轨道交通的出行高峰、大客流聚集特征显著，轨道车站的客流疏散布局方案对轨道站点的客流承载能力、运行效率和安全保障至关重要。因此研究城市轨道车站突发事件下客流应急疏散的特点，制订有效应急疏散方案是重要的研究命题。近年来，行人应急疏散研究得到了国内外学者的广泛关注。Song等[1]模拟了较大客流密度的地铁列车火灾案例，并进行仿真研究，比较必须疏散时间和可用疏散时间，预测安全疏散分布。严晓龙等[2]介绍了涉及群体行为的社会心理学研究，应急疏散仿真研究的现状，对未来的研究方向做了展望。汪蕾等[3]对社会力模型进行了改进，使突发事件下大规模行人模拟更真实。随着计算机仿真技术的快速发展，越来越多的学者通过仿真软件对行人应急疏散进行研究。姜卉等[4]在疏散行为及仿真模型的基础上，根据城市应急疏散的实际需要，提出应急疏散的研究应围绕智能仿真技术展开。许慧等[5]对AnyLogic仿真疏散时间和规范计算的疏散时间进行了比较和分析。本文在已有研究的基础上考虑城市轨道交通车站突发事件下的高峰客流应急疏散研究，使用Massmotion行人仿真软件对车站进行仿真建模和疏散能力检验，分析地铁车站应急疏散的客流分布、拥挤点和疏散时间、设施设备通行能力、疏散流线等，提出突发事件下城市轨道交通的疏散方案，对方案进行对比分析，为城市轨道交通车站布局方案设计和车站应急安全管理提供参考。1突发事件高峰客流应急疏散分析1.1突发事件高峰客流分析将突发事件高峰客流定义为在城市轨道交通车站内高峰期间发生如火灾、爆炸、地震、毒气泄漏等突发事件时的滞站客流量。突发事件发生后，需要及时将车站内乘客疏散至安全场所，以保障乘客的生命安全。因此，安全疏散时间是衡量车站应急疏散能力的直接指标。定义P为突发事件下高峰客流，即需要疏散的客流，λ为高峰期间乘客的到达率，h为列车发车间隔，m列车车厢满载人数，f为列车满载率，n为列车车厢数量，突发事件中高峰期间疏散人数计算：P=λh+∑1nmf （1）车站的行人疏散效率与车站内设施设备的疏散效率有关，若设备i的行人通过率为vi，车站的整体疏散效率往往受到最小设施设备疏散能力的影响，需要重点考虑车站内的设施设备疏散短板问题。P/vtsafe （2）λh+∑1nmfvtsafe （3）式中：tsafe——安全疏散时间。参考《地铁设计规范》（GB 50157—2013）车站安全疏散标准，乘客疏散时间控制在6 min以内。1.2仿真流程设计ts为仿真开始的时间，h为列车发车间隔，在ts~ts+h时间段内，乘客进行正常上下车活动，上车乘客为Pboa，第一班列车在时刻ts+h到站，下车乘客为Pali。将突发事件发生时间节点设置在第二班列车到站时刻ts+2h，此刻车站内滞站人数达到峰值，突发事件产生，车站内开始进行疏散，直到最后一名乘客离开车站，即时刻te仿真结束，疏散时间t=te-ts+2h。2案例分析2.1案例车站概述以重庆市3号线某车站为研究对象，该站为岛式站台，共3层，由下至上分别为站厅层、换乘层和站台层。站厅层长121 m、宽30 m、高4.5 m。换乘层长120 m、宽26 m、高4.5 m。站台层长120 m、宽12 m、高5 m。同时，包括自动扶梯7个、楼梯3个、进站闸机6个、出站闸机4个。2.2车站物理模型构建根据现场调研情况通过SketchUP进行三维建模，构建车站物理结构，导入Massmotion仿真软件中进行定义。2.3车站高峰疏散客流计算通过实地调查，列车发车间隔为5 min，对该站全天进出站人数进行统计分析，进出站客流量情况如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.006.F001图1车站进出站客流量该站早高峰大致分布在8：00~10：00，以出站客流为主。进站客流量峰值130 人/min，出站客流量峰值360 人/min；晚高峰分布在17：00~19：00，进出站客流量基本相同，峰值为225 人/min。早高峰进站客流量为6 088 人/h，出站客流量为11 317 人/h；晚高峰进站客流量为9 125 人/h，出站客流量为7 296 人/h。为充分挖掘和验证车站疏散能力，以车站在站峰值人数下的突发事件为仿真背景，突发事件下该站需要疏散的车厢内乘客943人，站内乘客为507人，共计1 450人。2.4车站客流应急疏散仿真考虑车站疏散条件，根据实际调查的车站结构数据构建模拟环境参数，模拟不同方案的应急疏散情况，分析车站各层及瓶颈区域的疏散最大客流密度、疏散时间、疏散人数和疏散速度等。车站内楼梯和自动扶梯的运行情况如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.006.T001表1车站内楼梯和自动扶梯基本情况编号设备类型运行状态疏散状态1-1#自动扶梯上行●1-2#楼梯上、下行○2-1#自动扶梯上行●2-2#自动扶梯下行○3-1#自动扶梯上行●3-2#楼梯上、下行○4-1#自动扶梯下行○4-2#自动扶梯下行○注：○表示可直接供疏散使用；●表示不可直接供疏散使用。疏散方案1：乘客按照正常出站流程进行疏散，可用楼梯和自动扶梯设备为1-2#、2-2#、3-2#、4-1#、4-2#。疏散方案2：在方案1的基础上将上行自动扶梯全部转换为下行以供疏散使用，可用楼梯和自动扶梯设备为1-1#、1-2#、2-1#、2-2#、3-1#、3-2#、4-1#、4-2#，进站和出站闸机全部打开增加闸机处通行能力，开启应急出口C、出口D，此外对各层疏散流量进行有效引导，防止某个疏散口乘客聚集严重，减少疏散过程中的不均衡现象。站台层是客流聚集的重点区域，排队乘客和下车乘客堆积较为严重，疏散通道仅两侧楼扶梯口，因此需要确保疏散效益最大化，通过客流引导使两侧疏散客流均衡，避免行人惊慌盲从。同时，维持疏散秩序，防止部分乘客因恐慌进行推拉行为，造成乘客摔倒，出现踩踏事故。2.5仿真结果分析2.5.1最大乘客密度分析通过Massmotion软件对疏散方案1和方案2进行仿真。方案1、方案2车站各层最大乘客密度如图2、图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.006.F002图2方案1车站最大客流密度10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.006.F003图3方案2车站最大客流密度站台层乘客最大密度较大，候车处最大客流密度约为1.5 人/m2，楼扶梯转角最为拥挤，最大客流密度超过了5.26 人/m2；换乘层和站厅层的最大客流密度相对较小，其余大部分地区的最大客流密度均小于0.8 人/m2，楼梯处最大客流密度约为1.5 人/m2，出站闸机口的拥挤较为严重，最大客流密度超过了5.26 人/m2。从疏散的最大密度可以看出，该疏散过程中出现了3处瓶颈地区，分别是站台层两端楼梯转角处和站厅层出站闸机位置，其最大客流密度都超过了5.26 人/m2。相较于方案1，方案2站台层两端最大客流密度大于5.26 人/m2的区域面积明显缩小，换乘层和站厅层出站闸机拥堵点得到明显改善。2.5.2乘客疏散时间及速度分析为了更直观分析两种方案的疏散情况，对各层乘客疏散时间的均值、最大值和最小值进行统计计算，对各层所有乘客疏散距离-疏散时间关系以及疏散速度进行了统计计算。方案1与方案2不同区域疏散比较如表2所示。方案2较方案1在乘客疏散时间、疏散距离和乘客疏散速度方面均有明显改善。方案1乘客疏散速度多聚集在0.60 m/s以下，且较为密集，乘客平均疏散速度为0.64 m/s；方案2乘客疏散速度分布较为均衡，乘客平均疏散速度为0.81 m/s，较方案1疏散速度提高了26.56%。10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.006.T002表2方案1与方案2不同区域疏散比较项目方案优化率/%方案1方案2站台层均值4′50″3′13″33.45最大值8′28″5′50″31.10最小值1′13″1′08″6.85换乘层均值1′45″1′05″38.10最大值3′51″3′12″16.88最小值33″33″0站厅层均值44″19″56.82最大值2′24″40″72.22最小值6″5″16.673结语方案1最大乘客疏散时间为8′28″，方案2的最大乘客疏散时间为5′50″，最大乘客疏散时间减少了31.1%，满足6 min安全疏散的要求，可有效保障乘客的生命财产安全。轨道车站应急疏散瓶颈点通常出现在楼扶梯转角处与出站闸机等步行空间狭小和通行排队等场地，可通过调节自动扶梯运行方向、开放闸机疏散通道等措施提高楼扶梯、出站闸机处的通行能力，保证疏散速度。乘客最大疏散时间与疏散距离、车站客流量等因素有关。车站应做好应急预案，以“一站一案”的方式，根据不同车站结构特点和客流量制订相适应的应急疏散方案。