地铁站台导流栏杆对人员疏散的影响研究
地铁站台导流栏杆对人员疏散的影响研究
穆娜娜;史聪灵;胥旋;李建
【摘 要】为研究地铁站台导流栏杆对人员疏散的影响,以某地铁车站为研究对象,采用数值模拟方法研究地铁站台导流栏杆的设置方式及长度对人员疏散的影响,为地铁车站导流栏杆的设置及优化提供参考.研究结果表明:随着固定导流栏杆长度的增加,人员疏散时间呈现增加趋势,固定导流栏杆长度为14 m时比不设导流栏杆时疏散效率降低了20.8％,人员在长度为14 m的固定导流栏杆内呈现通道型排队现象;随着可推拉导流栏杆长度的增加,人员疏散时间呈现减小趋势,可推拉导流栏杆长度为6m时比固定导流栏杆长度为14 m时的疏散效率提高了9.7％.
【期刊名称】《中国安全生产科学技术》
【年(卷),期】2018(014)012
【总页数】5页(P175-179)
【关键词】地铁;站台;导流栏杆;人员疏散;数值模拟
盛年不重来
陈奕迅歌曲【作 者】穆娜娜;史聪灵;胥旋;李建
【作者单位】中国安全生产科学研究院 地铁火灾与客流疏运安全北京市重点实验室,北京100012;中国安全生产科学研究院 地铁火灾与客流疏运安全北京市重点实验室,北京100012;中国安全生产科学研究院 地铁火灾与客流疏运安全北京市重点实验室,北京100012;中国安全生产科学研究院 地铁火灾与客流疏运安全北京市重点实验室,北京100012
【正文语种】中 文
【中图分类】X913.4
环保标贴0 引言
近年来，我国地铁建设发展迅速，由于地铁具有运量大、速度快、准时、舒适等特点，同时随着公民绿出行意识逐渐增强，越来越多的市民选择地铁出行，地铁客流量逐年攀升，因此地铁在承担整个城市主要交通量的同时也面临着大客流的冲击。地铁车站作为客流的主要集散地，需要通过科学合理的客流流线组织来提高乘客集散效率，特别是解决在高峰客流时如何缓解车站内大客流拥挤和紧急疏散时客流流线冲突等问题。在正常运营情
况下，由于高峰客流时客流具有复杂性和多向性，车站工作人员最简单直接的措施是根据经验在人流密集和人流冲突处设置导流栏杆进行客流疏解。但在紧急情况下，所有乘客客流流向较单一，客流密度较大，导流栏杆的设置可能会影响行人流的整体运动特性。因此，如何科学合理地设置导流栏杆以及如何协调处理不同运营状态下的客流组织关系，是制定地铁车站客流组织方案必须要解决的问题，也是城市轨道交通运营管理中的重要课题之一。张丹丹[1]通过数值模拟的方法，研究了不同行人流量站外限流栏杆的布局形式和结构参数对行人流的影响，得出S型栏杆较通道型栏杆显著降低了大客流时通行区域的行人密度，能够有效控制进站客流；张劭阳等[2]通过同向行人流、侧向交织行人流、对向冲突行人流等仿真实验，得出在一定流量条件下导流栏杆的设置可避免对向行人冲突、削弱侧向行人冲突、加剧同向行人冲突的结论；李杨杨[3]对地铁车站进行现场调研，归纳车站内外导流栏杆常见的布置形式并分析了导流栏杆的作用；吴君尚等[4]在对站外限流栏杆设置分类的基础上，采用数值模拟的方法研究各类站外导流栏杆在突发情况下对疏散效率的影响程度；肖慧雅[5]分析了西直门地铁站存在的限流设施不足之处，并提出了相应的改进措施；吴娇蓉等[6]提出了地铁行人交织区运行状态三级的划分方法及其交织区的控制和调节流程。
站台列车发生火灾时，必须疏散人员为超高峰小时1列进站列车所载的乘客及站台上的候车人员[7]，站台列车火灾疏散时的站台人员密度最大，因此站台列车火灾时的人员疏散显得尤为重要，而且站台乘客安全疏散对于整个疏散过程来说也是至关重要的。在正常运营过程中，为了充分利用站台空间，车站工作人员为引导乘客分散候车，会将导流栏杆设置在站台2侧靠近楼扶梯的位置，但在紧急情况下进行人员疏散时，导流栏杆可能会影响人员疏散效率。对此，采用BuildingEXODUS 软件进行数值模拟，以某地铁车站为对象，研究导流栏杆对站台人员密度、疏散时间的影响程度，对地铁站台导流栏杆的设置提供参考和借鉴。
1 导流栏杆风险分析
导流栏杆是地铁车站为方便引导乘客进站、安检、换乘、候车等设置的隔离设施，一般设在楼扶梯处、售票处、安检处、换乘通道内、出入口处等位置[1,3-4]。
导流栏杆按设置方式可分为固定导流栏杆、可推拉导流栏杆、可移动导流栏杆。固定导流栏杆是指预埋固定在地下的一种常态性、不易挪动的隔离设施，主要是用来避免经常性冲突的行人流以及缓解大客流冲击，一般设在换乘通道处；可推拉导流栏杆是指一种常态时
固定、必要时可滑动的与固定导流栏杆组合存在的一种隔离设施，主要是用于缓解高峰客流，一般设在站厅；可移动导流栏杆是一种动态性的隔离设施，根据不同客流情况和需求进行摆放具有一定的使用灵活性，主要是为了维持行人流秩序，一般设在出入口处、安检处。
导流栏杆按作用可分为受限式导流栏杆和分流式导流栏杆。受限式导流栏杆是指在行人流2侧设导流栏杆使其活动受限，行人按照导流栏杆设定的路线行走，有利于控制客流量，一般设置在安检、出入口处，如图1所示；分流式导流栏杆是指在行人流之间设导流栏杆，用于分隔客流，有利于避免客流交叉，一般设在换乘通道内，如图2所示。
图1 受限式导流栏杆Fig.1 Restricted diversion railings
图2 分流式导流栏杆Fig. 2 Diverting diversion railings
地铁车站通过设置导流栏杆能够起到较好的限流和分流作用，但在紧急情况下，乘客容易产生恐惧心理、惊慌心理、冲动心理、侥幸心理、从众心理等[8-10]，当遇到导流栏杆阻碍时，求生心理可能会使人员出现翻越导流栏杆的行为进而导致混乱现象，最终造成不必要
的人员伤亡。因此，在考虑设置导流栏杆的同时，应考虑到导流栏杆对于车站人员紧急疏散时可能带来的安全隐患，需通过科学合理的手段设置地铁车站导流栏杆。本文以某地铁车站为例，研究站台导流栏杆对人员安全疏散的影响。
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2 模型构建
2.1 站台概况
研究站台为某市轨道交通换乘车站的1个站台，该站台为岛式站台，地下1层为站厅层，地下2层为站台层，站台2端门长度为116 m，宽度为11.6 m，车辆采用6B编组，每节车辆设4个(8扇)列车门。站台通向站厅的楼扶梯共4部，其中2部为上行扶梯(扶梯1、扶梯2)，2部为疏散楼梯(楼梯1常态下用于进站、出站、换入客流，楼梯2常态下用于进站客流、出站客流、换出客流)。扶梯宽度均为1 m，速度均为0.65 m/s，楼梯宽度均为3.6 m，台阶数为32个，楼梯平台长度为1.2 m。在紧急疏散时，考虑扶梯2处于检修状态，扶梯1保持上行。站台示意如图3所示。
导流栏杆设置在站台右侧楼扶梯口，采用不锈钢材质，高度为1.1 m，长度(从站台右侧楼
扶梯组的楼梯口开始算起)为14 m，具体位置见图3。其作用是分散站台右侧楼扶梯的进站客流和换乘客流进行站台候车。
图3 研究站台示意Fig.3 Sketch map of the research platform
截屏2.2 客流特性
站台列车发生火灾时，需将超高峰小时1列进站列车所载的乘客及站台上的候车人员全部撤离站台到达站厅层[11-12]。通过客流观测，其中中青年男士约占45%，中青年女士约占38%，老人及儿童约占17%，不同年龄、性别人员的运动速度参考规范[12]。按照早高峰(8：00-9：00)客流观测结果，上行方向高峰小时最大断面客流为31 110人/h、进站客流为665人/h、换入客流为6 385人/h，最小行车间隔为125 s，线路通过能力28对/h，超高峰系数取值1.1。通过计算，上行列车载客为1 223人，站台候车乘客277人，高峰客流时期上行列车火灾时站台必须疏散乘客为1 500人。
成人专升本考试2.3 模拟工况
BuildingEXODUS为精细网格模型，模型采用0.5 m×0.5 m的正方形网格点，每个网格可与
相邻8个网格相连[13]。本文对固定导流栏杆(A1～A8)、可推拉导流栏杆(B1～B4)下的12种工况进行数值模拟[14-15]，如表1所示。其中，固定导流栏杆长度是指从楼梯口开始设置固定导流栏杆的长度，如图4所示；可推拉导流栏杆长度是指14 m长的导流栏杆从楼梯口开始设置可推拉导流栏杆的长度，在紧急疏散时可推开导流栏杆，如图5所示。
3 结果分析
3.1 站台人员分布分析
图6为A1工况下疏散时间为60，120，210 s时的人员密度分布图。由图6可见，A1工况时人员按照站台左右2侧楼扶梯的通行能力合理选择楼扶梯进行疏散，60 s时人员几乎全部进入站台；120 s时站台右侧人员大部分集中在楼扶梯口、站台门与楼扶梯之间的区域并进行排队。
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图4 固定导流栏杆长度示意Fig.4 Diagram of the length of fixed diversion railings
图5 可推拉导流栏杆长度示意Fig.5 Diagram of the length of push-pull diversion railings
图7为A8工况下疏散时间60，120，210 s时的人员密度分布图。由图7可见，A8工况时站台左侧楼梯疏散和A1工况基本一致，区别主要在于站台右侧楼扶梯，60 s时人员基本全部进入站台；120 s时站台右侧人员大部分集中在固定导流栏杆内、站台门与固定导流栏杆之间的区域并进行排队；210 s时站台右侧人员在固定导流栏杆内达到相对饱和。
图6 A1工况下疏散时间为60,120,210 s时的人员密度分布Fig. 6 Distribution of personnel density at 60, 120 and 210 s at A1 operating mode
图7 A8工况下疏散时间为60，120，210 s时的人员密度分布Fig. 7 Distribution of personnel density at 60, 120 and 210 s at A8 operating mode
在疏散过程中，人员逐渐到达楼扶梯口，设14 m固定导流栏杆时(工况A8)比不设固定导流栏杆时(工况A1)到达出口的距离增大，疏散时间增加。由图6可见，不设固定导流栏杆时，人员排队出现在楼梯口、站台门与楼扶梯之间的区域，在楼扶梯口处存在客流交叉；由图7可见，设14 m固定导流栏杆时，人员排队出现在固定导流栏杆入口处、固定导流栏杆形成的通道内、站台门与固定导流栏杆之间的区域，在固定导流栏杆处和楼扶梯口处出现客流交叉现象，人员在导流栏杆内呈现通道型排队现象，由于排队长度和宽度较大，人员在相
对封闭空间容易出现极端心理行为，客流交织和冲突增加，这些心理行为会导致行走时间增加、行走路径偏移增加、人员之间避让冲突概率增大，容易产生次生灾害。
3.2 人员疏散时间分析
在客流高峰时期，对固定导流栏杆不同工况下(A1～A8)的地铁站台列车火灾人员疏散进行数值模拟，得到人员疏散时间折线图和柱状图，如图8和图9所示。图8可以看出，随着导流栏杆长度的增加，人员到达楼扶梯出口的时间略有增加。由图9可以看出，导流栏杆长度为0 m(工况A1)时，人员疏散时间最短，疏散时间为298 s；固定导流栏杆长度为14 m(工况A8)时，人员疏散时间最长，疏散时间为360 s，人员疏散时间随着固定导流栏杆长度的增加呈现增加趋势。
图8 A1～A8工况的人员疏散时间折线Fig.8 Staff evacuation time line diagram A1～A8 working condition

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