地鐵事故應(yīng)急疏散模擬及優(yōu)化研究*

王起全，李登堯，楊鑫剛

(中國(guó)勞動(dòng)關(guān)系學(xué)院 安全工程學(xué)院，北京 100048)

0 引言

地鐵站站臺(tái)多為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的地下建筑，運(yùn)營(yíng)過程中會(huì)有大量的人群流動(dòng)，疏散出口數(shù)量有限，建筑空間狹小，壺口結(jié)構(gòu)居多，疏散過程中易誘發(fā)踩踏事故。因此，針對(duì)地鐵應(yīng)急疏散，研究影響應(yīng)急疏散效率的相關(guān)參數(shù)，就如何快速疏散人群、保證疏散提出相應(yīng)的措施建議，對(duì)改善地鐵運(yùn)營(yíng)的安全狀況，提高應(yīng)急疏散能力，具有十分重要的意義。

針對(duì)人員應(yīng)急疏散，Helbing提出最早的社會(huì)力模型，此模型將個(gè)體與其他個(gè)體以及所處應(yīng)急環(huán)境的作用力，如心理反應(yīng)進(jìn)行了量化[1]；Lovas通過排隊(duì)網(wǎng)格模型進(jìn)行了人群宏觀疏散模型的構(gòu)建，該宏觀模型以排隊(duì)論為基礎(chǔ)，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推導(dǎo)過程分析疏散時(shí)間[2]；陸君安等建立了人員疏散過程中的逃生速度疏散模型動(dòng)力學(xué)方程,針對(duì)緊急疏散條件下，周圍人群的擁擠程度等因素對(duì)人員啟動(dòng)加速度的影響進(jìn)行研究，同時(shí)得到擁擠環(huán)境下人的移動(dòng)速度公式，將人的移動(dòng)速度和人群的擁擠程度相關(guān)聯(lián)，推導(dǎo)出呈對(duì)數(shù)關(guān)系[3]；宋衛(wèi)國(guó)等在元胞自動(dòng)機(jī)模型的基礎(chǔ)上，拓展了個(gè)體與環(huán)境之間相互作用力的應(yīng)用，其中摩擦力和排斥力得到量化，使得元胞自動(dòng)機(jī)模型在人群疏散研究方面得到更好的應(yīng)用[4]；王起全等使用優(yōu)化路徑的蟻群算法研究爆炸事故下群體疏散行為[5]；劉夢(mèng)浩選擇某地鐵車站為背景,建立了FDS火災(zāi)仿真模型和Pathfinder人員疏散仿真模型，通過FDS火災(zāi)仿真得到車站內(nèi)最危險(xiǎn)的3種工況，由應(yīng)急疏散路徑進(jìn)而得到各個(gè)工況下疏散的最危險(xiǎn)環(huán)節(jié)[6]；穆娜娜等運(yùn)用Building EXODUS 模擬研究地鐵導(dǎo)流桿的設(shè)置與疏散效率的關(guān)系[7]；邢志祥等提出將建筑信息模型(BIM)應(yīng)用到地鐵疏散仿真的建模過程中[8]；王佳亮、史健勇通過使用BIM模型的地鐵車站建筑信息，建立了基于動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)算法的疏散模型，并與Pathfinder 的模擬結(jié)果進(jìn)行比較研究[9]。

為研究地鐵車站運(yùn)營(yíng)事故對(duì)疏散進(jìn)度的影響，本文以應(yīng)急疏散響應(yīng)為切入點(diǎn)，選取北京地鐵西直門車站為實(shí)例，在疏散模擬的基礎(chǔ)上，通過疏導(dǎo)方案優(yōu)化，為地鐵車站的應(yīng)急疏散優(yōu)化提供參考依據(jù)。

1 地鐵事故與疏散響應(yīng)機(jī)制

從地鐵事故角度出發(fā)，為優(yōu)化地鐵應(yīng)急疏散過程提供新的思路。地鐵車站運(yùn)營(yíng)事故類型眾多，每種事故的演化機(jī)理有所差異，對(duì)疏散過程有不同程度影響。使用事故風(fēng)險(xiǎn)矩陣和基于沙堆模型的元胞自動(dòng)機(jī)綜合評(píng)估的結(jié)果作為不同疏散等級(jí)的依據(jù)，建立地鐵事故和疏散響應(yīng)等級(jí)關(guān)聯(lián)機(jī)制，以選擇對(duì)應(yīng)的疏散措施，確定疏散的范圍，保障人員安全的同時(shí)，在合理范圍內(nèi)降低疏散對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)的影響。

1.1 地鐵事故與地鐵應(yīng)急疏散響應(yīng)過程

整個(gè)地鐵事故應(yīng)急的生命周期包括預(yù)防(減少)、準(zhǔn)備、響應(yīng)、恢復(fù)4個(gè)階段，應(yīng)急疏散不僅是響應(yīng)階段重要的應(yīng)急措施，也是整個(gè)事故應(yīng)急過程的重要內(nèi)容。地鐵車站運(yùn)營(yíng)中發(fā)生事故后，根據(jù)事故的風(fēng)險(xiǎn)確定不同的疏散等級(jí)，以實(shí)施對(duì)應(yīng)的疏散措施，在疏散過程中，對(duì)運(yùn)營(yíng)事故處置情況或次生事故的發(fā)生都會(huì)導(dǎo)致整體風(fēng)險(xiǎn)的變化，對(duì)疏散等級(jí)的要求也隨之改變，因此需要循環(huán)“事故-疏散”的響應(yīng)過程，如圖1所示。

圖1 地鐵“事故-疏散”響應(yīng)過程Fig.1 Response process of “accident-evacuation” in subway

1.2 地鐵疏散響應(yīng)后的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)制

根據(jù)國(guó)內(nèi)近十年內(nèi)的地鐵運(yùn)營(yíng)事故統(tǒng)計(jì)，高頻的事故類型主要包括：墜軌事故、碰撞事故、設(shè)備故障、踩踏事故、火災(zāi)事故、追尾事故、觸電事故[10]，且在疏散過程中引起的人員密度過高是產(chǎn)生二次踩踏事故的主要誘因[11]。通過風(fēng)險(xiǎn)矩陣可以識(shí)別一定區(qū)域內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)高低，元胞自動(dòng)機(jī)是一種局部時(shí)空網(wǎng)格動(dòng)力學(xué)模型，由于其自組織特性，通常被用來模擬復(fù)雜系統(tǒng)的空間相互作用以及時(shí)間因果關(guān)系[12]，對(duì)于地鐵車站復(fù)雜空間系統(tǒng)中某區(qū)域內(nèi)發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)事故風(fēng)險(xiǎn)超過自組織臨界狀態(tài)，必然會(huì)影響到周邊區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)大小，可視為一種事故風(fēng)險(xiǎn)的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移，從而影響到整個(gè)地鐵車站應(yīng)急過程中的事故風(fēng)險(xiǎn)。

1)將地鐵車站空間劃分為離散的二維網(wǎng)格。根據(jù)我國(guó)成年人的平均肩寬，元胞為面積0.4 m×0.4 m的矩形，每個(gè)元胞最多存在1個(gè)人員，采用Moore型領(lǐng)域，每個(gè)元胞的鄰居元胞有8個(gè)，邊界條件為封閉式邊界，根據(jù)車站通行空間尺寸網(wǎng)格劃分情況如圖2所示。

圖2 地鐵車站二維網(wǎng)格劃分Fig.2 Two-dimensional grid division of subway station

2)對(duì)每個(gè)元胞進(jìn)行事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分析。根據(jù)能量意外釋放理論，元胞內(nèi)的設(shè)施環(huán)境對(duì)能量意外釋放的控制水平?jīng)Q定了事故發(fā)生的頻率，鄰域內(nèi)的人群狀況確定了能量意外釋放后的后果，元胞內(nèi)事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分矩陣如表1所示。

3)根據(jù)沙堆模型建立地鐵事故風(fēng)險(xiǎn)元胞自動(dòng)機(jī)。根據(jù)元胞的風(fēng)險(xiǎn)矩陣等級(jí)劃分設(shè)置對(duì)應(yīng)沙粒數(shù)目S。特別重大風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，S=5；重大風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，S=4；較大風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，S=3；一般風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，S=2。S(i，j)表示坐標(biāo)(i，j)處元胞的沙粒數(shù)，如圖3所示。

表1 元胞內(nèi)事故風(fēng)險(xiǎn)矩陣
Table 1 Accident risk matrix in cellular(i,j)

圖3 (i，j)處元胞的Moore鄰域Fig.3 Moore neighborhood of cellular at (i,j)

元胞自動(dòng)機(jī)規(guī)則為：初始狀態(tài)下，若(i，j)處元胞以及領(lǐng)域元胞都無人員，則S(i，j)=0，否則S(i，j)=1，若初始事故發(fā)生在(i，j)處，則S(i，j)=3；根據(jù)初始事故的主要能量類型，運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)矩陣確定元胞內(nèi)應(yīng)添加的沙粒數(shù)；設(shè)定SC=3為風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散的臨界值，當(dāng)S>SC時(shí)，視為1次“崩塌”及風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生擴(kuò)散，數(shù)學(xué)表述如下：

若S=4>3時(shí)，

若S=5>3時(shí)，

4)元胞自動(dòng)機(jī)運(yùn)作后，以風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移的水平確定整體疏散響應(yīng)后的整體風(fēng)險(xiǎn)。即發(fā)生的“崩塌”次數(shù)越多，整體風(fēng)險(xiǎn)越大。

1.3 地鐵疏散響應(yīng)等級(jí)劃分及疏散措施

依據(jù)地鐵疏散響應(yīng)后的整體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果作為應(yīng)急疏散響應(yīng)等級(jí)的定量依據(jù)，根據(jù)初始事故發(fā)生的位置，以站臺(tái)、站廳、隧道(列車)空間劃分，考慮軌道交通應(yīng)急響應(yīng)的需要，將地鐵疏散響應(yīng)分為4級(jí)，確定不同等級(jí)下應(yīng)急疏散的措施，如表2所示。

“崩塌”次數(shù)臨界值劃分依據(jù)：1～9次，表示事故引發(fā)的高風(fēng)險(xiǎn)范圍在1個(gè)元胞及其鄰域元胞的范圍內(nèi)，且不會(huì)繼續(xù)擴(kuò)散；根據(jù)車站通行空間尺寸劃分后，地鐵車站空間最大區(qū)域站廳及站臺(tái)的元胞數(shù)都為9 800個(gè)，10～9 800次，表示高風(fēng)險(xiǎn)范圍超出1個(gè)元胞及其鄰域元胞區(qū)域，但不超出站廳或站臺(tái)或隧道(列車)任一地鐵設(shè)施空間區(qū)域的范圍；9 800次以上，表示高風(fēng)險(xiǎn)范圍已經(jīng)超出單個(gè)地鐵設(shè)施空間區(qū)域的范圍，甚至波及到整個(gè)地鐵車站。

2 地鐵疏散過程模擬

通過地鐵疏散響應(yīng)等級(jí)劃分，建立起地鐵事故疏散響應(yīng)機(jī)制，為完善整個(gè)地鐵“事故-疏散”響應(yīng)過程，提出疏散行為的優(yōu)化方案，需要進(jìn)一步運(yùn)用Pathfinder對(duì)應(yīng)急疏散措施中的疏散行為進(jìn)行模擬研究，了解影響疏散效率的因素。

2.1 模擬仿真環(huán)境建立

本次仿真環(huán)境的建立參考北京地鐵2號(hào)線和4號(hào)線復(fù)合的西直門車站，相較于單線的地鐵車站，西直門站作為北京地鐵新老線路的交匯車站結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜多樣，更能涵蓋城市軌道交通應(yīng)急疏散中的普遍問題和非典型狀況，研究意義廣泛。

參考表2地鐵應(yīng)急疏散等級(jí)劃分，Ⅱ級(jí)應(yīng)急疏散，需要對(duì)整個(gè)地鐵站內(nèi)站臺(tái)、站廳候車行人以及車站內(nèi)?？苛熊噧?nèi)乘客進(jìn)行疏散至出口，因此要在軟件中構(gòu)建整個(gè)地鐵車站建筑結(jié)構(gòu)作為本次仿真環(huán)境，根據(jù)地鐵車站平面圖，在Pathfinder軟件中進(jìn)行通行環(huán)境的建模。

表2 地鐵應(yīng)急疏散響應(yīng)等級(jí)劃分及相應(yīng)措施Table 2 Response level division and corresponding measures of emergency evacuation in subway

2.2 疏散人員仿真設(shè)定

參照疏散設(shè)施通行速度數(shù)據(jù)來設(shè)定本次模擬中仿真人群的位移速度。仿真軟件在樓梯、扶梯設(shè)施處會(huì)對(duì)平面通行空間的移動(dòng)速度進(jìn)行修正，故采用人群在地鐵車站最大通行空間站臺(tái)設(shè)施的行動(dòng)速度數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，數(shù)據(jù)如表3[8]所示?？紤]現(xiàn)實(shí)疏散過程中的低齡和高齡人群在疏散過程中多為他人輔助疏散，因此疏散人群特性參數(shù)設(shè)置的人行速度隨機(jī)分布在[1.30 m/s，1.56 m/s]的范圍里。

表3 不同年齡行人的設(shè)施通過速度Table 3 Facility passing speeds of pedestrian with different ages m/s

軟件通過獲取參考肩寬數(shù)據(jù)來確定每個(gè)個(gè)體的空間面積，通過查閱GB/T 10000-1988《中國(guó)成年人人體尺寸》中有關(guān)我國(guó)成年人肩寬尺寸的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如表4所示。為使模擬場(chǎng)景的仿真人員肩寬參數(shù)更具代表性，且考慮到衣物厚度和個(gè)體上的心理特征差異，模擬人群的肩寬數(shù)值分布在[32.5 cm，43.5 cm]區(qū)間內(nèi)。

參照相關(guān)地鐵站統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，站臺(tái)人數(shù)523人以及站廳層人數(shù)349人[9]，按照最不利原則，考慮雙向列車?？空九_(tái)的狀況，雙向列車內(nèi)人員同時(shí)進(jìn)入站臺(tái)層疏散，站臺(tái)疏散人數(shù)最大。北京4號(hào)線車輛采用SFM05車型，屬B型車，為6B編組，車輛總定員1 440人。北京地鐵2號(hào)線現(xiàn)役為50列DKZ16型地鐵電動(dòng)客車，核定載客為1 356人/列?？紤]到西直門車站的特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致2號(hào)線站臺(tái)承擔(dān)4號(hào)線站廳功能，故設(shè)定各區(qū)域模擬行人數(shù)量以及分布情況如表5所示。

2.3 模擬過程及結(jié)果

參照GB50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第 28.2.11條規(guī)定：車站站臺(tái)公共區(qū)的樓梯、自動(dòng)扶梯、出入口通道，應(yīng)當(dāng)滿足發(fā)生火災(zāi)時(shí)在 6 min內(nèi)將遠(yuǎn)期或客流控制期超高峰小時(shí)1列進(jìn)站列車所載的乘客及站臺(tái)上的候車人員全部撤離站臺(tái)到達(dá)安全區(qū)域的要求。最終模擬疏散效果判定以6 min是否完成站內(nèi)所有人員疏散為準(zhǔn)。

使用已經(jīng)構(gòu)建好的模擬場(chǎng)景進(jìn)行Steering模式下的疏散模擬，在此模式之下，個(gè)體之間會(huì)去刻意試圖避開其他個(gè)體，會(huì)考慮防碰撞和人員的交互作用。車站各部分同時(shí)進(jìn)行疏散，模擬運(yùn)行后場(chǎng)景中的人員會(huì)隨機(jī)地選擇距離疏散出口最短的路徑進(jìn)行逃生。疏散效率的變化情況見圖4，本場(chǎng)景共需疏散全部人員共計(jì)7 303人，此次疏散所有仿真行人共耗時(shí)513.3 s，超過規(guī)定的最長(zhǎng)有效疏散時(shí)間，6 min時(shí)間節(jié)點(diǎn)時(shí)仍然有1 279人滯留在場(chǎng)景內(nèi)。觀察圖4可知，疏散開始后2 min左右疏散效率開始有所提高，在5 min左右又開始放緩；由圖5可以觀察到，在2 min前后，開始出現(xiàn)大規(guī)模擁堵，主要發(fā)生在2號(hào)線站臺(tái)與4號(hào)線站臺(tái)中部換乘處，以及4號(hào)線東西側(cè)以及2號(hào)線南北側(cè)各自進(jìn)入換乘環(huán)形通道的樓梯處，其中中部換乘處的擁堵狀況最為嚴(yán)重，甚至進(jìn)入到疏散尾聲依然存在人員滯留的問題，此時(shí)疏散效率開始趨于平穩(wěn)；5 min前后，西南口D以及東南口C通道處出現(xiàn)十分嚴(yán)重的人群擁擠情況，見圖6。

表4 我國(guó)成年人人體尺寸Table 4 Human dimensions of adults in China cm

表5 不同區(qū)域設(shè)定人數(shù)Table 5 Setting number of people in different areas

圖4 整體疏散人數(shù)與滯留人數(shù)變化曲線Fig.4 Change curves of total number of evacuated personnel and total number of remaining personnel

西直門地鐵站2號(hào)線與4號(hào)線共同使用西北換乘大廳A1，A2口，東北口B口，東南口C口以及西南口D口，除換乘大廳具備較大的通行空間，其他3個(gè)疏散口都有由狹長(zhǎng)通道連接，且疏散口設(shè)計(jì)狹小，應(yīng)對(duì)規(guī)模龐大的疏散人群時(shí)整體3口的通行能力都較差。疏散口流量變化如圖7所示。由于疏散人群都以選擇距離疏散口最短路徑疏散，因此擁有良好通行能力的換乘大廳反而使用量較低，換乘大廳在100—160 s時(shí)間段內(nèi)甚至處于閑置狀態(tài)，而其余3個(gè)疏散口卻承載了大部分的通行流量。2，4號(hào)線連通換乘大廳的新?lián)Q乘通道，由于相對(duì)其他通道路徑距離太遠(yuǎn)，在疏散過程中幾乎沒有被用來進(jìn)行人員疏散，造成疏散設(shè)施的浪費(fèi)，應(yīng)急設(shè)施分配不合理是致使疏散效率低下的一大原因。

圖5 2 min時(shí)人群密度熱力圖Fig.5 Thermodynamic diagram of population density at 2 min

圖6 5 min時(shí)人群密度熱力圖Fig.6 Thermodynamic diagram of population density at 5 min

圖7 各出口流量變化曲線Fig.7 Change curves of flow rate at each exit

3 地鐵應(yīng)急疏散行為優(yōu)化

根據(jù)地鐵疏散過程的模擬結(jié)果，影響疏散效率的主要因素為疏散過程中發(fā)生的擁堵，且疏散中發(fā)生的踩踏事故是最主要的次生事故，疏散行為本身引發(fā)的人員擁堵是踩踏發(fā)生的誘因，其次疏散設(shè)施的不合理利用也是導(dǎo)致疏散效率不高的重要因素，針對(duì)以上2點(diǎn)提出疏散行為的優(yōu)化策略。

3.1 針對(duì)次生事故的應(yīng)急疏散優(yōu)化

西直門站仿真環(huán)境中出現(xiàn)擁堵導(dǎo)致人員通行速率變慢的位置如圖8所示。在本次模擬中造成擁堵的原因主要有2類：一類是地鐵站內(nèi)部設(shè)施自身結(jié)構(gòu)影響，如樓梯的斜度、通道寬度限制；另一類是由于原有的疏散路徑導(dǎo)致逃生人員匯流形成或加劇擁堵，各點(diǎn)具體擁堵原因如表6所示。

圖8 擁堵位置Fig.8 Congestion Location

表6 各點(diǎn)擁堵成因Table 6 Congestion reasons of different place

3.1.1 A處擁堵

A處為2，4號(hào)線中部的換乘樓梯。A處發(fā)生的擁堵情況很大方面緣于人群不合理的疏散，由上文疏散設(shè)施影響分析得出，此處4號(hào)線站臺(tái)中部的疏散人群與2號(hào)線站臺(tái)的人流發(fā)生匯合，擁堵情況如圖9所示。疏散點(diǎn)位置以及人員疏散路徑如圖10所示。

原本的擁堵情況下，西直門站4號(hào)線站臺(tái)疏散全部的3 403人用時(shí)219 s，在對(duì)疏導(dǎo)點(diǎn)設(shè)置進(jìn)行擁堵舒緩后，西直門4號(hào)線站臺(tái)疏散用時(shí)154 s，減少疏散耗時(shí)約65 s。西直門整體疏散時(shí)間縮短5 s。

3.1.2 B處擁堵

B1，B2，B33處擁堵發(fā)生在通道三叉口處，主要由4號(hào)線2號(hào)線疏散人流共用同一疏散出口，遠(yuǎn)超出了出口的承載疏散能力，導(dǎo)致連接點(diǎn)的狹小空間內(nèi)發(fā)生擁堵，擁堵情況如圖11所示。

圖11 B處擁堵原因Fig.11 Congestion causes of position B

考慮到西南口與東南口疏散能力弱且使用率較高，以及東北口疏散能力較強(qiáng)且使用率較低，通過設(shè)置疏導(dǎo)點(diǎn)引導(dǎo)疏散人流的通行方向，保證各疏散人流獨(dú)立使用各自的疏散出口，避免嚴(yán)重的擁堵發(fā)生。2號(hào)線使用西北口以及東北口進(jìn)行疏散，4號(hào)線使用西北、西南、東南3口疏散，優(yōu)化路徑后同時(shí)提高了西北區(qū)域內(nèi)應(yīng)急設(shè)施的使用率，具體疏導(dǎo)方案如圖12所示。

圖12 B處擁堵疏導(dǎo)方案Fig.12 Congestion dispersion scheme of position B

對(duì)原本仿真環(huán)境中B類疏散方案進(jìn)行優(yōu)化，全部人員安全疏散用時(shí)459.3 s，比原有疏散結(jié)果縮短了54 s,更改方案對(duì)擁堵的改善效果明顯，很大程度上提高了應(yīng)急疏散的效率。

3.2 應(yīng)急疏散設(shè)施使用情況優(yōu)化

對(duì)仿真環(huán)境的設(shè)施累計(jì)使用量熱力圖分析可知，西直門仿真環(huán)境內(nèi)部分設(shè)施沒有得到充分使用。為研究設(shè)施使用率對(duì)緩解擁堵以及對(duì)應(yīng)急疏散效果的具體影響，選取環(huán)境內(nèi)累積使用量最低的M通道，在原有的仿真環(huán)境基礎(chǔ)上，通過在M通道內(nèi)設(shè)置疏散路徑并編輯模擬人員行為，以控制選擇M通道逃生的人數(shù)，從而控制該設(shè)施使用率，研究在不同使用率下對(duì)疏散的影響。M通道位置如圖13所示。

圖13 M通道Fig.13 M Channel

在原有的仿真環(huán)境基礎(chǔ)上設(shè)定新的行為，添加去疏散路徑的動(dòng)作，疏散路徑設(shè)置在M通道內(nèi)，模擬人員分別設(shè)置采取M通道逃生人數(shù)占總疏散人數(shù)比為0%，3%，5%，6%，7%，8%，9%，通過占比體現(xiàn)設(shè)施的使用率，模擬結(jié)果如表7所示。

表7 使用人數(shù)占比與疏散總時(shí)間Table 7 Proportion of usage people number and total evacuation time

從仿真結(jié)果可以看出，適度提高M(jìn)通道的使用量，明顯減少了疏散總耗時(shí)，當(dāng)使用M通道設(shè)施的人數(shù)占到約7%時(shí)，對(duì)疏散的改善效果最佳，當(dāng)超過7%時(shí)，反而延長(zhǎng)了疏散耗時(shí)，這是由于通道寬度決定了1次可通過最大人數(shù)，當(dāng)疏散人數(shù)超過飽和時(shí)，人數(shù)越多，反之拖延了整個(gè)疏散進(jìn)度。適當(dāng)優(yōu)化分配疏散人群，合理控制設(shè)施疏散人數(shù)，提高低頻使用的設(shè)施，可有效緩解其他設(shè)施的壓力，對(duì)整體疏散效果的改善極為重要。

3.3 應(yīng)急疏散行為優(yōu)化策略

根據(jù)優(yōu)化模擬的結(jié)果，針對(duì)不同應(yīng)急疏散響應(yīng)等級(jí)的應(yīng)急疏散措施的實(shí)際需求，設(shè)定不同等級(jí)下的疏散行為優(yōu)化策略，如表8所示。

表8 不同響應(yīng)級(jí)別的疏散行為優(yōu)化策略Table 8 Optimization strategies of evacuation behavior under different response levels

4 結(jié)論

1)研究地鐵事故與應(yīng)急疏散的響應(yīng)關(guān)系。結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)矩陣和元胞自動(dòng)機(jī)，通過應(yīng)急疏散所需規(guī)模大小以及調(diào)用應(yīng)急資源規(guī)模進(jìn)行應(yīng)急疏散等級(jí)的劃分，確定不同規(guī)模的應(yīng)急疏散措施，根據(jù)模擬結(jié)果確定不同響應(yīng)級(jí)別下的疏散行為優(yōu)化策略，健全地鐵事故與疏散響應(yīng)機(jī)制。

2)在構(gòu)建西直門仿真環(huán)境的基礎(chǔ)上，針對(duì)模擬過程中發(fā)現(xiàn)的擁堵情況，提出疏散優(yōu)化方案舒緩擁堵，樓梯十字口以及通道三岔口的擁堵緩解后，整體疏散時(shí)間分別縮短了5 s和54 s，從另一個(gè)側(cè)面體現(xiàn)出擁堵狀況對(duì)整個(gè)疏散進(jìn)度的延滯效應(yīng)之大，在逃生指示物設(shè)置和人群疏導(dǎo)時(shí)，1股人流獨(dú)立使用1個(gè)出口，可有效避免人員匯流導(dǎo)致?lián)矶掳l(fā)生。

3)疏散路徑的設(shè)置不應(yīng)只考慮疏散路徑最短，應(yīng)盡量保障應(yīng)急設(shè)施的充分利用，在保障較低風(fēng)險(xiǎn)的前提下，合理分配疏散人流，才能夠使疏散效率最佳。