城市轨道交通车站应急疏散的乘客行为及评价技术研究-项目小结

第一篇：城市轨道交通车站应急疏散的乘客行为及评价技术研究-项目小结

城市轨道交通车站应急疏散的乘客行为及评价技术研究

主要研究单位：上海申通轨道交通研究咨询有限公司

同济大学

主演研究人员：宋 键、徐瑞华、洪 玲、张知青、高 佳、陈菁菁

一、研究背景

城市轨道交通车站受其自身结构特点的影响，一旦发生突发事件，如果疏散不力，极易造成二次伤害。一些重大突发事件的典型案例，结果令人触目惊心，社会负面影响恶劣。究其原因，除了突发事件难以预测与控制以外，其严重的后果很大一部分是由车站疏散组织不善、安全设计不合理所导致的。

面对可能发生的突发事件，轨道交通运营管理部门均制订了相应的应急处臵预案，但由于城市轨道交通车站乘客的应急疏散受到突发事件、应急预案、乘客心理及行为、预案演练等多方面因素的影响，实际的应急处臵需要根据预案，凭借指挥人员的处臵经验来进行。因此应急处臵预案的合理性、针对性和有效性以及不同处臵方案的处臵效果是车站乘客应急疏散中需要重点研究的问题和难点。目前为止，国内外关于乘客疏散问题的理论研究成果中，尚未有具有普遍指导意义的车站乘客应急疏散方案及效果评价的理论和方法，也缺少科学、方便的工具或方法来对突发事件情况下的客流疏散组织方案进行效果评价和疏散组织指导。

由于突发事件的不可预知性、乘客疏散心理和行为的随机性等因素，难以通过演练全面考察乘客在所有可能发生的疏散场景中的疏散状况，因此，单纯通过疏散演练的方法还不能完全满足实际应急疏散的要求。需要通过对乘客在突发事件条件下的心理、行为特征的深入研究，总结规律，指导应急疏散预案的制订及应急处臵工作的进行。

综上所述，研究突发事件情况下乘客的疏散问题，目前，迫切需要研究城市轨道交通车站突发事件条件下的乘客疏散心理及行为特点，研究应急疏散预案（处臵方案）的合理性、针对性和有效性的评价。本课题运用心理学、人群行为学的理论和方法，研究了车站乘客应急疏散的心理及行为特征；在已完成的常态 轨道交通车站客流仿真系统的基础上，通过建立车站乘客应急疏散心理和行为的仿真模型，开发相应的仿真模块，量化分析车站乘客应急疏散过程中的影响因素，评价疏散预案、疏散引导措施、疏散管理方法的效果，反应车站乘客疏散的动态变化过程。以期对应急预案的制定提供理论依据和评价方法，同时为提高城市轨道交通网络的运营组织水平、运营安全和可靠性、运营质量以及服务水平等提供有效的辅助决策依据及评价手段。

二、主要研究内容

1.研究目标与内容

本研究从车站环境、乘客生理、心理以及行为特点等方面出发，运用心理学和人群行为学的理论和方法，对城市轨道交通车站乘客疏散的心理、行为特点进行了分析研究；运用系统仿真的理论和方法，建立了车站乘客应急疏散行为的仿真模型，基于已有车站客流分布仿真系统（StaPass）,开发了相应的应急疏散仿真模块；提出了基于仿真结果的车站乘客应急疏散效果评价指标及方法；以典型车站、多种不同场景为背景，进行了车站乘客疏散过程的仿真验证及评价分析；研究提出了车站乘客应急疏散中需要重点关注的关键问题及对策建议。主要工作及结论总结如下：

（1）分析研究了国内外类似环境人员应急疏散领域的相关研究现状，通过分析得出国内外针对人员应急疏散的研究非常重视，但是专门针对城市轨道交通车站乘客应急疏散的研究比较欠缺；而且由于人员应急疏散随机因素较大的特点，国内外的相关研究普遍采用了客流仿真的方法。

（2）分析了城市轨道交通车站突发事件的主要特点及其影响因素。突发事件会对网络客流以及列车运营造成明显的影响，主要包括以下几个方面：延误扩散、跨站运行以及运营中断。突发事件的影响最终会体现在在站乘客的疏散过程中。城市轨道交通车站大多处于地下空间或是高架位臵，其空间狭小、疏散路线长，潜在的危险隐患较多，且照明、通风设备作用有限，一旦发生突发事件，经常造成乘客伤亡事件。因此车站乘客的应急疏散非常重要，否则有可能造成严重的二次事故。

（3）分析了突发事件条件下影响乘客疏散的主要因素。影响城市轨道交通 车站乘客应急疏散的主要因素包括乘客基础特征、车站环境、客流特点、信息传播方式、突发事件性质和影响因素、应急系统的组成等。而在疏散过程中这些因素的影响要通过乘客的心理反应并最终以行为的特点体现，因此乘客疏散的心理和行为特点的研究十分重要。

（4）分析了城市轨道交通车站突发事件环境下的乘客疏散行为以及心理反应特点。指出在站乘客的应急疏散心理主要包括惊慌、恐惧、冲动和侥幸、群聚、镇静和清醒、愤怒等；应急疏散行为主要包括从众行为、排他行为、沿墙和趋光行为、退避行为、原路返回行为。这些疏散行为和心理的特点为应急疏散管理提出了不同的要求，需要对这些疏散行为进行量化分析才能为具体的应急疏散管理提供指导和建议。

（5）分析了评价应急疏散效果的各类评价指标，提出了基于乘客疏散仿真的疏散效果评价指标体系。主要包括时间类指标、空间类指标、设施类指标以及相应的时间临界评价指标、空间临界评价指标。利用解析的方法很难得出这些指标，而利用仿真评价方法可以得到这些量化的评价指标。

（6）构建了针对城市轨道交通车站的乘客疏散行为模型。基于乘客的应急心理反应以及疏散行为特征，在基础路径搜索层（A星算法以及社会力模型）之上分别构建了行为控制模型：从众行为模型、趋光行为模型、退避行为模型、原路返回行为模型、排他行为模型，这些模型分别从单一疏散行为方面描述了乘客的应急疏散行为规律。在此基础上，基于常态客流仿真软件（StaPass），分别开发了相应的仿真模块，并进行了仿真验证。

（7）选择典型的城市轨道交通车站进行了仿真评价分析。选择了城市轨道交通车站经常采用的岛式站台车站以及侧式站台车站，主要从客流大小、突发事件（火灾）规模大小以及发生位臵、应急疏散措施的等方面设定了八个场景进行评价分析。得到了相关的疏散时间、平均密度分布、最大密度分布、空间使用率分布等评价指标。通过仿真发现外在因素对疏散乘客的影响会通过显性的疏散行为体现出来，而应急预案的干预效果也体现在乘客疏散行为的变化上。因此对乘客疏散措施的评价应主要围绕是否能够针对特定的疏散场景来组织乘客按照合理的疏散行为进行疏散。

（8）总结归纳了上述的研究内容和研究结论。发现要做好城市轨道交通车 站的乘客应急疏散工作应该做好乘客疏散演练、应急处臵过程的信息监控以及应急预案完善等方面的工作。得出相应的如下结论：应该在疏散演练之前按照本文的疏散行为研究成果详细地规划、设计各种可能出现的疏散行为模式；利用乘客疏散行为特点可以使疏散监控更有针对性，在监控的过程中，通过不同的乘客疏散行为所暗示的含义尽快调整应急处臵方案；完善的应急预案是突发事件的镇静剂，有必要考虑不同时段、不同等级车站对应急疏散预案效果的影响，结合不同时段、不同客流量、不同规模结构的车站制定各自不同的疏散预案，并不断地加以完善。

2.关键技术

（1）突发事件情况下轨道交通车站乘客应急疏散的心理分析

在突发事件下，由于人们对突发事件的认识不足，没有心理准备，或者不具备足够的安全知识，从心理上极易产生震惊、慌乱、焦急、愤怒等情绪，因而会失去判断逃生方向的能力，习惯追随别人，而且会出现一些消极负面情绪，这些情绪状态会妨碍人们正确地认识、分析自己所面临的挑战与环境条件，从而很难做出符合常理的判断和决定，甚至导致不顾后果的行为。乘客在轨道交通车站遇到紧急情况的疏散过程中，其常见的心理反应可以归为：惊慌、恐惧、冲动和侥幸、群聚等。

（2）城市轨道交通车站乘客应急疏散行为的仿真建模

人员的疏散行为是一种群体行为，但由于受环境、疏散的初始位臵以及个体间的相互关系等因素的制约，在群体疏散中存在着个体之间的区别和差异。因此，作为在突发事故中起主导控制作用的人员个体，一方面其自身作为一个极其复杂而又相对高度完美的自适应反馈系统保证了其行为的可靠性；另一方面人所具有的自由度又导致其不同程度的失误，而且人们的一些日常习惯性行为在突发事件应急刺激下也会无意识地反映出来。发生突发事件后，轨道交通车站乘客的行为主要可以分为以下几种：从众行为、排他行为、原路返回行为、退避行为、沿墙和趋光行为。本研究依据各种疏散行为的特点构建了相应的行为仿真模型。

（3）城市轨道交通车站乘客应急疏散效果的评价。

提出了基于乘客疏散仿真的疏散效果评价指标及方法。主要包括时间类指标、空间类指标、设施类指标以及相应的时间临界评价指标、空间临界评价指标。（4）城市轨道交通车站乘客应急疏散过程的仿真实现。

基于上述对城市轨道交通车站突发事件条件下，乘客疏散的心理、行为特点分析和应急行为建模，在已有StaPass系统的基础上，开发了相对独立的乘客疏散仿真模块，并以典型车站为背景，进行了案例测试和仿真评价。

3.技术难点。

（1）突发事件条件下城市轨道交通车站乘客应急疏散的特殊心理。运用心理学人群行为学的理论和方法，针对城市轨道交通车站的结构特点、客流运动特点及作业流程，结合突发事件的性质、类别、后果等条件，研究了城市轨道交通车站乘客应急疏散的特殊心理。特别是对乘客影响严重的火灾情况，研究了应急疏散的各类时间标准和疏散临界条件。

（2）突发事件条件下城市轨道交通车站乘客应急疏散行为的仿真建模。基于乘客的应急心理反应以及疏散行为特征，在基础路径搜索层之上分别构建了行为仿真模型：从众行为模型、趋光行为模型、退避行为模型、原路返回行为模型、排他行为模型，这些模型分别从单一疏散行为方面描述了乘客的应急疏散行为规律。

（3）城市轨道交通车站乘客应急疏散效果的评价指标建立和方法设计。本研究提出了基于乘客疏散仿真的疏散效果评价指标及方法。主要包括时间类指标、空间类指标、设施类指标以及相应的时间临界评价指标、空间临界评价指标。

（4）系统开发。以已有车站客流分布仿真系统（StaPass）为基础，根据车站乘客应急疏散行为仿真模型，开发了车站突发事件情况下的乘客应急疏散的仿真模块，并以典型车站为背景，进行了案例测试和仿真评价。

4.创新点

(1）突发事件条件下城市轨道交通车站乘客应急疏散的心理及行为特点。运用心理学和人群行为学的理论和方法，以城市轨道交通车站为特定背景，针对城市轨道交通车站的结构、突发事件、客流特点及作业流程，深入地分析了乘客疏散的心理及行为特点，提出了乘客在轨道交通车站应急疏散过程中，常见的心理反应可以归为：惊慌、恐惧、冲动和侥幸、群聚等；而表现出的行为则主要有：从众行为、排他行为、原路返回行为、退避行为、沿墙和趋光行为。

(2)车站乘客应急疏散行为的仿真模型。在常态行人运动行为模型基础上，进 一步研究建立了车站突发事件条件下的乘客应急疏散行为仿真模型，分别从单一疏散行为方面描述了乘客应急疏散过程中的如下行为仿真模型：从众行为、排他行为、原路返回行为、退避行为、沿墙和趋光行为的仿真模型。并在此基础上进一步提出了群体疏散行为模型，使得对车站突发事件条件下的乘客疏散行为和疏散效果可以进行定量的仿真分析；

(3)车站乘客应急疏散行为的仿真模型实现。目前，国内外对于以城市轨道交通车站为背景的乘客疏散仿真系统鲜有较深入的研究，本研究在对乘客应急疏散行为仿真模型构建的基础上，基于已有车站客流分布仿真系统（StaPass），开发了城市轨道交通车站乘客应急疏散仿真模块，并结合典型车站、特定疏散场景进行了模型验证。

（4）车站乘客应急疏散效果评价指标及方法。本次研究提出了基于乘客疏散仿真的疏散效果评价指标及方法，主要包括时间类指标、空间类指标、设施类指标以及相应的时间临界评价指标、空间临界评价指标。结合城市轨道交通典型车站，应用乘客疏散仿真模型对多种应急疏散场景进行了仿真分析及评价，归纳了一般性的疏散规律，并提出了城市轨道交通车站乘客应急疏散需要关注的关键问题及对策建议。

三、应用前景与效益预测

本研究成果可应用于对现有车站乘客应急疏散设施配臵、应急预案的效果分析及应急预案优化，未来进一步与应急演练、应急监控系统、应急处臵系统相结合，可应用于城市轨道交通车站乘客应急疏散的处臵过程中。研究成果对提升上海轨道交通网络运营管理的水平，提高轨道交通车站的疏散安全，制订有效的乘客疏散预案，确保系统的运营安全和可靠性等具有十分重要的理论意义和实际应用前景。

今后可继续采用产学研相结合的方法，将本项目的研究成果应用于实际运营管理中。