基于STEPS的地下双层岛式站台人员疏散模拟研究

地铁车站是人员密集场所，一般为地下空间。地铁站台的主要形式为岛式、侧式和混合式3种。由于内部空间相对封闭、疏散出口较少，具有火灾烟气不易排除、热量集中、散热缓慢、气流温度升高快、能见度差等特点，一旦发生火灾，人员疏散及火灾扑救十分困难，涉及范围往往很大。如：2010年3月29日发生在俄罗斯首都莫斯科地铁一号线的卢比扬卡和文化公园地铁站爆炸造成至少41人死亡，60多人受伤。因此，如何安全而有效地将站台和列车上的人员疏散出去，是一个很值得研究的课题。

目前国内规范在计算人员疏散时间时，重点考虑了站台疏散设施的通行能力，而并没有考虑人员类型、疏散行走速度以及疏散路径等因素对人员疏散时间的影响。

本文以某地地下双层岛式站台车站为例，针对设定疏散场景使用STEPS软件对人员疏散时间进行模拟，并结合我国《地铁设计规范》中有关疏散时间的计算进行比较分析。研究地铁车站站台的疏散策略对人员疏散时间的影响，为地铁管理人员制定疏散策略提供一定的参考。

1 地铁站台人员疏散设计要求

地铁车站内待疏散人员主要为站台层和站厅层人员。站台层人员需要通过站台层的敞开楼扶梯或封闭楼▼梯间疏散至站厅层，再通过站厅层疏散通道疏散至安全出口，最后疏散至室外安全区。站厅层人员可以直接通过临近的安全出口或楼梯间疏散至室外安全区。

依据《地铁设计规范》第19.1.9条出口楼梯和疏散通道的宽度，应保证在远期高峰小时客流量时发生火灾的情况下，6min内将一列车乘客和站台上候车的乘客及工作人员全部撤离站台。

2 疏散模拟软件介绍

✍ 本文通过运用STEPS软件模拟人员疏散至安全出口所需疏散时间。在评估人员是否满☪足规定的要求的同时，分析可能影响地铁站台人员疏散时间的因素。STEPS是一个三维疏散软件，由英国Mott MacDonald公司开发。在模拟计算时建筑物内疏散通道和疏散出口是通畅的，而火灾区附近的疏散通道或出口则可能被封堵。模型采用0.09~0.25m2的网格系统，人员只能以45角向8面移动，此计算机模型只分析人员所需行走时间，不包含火灾探测时间及人员行动前准备时间。STEPS的精确性已经与NFPA 130中提供的算例某地铁人员疏散时间计算结果进行比较并得到了一致性验证，并得到了广泛认可。

3 工程实例分析

3.1 地铁车站简介

本文以某地双层岛式车站为例。该站为双层岛式车站，车站主体为地下二层，总建筑面积43100m2，其中地下一层为站厅层，地下二层为站台层。站台宽度为12.5m，有效站台长度为117m。站厅层分为付费区与非付费区，在付费区南北站台各设置2组扶梯和6组楼梯与站厅联系，能够满足正常客流和紧急情况下疏散的需要;在付费区与非付费区的交界处设置了进出闸机，并在进出站闸机的中部设置了乘客服务中心，能够满足乘客进出站的要求。发生火灾时，乘客分别从中部和两侧的楼扶梯向上疏散至站厅层，再由站厅层的4个安全出口疏散至室外。

3.2 疏散时间的计算

地铁站台层疏散人员主要由列车车厢内的乘客、站台层候车的乘客和工作人员3类。

列车车厢内乘客：根据设计资料，一列车定员为1710人。

地铁车站站台层工作人员总数为100人。

站台上候车人员。以高峰时刻客流量下的预测人数为基础，确定疏散人数适合用于计算地铁车站等交通类建筑内公共区域的候车人数：设定每个主要客流区域的人员平均停留时间，并由此转换成瞬时流量。

4 人员疏散模拟及分析

4.1 疏散场景描述

疏散场景1：不考虑人员类型，站台和列车人员通过楼扶梯向上疏散至站厅层，ซ再通过站厅层疏散至室外安全区。

疏散场景2：考虑人员类型，站台和列车人员通过楼扶梯向上疏散至站厅层，再通过站厅层疏散至室外安全区。对比模拟时间和规范计算时间，重点分析在考虑人员类型的情况下，人员类型对疏散时间的影响。

4.2 疏散模型的建立

根据设计方提供的平面图，建立车站站台和站厅的基本模型。其次确定模型中的疏散人员的人群结构以及不同年龄段人员的行走速度。

5 小结

通过对某地地铁车站的3个设定疏散场景的模拟分析可以看出。

人员疏散模拟得到的人员行动时间可知，在人员使用站台所有疏散楼扶梯进行疏散的情况下，人员疏散行动时 ッ间为236s，加上规定的报警和人员响应时间60s，则站台人员全部疏散时间为296s，小于规定的6min，即现有的设计宽度满足规范的要求。

对比设定疏散场景1和疏散场景2的疏散时间可知，在考虑人员类型后，增加了老人和儿童的比例使得疏散时间会相对增加，但是仍然在规范规定的范围之内。

6 结论及建议

规范的传统公式计算和采用计算模拟软件对选取的车站进行模拟分析，结果表明：人员类型和疏散路径均制约着人员疏散时间，其中疏散路径是主要影响因素，而规范中仅仅考虑了疏散设施的理论通行能力对疏散时间的影响。虽然向下疏散与常规的人员疏散习惯相悖，但是在制订消防应急预案的基础上，选择合理的疏散路径能够显著提高各个安全出口的疏散效率。为了有序组织人员的安全疏散，对消防广播系统宜采用人工播音方式。定期检查火灾自动报警系统和消防广播系统，确保火灾自动报警系统的可靠性和消防广播系统的有效性，保障在火灾情况下能够在较短的时间内通知各区域的人员及时疏散。