汪海

摘要：地鐵車站人流量大，一旦發(fā)生火災(zāi)后果十分嚴(yán)重。文章分析了乘客在火災(zāi)事故中的行為規(guī)律，使用計(jì)算機(jī)的仿真模擬技術(shù)，建立了火災(zāi)人員疏散的仿真分析模型；接著應(yīng)用相關(guān)仿真程序，對(duì)地鐵火災(zāi)人員疏散的時(shí)間影響進(jìn)行了仿真分析；最后探討了各崗位人員在火災(zāi)事故中應(yīng)采取的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：地鐵火災(zāi)；仿真分析；人員疏散；人口密度

中圖分類號(hào)：U231文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）04-0044-03

地鐵火災(zāi)一旦發(fā)生，人員疏散是減少事故損失的關(guān)鍵。但由于地鐵火災(zāi)的試驗(yàn)研究具有成本高、試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、所需試驗(yàn)人員多等缺點(diǎn)，在地鐵的設(shè)計(jì)階段，無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)人員疏散等問(wèn)題進(jìn)行研究。因此，計(jì)算機(jī)仿真成為了研究地鐵火災(zāi)事故中常用的方法，本文通過(guò)對(duì)深圳地鐵火災(zāi)人員疏散進(jìn)行仿真分析，探討了地鐵火災(zāi)事故中的注意事項(xiàng)，同時(shí)提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

一、地鐵火災(zāi)人員疏散仿真模型的建立

（一）地鐵火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員的行為反應(yīng)

1．地鐵站工作人員的行為。火災(zāi)發(fā)生時(shí)，地鐵工作人員具有報(bào)警、幫助乘客逃生、參與滅火等職責(zé)。其行為有一定職責(zé)性和目的性。

2．乘客的行為。發(fā)生地鐵火災(zāi)時(shí)最危險(xiǎn)的行為是乘客產(chǎn)生恐慌。一般情況下，人在火災(zāi)發(fā)生時(shí)會(huì)盡可能逃離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。但如果因恐慌喪失了判斷力，多數(shù)人會(huì)選擇盲從，而導(dǎo)致?lián)頂D、爭(zhēng)搶等行為。由于乘客在地鐵中占了絕大部分，所以此次仿真分析的主要研究對(duì)象是乘客。

（二）火災(zāi)情況下人員的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

一般，火災(zāi)時(shí)人員逃生速率v（米／秒）與當(dāng)時(shí)的人流密集度（人／平方米）及通道寬度b（米）有很大關(guān)系。人流密集度越大，逃生速率越慢。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)逃生速率與人員密度的關(guān)系如下：

（1）

考慮人行走的差異，逃生速率應(yīng)乘上折算系數(shù)，即有。圖1所示即為人的行走速率和人流密度的關(guān)系圖。

圖1人的行走速率和人員密度關(guān)系圖

（三）人員疏散仿真模型

應(yīng)用元胞自動(dòng)機(jī)的原理，文章建立了人員疏散仿真模型。所謂的元胞自動(dòng)機(jī)原理，是指將一個(gè)矩形的平面分成為若干網(wǎng)格，每一格點(diǎn)都代表一個(gè)元胞或基本單元，其狀態(tài)值為1與0分別對(duì)應(yīng)著網(wǎng)格上的實(shí)格與空格。在設(shè)定規(guī)則下，網(wǎng)格上的實(shí)格與空格按一定規(guī)則進(jìn)行變化，以體現(xiàn)單元格時(shí)間、空間及狀態(tài)的隨機(jī)演化狀態(tài)。

在實(shí)際火災(zāi)逃生過(guò)程中，每個(gè)人都會(huì)按照自身情況和周圍環(huán)境等因素做出判斷和決定。大致上，可將影響乘客行為反應(yīng)的因素分為三類：（1）靜態(tài)場(chǎng)景的影響。如乘客會(huì)按照車站的平面布局判斷出出口位置，以確定逃生方向。（2）動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的影響。如乘客疏散過(guò)程中的交流或從眾行為。（3）火災(zāi)產(chǎn)物的影響。如火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣、聲音和顏色等將對(duì)乘客的逃生行為產(chǎn)生影響。

以上三種因素對(duì)人員疏散模型的影響可用式（2）表征如下：

（2）

其中：

是人員進(jìn)入單元格（m，n）的概率，0≤＜1。是正規(guī)化因子，使所有能夠進(jìn)入單元格的人員概率和為1。是位置吸引系數(shù)，表征車站的形狀和出口布置影響乘客行為的程度，。是方向吸引系數(shù)，表征乘客相互之間影響的程度，。是火災(zāi)影響系數(shù)，表征火災(zāi)場(chǎng)景影響乘客行為的程度，。指元胞（m，n）的狀態(tài)，=1時(shí)表示有人或物占據(jù)，不能進(jìn)入，=0則表示無(wú)人或物占據(jù)，能夠進(jìn)入。指動(dòng)態(tài)場(chǎng)，表征人群的相互影響，（如在人員疏散的過(guò)程中廣播指引乘客疏散至某處，該單元格的動(dòng)態(tài)場(chǎng)增大，表示更多乘客會(huì)到達(dá)該單元格）。指靜態(tài)場(chǎng)，表征地鐵站結(jié)構(gòu)、出口位置等因素對(duì)人員行為反應(yīng)的影響，（通常情況下，距出口越近的地方靜態(tài)場(chǎng)值越大）。指火災(zāi)影響力，的值取得越小，表明該處越接近火源，。

二、地鐵火災(zāi)人員疏散仿真分析

（一）仿真所選案例和相關(guān)條件

本文以深圳地鐵站中典型的雙層島式車站作為研究對(duì)象進(jìn)行仿真，這種類型的車站設(shè)有站臺(tái)層、站廳層共兩層。一般在站廳層設(shè)有與外界聯(lián)系的通道和出入口，站臺(tái)層和站廳層通過(guò)四座人行樓梯相通（目前新的《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》：允許使用自動(dòng)扶梯疏散，但考慮到緊急情況下自動(dòng)扶梯的不安全性，按最惡劣的疏散情形計(jì)算，即不考慮自動(dòng)扶梯的疏散能力）。列車設(shè)有6節(jié)車廂（滿載時(shí)共1680人）。站內(nèi)疏散人員的類別為成年男性和女性、小孩及老人。

（二）仿真結(jié)果的分析

1．火災(zāi)對(duì)人員疏散的影響。在式（2）中，是火災(zāi)影響系數(shù)。沒(méi)有發(fā)生火災(zāi)時(shí)，其值為0；發(fā)生火災(zāi)時(shí)其值大于0，一般取=0.4?；鹪窗l(fā)熱率參考相關(guān)的資料，在地鐵內(nèi)起火時(shí)取為10MW，移動(dòng)可燃物則取為5MW。根據(jù)仿真結(jié)果所得的人員疏散時(shí)間如表1所示。

從表1可知：（1）有無(wú)火災(zāi)時(shí)人員疏散所用時(shí)間相差并不明顯，最大時(shí)相差不足35s，這表明在火災(zāi)沒(méi)有達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)之前，火災(zāi)的影響不是很明顯；（2）火源發(fā)熱率為10MW時(shí)的人員疏散時(shí)間要比發(fā)熱率為5MW時(shí)長(zhǎng)約4.18%，這表明火勢(shì)越大，對(duì)人員的疏散就越不利。因此，控制火勢(shì)蔓延對(duì)減少人員傷亡有著重要意義。

2．出口條件對(duì)人員疏散的影響。

（1）出站口閘機(jī)。閘機(jī)處通常是疏散人員的瓶頸。仿真結(jié)果顯示，疏散2500個(gè)人，有閘機(jī)比沒(méi)有閘機(jī)所需的疏散時(shí)間長(zhǎng)了近100s，這不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的相應(yīng)要求。應(yīng)采取特別的措施來(lái)加強(qiáng)閘機(jī)處的人員通行能力，如設(shè)置沒(méi)有閘機(jī)的緊急疏散口或者是采用雙向閘機(jī)。目前，國(guó)內(nèi)地鐵采取的通行措施是在發(fā)生火災(zāi)后，由車站值班人員緊急釋放閘機(jī)并人工打開(kāi)邊門(mén)通道。

（2）出口的個(gè)數(shù)。圖2所示為三個(gè)及四個(gè)出口時(shí)所需疏散時(shí)間的仿真結(jié)果。由圖可知，兩者相差不多，即增加過(guò)多的出口數(shù)量對(duì)疏散效率的提高影響不大。

3．樓梯的寬度對(duì)人員疏散的影響?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，人員疏散所需的時(shí)間與站臺(tái)層和站廳層之間的樓梯數(shù)量及寬度有著直接關(guān)系。此次仿真取站臺(tái)層與站廳層間有四座樓梯，左邊樓梯寬度取為2.5米，右邊為1.5米。根據(jù)我國(guó)的《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，樓梯設(shè)計(jì)應(yīng)按發(fā)生事故時(shí)疏散時(shí)間不大于6分鐘進(jìn)行驗(yàn)算。則由圖3可知，這種樓梯所能容納的最大的安全疏散人群數(shù)為4000人。由圖3還可以看出，2500人處是一個(gè)“拐點(diǎn)”（疏散時(shí)間為268s），此時(shí)的疏散效率最高。

三、地鐵火災(zāi)事故中各崗位人員的應(yīng)對(duì)措施

正確應(yīng)對(duì)地鐵火災(zāi)事故，明確各崗位人員的相關(guān)職責(zé)，按照制定好的火災(zāi)處理程序、方案和措施進(jìn)行火災(zāi)補(bǔ)救，能夠在很大程度上減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

（一）乘客的應(yīng)對(duì)措施

地鐵火災(zāi)發(fā)生在列車上或車站內(nèi)，乘客往往是第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的，如果掌握一定的應(yīng)對(duì)措施，是保證地鐵火災(zāi)快速得到處置的關(guān)鍵因素。地鐵發(fā)生火災(zāi)后，乘客應(yīng)采取的主要措施：（1）第一時(shí)間報(bào)告，在車站可以就近尋找工作人員或按壓手動(dòng)報(bào)警按鈕、使用乘客對(duì)講系統(tǒng)報(bào)告車控室，在列車上應(yīng)通過(guò)乘客緊急通訊裝置報(bào)告司機(jī)；（2）列車行駛過(guò)程中，千萬(wàn)不要使用緊急解鎖手柄，避免造成列車區(qū)間停產(chǎn)；（3）嘗試使用滅火器撲救；（4）盡量遠(yuǎn)離火源，按照地鐵工作人員指示疏散。

但是，由于目前國(guó)內(nèi)的乘客普遍缺少逃生應(yīng)急知識(shí)，運(yùn)營(yíng)單位應(yīng)加大公眾安全和應(yīng)急知識(shí)培訓(xùn)。

（二）司機(jī)的應(yīng)對(duì)措施

司機(jī)在地鐵火災(zāi)事故中職責(zé)重大，其采取的應(yīng)對(duì)措施正確與否，直接關(guān)系著乘客的生命安全。在列車火災(zāi)事故中，司機(jī)應(yīng)采取的主要措施：（1）接到乘客火災(zāi)報(bào)警后，立即向行車調(diào)度員報(bào)告，盡可能將列車運(yùn)行（不關(guān)閉空調(diào)）至前方車站再疏散乘客。（2）告知乘客火災(zāi)事故相關(guān)處理辦法，安撫乘客情緒。（3）到達(dá)前方車站后，確認(rèn)車門(mén)和屏蔽門(mén)打開(kāi)。（4）疏散好乘客后立即降弓。（5）列車在迫停區(qū)間時(shí)，須與行車調(diào)度員一起確認(rèn)疏散方向，并組織乘客的疏散。（6）后續(xù)司機(jī)一旦發(fā)現(xiàn)前面發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)立即停車，向行車調(diào)度員報(bào)告，并按相關(guān)指示行車。

（三）車站的應(yīng)對(duì)措施

收到火災(zāi)報(bào)告后，車站須立即報(bào)告OCC，并使用廣播向乘客發(fā)出疏散指引，告知乘客如何撤離，同時(shí)指派車站工作人員組織和引導(dǎo)乘客的快速撤離，將站內(nèi)的混亂局面控制到最低，開(kāi)放車站所有的閘機(jī)及安全出口。此外，車站還須組織人員對(duì)火災(zāi)進(jìn)行初期的撲救及傷員的搶救。

（四）OCC的應(yīng)對(duì)措施

列車火災(zāi)下，應(yīng)對(duì)措施：（1）報(bào)110、120，封鎖住火災(zāi)發(fā)生區(qū)間，停止運(yùn)行火災(zāi)發(fā)生車站及其有關(guān)車站。（2）判斷火災(zāi)情況，以指示列車是否繼續(xù)前行或是組織人員撤離。（3）對(duì)被迫停在區(qū)間隧道的列車布置好防護(hù)，并對(duì)線路中的其他列車采取相應(yīng)措施，如扣車等。（4）組織救援列車的行進(jìn)，與其他調(diào)度員及車站值班員協(xié)調(diào)溝通，以準(zhǔn)備正線行車的

恢復(fù)。

車站火災(zāi)下，應(yīng)對(duì)措施：（1）報(bào)110、120，組織相鄰車站人員增援；（2）組織發(fā)生火災(zāi)車站退出服務(wù)，并監(jiān)控火勢(shì)蔓延情況，如可能蔓延至區(qū)間，應(yīng)立即組織區(qū)間停運(yùn)；（3）組織后續(xù)列車，不停站

通過(guò)。

并視現(xiàn)場(chǎng)情況，組織對(duì)事發(fā)區(qū)域停電。

（五）總體應(yīng)對(duì)措施

火災(zāi)發(fā)生后，在OCC的指揮下由車站具體負(fù)責(zé)第一時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)處理，由當(dāng)值車站的值班站長(zhǎng)或列車司機(jī)作為應(yīng)急負(fù)責(zé)人，按照“乘客生命安全第一”的原則，采取一切措施確保乘客的疏散并開(kāi)展初期火災(zāi)的撲救工作，同時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急程序，調(diào)集各方面應(yīng)急力量進(jìn)行增援。在消防部門(mén)接手處理后，應(yīng)在其指揮下組織配合開(kāi)展火災(zāi)處理和災(zāi)后恢復(fù)運(yùn)營(yíng)等工作。

四、結(jié)語(yǔ)

文章對(duì)地鐵火災(zāi)事故時(shí)影響人員疏散時(shí)間的因素（出口個(gè)數(shù)、閘機(jī)、樓梯寬度等）進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明該類型地鐵站使用四座人行樓梯和三個(gè)出站口能夠基本上滿足2500人員在火災(zāi)事故中緊急疏散的要求，但在閘機(jī)特別的措施是保證疏散效率的關(guān)鍵。另外，文章指出了各崗位人員在地鐵火災(zāi)事故中的應(yīng)對(duì)措施，這對(duì)地鐵火災(zāi)的人員疏散及傷員救治工作有著重要的指導(dǎo)意義。

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（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）