城市地铁站楼梯区域人群疏散机理与管控策略研究

Studying pedestrian evacuation and crowd dynamics behaviors is of great importance for guaranteeing the safety and efficiency of crowded public places such as large-scale transportation terminal. The analysis shows that the high crowded pedestrians and bi-directional flow are of frequent occurrences in the stair regions of city metro, which can be regard as the bottlenecks of pedestrian flow, and the phenomenon often cause crowd stampedes and casualties. The aim of this project is to study the evacuation problems in stair regions of city metro systematically. Firstly, conduct observational and controlled experiments to study pedestrian movement behaviors in stair regions of city metro, reveal the individual microscopic movement characteristics and the crowd movement mechanism. Then on the basis of the experimental results, generalize the crowd movement rules in stair regions coupling the vertical transport characteristics of stairs, and then develop the pedestrian evacuation model. Moreover, compare and analyze the simulation results and the empirical results to validate and optimize the model. Finally, in accordance with the characteristics of pedestrian movement and the established model, develop guidance strategies that can improve the evacuation efficiency and guarantee the safety of pedestrians. This research will provide important empirical data and modeling techniques for the research area, reliable data and simulation tools for densely populated places for pedestrian planning, crowd risk and evacuation assessment, and therefore is of great theoretical and practical significance.

开展人群疏散和群集动力学行为研究对大型交通枢纽等人员密集场所安全与效率问题的解决具有重要意义。分析表明，城市地铁站楼梯区域作为人群运动过程的瓶颈区域往往会形成高密集人群和相向运动人群，极易引发人群拥挤踩踏，造成重大人员伤亡。本项目系统研究城市地铁站楼梯区域人员疏散问题。首先针对城市地铁站楼梯区域人群运动行为开展观测实验与可控实验，揭示地铁站楼梯区域个体微观运动特征与人群运动行为规律；基于此，耦合楼梯垂直输运特性，抽象概括楼梯区域密集人群运动规则，构建人群疏散动力学模型，并将模型模拟结果与实验数据、经验数据及案例分析结果进行对比分析，进一步验证和修正模型；最后基于所构建人群疏散动力学模型，探讨能够提高疏散效率及保障人员安全的有效管控策略与方法。研究成果为相关研究领域提供重要经验数据和建模思路，也可为人员密集场所行人流规划设计和应急疏散评估提供分析工具，具有重要理论和现实意义。

开展人群疏散和群集动力学行为研究对大型交通枢纽等人员密集场所安全与效率问题的解决具有重要意义。为研究城市地铁站楼梯区域人群疏散，提高紧急情况下地铁人员疏散效率和保障人员生命安全，以构建可应用于工程实际中风险分析预测及建筑安全设计的人员疏散模型和发展符合实际需求的人群管控策略为研究目标。通过实地调研和问卷调查探讨了地铁乘客疏散行为及心理特征，获取了地铁站乘客行为数据；开展了建筑楼梯区域人群疏散实验，量化分析了人员通过出口流量及不同场景人员运动速度，为人群运动模型的构建提供了数据支撑；分析归纳行人运动规律，抽象个体运动规则，构建了耦合楼梯垂直输运特性与人员运动特性的楼梯区域行人疏散模型，探讨了行人楼梯区域典型行为特性，研究成果对建筑楼梯区域结构设计与人群管控具有重要指导意义；考虑行人跨越障碍物行为构建了人员疏散模型，探讨了跨越障碍物行为对疏散过程的影响；考虑行人对环境熟悉度及引导标志的影响构建了人员疏散模型，探讨了环境熟悉程度与引导标志有效性对疏散过程的影响；考虑避让行为与主动避让行为构建了人员疏散模型，探讨了避让行为对疏散过程的影响；考虑视野受限情况下指示标志的作用构建了人员疏散模型，探讨了疏散指示标志对疏散过程的影响；为实现地铁车站人群管控，提出了地铁站楼梯区域的优化方案与地铁站应急疏散能力评估模型。研究结果对揭示地铁站人群行为规律、量化人群疏散模型基本参数、分析人群疏散影响因素、评估地铁站应急疏散能力、设计地铁站内部结构、制定地铁安全管控机制等方面具有重要的参考价值。