城市轨道交通应急疏散的研究 轨道交通运输专业

wuxi摘 要指导。本文的创新点如下：行分析，得出城市轨道交通人群流动规律。基于精细网格划分的元胞自动机建模方法，引入地面场统一描述和处具有较强的描述能力和扩展能力。利用地理信息技术，采用计算机编程，实现了复杂场景人群疏散仿真息技术，既保证了算法的独立性和效率，又保证了复杂场景的建立和可视化。结合具体车站，给出利用疏散平台仿真的步骤和流程，对车站各种场疏散进行优化分析，提出疏散预案优化建议。关键词：城市轨道交通；复杂场景；人员疏散；微观仿真；元胞自动机IResearchonEmergencyEvacuationofUrbanRailTransitAbstractrailtransitanimportantroleonthewaypeoplewillbringaseriouseffectonthedensecrowdoutsideorthestationinTherefore,efficientemergencyevacuationsimulationmethodevacuationmeasuresshouldbeproposedaccordingtothecharacteristicsoftherailtransittoquicklyevacuatethedensecrowdinthestation.Inthispaper,weresearchonmodelingandsimulationofpedestrianmovementandevacuationofthesubwayaccordingtotheideaanalysisofcurrenttheory-onobserving-evacuationmodeling–theimplementationandverificationofsimulationmodel–theapplicationofsimulationmodel”.Bycollectingbuildingdata,videoandpassengerflowdataofaspecificweanalyzethedistribution,flowandspeedofcrowdusingthemethodofstatisticalanalysis,toresearchoncrowflowcharacteristicsofsubwayAsubwaystationevacuationmodeloffinecellularautomataproposedbytodescribeandhandlepedestrianGroundfieldbefieldsofattractionandrepulsion,respectively,ingtheattractionandrepulseofindividualtothebuildingsortheothers.ItaAcomplexsceneevacuationsimulationplatformisbycomputerprogrammingbasedonGISandtheplatformisverifiedbythecrowdobservationandtheoreticalanalysis.Theoftheindependentoftechnology,whichensurestheandefficiencyofstepsofaareto:railtransport;Complexscene;Pedestrianevacuation;II目 录摘 要 IABSTRACT 第一章绪论 1研究背景 1国内外研究现状 3国外研究现状 3国内研究现状 5国内外研究总结 6本文工作与论文组织 7研究内容 7论文结构 8第二章人群疏散的基本理论 10人群典型的心理行为特征 10从众现象 10人员聚集现象 11返回现象 11快即是慢现象 12反向人流现象 12人群流动的相关因素 12人群速度 12人群密度 14人体所占空间 15场地情况 17人群流量 17人群的构成与状态 18人群疏散的工程计算方法 19Togawa经验公式 19Pauls经验公式 20Melink和经验公式 21人群疏散的基本建模理论 211宏观模型 22微观模型 23本章小结 28第三章城市轨道交通应急疏散概述 29城市轨道交通事故类型及特点 29城市轨道交通应急疏散特点 33地铁建筑结构及设备对应急疏散的影响 33地铁突发事件本身的特点对应急疏散的影响 34地铁中人员构成对应急疏散的影响 35城市轨道交通应急疏散要求 36本章小结 37第四章城市轨道交通人群流动规律分析研究 38数据采集和分析情况 38人群分布特征分析 38人群流量特征分析 43杨箕站人群流量分析 43岗顶站人群流量分析 47人群速度特征分析 54平地速度分析 54上下楼梯速度分析 58本章小结 62第五章基于元胞自动机的城市轨道交通人员疏散模型研究 63车站环境模化 63精细网格模型 63网格属性分类 64人员疏散模型的建立 66静态场 67动态场 69地面场 71人员疏散模型仿真平台 71开发环境介绍 72元胞状态空间 72地面场生成 74更新步骤 762人员疏散模型的验证 80地铁出口疏散时间观测验证 80人员流动速度和人员密度关系验证 81本章小结 83第六章城市轨道交通车站客流疏散计算模拟研究 84车站建筑结构 84疏散参数设置 87建筑参数假设和简化 87人员载荷选取与计算 87站内疏散通道设置 89疏散场景建立 89确定疏散方向 89构建疏散网格 90人员初始分布 91地面场初始分布 91规范场景疏散模拟计算及分析 92规范场景优化疏散模拟计算及分析 97本章小结 102第七章城市轨道交通应急疏散应用研究 103突发事件场景疏散模拟计算及分析 103正常客流疏散模拟和分析 104大客流疏散模拟和分析 106站台层一端突发事件疏散模拟和分析 108站台层中间突发事件疏散模拟和分析 111站厅层通道突发事件疏散模拟和分析 113地铁站三维建模及客流疏散模拟展示 115地铁车站三维建模 115客流疏散三维展示 117地铁站客流疏散优化分析 120客流情况及客运设备设施分析 120客流疏散优化分析 121本章小结 123第八章结论与展望 1248.1 结论 12438.2 展望 126参考文献 1274研究背景

第一章绪论我国城市轨道交通的建设和运营也取得了长足的发展，截止到2010年，全国城市轨道交通通车里程达到1400公里，运营城市发展到12个，北京、上海、广州等已经形成轨道交通网络[1]郑州、南昌、青岛、福州、厦门、哈尔滨[2]281万亿元，建设总里程长2500多公里。198731100余人；1995121995558269人；1995年，韩国大103人[3]200545人受伤；2010年莫斯科地铁发生炸弹袭击事件，30余人死亡，20余人受伤[4]。1疏散措施建议，快速地疏散站内密集人群。从灾难中吸取教训，尽量降低灾难发生时带来的不良后果，安全疏散人群，儿？要解决这些问题，必须对地铁站台的人员疏散性能进行比较全面的定量分（1无法集中数千人分布于站台（2实地演（3计算机仿真是其中非常重要的研究手段。群疏散时疏散设施和人员的安全水平。2国内外研究现状国外研究现状20世纪以后才逐渐发展起来的研究领域。总体围绕疏散方面的研究较多，大致可以划分为三个阶段。20206020早期主要采取观测和统计分析的研究方法。例如：苏联艺术科学院建筑研究所（（nt等学者、美国的一些学者或研究机构都针对行人流的宏观统计规律开展过研究[5]。美国在“建筑物疏散口的设计和建造（ndn4529（-rg，NO.29）2.5在直接观察的基础上，此时的研究并未形成一套理论与体系。日本的KikujiTogawa[6]在1955年提出了计算建筑物内人员疏散的经验公式，该公式综合考虑了疏散通道和疏散出口需要的疏散时间，反映了人员疏散出建筑物的综合的时间。80年代末，该阶段是密这个阶段的初期，人们主要关心流量--密度的关系和行人设施的容量。那时2060MelinekBooth[7]在3Togawa等人研究的基础上提出了计算公式。Pauls[8]开展了火灾中人Fruin作了大量的工作[9，10]1971年提出了一个宏观行人仿真模型，其模型已经被美国的通行能力手册（HighwayCapacityFruin出（PedestrianPlanningandDesign）是有关人群流动运用人机工程学以及心理和生理学的理论，讨论PredtechenskiiMilinskii[11]，研究了不同季节、不同着装时人员Henderson等[12，13]后来，Lovas[14]，AlGahdiMahmassani[15]，PrigogineHerman[16]分别应用排20904好描述能力的有效工具，已经成了研究密集人群流动规律的重要手段之一。律出发，研究整个群体的疏散行为。列人员疏散的仿真软件，主要的商品化行人仿真软件有Legion，BuildingEXODUS，STEPS，Simulex，PedGo，SimWalk，VisSim，Guider等，用于测试和可视化行人相关设计方案。国内研究现状我国对人员疏散及其规律的研究起步于上个世纪90年代[17]，主要对东方陈全、陈宝智[18，19，20，21]等对人在火灾中的行为特性以及避难行为进行了研][23，24]等采用虚拟人计算，对火灾时人的行为进行了模拟和研究。宋卫国、于彦飞等[25]在Kirchner[26，27，28]建立的元胞自动机模型的基础上，[29]，着重研究了人群疏散期望速度与出口宽度、出口厚度等建筑结构特征之间的关系。陆君安，方正，卢兆明[30]对建筑物中行人紧急疏散的逃生速度进行了研究，考虑前后及左右人员拥挤程度，对人员启动加速度的影响，建立了人员疏散的逃5年卢兆明在研究中开发了空间网格疏散模型SGEM[31，32，33]；2004年，武汉大学方正等共同编制了高层建筑BuildEvac[34]。对我国建筑特征和人员特征的原创研究。国内外研究总结12、通用模型研究较强。疏散模型在建立时，大多是对人群及其移动规律做模拟，并没有针对特殊的建筑结构，虽然模型的通用性较强，但针对性弱。3、仿真模型参数标定复杂。由于不同国家、不同地点、不同状态下行人生理、心理特性的差异，需要进行大量的重复实验，采集不同场景、性别、教育、年龄等条件下人群流动的相关数据，以确定模型的参数。由于国内外人群流动规律的研究及其仿真模型的建立大部分是针对个体的的研究和应用较少，因此，存在以下不足：1、特殊情形实验数据缺乏。由于一些特定情形尤其是紧急疏散情形的实验数据不足，极易导致仿真与真实情况的偏差，给研究带来困难。2人群流动规律的研究较少，导致人员疏散和模拟难以满足地铁站的实际情况。、针对城市轨道交通行业特点的人群疏散模型和应用较少。通用的人群疏6及人群组成等特点，可用性较弱。4、疏散预案及优化研究较少。国内外研究者大多集中在人群流动规律的研究，对不同建筑结构下人群疏散预案以及预案的优化研究较少。本文工作与论文组织研究内容本文主要针对目前国内外已有研究工作的成果以及不足，具体结合轨道交人群流动规律、交通疏解等方面的分析，研究建立应急疏散模型，并对人员疏散情况进行仿真模拟，为疏散预案的制定及优化提供依据，为应急指挥提供支持。主要创新研究工作包括以下几方面：1、地铁站人群流动规律与行为研究2、地铁站人群疏散模型研究通过分析国内外应急疏散模型，结合地铁站的建筑结构特点和人员组成规及其更新演化规则。3、地铁站人群疏散仿真平台实现研究铁站出口人员的疏散进行验证。4、客流疏散仿真模拟应用研究7疏散设施的效率和瓶颈，得出不同场景下各疏散设施的疏散性能。5、三维疏散展示和疏散预案优化研究研究根据客流疏散模拟的结果，提取人员的运动轨迹和高程，以及个体特群拥挤踩踏事故提供科学依据。论文结构拥堵点、拥堵持续时间、疏散总时间等，并探讨应急疏散的优化建议。1.1安排如下：明确了本文的主要研究内容和论文结构。素，以及人群疏散的计算和模拟方法。8图1.1研究思路和论文结构图的类型及应急疏散要求。行为特点等，为地铁站的疏散模型建立提供依据和数据来源。键理论和技术进行了分析研究和计算机实现。求的场景进行计算和分析。出二、三维结合的展示方法和客流疏散的优化建议。第八章是对全文的总结和展望。9第二章人群疏散的基本理论等方法总结出的人群典型的心理行为特征、人群流动的相关因素等规律进行讨论，然后对人群疏散的工程计算方法和人群疏散的基本建模方面的理论进行介绍。人群典型的心理行为特征如知识背景、生理的、社会的多方面的影响，个体的行Le1895年出版了《Crowd》[35]，对人类MarkCranovetter1978年提出了群体行为的门槛模型[36]，他认为每个人做决定时，心中都会有个体也会采取相应的行动。HelbingD等也对紧急情况下，人员疏散出现的特殊现象进行了大量的研究[37]。总起来说，人员在疏散情况下典型的心理和行为特[38]。从众现象10[9]对不同年龄段的人对出口的选择研究表明，18-30岁年龄段的人容易有自己的想法和选择，而其他年龄段的人更容易追随大众的行为。

图2.1不同年龄段的人对出口的选择轻紧张和焦虑状态的功能。返回现象[39]在对遇到火灾逃离现场后的回返率的调查中显示，当有亲朋好友没有出来时，大多数人多会返回寻找。11表2.1遇到火灾时，遇灾者脱离危险后的回返现象题目返回不返回遇到火灾，您逃离建筑物后发现您最好的朋友没有随着您出来，您会返回建筑物去寻找他吗？67.231.5遇到火灾，您逃离建筑物后发现您家人没有随着您出来，您会返回建筑物去寻找他吗？73.125.0快即是慢现象形成快即时慢现象。反向人流现象这也是人群流动形成的自组织现象之一。人群流动的相关因素人群速度定的，而是人群在行走过程中互相影响和制约表现出来的一种平均速度。2.2速度[14，40-50]。12表2.2不受阻塞的行人自由流运动速度[51]来源平均速度（m/s）标准差（m/s）地点CROW1.40—荷兰Dalyetal.1.47—美国Fruin1.400.15美国Henderson1.440.23澳大利亚Lametal1.190.26香港Morralletal.1.25—斯里兰卡1.40—加拿大Pauls1.25—美国Sarkar&Janardhan1.460.63印度Tanariboonetal.1.23—新加坡Virkler&Elayadath1.22—美国总的平均值1.340.37—2.3碍物保持一定距离后，可以认为障碍物对行人的行为没有影响。表2.3行人与障碍物的避让距离[43]场景距离（cm）来源混凝土墙30－45CROW(1998)45DeNeufville&Grillot(1982)15Pauls(1987)40VanSoeren(1996)25Weidmann(1993)障碍物40VanSoeren(1996)10Weidmann(1993)月台边缘80VanSoeren(1996)人群速度包括速度大小和方向两个方面。13引起人群间的碰撞、拥挤等事故。人群流动的方向中途会发生改变的类型。人群密度程度，一般用单位面积上人员的数量表示，单位为人/m2；也可用其倒数，即每人。《北京市公园、风景名胜区安全管理规范（试行》给出的公园，风景名胜区在1人1人/0.75平方米[52]Fruin人员密度服务水平评价指标[9]。根0.43~2.15人1.08~2.69人0.55~1.37人，楼梯上楼为0.33~0.87人0.44~0.98人/0.51~1.270.36~0.76。表2.4Fruin关于人员行动能力和空间几何尺寸的数据资料人均占据空间的投影面积（m2/人）人员密度（人/m2）人员之间的间距（m）人员行动能力<0.20.831.2互相不受影响和限制0.9—1.20.83—1.111.1—1.2稍有影响0.7—0.91.11—1.430.9—1.1受到影响，需要相互躲让0.3—0.71.43—3.330.6—0.9严重限制0.2—0.33.33—5.00.6流动停滞<0.2流动停滞14系[53]如图所示。图2.2人群密度与移动速度的经验关系到阻塞。人体所占空间空间，另一个涵义是个体行走所需的空间。人，表示人群中平均每个人所占有的面积。个体行走152.5。表2.5世界上一些国家或地区男性和女性代表性尺寸[54]肩宽（cm）厚度（cm）面积（m2）英国男性51.0032.400.26英国女性43.5030.500.21波兰男性47.5027.500.21波兰女性41.0028.500.18日本男性41.0028.500.18日本女性42.5028.500.16香港男性47.0023.500.17香港女性43.5027.000.18美国男性51.5029.000.23美国女性44.0030.000.21法国男性51.5028.000.23法国女性47.0029.500.22瑞典男性51.0025.500.20瑞典女性42.5030.000.20瑞士男性47.5029.500.22瑞士女性45.5032.500.23印度男性45.5023.500.17印度女性39.0025.500.161988了成年人的人体尺寸国家标准[55]2.62.7所示。成年人中，男、女性176mm261mm宽的最小值分别为和347mm，最大肩宽的最大值分别为和。2009年我国又制定了新的成年人的人体尺寸国家标准，此外我国未成用的东西或者带着小孩，因此还需要考虑行人的负载。表2.6中国男性成年人尺寸标准（单位：mm）18~25岁26~35岁36~60岁50百分位95百分位50百分位95百分位50百分位95百分位厚度204230212241219253肩宽42746943246043347316表2.7中国女性成年人尺寸标准（单位：mm）18~25岁26~35岁36~60岁50百分位95百分位50百分位95百分位50百分位95百分位厚度191222198236208251肩宽391424396435405449场地情况流动也会产生影响。2.4就同的行走特性。图2.3不同形状通道对人群流动的影响0.8m的有效行走宽度。当两个人靠近行走时，每人占用的宽度为0.7m，允许由于身体摇摆而造成的身体接触。只有在最拥挤的情况下，才小于这个宽度。人群流量示：人群流量=人群速度×人群密度人群流量的单位为人/(m·s)，它是衡量人群流动规律的一个重要综合指标，也是衡量一个场所通流能力的重要指标。170.4-0.9m2高密度范围内，然而，当人群流量达到这种状态时，有限的2.50.4m2/[56]通过实际观测得到我国春0.81人1.48人1.48人

图2.4人群速度与人群流量关系曲线高中生的运动速度与成年左右，Hoel[57]在Daamen1.55m/s，18Kholshecnikov[58]对情绪与自由速度之间的关系做了系列研究，不同情绪水平下的人群自由速度如表2.8所示。表2.8不同情绪水平下的人群自由速度[59]活动分类情绪水平自由速度（m/s）水平通道，门下楼梯上楼梯舒服0.00<0.85<0.45安静0.450.82~1.100.45~0.63活跃0.681.11~1.500.64~0.92活动加强0.701.51~2.000.93~1.25在大型公共场所，由亲人、朋友、同事或同学组成的小群体是相当常见的，小群体的存在往往会直接或间接地影响人群行走行为和过程，如在人员疏散时可能会出现“亲情行为”，“再返回行为”等。人群疏散的工程计算方法用安全疏散时间（ASE）大于必需安全疏散时间（，这是建筑物内人员间这一指标进行计算。Togawa1955Togawa[60]对高层建筑的疏散时间展开了研究，并i 1i 其中：

eN'B'Na

itBiitdt]T0Na：建筑物疏散出去的总人数；19Nit)i个出口处的人员流率，单位为人米*秒；N'：最终出口处的人员流率，单位为人米*秒；n：出口总数；Bi：第i个出口的宽度，单位为米；B：最终出口的宽度，单位为米；T0：出现定常流时的时间，单位为秒；i：聚集在i个出口处人数所占的百分比。（第二项的时间（第一项，当定常流出现后，疏散所用的时间和建筑物设施设备的疏散口疏散出去的人数。该公式含有积分项，计算不便，通常对其进行简化，其简化公式如下：其中：

NaNB

KsvKs：人流起端到最终出口的距离；v：人群流动速度。总体疏散时间。Pauls1969年，Pauls[61]在渥太华系统的研究了高层建筑人员疏散问题，在组织大量人员多次演习后，获得了许多实地数据，在演习中发现，人们在通过楼梯时，通常不会紧贴着楼梯边缘，而与楼梯两边各保持150mm左右的距离，因此提出了有效宽度模型表述这一现象。同时还开展了火灾中人的行为研究，他把人群疏散过程划分为开始准备阶段和疏散运动阶段。Pauls得出的经验公式如下，在实际应用中，该经验公式广受欢迎：20f0.206p0.27其中：f：每米有效宽度楼梯每秒钟所通过的人数；p（实际总疏散人数除以有效楼梯宽度给出了如下经验公式：T0.680.081P0.73T2.000.01P其中：

当单位宽度楼梯通过的人数少于800时当单位宽度楼梯通过的人数多于800时T：疏散完毕所用的最短时间；P：在紧邻出口层上的楼层所测得的每米有效宽度楼梯实际容纳的人数。MelinkBoothn1975MelinkBooth间的经验公式[62]：n其中：

TeTr)(Qi)Nbr1)rtsirTe：整栋建筑物疏散完毕所用的最短时间；Tr：建筑物中第r层以上的人员疏散完毕所用的最短时间；Qi：第i层的实际需要疏散的总人数；N：单位宽度楼梯单位时间内通过的人数；br1：从1到r层的楼梯实际的宽度；ts：自由移动情况下人员下降一层所用的时间（。上式给出了n个Tr值，整栋建筑物疏散完毕所用的最短时间Te等于最大的Tr值。人群疏散的基本建模理论21胞自动机模型、格子气模型、人工势场模型等。宏观模型

图2.5人群疏散模型分类FruinHenderson将人类的运动行为看作类似DomencichIMcFadden人群流动规律进行了描述。为最大熵模型。流体动力学模型Henderson[13，14]Maxwell-Boltzman分布率，给出了行人速度分布的概率公式。Bradley[63]利用流体力学中的22Navier-Stokes方程描述高密度人群的运动，他认为在人群密度较高时人群中会Helbing[65]R.L.Hughes[66，67]深化研究了行人运动的流体模型，并将行人流拓展为多种类型，采用了连续介质理论，根据Navier-Stokes方程推导出大型人群流动的控制方程，成功揭示了麦加朝圣人群的运动状况。模型人群流动的连续性方程为：,x)q,x)0t人群流动的运动方程为：u(u(u2uv(2u2utvxuv(y2p)(x2 y2txyx2 yv 空间交互模型（最大熵模型）微观模型的详细行为进行描述，和宏观模型形成互补。动机模型和格子气模型。社会力模型德国交通流专家Helbing提出用社会力模型[68，69，70]模拟人的追随现象和堵23程中各种细节的现象。社会力模型是一种多粒子自驱动的连续性模型，Helbing在研究人群的运动中，把人的主观愿望、人与人的相互作用、人与环境的相互作用抽象为社会力，采用统一的力学模型描述这三种作用，模拟人群的运动情况。其运动方程为：dv v0)e0(t)v)mi ii i i fijfiwdt v

j(i) wv0 e0i

i、方向为i向前运动，这一主观fijfiw两种作用力阻碍人的移动。社会力模型能够精细的描述人员在运动过程中的相互冲撞、挤压情况，以及员疏散行为。磁场力模型Okazaki[71，72]Coulomb的定理，把人员描述为磁场中的物体。磁场力模型和磁场中运动方程的运用使行人前进。人工势场模型人工势场模型从流体模型中借鉴了不少理论和方法，Hudges吸取流体力学Treuille[73]24AdrienTreuille在模型中提出了人群移动的四条规律：(a)每个人都有一个目的地；(b)人以最高可能速度运动，速度与局部的人群密度成正比；(c)存在不舒适场，使得人可能偏好某些路径；(d)人选择的路径是使路径长度、到达目的地的时间、沿路径感到的不舒适三者之和最小。：R2R处处与到目的地的最优路径成本C其它点满足eikonal方程：||（x||＝C有了势函数后，人员的运动方向与势函数梯度相反，速度与势函数梯度成比例可由下式表示，式中xf(x

表示运动方向的速度值。x

(x)||(x)||元胞自动机模型元胞自动机（CellularCA）是由大量简单一致的个体通过局部联系组成的离散、分散及空间可扩展系统[74]。元胞自动机最初由Neumann等人提出，对生命系统的自复制功能进行了有效的模拟。该模型通过这些复杂现象的动态演化过程，引起人们极大的兴趣。2.6胞自动机最基本的组成单元，元胞的状态通常由离散集{s0s1sisk表示，25胞周围所有的邻居决定了元胞下一刻的状态，二维元胞自动机的邻居通常有冯-诺依曼(Von.Neumann)型邻居和摩尔(Moore)型邻居（见图2.6）。图2.6元胞自动机各组成部分及其关系2.6元胞自动机邻域的定义是并行更新的。变化遵循的规则为：at1fat,at

,at

at )i i i1

i

in其中，atti个元胞af为元胞的局部规则，没有记忆i iWolfram184经典的元胞自动机模型把空间离散化为网格，格点是元胞活动的最小单位，每个格点有空闲和被占用两种状态，元胞根据一定的条件向相邻的格点移动，这样形成动态的仿真过程。人员疏散模拟研究通常采用的经典元胞自动机模型中，260.4mx0.4m2.7行走的概率不相等时，称为有偏行走，其中的行人称为“有偏行走者”。2.7元胞自动机模型中行人的移动方式Kirchner等人[26，27，28]考虑到当多个人同时向一个格点移动时，他们的移动[29]发展了这一想法，有效的描述了人员疏散的过程。格子气自动机模型多向通道、大厅、人流交汇等场景。排队网络模型27地节点时结束运动过程，仿真过程结束。本章小结散进行分析和模拟计算中，要同时考虑内外两种因素。胞自动机建模方法。28第三章城市轨道交通应急疏散概述城市轨道交通事故类型及特点927200多人受伤。75日，北京地铁四号线动物园站自动扶梯发生故障，上行电梯突然发生倒转，变成了向下运动，导致1人死亡，2人重伤，2640[75]。3.1各类事故发生频次293.1恐怖袭击、自然灾害和系统水灾是偶发事故。3.1。3.1历年国内外轨道交通列车事故统计表事故时间事故地点事故性质事故后果1975英国伦敦列车相撞死30人1990-08法国巴黎列车相撞伤43人1991-05日本列车相撞死42人、伤527人1991-08-28美国纽约列车脱轨死6人、伤100余人1999-03日本列车脱轨死3人、伤44人1999-06美国纽约列车脱轨伤89人1999-08德国科隆列车撞击伤74人1999-08-23德国柏林列车撞击伤67人2000-03-01日本东京列车脱轨死5人、伤63人2003-01-25英国伦敦列车脱轨伤32人2003-10英国伦敦列车脱轨伤8人2004-11-03美国华盛顿列车相撞伤20人2005-01-17泰国曼谷列车追尾伤140余人2005-04日本列车脱轨死91人、伤456人2006-07-03西班牙巴伦西亚列车脱轨颠覆死41人、伤47人2006-10-17意大利罗马与停站列车追尾死1人、伤236人2007-07-24委内瑞拉列车追尾死1人、伤多人2009-06-23美国华盛顿列车相撞死9人、伤76人2009-09-09日本东京列车相撞296h2009-10-22法国巴黎列车脱轨伤36人2009-12-22中国上海列车相撞504h2011-09-27中国上海列车追尾伤200多人303.2。表3.2历年国内外轨道交通火灾事故统计表事故时间事故地点事故性质事故后果1971-12加拿大蒙特利尔列车与隧道端头相撞起火36节列车被毁、司机死亡1972-10德国东柏林火灾1座车站和4节列车被毁1973-03法国巴黎人为列车纵火1列车被毁、2人死亡1974-01加拿大蒙特利尔电线短路起火9节列车被毁1975-07美国波士顿区间隧道火灾隧道大火1976-10加拿大多伦多人为纵火4节列车被毁1978-10德国科隆丢弃烟头起火伤8人1979-01美国旧金山电路短路起火死1人、伤56人1979-09美国费城变压器火灾伤148人1980-04德国汉堡座位起火2节列车被毁、伤4人1980-01英国伦敦丢弃烟头起火死1人1980-1986美国纽约8次火灾死53人、伤50人1981-06俄罗斯莫斯科电路火灾死7人1982-03美国纽约传动装置故障起火1辆车被毁、伤86人1982-06美国纽约火灾4辆列车被毁1982-08英国伦敦电路短路起火1辆列车被毁、伤15人1983-08-16日本名古屋变电站起火死3人、伤3人1983-092德国慕尼黑电路起火辆列车被毁、伤7人1985-04法国巴黎垃圾起火伤6人1987-11-18英国伦敦丢弃烟头致自动扶梯起火死31人、伤100余人1991瑞士苏黎世机车电线短路起火伤58人1991-06德国柏林火灾伤18人1995-10-28阿塞拜疆巴库机车电路故障起火死558人、伤269人1999-10-01韩国汉城火灾死55人2001-07英国伦敦列车撞击月台起火伤32人2003-02-18韩国大邱人为列车纵火死192人、伤147人2004-01-05中国香港人为列车纵火伤14人2006-07-11美国芝加哥脱轨起火伤152人恐怖袭击今年来逐渐增多，主要表现为爆炸袭击、毒气袭击、认为纵火等，31从而给安全疏散造成影响。运营人员更要加强安保工作，防患于未然。表3.3历年国内外轨道交通恐怖袭击事故统计表事故时间事故地点事故性质事故后果1977-11-06俄罗斯莫斯科爆炸袭击死6人1995-03-20日本东京沙林毒气袭击125500多人1995-07-25法国巴黎炸弹爆炸袭击死8人、伤117人1996-06-11俄罗斯莫斯科列车爆炸袭击死4人、伤7人1996-12-03法国巴黎爆炸袭击死4人、伤86人1998-01-01俄罗斯莫斯科爆炸袭击伤3人2000-11-20德国杜塞尔多夫车站炸弹袭击伤9人2001-08英国伦敦爆炸袭击伤6人2001-09-02加拿大蒙特利尔毒气袭击伤40余人2004-02-06俄罗斯莫斯科自杀式爆炸袭击死40人、伤134人2004-08-31俄罗斯莫斯科爆炸袭击死8人、伤10人2005-07-07英国伦敦连环爆炸袭击死56人、伤百余人2006-07-11印度孟买连环爆炸袭击死200人、伤700余人生时对轨道交通的影响。表3.4历年国内外轨道交通自然灾害事故统计表事故时间事故地点事故性质事故后果1985-09-19墨西哥墨西哥城地震(8.1级)地铁侧墙与地层结构出现分离破坏1995-01-17日本神户地震53km坏，经济损失300亿日元2001-09中国台北捷运台风台北捷运高架线路长时间停运2003-05-26日本仙台地震仙台地铁全线停运2007-07-17中国重庆轻轨雷击分线路停运达7h2007-08-08美国纽约地铁雨水倒灌195h2008-04-09中国上海地铁10级大风30.5h32故发生较少，后果不是十分严重，但也要引起重视。表3.5历年国内外轨道交通系统水灾事故统计表事故时间事故地点事故性质事故后果2005-04-10上海轨道交通2号线河南中路站管道破裂渗水42h商铺受影响2008-03-31上海轨道交通人民广场站泡沫塑料堵塞下水道通道地面严重积水，4部电梯停运，影响正常运营超过2h2008-07-04北京地铁5号线崇文门站雨水倒灌入车站3h城市轨道交通应急疏散特点生事件时的应急疏散特点进行分析。地铁建筑结构及设备对应急疏散的影响着站内的人员能否迅速、安全的离开。谢灼利[76]等研究表明，地铁车站疏散中站台层至站厅层的楼梯是制约整个客正常乘车和应急疏散的平衡。孔维伟[77]等对疏散标示以及应急广播系统对疏散的影响进行了研究，表明33果断的行动，明显的减少整体疏散时间。胡清梅[78]率较高。何利英[79]以中庭式地铁车站为研究对象，发现在站厅层，疏散的关键节点置，是潜在的疏散瓶颈。田娟荣[80]研究了不同闸机对人员疏散的影响，研究表明大部分乘客能够顺过；研究还表明门式闸机的疏散效率高于三杆式闸机，通过门式闸机时大约有4.2%17.9%的乘客受到阻碍。否符合运行要求，车辆技术状况的好坏，都会影响到人员疏散。地铁突发事件本身的特点对应急疏散的影响散。75%-80%的死亡人员是由烟气致死的[81]34能够直接造成人员失去自我控制或死亡。突发事件发生的时间不同[80]，也会影响人员的疏散状况，例如工作日与周1.05%57.0%43.0%44.5%55.5%的乘客有人陪同。地铁中人员构成对应急疏散的影响散产生影响。[83]等对地铁人群的特征进行了问卷调查，发现上班和上学的乘39.7%人员性别的不同也会对疏散产生影响，田娟荣[83]等对在发生火灾时不同性别的对象进行调查表明，无论男女，大部分乘客都选择迅速撤离现场进行疏散，选择在原地等待的比例女性高于男性，选择通知他人的行为中女性的比例也高于男性。田娟荣[83]等对不同年龄段的人群在火灾中的反应进行调查表明，大部分乘也比成年人和青年人高。田娟荣[83]等还对受教育程度对疏散的影响进行了研究，在火灾时受教育程择在原地等待。[84]35局、突发事件的发展状况、疏散人员的构成都会影响人群的疏散结果。城市轨道交通应急疏散要求1983年首次发布《2007年出版了最新的版本，实践证明，该规范对地铁安20036散校核的常用标准。[85]对地铁的安全55600m时，应设联络通道，并在通道两端设双向开300m设紧急疏散不够细致，当区间较长时，应考虑加设直通地面的疏散通道。636要增设机械防、排烟与事故通风。本章小结6对应急疏散的模拟以及预案的优化提供技术指标和依据。37第四章城市轨道交通人群流动规律分析研究布特征、人群流量特征和人群速度分布作出分析。数据采集和分析情况收集了岗顶站的建筑结构图纸资料数据，现场采集关键位置几何结构（等）图片资料数据。根据以上资料完成车站的二、三维建模工作。19399.538.5小时，分析的个体数量48015人。实地视频采集文件共61个，视频数据总量为6.38G，视频视频总时长为1.4小时，分析的个体数量3000人。收集整理闸机客流数据，分析常态下站内一定时间内的人员数量，分141260120统计总人数为717938人，按日统计总人数3536513人，按分钟统计总人数为256604812个30961079792197973445502人。人群分布特征分析年龄通常会对人的速度产生影响。中青年人群的运动速度明显高于老年人的3810.9%年龄两个尺度进行分类（4.1表4.1基于性别、年龄两个维度的乘客分类表维度青年中年老年男男青年男中年男老年女女青年女中年女老年3050过调查问卷的方式获取。考虑到与普通乘客相比，携带行李或小孩的乘客具有特殊性，例如携带行李同时间段这两类乘客的数据，并进行深入分析。位置进行实地测量（4.1所示图4.1杨箕站某换乘通道人群组成信息测量点实景图39787107点、9点、13点、15点、17点、19点、21点、23点，总共9组数据，每组数据包括10分钟内以上八类乘客流量。男、女乘客组成比例及变化趋势分析4.254%：46%1.2：1市男女比例大体相当，由此也可说明是否选择乘坐地铁和其性别无关。4.2男、女乘客组成比例图4.350%~60%之间波动，其中，男乘客1317192121点后，可能出于出行安全考虑，1319其人群的行走速度也会出现峰值，此处应加强安全管理，以防事故发生。图4.3男、女乘客比例变化图40老、中、青乘客组成比例及变化趋势分析4.4中年其次（25，老年较少（4，这与地铁的出行目的有关，杨箕站乘客以4.4老、中、青乘客组成比例图从图4.5可以看出，青年乘客比例在60%~90%之间变动，在上午9点、1317917点年轻乘客下班居多，13点属于大部分公司午间休息，年轻乘客此时活动较为频繁，人群速度也在这三个点达到峰值。4.5老、中、青乘客比例变化图携带行李乘客所占比例及变化趋势分析4.679点达到第131517点，接着上升至另一个峰值，2304191519电梯、通道拐角处等事故高发区，应加强安检维护工作。图4.6携带行李乘客在人群中比例变化图携带小孩乘客所占比例及变化趋势分析4.771315010%21点后又略微上升。携带小孩的以上，应该加强安保措施。图4.7携带小孩乘客在人群中比例变化图942征及比例变化情况。人群流量特征分析杨箕站人群流量分析本小节主要对杨箕站的进出站人流量以及换乘通道人流量进行分析。1、进出站人群流量分析本小节主要对杨箕站全年和重大节假日日均客流量、重大节假日单日客流量、典型月份的单日客流量分别进行研究。全年和重大节假日日均客流量对比如图4.8所示，全年中总进站人次为11053915，总出站人次为10813137，其中进站人次比出站人次要多240778，占进出站总人数的1.1%。4.8全年进出站客流量总数对比4.9间日均客流量较少，甚至低于全年日均客流量。4.9节假日期间与全年日均客流量对比重大节假日人流量对比分析（春节、国庆、亚运）434.104.12所示。图4.10春节期间的单日人流量对比分析图国庆期间的单日人流量对比分析图4.12广州亚运会期间的单日人流量对比分析4.102010年国庆假期期间的单日客流高峰出现在假期首480844.12析柱形图，反映出赛事首日的开幕式为单日客流高峰日。44典型月份（12月）4.13201012243181708他天数1000人以上。此外，从图中我们可以看出客流量有周期性变化，即每周的周末客流量明显少于工作日客流量。图4.1320110年12月份进出站人流量对比2、换乘通道人群流量分析2717271日是周五，可代表工作日，可以72末，可以用其近似表示周末该换乘通道的人群流量。工作日人群流量分析（71日）图4.147月1日（工作日）单日换乘通道人流量变化趋势457105：53：3523：32：3729分532组数据。本部分用这些数据近似表示4.14511536至08：48：36，共计1057，第二次高峰出现在下午17点到19点。周末人群流量分析（72日）72日的05：41：2723：20：24随机选取5054.155号115821人流量变化趋势不大，但有一个明显的特点，16左走人数，16点以后则是向左人数超过向右走人数。图4.157月2日（周末）单日换乘通道人流量变化趋势7172日的人流量数据作为样本，得出工作46日和周末人流量变化规律。岗顶站人群流量分析、、C、D四1、单日人群流量分析2010101121224281224事业单位仍为工作日，可以用其近似表示平时工作日该地铁站的人群流量。（1）2010年12月24日（工作日）客流量分析图4.16 12月24日（工作日）单日进出站流量及总量的变化趋势图4.17 12月24日（工作日）单日进出站差值的变化趋势47122400：00：0023：59：59158305：30：004个小时的数据丢失，但并不影响全天人群流4.16154.174.16乎为零。07：00：0009：00：0017：30：0019：30：00之间，该站的进出站流量和总流量出现两个峰值（早高峰和晚高峰，总流量分别达到23394233201620274.17的进出站差值变化趋势891722右最多，在这些时段需要对站内人数进行重点监控。（2）2010年十一假期首日客流量分析图4.18 十一假期首日进出站流量及总量的变化趋势图4.19 十一假期首日进出站差值的变化趋势为了分析十一假期中每日的岗顶站人群流量变化趋势，选取2010年10月14800：00：0023：59：5915794.184.19所示。4.186时之前，岗顶站的进出站人群流量是101622022140人次。通过图4.19与图4.17的对比，十一假期首日的站内人数一直较多，其站台人数的最大值出现在上午10时至11时之间以及下午18时左右。（3）2011年春节假期末日客流量分析28日2415774.204.21所示。图4.20 春节假期末日进出站流量及总量的变化趋势图4.21 春节假期末日进出站差值的变化趋势494.204.18进行对比，春节假期的进出站流量明显低于十一假期的15时。全天十五分钟最大进638722存在由于上下班带来的进出站数量的明显差异。（4）2010年广州亚运会首日客流量分析2010年广州亚运会期间岗顶站的日进出站流量可以反映大型活动对广州地201012日亚运会首日的数据作为样本进241589组数据。将上述数据进行筛4.224.23所示。图4.22 广州亚运会首日进出站流量及总量的变化趋势图4.23广州亚运会首日进出站差值的变化趋势4.220129195015时左人次。图4.23给出的曲线趋势表示全天岗顶站内和站台上的乘客人数断断续续出现最大值和最小值。（5）节假日及大型体育赛事下，岗顶站的客流量对比分析44754.244.25和图4.26的变化趋势对比。图4.24 单日进站流量变化趋势的对比分析图4.25 单日出站流量变化趋势的对比分析图4.26 单日进出站总量变化趋势的对比分析514.254.26中的对比表示岗顶站人群7时至917192202214015分钟进站客流和变化趋势不明显。2、节假日期间人群流量分析上节以折线图的形式主要反映了岗顶站4个特定日期的单日进出站人群流4.274.284.29所示。图4.27 国庆节期间的单日人流量对比分析图4.28 春节期间的单日人流量对比分析52图4.29 广州亚运会期间的单日人流量对比分析4.272010年十一假期期间的单日客流高峰出现在假期首1635784.28的单日进出站客流量柱形图则反映春节期间的单日客流高峰出现在春节（反映出赛事首日的开幕式和末日的闭幕式并非客流量的高峰日。3、2010年每月日均人群流量分析2010年不同月份的日均人流量存在一定的2010年各月的日均客流量数据作为样本对岗顶站全年的日均人群流量进行对比分析，如图4.30所示。图4.30 2010年每月日均人流量对比分析4.3025310月。此外，其他各月的日均客流量1053504。人群速度特征分析度状态。平地速度分析1、各类人群的平地速度分析男青年、女青年、男中年、女中年、男老年、女老年、小孩、母子（女、两人13统计分析，得出各类人群的平均平地速度数据（4.2表4.2各类人群在平地运动时的平均速度统计表人群平均平地速度（m/s）人群平均平地速度（m/s）男青年1.255母子（女）0.84女青年1.183两人同行0.934男中年1.164行李男1.035女中年1.115行李女1.043男老年0.915电话男0.963女老年0.955电话女0.96小孩1.0694.2的数据形成折线图（4.31，可以总结出如下规律；首先，在平1.04m/s54地铁内成年男性的平均平地速度为1.206m/s，成年女性的平均平地速度为1.085m/s，男性速度比女性速度稍高，如图4.32。图4.31各类人群平地运动时的平均速度折线图图4.32地铁站内男女平均平地速度对比图2、不同方向的平地速度分析乱的局面下容易因拥挤和踩踏而造成人员伤亡。4.34.34.315：5017：105155年女性可能娱乐原因出行的较多，平均速度相比反方向较小。表4.3不同方向不同人群的平地速度统计表人群从5号线到1号线从1号线到5号线平均速度（m/s）男青年1.741.3361.538女青年1.1551.2121.1835男中年1.1751.1541.1645女中年0.9311.2991.115男老年0.9360.8940.915女老年0.8421.0690.9555小孩1.0161.1231.0695母子（女）0.880.80.84两人同行0.9380.9290.9335行李男1.0191.0511.035行李女1.0641.0231.0435电话男1.0040.9230.9635电话女0.9770.9430.96平均速度（m/s）1.0520769231.0581538461.0551153853、人群密集程度对平地速度的影响分析4.4。表4.4不同密集程度下各类人群的平均速度统计表密集程度男青年女青年男中年女中年男老年女老年稀疏1.16670.96911.0191.010.98250.86一般1.501.111.501.500.750.90较密集1.001.000.850.750.800.75非常密集84.4中男性和女性4.334.34的折线图。4.33的出行目的往往比较简单，不赶时间，相对比较自由，速度较慢。2）在人群非56在人群非常密集的情况下，男性和女性的平地速度大体相等，平地速度都较小，0.2m/s左右。这是因为，在人群非常密集时，人与人的相互影响太大，导致人群速度骤降。4）在人群密集程度一般的状态下，女中年的平地速度最大，女青年次之，女老年最小。5）在人群密集程度一般的状态下，男中年、男青年的平地速度最大，男老年最小。图4.33青、中、老年女性在不同人群密集状态下的速度趋势图4.34青、中、老年男性在不同人群密集状态下的速度趋势图图4.35各类人群在不同密集程度下的平地速度趋势图574.44.350.8m/s。2）在非一般状态下，各类成年人在某种人群状态下的平均平地速度基本没有差异。上下楼梯速度分析1、各类人群在不同密集程度下的上下楼速度分析84.5所示。4.53.091.953.461.852.202.67度为1.65n/s，下楼平均速度为1.87n/s。表4.5 各类人群在不同密集程度下的上下楼速度报告(速度n/s)面向对象上下楼梯密集否均值中值N标准差方差均值的标准误分组中值男老年上楼梯 是1.28720841.28720841...1.2872084下楼梯否是1.28643041.77997161.28643041.779971622.38353753.13542663.147.018.27120199.095761091.28643041.779971658男青年上楼梯 否是2.63467461.79012622.15533261.590457316171.13038139.854241371.278.730.28259535.207183962.15533261.5904573下楼梯 否是3.46157181.85351452.99929962.022595414201.50598890.547848992.268.300.40249246.122502762.99929962.0225954男中年上楼梯 否是1.95163871.62350201.79276931.618123063.50288260.30062690.253.090.20530096.173567021.79276931.6181230下楼梯 否是3.09469662.10086982.77777782.1464646541.65622481.241469062.743.058.74068625.120734532.77777782.1464646女老年上楼梯 是1.27897681.27897681...1.2789768下楼梯 否1.65837481.65837481...1.6583748女青年上楼梯 否是1.96054351.60838051.95838431.75131351123.32788798.3908049886195.081488381.95838431.7513135下楼梯 否是2.41950791.83066392.21238941.91461871920.60019079.44328980.360.197.13769321.099122612.21238941.9146187女中年上楼梯 否是1.91432011.54674771.91432011.652892623.20864686.30313003.044.092.14753561.175012211.91432011.6528926下楼梯 否是2.12983732.00391012.39520962.003910152.60153879.22711152.362.052.26901632.160592102.39520962.0039101小朋友上楼梯 否1.84842881.84842881...1.8484288下楼梯 否2.29208892.30215833.30206845.091.174399302.3021583中学生上楼梯 否1.56250001.56250001...1.5625000下楼梯 否1.69133191.69133191...1.6913319总计上楼梯否2.19960752.027896438.86864461.755.140912762.0278964是1.65432441.618123049.57887068.335.082695811.6181230下楼梯 否是2.66708321.86780862.30215831.946987450481.17177951.460862141.373.212.16571465.066519722.30215831.94698742、非密集换乘情况下，去往不同地铁线路途中的上下楼速度分析15784.64.7所示。4.615号线各人群上下4.74.6数据的596FF统计量的值，其计算公式为模型均方除F0.01表4.6各类人群去往不同地铁线路的上下楼速度报告(速度n/s)面向对象前往地点上下楼梯均值中值N标准差男青年1号线上楼梯2.63467462.1553326161.13038139下楼梯3.68227013.285420991.790500645号线下楼梯3.06431482.68096515.80769079总计上楼梯2.63467462.1553326161.13038139下楼梯3.46157182.9992996141.50598890男中年1号线上楼梯1.95163871.79276936.50288260下楼梯2.28898432.28898431.5号线下楼梯3.29612472.829811141.84036744总计上楼梯1.95163871.79276936.50288260下楼梯3.09469662.777777851.65622481女青年1号线上楼梯1.96054351.958384311.32788798下楼梯2.46160392.194787411.709099485号线下楼梯2.36162592.23998158.44874517总计上楼梯1.96054351.958384311.32788798下楼梯2.41950792.212389419.60019079女中年1号线上楼梯1.91432011.91432012.20864686下楼梯2.22599652.42271964.648707425号线下楼梯1.74520071.74520071.总计上楼梯1.91432011.91432012.20864686下楼梯2.12983732.39520965.60153879表4.7 方差分析表平方和df均方F显著性速度n\s*面向对象组间 （组合）11.00333.6683.387.022组内80.140741.083总计91.143773、非密集情况下，不同时间段的上下楼速度分析考虑人在不同时间段的心理和生理变化，需要对各时间段的上下楼速度进行60分析。根据视频的录制时间，本部分选取7个时间段，分别涵盖早高峰时段、午4.8示。表4.8的分析结果表示对于同类人群，不同时间段的上下楼速度存在一定差781517、2.63n/s和2.49n/s。表4.8 非密集情况下，不同时间段的上下楼速度分析(速度n/s)面向对象时间 上下楼梯均值中值N标准差分组中值均值标准误男青年2011-7-717-08-50上楼梯2.11362112.11362112.007897262.1136211.005584202011-7-810-30-12下楼梯2.42692552.42692552.404822532.4269255.286252762011-7-810-41-38上楼梯下楼梯3.89238925.51856533.88349516.3492063331.349087461.720976813.88349516.3492063.77889601.993606422011-7-810-46-58上楼梯2.22700612.10792364.739090022.1079236.369545012011-7-811-27-18上楼梯下楼梯2.52807442.97066752.06043962.6809651631.23723436.844193142.06043962.6809651.50509881.487395132011-7-815-21-58下楼梯2.93272102.693958841.161137512.6939588.580568752011-7-817-37-00上楼梯下楼梯2.17391303.20478582.17391303.204785812.1.057525362.17391303.2047858..74778336总计 上楼梯下楼梯2.63467463.46157182.15533262.999299616141.130381391.505988902.15533262.9992996.28259535.40249246女青年2011-7-810-30-12下楼梯1.88590651.88590652.078971251.8859065.055841112011-7-810-41-38上楼梯下楼梯2.18711732.53369922.16087612.260649244.30134807.638747892.16087612.2606492.15067404.319373942011-7-810-46-58上楼梯下楼梯1.75308532.66222961.80155182.662229641.28498575.1.80155182.6622296.14249288.2011-7-811-27-18上楼梯下楼梯1.58982512.22397951.58982512.154195014..378467141.58982512.1541950..189233572011-7-815-21-58下楼梯2.62720092.19028994.994049232.1902899.497024612011-7-817-37-00上楼梯下楼梯2.10767112.49927222.10767112.305235524.02826794.525458952.10767112.3052355.01998845.26272947总计 上楼梯下楼梯1.96054352.41950791.95838432.21238941119.32788798.600190791.95838432.2123894.098861955本章小结础，是模拟中人群各项参数设置的依据。62第五章基于元胞自动机的城市轨道交通人员疏散模型研究前文对城市轨道交通应急疏散的特点以及人员疏散建模理论进行了研究和测和理论两个方面，对模型进行验证。车站环境模化分类两个部分，下面分别进行讨论。精细网格模型设置网格的属性确定不同网格的建筑类型（如站台、站厅、通道、房间等，通常一个网格只能占据一个行人，人员的移动就可以表现为网格的占据或空缺状[86]。1988年制定了成年人的人体尺寸国家标准[55]，63标准中成年人男、女性最小胸厚分为和159mm，其最大胸厚分别为260mm383mm347mm，最大肩宽的最486mm458mm0.146m20.197m2。各国家和地2.2.3节。400mm*400mm的网格表示个体所占据的空间，较真实的反应个0.16m2网格属性分类

图5.1模型采用的精细网格[87]0.4m*0.4m的网格，这是间，可以被人员占据和通过，这些地铁设施可以用网格的属性来描述。性、设施属性、人员属性和地面场属性。网格属性64设施属性质和状态为行人的疏散行为提供依据。设施和换乘设施：出站设施：出站楼梯、自动扶梯、出站闸机、出站通道、出站口等；等候设施：站台、站厅、进站广场等；换乘设施：换乘通道、换乘楼梯、分流栏杆等。度属性描述：减少；动速度。人员属性650地面场属性人员的运动又对地面场产生影响，地面场可分为静态场和动态场。其距离的衰减函数。该单元保持一定的距离。直接影响了疏散模型的准确性，关于地面场的详细阐述见下节。场、以及网格属性中的一部分。人员疏散模型的建立66人员疏散模型提供一致的描述方法。静态场物产生的排斥场与距离障碍物的距离有关，是其距离的衰减函数。目的地产生的吸引场口越进其势能值越小，离出口越远其势能值越大，用公式表示如下：pGoal

kGoal

*d其中：pGoalij：目的地在元胞产生的地面吸引场；kGoal：归一化待定参数；dij：元胞到目的地的距离。正，最后行人的运动方向是朝修正后的势能值极小值方向运动。障碍物产生的排斥场场来描述。A类、BC类，A类障碍物占据空间，对行人没有排斥作用；B类障碍物占据空间，并对行人有排斥67用。对B类障碍物引入排斥场来描述其对行人的排斥作用，此排斥场是与障碍物距离的函数。对CrObstacle

rij

B类障碍物pObstacleij 其中：

0kCObstacle

rij

B类障碍物C类障碍物pObstacleij：障碍物在元胞产生的障碍物排斥场；kBObstacle：B类障碍物产生排斥场的归一化待定参数；kCObstacle：C类障碍物产生排斥场的归一化待定参数；rij：元胞到障碍物边界的距离。rObstacle0。C类障碍B类障碍2.2.1-1C类障碍B类障碍图5.2障碍物产生的排斥场随距离的衰减68动态场动态场是指随着疏散过程动态变化并与行人相互作用的场，动态场也有两息素来描述。人群密度场（，j值rDensity时采用指数函数描述单个人员产生的密度场，在距离大于阀值rDensity时，密度为0。单个人员产生的密度场公式如下：

e(ijy)/v

r

rDensity其中：

0

rij

rDensityj：人员在元胞（，）产生的排斥作用的密度场；rij：元胞（i,j）到人员所在元胞的距离；rDensity：行人的影响距离，当元胞与行人的距离大于该值时，密度场值为0。v：人员行进的期望速度。行人对他人的排斥作用的强弱不仅与离该行人的远近有关，还与行人的期望速度有关，排斥作用的出现归因于行人躲避伤害如碰撞5.3所示。69v=1.2m/sv=1.2m/sv=1.0m/s图5.3行人产生的密度场随距离的衰减人群密度场是人员密度场的简单加和，公式如下：其中：

pDensity

*ijpDensityij：人群在元胞（i，j）产生的排斥作用的密度场；kDensity：人群产生密度场的归一化待定参数。人群轨迹信息素人引入了仿生学中的信息素概念。当有人员经过元胞（i，j）时，为该元胞的信pTrail

1)kTrail)*pTrailij)cTrail

pTrailij)rTrailij 0其中：

pTrail

)rTrailpTrailij：元胞的轨迹信息素；cTrailij：行人留下的信息素值，表示当有人员经过时，取值为1，没有人员经过时，取值为0；kTrail：01之间，数值越大，表示衰减70的越快。rTrail人的行为不对后面的人的选择产生影响。地面场元胞自动机人员疏散模型建立的关键是如何建立元胞的地面场以及地面场5.2.15.2.2地面场，公式如下：pGroundijwGoal

wObstacle其中：wTrailpTrailpGroundij：元胞的地面场；pGoalij：目的地在元胞产生的地面吸引场；wGoal：地面吸引场比例因子；pObstacleij：障碍物在元胞产生的障碍物排斥场；wObstacle：障碍物排斥场的比例因子；pDensityij：人群在元胞（i，j）产生的排斥作用的密度场；wDensity：密度场的比例因子；pTrailij：元胞的轨迹信息素；wTrail：轨迹信息素场的比例因子；过程。人员疏散模型仿真平台71的关键部分进行阐述。开发环境介绍T61上完成的，编程语言采用了微VisualBasic.NETEsriArcGIS9.3ArcEngine。程序的软硬件环境如下：硬件环境屏幕尺寸：14.1英寸1024x768CPU2双核CPU内存容量：1GBDDRII硬盘容量：120GB5400转显卡芯片：NVIDIAQuadroNVS140M光驱类型：康宝无线网卡：Intel3945ABG有线网卡：1000Mbps以太网卡软件环境操作系统：WindowsXP中文专业版开发平台：Mierosoft.NETFramewo