联络通道间距对疏散效率的实证研究

联络通道设置的合理性与紧急状态下的行人能否有效疏散紧密相关，在设计阶段需要设置不同的疏散场景，研究不同应急设计下的人员疏散安全。借助Pathfinder软件对区间隧道进行数值仿真，不仅节约了研究成本，同时能真实还原模拟场景并探索在不同应急疏散设计下的疏散效率。如图4-3所示，在模拟初始阶段，所有乘客设置在车厢内部，疏散开始后，行人通过所开设的车门向距离最近的联络通道走去，通过防火门走向对向车道。

图4-3　列车局部图

图4-4　联络通道与疏散平台正对的位置

设置列车所有车门处于敞开状态，联络通道与车门正对的区域则无法通过行人，因此模拟中此门无法使用，正对联络通道的车门处于关闭状态，如图4-4所示，方框内便是列车正对联络通道的例子，此处的车门不打开使用。

研究中共设置6种工况，如表4-6所示。通过设置不同联络通道间距，设定联络通道宽度为5 m，总的模拟人数设置成最大载客量2 958人次，围绕行人疏散效率与联络通道设置之间的关系展开研究。

表4-6　不同联络通道间距设置工况

在图4-5中就分别展示了不同的联络通道间距设置的状态，可以看出当间距为50 m时，列车正对的联络通道共计4个，行人可选择距离最近的联络通道进行疏散。间距为100 m和200 m时，其正对数量为2个联络通道。当间距逐渐增加，列车与联络通道的相对位置逐渐加大。该模型中，行人会根据自身所处位置选择最佳的安全出口抵达安全区域。

设置不同宽度的疏散平台，如表4-7所示，疏散平台宽度设置分别是1 m、1.2 m、1.4 m、1.6 m、1.8 m以及2 m，疏散楼梯设置宽度保持为当下疏散平台宽度的一半，因此随着疏散平台宽度的增加，其疏散楼梯的宽度也会随之增加，在不同的宽度设置下，行人会呈现出不同的运动行为，这些行为会对疏散效率产生一定的影响，有待进一步展开研究。

图4-5　不同联络通道间距设置平面图

表4-7　不同疏散平台宽度设置情况表

行人会先通过疏散楼梯抵达疏散通道，再通过疏散通道中设置的防火门抵达对向车道，因此，联络通道宽度会成为影响行人疏散效率的又一个重要因素。本小节通过设置不同的联络通道宽度（如表4-8所示，共设置4种联络通道宽度，宽度分别是2 m、4 m、6 m以及8 m，防火门宽度保持其联络通道宽度的一半进行设置，工况分别是7、8、9和10）来对不同工况下的疏散过程展开更为细致的研究。

表4-8　不同联络通道宽度设置情况表

1.工况一：联络通道间距设置为50 m

工况一为联络通道间距设置为50 m的情况，由于列车车身长为187 m，因此会存在4个联络通道数目与列车正对，疏散过程中有18个车门能被乘客使用，设置列车载客数量为2 958人次。图4-6为联络通道间距为50 m、疏散平台宽度为1 m、联络通道宽度为5 m时的疏散过程图，由于联络通道与列车位置对称分布，左右疏散状态大致一致。因此仅观测所模拟场景右侧的行人疏散状态即可。

从图4-6可以看出，疏散开始时，全部行人全部位于车厢内部；到100 s时，疏散了587人；150 s时疏散人数是986人；250 s时疏散总人数为1 778人；等到350 s时疏散人数上升至1 778人；当到了350 s时，疏散人数达到了2 479人；当时间为462.5 s时，所有行人完成疏散，全都抵达安全区域。从图4-7也可看出整个疏散过程中停留在疏散场景中的行人和已经完成疏散的行人人数变化情况，即场景中的人数随着时间的推移不断减小，直到462.5 s时，所有人都完成了疏散。

（e）350 s

图4-6　联络通道间距为50 m状态下的疏散过程示意

图4-7　联络通道间距为50 m时，场景内和完成疏散人数随时间变化情况

流率的定义是单位时间单位面积出口通过的人数。当联络通道间距为50 m时，在疏散过程中乘客会选择距离最近的六个联络通道通过，为便于观测不同疏散平台宽度下的出口流率变化，将六个联络通道从左到右依次编号为1、2、3、…、6，如图4-8所示。图中展示了当疏散平台宽度分别为1 m、1.2 m、1.4 m、1.6 m、1.8 m以及2 m时的出口流率，流率越大象征该出口的利用率相对更高，可以看出，无论疏散平台宽度是大是小，位于列车中间位置的出口3和出口4流率相较于两侧的联络通道更高，因此在选择出口时，距离是直接影响行人选择的第一要素，同时从图中也能看出，当疏散平台增加时，其流率并不会随之呈现一定规律的增长，研究其原因后我们发现，模型中的疏散平台和联络通道之间设置了一定宽度的楼梯，楼梯的设置对于乘客的疏散来讲起到了一定的限制作用，会在一定程度上限制行人疏散的速度，模型中成年人的肩宽均设置为 0.44 m，当疏散楼梯宽度仅允许一人通过时，在一定范围内增加楼梯的宽度会加剧行人在疏散过程中在楼梯前的拥挤度，较多的行人会拥挤在楼梯前，更加限制了行人的通行效率。然而在疏散平台宽度为1 m、楼梯设置为0.5 m时，在将要抵达楼梯前，行人会自觉地在楼梯前排队等候，有序地通过楼梯，因此，这样的效率会相对较高。

图4-8　联络通道间距为50 m，不同疏散平台宽度下的流率

从图4-9中可以看出：当联络通道间距设置为50 m时，疏散时间会受到联络通道宽度的影响。宽度越大，其疏散时间就越低，联络通道宽度越小会越限制行人通过防火门，因此疏散时间会随之上升。

2.工况二：联络通道间距设置为100 m

工况二中当联络通道间距为100 m时，与列车所处位置正对的联络通道个数为2。在疏散过程中，存在26个可开设的车门供行人疏散，我们可观测到乘客会选择距离最近的4个联络通道去完成整个疏散。

图4-9　疏散时间随联络通道宽度变化情况

图4-10　联络通道间距为100 m状态下的疏散过程示意图

如图4-10所示。该图是联络通道间距为100 m、疏散平台宽度为1 m时的疏散过程示意图。图中2 958人在疏散最开始都在列车内部；疏散开始时，乘客会选择最佳的安全出口进行疏散；当疏散时间到100 s时，共有302人完成疏散；当疏散时间为200 s时，疏散人数为785人；如图4-10（c）所示，乘客会在不同车门前进行排队等候疏散，形成明显的分流；当疏散时间为500 s时，几乎所有行人都已经走出列车并抵达疏散平台，此时距离较远的联络通道则不被利用，多数乘客会选择距离较近的联络通道通行。图4-11是疏散平台宽度为1 m时的疏散人数随时间变化图，通过图4-11可以看出疏散人数随着时间的推移会不断增多，而场景内人数会不断减少，直到806.3 s时所有乘客全部疏散完成。

从图4-12中可知，不同的疏散平台宽度，出口流率均会随着疏散平台宽度的增加而有所提升。当疏散平台宽度为1.2 m时，楼梯前堆积了大量的行人，会有更多行人阻塞在楼梯前，导致行人通行楼梯时间较长，整个的疏散时间也会随之被拉长。当联络通道间距为100 m时，宽度由2 m增加至8 m，疏散平台宽度设定在1 m，此时疏散时间会随宽度的增加而减少，如图4-13所示，但可以看出当联络通道很小（2 m）时，其疏散时间和其他宽度的联络通道的疏散时间相比差距较大，而对于联络通道宽度较大的情况（如联络通道宽度为4 m、6 m、8 m时），其疏散时间的差距并不明显，导致整个现象发生的可能原因是楼梯的设置在一定程度上对整个疏散过程起到一个疏散瓶颈的作用，当行人有序通过楼梯后，面对相对宽度较大的联络通道，都能有序通过联络通道的防火门，因此时间上的偏差不会太大。

图4-11　联络通道间距为100 m疏散时间变化情况

图4-12　联络通道间距为100 m时不同疏散平台宽度下的流率

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图4-13　疏散时间随联络通道变化情况

3.工况三：联络通道间距设置为200 m

工况三中联络通道间距为200 m，共计30个门开设，列车与两个联络通道正对设置，疏散过程中选择通行的联络通道是距离车门最近的两个联络通道。

图4-14　联络通道间距为200 m状态下的疏散过程示意

图4-15　联络通道间距为100 m疏散时间变化情况

图4-14中，在疏散时间为0 s时，2 958人全部位于车厢内部；当疏散时间为400 s时，已有616人完成疏散，可以看出所有乘客中堆积在车门前的已经开始选择从最有利的车门通过，而距离车门较远的乘客还处于不断徘徊的状态；当疏散时间为600 s时，已有940人疏散完成，乘客对路径的选择已经比较明显；当疏散时间增长到1 400 s时，车厢内多数乘客已经疏散至车厢外部，疏散平台上的行人则会通过疏散楼梯上行走至联络通道，此时疏散完成的总人数为2 235人；最终直到1 849.5 s时所有乘客疏散完成。

图4-16　疏散时间随联络通道宽度变化情况

图4-15展示了场景内行人疏散数量的变化情况，可以看出场景内的人数随时间变化的趋势，行人在第18 s时开始逐渐减少，直至所有人疏散出场景。图4-16中，当联络通道间距为200 m时，不同联络通道宽度下的疏散时间差距不大，可能的原因是：当间距为200 m时，供乘客选择的联络通道仅有2个，因此联络通道宽度的设置对疏散效率的影响不大，同时疏散平台到联络通道的通行楼梯起到一个瓶颈并限制人流的作用，使得行人在通过联络通道时能有序通行，因此宽度的限制在一定程度上带来的影响较小。

4.工况四：联络通道间距设置为400 m

演示情况如图4-17所示，工况四的链路通道间距设置为400 m，当疏散刚开始时，所有乘客均被设置在列车内；当疏散时间为200 s时，140人已经疏散至场景外；1 000 s时，已有大约1 500人疏散至场景外；1 500 s时，疏散人数达到2 327人，所有乘客均脱离列车至疏散平台；直到1 882 s时，所有乘客均疏散完成。由于联络通道是对称分布的，因此选择两通道的总人数大体一致，观察计算结果可得出两联络通道出口流率为0.83。

图4-17　联络通道间距为400 m时行人疏散过程

图4-18　疏散人数随疏散时间变化情况

4-19　联络通道间距为400 m时，疏散时间随人数变化情况

同样的，对联络通道间距设置成400 m时的疏散人数变化情况进行分析，可知其变化情况如图4-18所示，由图可知联络通道间距的增加势必会造成行人抵达联络通道时会经过一段较长的行走时间，因此图中黑色曲线表示的是场景内的人数，场景内人数从第98 s开始会不断降低，最终减少到0时，所有乘客均疏散出该场景。

通过图4-19可以看出，联络通道间距是400 m时，疏散时间同间距是200 m时的情况是类似的，联络通道间距的增加让行人在整个疏散过程中有序地通过一段距离的疏散平台，该平台一定程度上限制了行人流堆积在列车门口的现象出现，因此联络通道的宽度对疏散效率的影响并不明显，并且在工况四的情况下，疏散时间大致会保持在1 800～1 900 s。

5.工况五：联络通道间距设置为600 m

工况五是联络通道间距为600 m的情况如图4-20所示，同样的，设置列车内的乘客总数为最大载客量2 958人。第500 s时，已有449人完成疏散，并且很多疏散平台占据了联络通道之间的疏散平台；第1 000 s时，已经存在1 245人疏散出该场景，车厢中已存在较少的行人；1 500 s时，几乎所有行人已经走出列车，都在疏散平台上向两端的联络通道走去。直到2 048.3 s，所有行人均已完成疏散。

图4-20　疏散时间随联络通道宽度变化

在最终疏散结果中，联络通道流率分别是0.8和0.78，相比较联络通道间距是400 m的情况，其流率稍有降低，从图4-21可以看出，在疏散的整个过程中，时间为180 s时，处于疏散那场景内的行人数量才开始降低，这是由于联络通道间距的设置导致行人到达联络通道时会走行一段距离。图4-22是在该工况下行人的疏散时间随联络通道宽度变化的疏散时间变化图，可以看出疏散时间大约是维持在2 100～2 200 s。

图4-21　场景内人数随时间变化情况

图4-22　疏散时间随联络通道宽度变化情况

图4-23　联络通道间距为800 m时疏散过程

6.工况六：联络通道间距设置为800 m

联络通道间距设置为800 m时的疏散过程如图4-23所示，该图中的联络通道间距设置成800 m，可以看出，乘客从车厢内疏散至疏散平台后需走行较长的一段距离才能抵达联络通道并通过防火门完成疏散。当疏散时间为500 s时，已有291人疏散出区间，车厢内行人数量不断减少；当疏散时间为1 500 s时，在此种工况下的所有行人均疏散出该车厢区域，并抵达疏散平台，此时完成疏散总人数为1 868人；直到2 267.8 s。所有行人均疏散出该隧道区间。疏散完成后观察其两个联络通道的流率分别是0.78和0.76。

图4-24　疏散人数随时间变化情况

从图4-24中可以看出，第一个走出该疏散场景的行人所需的时间进一步增加，在第265 s第一个行人走出该场所。同时疏散时间也呈现着与联络通道间距为400 m和600 m类似的规律，呈现保持稳定的态势，但总体有所上升，由于疏散平台上走行距离的增加使得整体疏散时间有所提升，几乎维持在2 200～2 300 s。

图4-25　疏散时间随联络通道宽度变化情况

图4-26　不同疏散平台宽度下的疏散时间变化情况

在图4-26中，疏散时间是随着联络通道间距的增加而迅速得到提升的，但是我们也能发现，疏散效率不会随着疏散平台宽度的增加而呈线性变化，这是由于在18号线中，疏散平台与联络通道并非直接相连，乘客在通向联络通道时需要通过楼梯抵达联络通道区域，疏散平台的宽度会对模型中的人的行为产生影响，当疏散平台较宽时，楼梯宽度也较宽，此时会加剧行人在楼梯前的拥挤程度，从而影响行人的疏散效率，使其疏散时间相对较大。