基于乘客疏散仿真的地铁车站建筑结构布置和设施协调研究

论文摘要

城市轨道交通是解决城市交通拥堵问题的主要手段。大量的乘客选择乘坐地铁和轻轨出行,这就对城市轨道交通的结构和设施配备提出了更高的要求。地铁车站是我们轨道交通系统的一个个节点,节点的通畅是整个网络通畅的关键。如何合理布置地铁车站的结构和设施,使大量乘客可以快速、安全地完成出行任务是我们需要解决的问题。目前国内外在地铁车站的设计和评价上依然主要依靠静态的经验估计办法,无论在工程实践上还是相关理论上都存在不足。计算机仿真理论的发展使我们应用计算机技术对地铁车站内客流运动进行实时仿真成为可能,我们可以在建造之前,利用虚拟仿真技术看到地铁车站内哪些地方是乘客容易聚集的地方,哪些地方造成了乘客疏散的瓶颈。这就为我们改进地铁车站的结构设计和设施配置奠定了坚实的基础。笔者首先通过对地铁车站内乘客的交通行为的研究,建立了基于乘客智能主体(Agent)的宏观和微观相结合的地铁车站内客流疏散模型,然后根据模型编制完成了地铁车站内客流疏散仿真系统EvaSim。EvaSim系统主要由车站仿真环境绘制、乘客疏散仿真模块和结果输出评价三个模块组成。接着在地铁车站内客流疏散仿真的基础上,进行地铁车站结构和设施的协调研究。主要从地铁车站的出入口、步行通道、楼梯和自动扶梯的设置,站厅层设施布置等方面进行了工作。在对地铁出入口的规划设计上,笔者应用动态仿真技术,对一单层侧式站台的地铁车站出入口进行了各种情况下的仿真和数据分析。在对步行通道的研究上,笔者定义了疏散步距这个用来评价步行通道疏散效率的参数,建立了步行通道的目标优化函数,对步行通道系统的疏散步距及改善措施进行了仿真评价。在对楼梯和自动扶梯的研究上,利用排队理论建立了楼、扶梯的静态排队等候模型。笔者大胆的应用了静态计算和动态仿真相结合的计算方法,对楼梯和自动扶梯的疏散效率和吸引半径进行了计算和仿真。针对地铁规范中站台层疏散时间的计算公式不能体现设施布置不同而带来的疏散时间不同的问题,提出了新的计算公式。然后对地铁站站厅层的设施布置做了仿真实验,提出付费区和非付费区之间采用双向闸机的建议,并对疏散过程中站厅层出入口的利用效果做了评价。最后建立了基于风险理论和地铁车站内客流疏散仿真的防灾风险模型,为地铁车站的防灾风险评估提供了理论基础。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.1.1 研究的背景
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 国内外研究综述
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 国内外研究现状分析
• 1.3 论文的研究内容
• 1.3.1 论文研究的主要内容
• 1.3.2 论文的研究思路
• 1.3.3 论文研究的主要创新点
• 2 地铁车站疏散仿真模型研究
• 2.1 地铁车站中乘客的交通行为分析
• 2.1.1 车站内乘客交通行为的宏观特性
• 2.1.2 车站内乘客交通行为的微观特性
• 2.1.3 车站内乘客疏散交通行为特性
• 2.2 地铁车站内宏观客流疏散模型的建立
• 2.3 地铁车站内乘客疏散微观仿真模型的建立
• 2.3.1 元胞自动机模型
• 2.3.2 微粒群（PSO） 疏散仿真模型
• 2.3.3 社会力模型
• 2.3.4 乘客疏散微观仿真模型的建立
• 2.4 小结
• 3 疏散仿真系统 EvaSim 的实现和验证
• 3.1 EvaSim 系统的建模方法
• 3.2 EvaSim 系统开发环境的介绍
• 3.3 EvaSim 系统的结构关系图
• 3.4 EvaSim 地铁车站疏散仿真系统介绍
• 3.5 仿真系统模型的验证
• 3.6 小结
• 4 地铁车站建筑结构布置研究
• 4.1 地铁车站出入口规划设计
• 4.1.1 考虑事故发生情况下出入口布置的原则
• 4.1.2 出入口数量的估算
• 4.1.3 出入口布局方案的设计
• 4.1.4 出入口宽度的确定
• 4.1.5 出入口条件对人员疏散的仿真实例分析
• 4.1.6 小结
• 4.2 地铁车站步行通道优化仿真分析
• 4.2.1 仿真系统中步行通道的优化函数的建立
• 4.2.2 步行通道疏散步距的仿真实例分析
• 4.2.3 步行系统改善措施
• 4.2.4 小结
• 5 地铁车站设施协调研究
• 5.1 站台层楼梯和自动扶梯的设置研究
• 5.1.1 楼梯和自动扶梯的静态排队等候模型
• 5.1.2 楼梯和自动扶梯通过能力和吸引半径的动态仿真
• 5.1.3 站台层疏散时间的计算
• 5.1.4 小结
• 5.2 站厅层设施布置的仿真分析
• 5.2.1 站厅层设施布置情况及原则
• 5.2.2 站厅层乘客安全疏散仿真
• 5.2.3 小结
• 6 地铁车站防灾风险模型的建立
• 6.1 风险的定义及解释
• 6.2 地铁车站防灾风险模型的建立
• 6.3 易受攻击性分析
• 6.3.1 吸引指数的确定
• 6.3.2 物理保护系统的有效性指数的确定
• 6.4 损失严重性分析
• 6.5 地铁车站疏散仿真在防灾模型中的应用
• 6.6 地铁车站防灾能力评估指标因素分析
• 6.7 地铁车站对突发事件的应急能力评估
• 6.7.1 既有地铁车站的现状调查评估
• 6.7.2 恐怖活动的危害评估
• 6.7.3 地铁车站的弱点评估
• 6.8 小结
• 7 结论和展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集