地铁车站人员疏散的计算机仿真研究

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  【摘 要】地铁作为人们日常生活中重要的交通工具,每日都承载着大量的运输任务,为此,其安全性问题也将成为保证人们生命安全的重点任务。本文主要对车站地铁人员的疏散性问题进行探究,并利用计算机仿真模拟的方法进一步论证通过怎样的方法,可以在最大可行性范围内保证人们的人身安全。
  【关键词】地铁车站人员;疏散;计算机仿真
  地铁车站属于人群高度集中的重要公共场所,当车站内发生紧急事故时,如何保证人们能够在最短的时间内,快速、安全的疏散撤离,将成为本文探究的重点。文章主要利用计算机对人员疏散过程进行模拟仿真,来获取人员疏散的时间及其动态过程,再通过对实际情况的综合分析处理,进而优化地铁人员的疏散预案,在最大限度保证人身安全。
  一、目前地铁车站内的状态探究
  我国地铁设计规范中明确指出“楼梯及疏散通道的宽度,必须保证其在高峰期发生事故的情况下,人员能够在六分钟之内全部安全疏散完毕”。因此,在传统意义上来讲,人们通常采用数学公式计算的方法来确定列车满载人数、高峰候车人数、楼梯间宽度以及人群遇险时的反应时间等等,并通过对以上综合数据的处理得出具体的疏散时间。如果计算结果大于六分钟,则必须重新考虑疏散通道的位置宽度及其布置情况,以满足规范要求[1]。
  利用传统的数学方法来计算疏散时间,在一定程度上其只考虑到疏散道路的理论宽度,却忽略了设计布置及其距离上的问题,且在计算过程当中,只要保证疏散宽度不便,不论布置环境如何,其所得出的疏散时间也都将保持一致,从而无法在实际当中获得应有的疏散效果。除此之外,在疏散过程当中人与人之间的相互作用会使得其整体人群呈现出复杂的现象,例如:不同的车站布局、疏散情况、人员心理都会使疏散在一定程度上给人员疏散带来困难[2]。
  因此,使用计算机仿真技术来模拟控制疏散全程,通过分析人员的分布情况、疏散时间等方法来对空间布局及相关环境进行设计,从而保证人们能够在正常时间范围内准确的疏散到安全地点。
  二、地铁车站疏散的计算机仿真模型
  对地铁车站的计算机仿真模型来说,人们通常采用元胞自动机建模技术来对其进行仿真模拟实验。这种模拟技术的主要工作原理主要表现在:二维网格具有多种状态,在仿真模拟运行中,不同的单元格都会按照与其相邻的状态进行及计算,并进行自我状态更新,而每更新一次,仿真也完成了总任务的一小步。
  对元胞自动机建模技术而言,其本身具有结构简单、运行能力强、硬件配置要求较低、易于操作、成本低等特点。由于该技术对交通仿真较为适合,因此,人们普遍将其运用到车流运行仿真及其人行运动仿真当中,以发挥其最大的作用。
  我国地铁交通采用元胞自动机建模技术,其主要作用是模拟人员疏散,在模拟状态下,操作人员将从每个单元格移动概率入手,判断全体人员的移动情况,最终模拟疏散时间。在利用计算机模拟构建模型时,首先应考虑到单元格移动的因素:第一,若该单元格被某物体或人员占据时,将导致该单元格不可达。第二,若该单元格靠近出口,则将会有更多人出现在单元格及其周边单元格范围内。考虑到以上两点因素后,再按照概率论的方法进行人员灾害心理探究,从而正确建立地铁人员疏散模型。
  在利用计算机进行仿真模拟的过程中,并没有预先设定好个人及其人群整体的行动速度,因此,将要求仿真人员利用主观行动速度作为人员的行动速度进行计算。
  三、对某车站进行模拟仿真疏散实例
  利用计算机仿真模拟技术,不但可以对地铁车站内的环境进行布局设置,同时,还可以对疏散方案作出评价。对计算机所作出的评价主要从两方面入手:第一,对评价而言最为重要的指标即为人员的疏散时间,且硬性规定,凡疏散时间不符合地铁设计规范要求方案的将一律重新设定,加以改进并做跟踪处理,以保证二次设计符合要求。第二,要求在人为疏散的过程中各个出口的拥挤状况相当,如果出现个别路口拥堵的现象发生则应及时对预先布局及其疏散计划进行整改[3]。
  本文运用计算机技术对某地铁车站进行疏散设计仿真模拟,疏散前车站内情况分布:一辆约两千人的满载列车、站台随机分布约400人。参照成年人正常行走步数距离及其速度进行计算,得出行人的行走速度,约为每秒1.2米。利用以上数据及其它数据综合计算得出,在列车正常停靠站的前提下,疏散全部的两千多人,且加上设备运转等候时间,其正常疏散的平均时间需约300秒。地铁设定规范要求疏散时间必须小于360秒,因此,该车站的设计符合人员基本疏散要求,可以正式投入建设并使用。
  通过以上案例,可以看出利用计算机仿真模拟对人员进行时间疏散预算,比传统的数学方法预算更具优势。传统的计算方法无法对特殊环境进行设定,而计算机模拟技术则可以再现地铁站内设计,对车站内的布局、行人身体及心理状况、疏散通道的宽度等进行设定,从而判断众多因素对人员疏散时间所产生的影响。利用这种方法来对疏散时间进行计算,而由此所得出的结果也比传统的计算方法更加精确,真实可靠。除此之外,采用计算机仿真模拟技术,可以最为直接的对整个疏散过程及人员的分布情况进行实时的动态观察,从而找出最适合地铁站内部的疏散设计,同时,也为车站的布局提供参考[4]。
  本文主要对地铁车站内部人员的疏散进行计算机模拟预算,且通过模拟仿真的方法可以有效获取人员的疏散时间,以及人群的整体动态过程,从而为车站内的布局及其疏散的预算处理打下基础。计算机模拟处理在一定程度上满足了基本铁路设计的规范要求,可及时的了解站内人员的心理及其周边情况。由此可见,在地铁车站的整体设计过程中,车站人员疏散的计算机模拟仿真又有广阔的市场应用前景。
  参考文献:
  [1]王浩,洪玲,徐瑞华.突发事件下地铁车站人员疏散引导分析[J].城市轨道交通研究,2012,01(06):70-74.
  [2]叶永峰,蒋燕锋,胡群芳.地铁车站人员安全疏散仿真理论分析与应用[J].中国安全科学学报,2010,03(06):39-45.
  [3]赵雪,骆晨,李康.基于元胞自动机的地铁车站应急疏散模型仿真[J].现代交通技术,2013,05(12):75-77.
  [4]刘方,翁庙成,廖曙江.高架式轻轨车站人员疏散仿真分析[J].重庆大学学报,2011,03(08):105-109.
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