本文關(guān)鍵詞：基于排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型及行人仿真的車站應(yīng)急疏散能力研究

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【摘要】：隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),城市交通需求日益旺盛,由此引發(fā)了交通擁堵等一系列城市交通問題。地鐵因其運(yùn)量大、速度快、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),逐漸成為解決城市地面交通問題的一個(gè)重要措施。然而,由于地鐵封閉式的結(jié)構(gòu)特征,當(dāng)發(fā)生火災(zāi)、爆炸等事故或因大型活動產(chǎn)生超大客流時(shí),人員疏散更容易產(chǎn)生潛在的安全問題。由于地鐵車站的疏散能力是保證安全和高效疏散的關(guān)鍵,因此為了降低突發(fā)事件和超大客流下人員疏散時(shí)發(fā)生事故的概率,就需要事先對地鐵車站的應(yīng)急疏散能力進(jìn)行評估。地鐵疏散能力不僅與車站內(nèi)部走行設(shè)施(樓梯、扶梯和通道等)的幾何屬性有關(guān),也與設(shè)施間的空間連接結(jié)構(gòu)有關(guān),影響因素十分復(fù)雜。如何對地鐵車站疏散能力進(jìn)行科學(xué)評估,以識別疏散瓶頸,并提出解決方案是一個(gè)具有重要理論價(jià)值和實(shí)踐意義的難題。本文首先采用M/G/c/c排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算與評估地鐵車站應(yīng)急疏散能力,識別出站內(nèi)走行設(shè)施的瓶頸,然后運(yùn)用Pathfinder軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并對兩種方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析,最后提出了提高疏散能力的措施建議。具體的研究內(nèi)容如下：(1)研究和梳理了地鐵應(yīng)急疏散能力的基礎(chǔ)理論。首先,結(jié)合《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》對地鐵車站疏散時(shí)間、疏散能力等概念進(jìn)行了明確,指出了既有計(jì)算方法的局限性。其次,分析了車站應(yīng)急能力的影響因素,主要包括走行設(shè)施的幾何屬性、空間連接結(jié)構(gòu)以及行人疏散特性等。最后,提出了應(yīng)急疏散能力評價(jià)的三個(gè)指標(biāo),分別為疏散時(shí)間、客流密度以及設(shè)施瓶頸。(2)構(gòu)建了地鐵車站應(yīng)急疏散能力評估的M/G/c/c排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型�；谂抨�(duì)論相關(guān)基礎(chǔ)理論,首先構(gòu)建了地鐵車站內(nèi)單設(shè)施的M/G/c/c排隊(duì)模型。然后,在車站物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上分析了行人疏散路徑,并在此基礎(chǔ)上建立了地鐵車站應(yīng)急疏散能力評估的M/G/c/c排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型。最后,給出了基于該模型的應(yīng)急疏散能力評估框架并設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了模型的求解算法。(3)構(gòu)建了行人在分流型設(shè)施處的概率選擇優(yōu)化模型。首先分析了應(yīng)急疏散情況下的行人在節(jié)點(diǎn)處對下行設(shè)施的選擇的影響因素,其次對車站內(nèi)設(shè)施之間的連接關(guān)系進(jìn)行了總結(jié),分析了不同連接關(guān)系下的到達(dá)率傳遞關(guān)系。再次,針對分流型設(shè)施,構(gòu)建了概率選擇的非線性規(guī)劃模型。模型的目標(biāo)是最大化下行設(shè)施的總輸出率。最后,設(shè)計(jì)一個(gè)小規(guī)模算例驗(yàn)證了該模型的有效性。該模型是對M/G/c/c的排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型的進(jìn)一步的完善,使得模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況更為符合。(4)完成了基于改進(jìn)的M/G/c/c排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型的地鐵應(yīng)急疏散能力評估案例分析。選取北京地鐵建國門車站作為案例背景,通過實(shí)地調(diào)研獲得車站的幾何空間結(jié)構(gòu)、車站設(shè)施幾何參數(shù)以及行人宏觀運(yùn)動特性(速度-密度函數(shù)),在此基礎(chǔ)上規(guī)劃出在應(yīng)急情況下的乘客疏散路徑；然后通過編程實(shí)現(xiàn)模型計(jì)算,并得到應(yīng)急情況下建國門車站的相關(guān)設(shè)施的排隊(duì)長度、排隊(duì)時(shí)間及輸出率以及疏散時(shí)間等指標(biāo),以此得到建國門車站的疏散能力的評估結(jié)論。(5)運(yùn)用Pathfinder軟件對建國門地鐵站進(jìn)行疏散仿真試驗(yàn)。利用調(diào)研獲取的數(shù)據(jù)(包括行人的性別和年齡比例等)搭建了仿真環(huán)境,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。仿真軟件可以輸出疏散時(shí)間、客流密度等疏散能力評價(jià)指標(biāo),針對這些指標(biāo),對排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型的計(jì)算結(jié)果和仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比分析,驗(yàn)證了MIG/c/c排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型在地鐵車站應(yīng)急疏散能力評估方面的有效性。最后,基于以上兩種方法的建國門站疏散能力評估結(jié)果,提出了提高車站疏散能力的措施和建議。
【關(guān)鍵詞】：地鐵車站 排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型 行人仿真 應(yīng)急疏散能力
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U298
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 1 緒論15-24
• 1.1 研究背景和意義15-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 行人運(yùn)動模型研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 應(yīng)急疏散能力的評估方法現(xiàn)狀17-19
• 1.2.3 排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型建筑疏散研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線20-22
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容20-21
• 1.3.2 技術(shù)路線21-22
• 1.4 本章小結(jié)22-24
• 2 地鐵車站應(yīng)急疏散能力評估基礎(chǔ)理論24-33
• 2.1 地鐵車站應(yīng)急疏散能力24-25
• 2.2 車站應(yīng)急疏散能力的影響因素25-30
• 2.2.1 走行設(shè)施幾何屬性25-27
• 2.2.2 設(shè)施空間連接結(jié)構(gòu)27-28
• 2.2.3 設(shè)施以及出口數(shù)量28
• 2.2.4 行人疏散行為特性28-29
• 2.2.5 車站應(yīng)急疏散組織29-30
• 2.3 應(yīng)急疏散能力的評價(jià)指標(biāo)30-32
• 2.3.1 疏散時(shí)間30
• 2.3.2 客流密度30-31
• 2.3.3 設(shè)施瓶頸31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3 應(yīng)急疏散能力評估的M/G/C/C排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型33-51
• 3.1 排隊(duì)論概述33
• 3.2 單設(shè)施M/G/C/C排隊(duì)模型構(gòu)建33-37
• 3.3 車站節(jié)點(diǎn)概率選擇優(yōu)化模型37-44
• 3.3.1 排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間到達(dá)率傳遞關(guān)系37-38
• 3.3.2 分流式節(jié)點(diǎn)概率選擇優(yōu)化模型38-40
• 3.3.3 模型求解策略40-41
• 3.3.4 模型驗(yàn)證41-44
• 3.4 地鐵車站M/G/C/C排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建及求解方法44-50
• 3.4.1 地鐵車站疏排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)44-45
• 3.4.2 車站疏散網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及疏散路徑規(guī)劃45-47
• 3.4.3 疏散能力評估計(jì)算框架47-48
• 3.4.4 排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)48-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 4 地鐵車站設(shè)施調(diào)查及分析51-62
• 4.1 車站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及走行設(shè)施幾何屬性51-55
• 4.1.1 建國門站概況51-52
• 4.1.2 車站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)52-54
• 4.1.3 車站主要走行設(shè)施幾何屬性54-55
• 4.2 客流調(diào)查方式55-57
• 4.3 行人個(gè)體屬性特征57-58
• 4.4 行人宏觀運(yùn)動特性獲取58-61
• 4.4.1 通道內(nèi)的速度-密度函數(shù)58-59
• 4.4.2 上行樓梯的速度-密度函數(shù)59-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 5 案例分析62-77
• 5.1 建國門站疏散路徑規(guī)劃62-64
• 5.2 M/G/C/C排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算結(jié)果分析64-68
• 5.2.1 疏散人數(shù)64-66
• 5.2.2 疏散時(shí)間66-67
• 5.2.3 客流密度及瓶頸設(shè)施67-68
• 5.3 模型計(jì)算結(jié)果與仿真對比分析68-75
• 5.3.1 Pathfinder仿真試驗(yàn)68-71
• 5.3.2 疏散人數(shù)對比分析71-73
• 5.3.3 疏散時(shí)間對比分析73-74
• 5.3.4 客流密度及瓶頸設(shè)施對比分析74-75
• 5.4 提高疏散能力的措施建議75-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 6 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 主要結(jié)論77-78
• 6.2 研究不足與展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 附錄A82-89
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果89-91
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集91

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5 記者 吳媛媛;我市第三家應(yīng)急疏散基地掛牌[N];蚌埠日報(bào);2011年

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7 記者 林超　通訊員 張美妮;我市舉行防空防災(zāi)警報(bào)試鳴暨應(yīng)急疏散演練[N];威海日報(bào);2013年

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本文編號：1077570