≥0.8表示擬合效果好。

圖3　樓梯處上行人群人流量與人流密度關(guān)系曲線

圖4　樓梯處下行人群人流量與人流密度關(guān)系曲線

從圖中可以看出，采用二次多項(xiàng)式模擬的擬合度比較高。從擬合關(guān)系式可知當(dāng)人流密度為1.54 p/m2時(shí)，通道處的人流量達(dá)到最大值，樓梯處上行和下行人流量最大時(shí)對(duì)應(yīng)的人流密度分別為2.14 p/m2和1.99 p/m2。當(dāng)人流密度超過(guò)此值時(shí)，將出現(xiàn)人群擁堵現(xiàn)象，人流量反而減小。因此，將各點(diǎn)人流量最大時(shí)的人流密度作為該點(diǎn)的臨界密度。另外根據(jù)式(1)～式(3)可知，當(dāng)?shù)罔F站通道內(nèi)、上行、下行樓梯處人流密度分別達(dá)到3.10、4.28、4.00 p/m2時(shí)人流量降為0，通道處將出現(xiàn)人群鎖死現(xiàn)象，乘客無(wú)法通行，因此必須嚴(yán)格控制行人流密度。

2.2　行人流密度預(yù)警級(jí)別劃分

行人流密度作為集散能力評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，用于判斷其預(yù)警級(jí)別具有重要的意義。中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院于2006年發(fā)布的《國(guó)家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》中已明確規(guī)定，對(duì)可能發(fā)生和可以預(yù)警的突發(fā)公共事件應(yīng)進(jìn)行預(yù)警，應(yīng)根據(jù)突發(fā)事件性質(zhì)、規(guī)模、可控程度、危害程度等因素確定預(yù)警級(jí)別及預(yù)警措施，一般將預(yù)警級(jí)別劃分為四級(jí)：Ⅰ級(jí)為特別重大級(jí)別，也稱紅色預(yù)警，Ⅱ級(jí)為一般重大級(jí)別，為橙色預(yù)警，Ⅲ級(jí)為較大級(jí)別，為黃色預(yù)警，Ⅳ級(jí)為一般以級(jí)別，為藍(lán)色預(yù)警[11]。目前也有學(xué)者根據(jù)上面的要求對(duì)公共事件發(fā)生時(shí)預(yù)警級(jí)別的具體確定方法進(jìn)行了研究[12]，結(jié)合已有研究成果建立以臨界人流密度為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)警級(jí)別劃分細(xì)則如表1所示。

表1　人流密度監(jiān)測(cè)預(yù)警級(jí)別劃分

注：kp表示預(yù)測(cè)行人流密度，K表示臨界人流密度。

根據(jù)表1給定的人流密度預(yù)警級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)和各區(qū)域人流密度臨界值，可以確定地鐵車站內(nèi)通道處或樓梯處的人流密度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)計(jì)算得到預(yù)警級(jí)別與各區(qū)域人流密度的關(guān)系如表2所示。

表2　地鐵站內(nèi)預(yù)警級(jí)別與預(yù)測(cè)人流密度關(guān)系

3瓶頸點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)

地鐵站人群集散瓶頸點(diǎn)的形成是由多種因素相互影響共同作用的結(jié)果。本文將識(shí)別影響瓶頸點(diǎn)集散風(fēng)險(xiǎn)的因素，并給出指標(biāo)確定方法及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分原則，為地鐵站瓶頸點(diǎn)集散風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。

3.1　瓶頸點(diǎn)集散風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)影響因素識(shí)別

目前地鐵站人群集散瓶頸點(diǎn)確定時(shí)大多只考慮人流密度因素，而人群擁擠及疏散的復(fù)雜性決定了影響因素的多樣性，人群集散過(guò)程中人流速度和人流量等基本參數(shù)、人群成拱現(xiàn)象、疏散時(shí)間及空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等也會(huì)對(duì)人群集散瓶頸產(chǎn)生影響[12-13]。本研究綜合考慮各種因素，結(jié)合運(yùn)營(yíng)過(guò)程中地鐵站的實(shí)際狀況，從重要性、獨(dú)立性和便于測(cè)量的角度考慮，選取人流密度、關(guān)聯(lián)點(diǎn)個(gè)數(shù)和人流負(fù)荷率三個(gè)指標(biāo)作為集散風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。實(shí)際上，行人恐慌程度、人群組成等也會(huì)對(duì)集散風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生影響，考慮到這些因素不便于測(cè)量評(píng)價(jià)，且一定程度上能從選定的評(píng)價(jià)指標(biāo)中反應(yīng)出來(lái)，因此不單獨(dú)考慮這些因素的影響。

(1)人流密度(a1)：指單位面積上的行人人數(shù)，單位是p/m2。瓶頸點(diǎn)集散風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的人流密度是指根據(jù)地鐵站疏散仿真得到的預(yù)測(cè)人流密度值。

(2)關(guān)聯(lián)人群組數(shù)(a2)：指與瓶頸點(diǎn)相連通的人群組數(shù)。由于地鐵站內(nèi)行人行走目標(biāo)確定，同一進(jìn)站點(diǎn)、接受相同服務(wù)項(xiàng)目的乘客一般具有相似的走向，因此可以建立地鐵站內(nèi)的行人流線網(wǎng)，從而確定瓶頸點(diǎn)的關(guān)聯(lián)人群組數(shù)。

(3)人流負(fù)荷率(a3)：指滯留人數(shù)與通行人數(shù)的比值，從通行量的角度反應(yīng)人群擁擠狀況。在地鐵站瓶頸點(diǎn)，存在集散風(fēng)險(xiǎn)時(shí)一般伴隨著行人滯留，及時(shí)有效的行人疏散是降低集散風(fēng)險(xiǎn)的重要方法，而人群滯留狀態(tài)能否緩解受滯留人數(shù)與通行水平的共同影響。人流負(fù)荷率的計(jì)算如公式(4)、(5)所示[12,14]。

(4)

(5)

式中，a3為人流負(fù)荷率；Ns為滯留人數(shù)，人；P為特定通行時(shí)間內(nèi)的人流量，人，根據(jù)通道性質(zhì)的不同，水平通道處通行時(shí)間取10 s，樓梯處每層通行時(shí)間取30 s；T為疏散總時(shí)間，s；T0為開始發(fā)生人群滯留的時(shí)刻，s；fi(t)為通道的第i個(gè)分支入口t時(shí)刻的人群流動(dòng)系數(shù)，人/m·s；f(t)為通道出口t時(shí)刻人群流動(dòng)系數(shù)，人/m·s；bi(t)為第i個(gè)分支入口t時(shí)刻人流寬度，m；B(t)為通道出口t時(shí)刻人流寬度，m，通常用出口寬度代替；n為分支入口的數(shù)目。

3.2　瓶頸點(diǎn)集散風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

本研究確定了3個(gè)影響因素，具有不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為了便于量化評(píng)價(jià)，根據(jù)各指標(biāo)值與集散風(fēng)險(xiǎn)間的關(guān)系，將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)用極高、較高、中等、一般、低表示，對(duì)應(yīng)的安全評(píng)價(jià)得分依次為1～5分，得到風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)見表3[15]。

表3　瓶頸點(diǎn)集散能力影響因素風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)分級(jí)及得分

瓶頸點(diǎn)最終的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)借鑒LEC評(píng)價(jià)法(格雷厄姆評(píng)價(jià)法)。風(fēng)險(xiǎn)值D=L×E×C，其中L表示事故發(fā)生的可能性，E表示人員暴露于危險(xiǎn)環(huán)境中的頻繁程度，C表示事故發(fā)生可能造成的后果，D表示系統(tǒng)的危險(xiǎn)性。本研究確定瓶頸點(diǎn)的集散風(fēng)險(xiǎn)時(shí)采用人流密度、關(guān)聯(lián)人數(shù)組數(shù)和人流負(fù)荷率作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中人流密度直觀顯示人群集散的結(jié)果，類似于LEC評(píng)價(jià)法中的“C”，關(guān)聯(lián)人群組數(shù)表征能夠引發(fā)集散問(wèn)題的可能性，類似于“L”，人流負(fù)荷率反映當(dāng)前狀態(tài)下人群通行量超過(guò)正常負(fù)荷的程度，類似于“E”，因此可以建立類似于“LEC評(píng)價(jià)法”的“KNS風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法”。定義風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值D=K×N×S，其中，K表示人流密度得分，N表示關(guān)聯(lián)人群組數(shù)得分，S表示人流負(fù)荷率得分。D值越小說(shuō)明該點(diǎn)集散風(fēng)險(xiǎn)越高。根據(jù)實(shí)際工程中風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)與各瓶頸指標(biāo)得分的關(guān)系，確定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值D的取值與瓶頸點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的關(guān)系如表4所示。

表4　安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

確定某地鐵站瓶頸點(diǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，首先應(yīng)通過(guò)初步觀察和模擬確定瓶頸點(diǎn)，然后根據(jù)實(shí)際運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀確定各瓶頸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的各指標(biāo)所處的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，并采用量化得分R=[K，N，S]表示，再根據(jù)D=K×N×S確定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值，最后根據(jù)表4確定瓶頸點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。例如，某地鐵站內(nèi)某瓶頸點(diǎn)各指標(biāo)取值依次為：R=[3，2，3]，則該點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值為18，說(shuō)明瓶頸點(diǎn)處于中等風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，需采取專業(yè)集散安全防范措施。

4案例分析

以武漢市洪山廣場(chǎng)地鐵站為例進(jìn)行研究。該地鐵站是武漢軌道交通2號(hào)線和4號(hào)線的換乘車站，由地下一層的站廳層和地下二層、三層的站臺(tái)層組成。該車站共有15個(gè)出入口，人流量較大。地下三層的換乘布置形式使得人流交叉點(diǎn)較多，垂直通行的人流擁擠風(fēng)險(xiǎn)增大。為了便于仿真，本研究以包含乘客上下、水平通行和車站出入的地下一層中的第一付費(fèi)區(qū)為例進(jìn)行瓶頸點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)分析。

4.1　地鐵站人流參數(shù)Anylogic仿真

Anylogic是一款可以對(duì)離散、連續(xù)和混合系統(tǒng)建模和仿真的工具，采用Anylogic中以社會(huì)力模型為基礎(chǔ)的行人庫(kù)模塊對(duì)洪山廣場(chǎng)地下一層第一付費(fèi)區(qū)行人集散情況進(jìn)行模擬，仿真基礎(chǔ)平面如圖5所示。

將搜集整理和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查得到的客流量和路徑選擇比例等參數(shù)導(dǎo)入模型后，對(duì)模擬區(qū)域內(nèi)的人流狀況進(jìn)行初步識(shí)別，得到該區(qū)域內(nèi)瓶頸點(diǎn)主要位于付費(fèi)區(qū)出入口、上下扶梯口和行人流線交叉點(diǎn)等位置，如圖5中A、B、C、D1、D2、E1、E2、F1、F2點(diǎn)所示，模擬結(jié)果和實(shí)際調(diào)查結(jié)果基本相符。模擬過(guò)程中某一時(shí)刻三維圖如圖6所示，各位置的局部人流狀況如圖7所示。

圖5　洪山廣場(chǎng)地下一層第一付費(fèi)區(qū)平面

圖6　洪山廣場(chǎng)一層行人模擬三維圖

圖7　地鐵站內(nèi)局部人流狀況模擬

利用Anylogic對(duì)這些點(diǎn)人流參數(shù)進(jìn)行采集，得到地鐵到站后的6 min內(nèi)各瓶頸點(diǎn)的平均人流密度和人流量，考慮到地鐵站內(nèi)人流通行狀況受多種因素的影響，人流量及行人通行狀況存在較大不確定性，因此本研究對(duì)該地鐵站的人流狀況進(jìn)行了50次模擬，針對(duì)各考察點(diǎn)得到50組人流密度和人流量平均值，再對(duì)50次模擬結(jié)果取平均值得到各點(diǎn)最終的人流密度值及人流量，如表5所示。其中以A點(diǎn)為例，得到50次模擬中人流密度與人流量平均值如圖8所示。

表5　瓶頸點(diǎn)區(qū)域密度及人流量統(tǒng)計(jì)

圖8　瓶頸點(diǎn)A處人流密度與人流量統(tǒng)計(jì)圖

4.2　人群集散瓶頸風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)

分析整理Anylogic仿真統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到各瓶頸點(diǎn)的各指標(biāo)值及對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)如表6所示。各瓶頸點(diǎn)的人流密度(a1)指標(biāo)值直接由統(tǒng)計(jì)值得到，關(guān)聯(lián)人群組數(shù)(a2)指標(biāo)值根據(jù)平面布局得到，例如：A點(diǎn)人流狀況受來(lái)自每組電梯的乘客和進(jìn)站乘客的共同影響，如圖5所示，因此共有5組關(guān)聯(lián)人群。考慮到進(jìn)站乘客進(jìn)站比率較均勻，下行乘客通過(guò)扶梯后有較大的行走空間，基本不會(huì)影響扶梯上乘客的通行，因此從一層通往二層及三層的自動(dòng)扶梯上的人流僅考慮受到扶梯入口和扶梯上人流分布兩組人群的影響。

表6　瓶頸點(diǎn)指標(biāo)值及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

從表6可以看出，洪山廣場(chǎng)地鐵車站站廳層內(nèi)瓶頸點(diǎn)B的集散風(fēng)險(xiǎn)最高，即靠近檢票口的二層自動(dòng)扶梯口處乘客集散風(fēng)險(xiǎn)最大，其次是由此通往地下2層的自動(dòng)扶梯下行扶梯D1處，處于二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。檢票口A處及其周圍兩個(gè)由地下二層通往一層的自動(dòng)扶梯D2、F2上的乘客也存在明顯的集散風(fēng)險(xiǎn)，處于三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。相對(duì)遠(yuǎn)離站臺(tái)，由地下三層通往站臺(tái)層的扶梯E2處和由入口進(jìn)入地下二層的扶梯F1處，存在風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為四級(jí)的較低人群集散風(fēng)險(xiǎn)。瓶頸點(diǎn)C和瓶頸點(diǎn)E1處的風(fēng)險(xiǎn)很低，可以忽略。

總體上看，處于三級(jí)和四級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的瓶頸點(diǎn)占監(jiān)測(cè)總量的50%，說(shuō)明大多數(shù)瓶頸點(diǎn)處于中等風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，車站管理人員應(yīng)加強(qiáng)高峰期人流疏散管理。另外，三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)以上的瓶頸點(diǎn)A、B、D1、D2、F2均與地下二層有關(guān)，監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)與地下三層有關(guān)的點(diǎn)則風(fēng)險(xiǎn)較低?？梢钥闯?，越靠近檢票口的位置集散風(fēng)險(xiǎn)越高，反之則越低。

4.3　地鐵站瓶頸點(diǎn)集散風(fēng)險(xiǎn)控制建議

通過(guò)地鐵站內(nèi)瓶頸點(diǎn)集散風(fēng)險(xiǎn)分析可知，瓶頸點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)主要受所處位置及人流量的影響。進(jìn)出站乘客多根據(jù)就近原則選擇離檢票口近的通道進(jìn)入候車廳，而當(dāng)?shù)叵露?、三層的乘客客流量相差不大時(shí)，由于通往地下三層的自動(dòng)扶梯有更大的空間，因此人流密度相對(duì)減小，考慮到乘客在自動(dòng)扶梯上一般不行走，其集散風(fēng)險(xiǎn)也就大大降低。針對(duì)本研究得到的站廳層第一付費(fèi)區(qū)內(nèi)瓶頸點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，為了降低人群集散風(fēng)險(xiǎn)，提出以下建議。

(1)仿真表明，正對(duì)檢票口的位置及其對(duì)應(yīng)的扶梯通道內(nèi)，人流量較低，未出現(xiàn)明顯的人流聚集，集散風(fēng)險(xiǎn)可以忽略，而靠近檢票口的區(qū)域人流聚集現(xiàn)象明顯，說(shuō)明由于乘客存在就近選擇出入口的心理，第一付費(fèi)區(qū)內(nèi)的人流分布不均。為改善現(xiàn)狀，地鐵站入口處及地下二、三層通往地下一層的位置應(yīng)加強(qiáng)乘客導(dǎo)向管理，可通過(guò)增加引導(dǎo)人員及導(dǎo)向標(biāo)識(shí)實(shí)現(xiàn)。

(2)與地下二層關(guān)聯(lián)的瓶頸點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)較高，一方面是由于通道所處的位置靠近出入口，乘客路線選擇趨向過(guò)于明顯，另一方面是因?yàn)榉鎏葺^短，而扶梯上的人流速度小于乘客正常通行速度，導(dǎo)致人群滯留，另外，D1、D2扶梯間的距離太近導(dǎo)致扶梯進(jìn)出口人流聚集。針對(duì)此問(wèn)題，可在付費(fèi)區(qū)入口處適當(dāng)設(shè)置欄桿引導(dǎo)乘客分流，同時(shí)在D1、D2扶梯處加欄桿分開上行和下行乘客。為保證乘客通行，地鐵進(jìn)站檢票閘機(jī)盡量不要設(shè)置在扶梯口處，以免排隊(duì)候車乘客堵塞通道。

(3)本研究涉及到的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題都與檢票口有直接或間接的關(guān)系，因此增設(shè)檢票口使得乘客從根本上分流對(duì)于改善地鐵站內(nèi)人群集散有重要意義。根據(jù)地鐵站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際情況，可以原檢票口左側(cè)的位置增設(shè)檢票口，充分利用大廳空間，從而降低集散風(fēng)險(xiǎn)。

5結(jié)論

結(jié)合目前地鐵站內(nèi)人群集散瓶頸的研究成果，選取了瓶頸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并制定了風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。以武漢市洪山廣場(chǎng)地鐵站為例，采用Anylogic對(duì)地鐵站站廳層第一付費(fèi)區(qū)內(nèi)的人流進(jìn)行了仿真，并參照給定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其集散風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為降低地鐵站內(nèi)人群集散風(fēng)險(xiǎn)提供決策依據(jù)。本研究可以得出以下結(jié)論。

(1)參考國(guó)內(nèi)外研究成果，得出影響或反映乘客集散能力的主要因素有：人群擁擠狀況、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性以及行人的心理因素等，經(jīng)分析，本文采用人流密度、關(guān)聯(lián)人群組數(shù)和人流負(fù)荷率為瓶頸點(diǎn)集散風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并給出了各指標(biāo)的量化方法。

(2)參考一般安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)劃分的原則，根據(jù)實(shí)際情況為評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)等級(jí)，并進(jìn)行量化打分R=[K，N，S]。借鑒LED風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分法，以D=K×N×S確定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值，并根據(jù)評(píng)價(jià)值D的大小確定瓶頸點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

(3)以武漢市洪山廣場(chǎng)地鐵站站廳層第一付費(fèi)區(qū)為例，采用本文制定的集散瓶頸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，該車站的整體集散風(fēng)險(xiǎn)處于中等水平，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，該車站可以從加強(qiáng)乘客引導(dǎo)，增設(shè)欄桿分流及增加檢票口等方面控制集散風(fēng)險(xiǎn)。該評(píng)價(jià)結(jié)果與地鐵運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀實(shí)際基本相符，說(shuō)明本文建立的集散能力評(píng)價(jià)方法對(duì)于改善地鐵站內(nèi)評(píng)價(jià)點(diǎn)的高風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，降低人群集散風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

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Risk Analysis of Bottleneck in Gathering and Distributing of Subway StationWU Xian-guo, LIU Meng-jie, ZHANG Li-mao, FANG Wei-li

(School of Civil Engineering and Mechanics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)

Abstract：Because of the increasing demands of urban rail transit station and the limited station place, the risk control of crowded places must be addressed. In this paper, pedestrian density, associated group number and pedestrian loading rate are chosen for evaluation, and the corresponding calculation methods and risk level are given. With reference to LED method, the formula is used to calculate the risk value of the bottleneck. With the data of the Hongshan Square subway station in Wuhan, the traffic situation is simulated using Anylogic software, and the risk level of the station bottleneck is evaluated with the criteria set up in the paper. As can be seen from the results, the overall distributing risk is at a medium level. Such risk control strategies are proposed as strengthening passenger guidance, adding railings for more effective distribution, and increasing wickets. The risk assessment results are in consistent with operational status quo, indicating that the risk evaluation system can provide guidelines for risk identification and evaluation.

Key words：Subway station; Gathering and distributing capacity; Bottleneck point; Risk assessment; Anylogic simulation

中圖分類號(hào)：X951

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.02.027

文章編號(hào)：1004-2954(2016)02-0130-06

作者簡(jiǎn)介：吳賢國(guó)(1964—)，女，教授，2006年畢業(yè)于華中科技大學(xué)工程管理專業(yè)，博士。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(51378235)；湖北省自然科學(xué)基金(2014CFA117)；武漢市科技計(jì)劃(201334)

收稿日期：2015-06-02； 修回日期：2015-07-09