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1、1中中南南财财经经政政法法大大学学 大大学学生生创创新新创创业业训训练练计计划划项项目目 申申报报表表项目名称： 地铁站应急疏散系统及其模拟仿真 以武汉光谷地铁站为例分析研究 负 责 人： 刘艳梅 所在院系： 信息与安全工程学院 专业年级： 安全 1301 联系电话： 18271866983 指导教师: 姜威 职称 教授 硕士生导师 金晶 职称 副教授 肖文杰 职称 实地调研指导员 申报日期： 2014 年 4 月 16 日中南财经政法大学教务部 制表2填填 报报 说说 明明一、填写申报表之前，请认真阅读中南财经政法大学大学生创新创业训练计划项目管理办法及其他相关文件。二、请实事求是、逐条、认
2、真地填写申报表中的各项内容。表达应明确、严谨、简洁。三、 “项目所属一级学科”应是哲学、经济学、法学、教育学、文学、艺术学、历史学、理学、工学、农学、医学和管理学 12 个一级学科门类中的一种或多种（跨学科） 。四、 “负责人及团队成员信息”第一栏请填写项目负责人基本信息。五、申报表请用 A4 纸打印，表中除签字盖章内容，请尽量打印填写，页面空格不够时请自行加页，做成附件附于表格最后，于左侧装订成册。申报表需提交一式三份，需经项目参与人员签字，指导教师和所在学院审查、签署意见并加盖印章。3目目 录录一、项目概况 4二、项目内容简介 5引言 5（一）立项背景 51、选题背景 .52、相关研究现状
3、 .6（1）国内外研究现状述评 .6（2）趋势 .6（二）项目研究意义 7（三）项目的内容简介 81、主要内容 .82、基本思路 .83、研究方法 .94、重点难点 12（四）前期相关研究成果和主要参考文献 .13三、项目特色与创新点 .14（一）研究内容的创新 .14（二）研究方法的创新 .14四、申请条件 .15（一) 项目负责人及成员的的知识条件、优势 .15（二）项目负责人及成员前期相关成果的综合评价 .17（三）项目前期调研准备情况 .181.资料准备方面 .182.实地调研部分 .18五、项目方案 .19六、预期成果形式 .20（一）研究论文 .20（二）模拟仿真系统推广 .20（
4、三）副产品 .20（四）人才培养 .20七、经费预算 .21八、申请人承诺 .224一、项目概况项目名称地铁站应急疏散系统及其模拟仿真-以武汉光谷地铁站为例分析研究项目所属一级学科工学、管理学申请经费（元）大 写：壹万零肆佰元整小 写：￥10400 元项目起止时间2014 年 7 月2015 年 5 月姓 名（签名）学 号学院、专业联系电话E-mail1313010110工程学院安全工程1113010237工程学院安全工程1209050106工程学院计算机科学与技术1313010138工程学院安全工程负责人及团队成员信息1313010148工程学院安全工程姓名（签名）学 院职 称联系电话E-m
5、ail工程学院教授、硕士生导师13554658373Safety_工程学院副教授指导教师信息光谷地铁站安检巡察班长5二、项目内容简介二、项目内容简介引言引言地铁运营环境特定，具有客流量大、空间封闭等因素。突发事件一旦发生，极易导致人员死伤的惨剧，人员安全疏散形势十分严峻。地铁人员安全疏散是指在火灾等紧急状况下将站内的乘客和工作人员疏散到安全区域。有针对性地对地铁换乘站开展安全问题的系统研究，是我国城市建设和安全保障所需。本项目拟通过地铁行人特征调查，分析我国的地下交通人群行为特征、人群疏散时间以及滞留人数，并根据突发情况下人员的心理和行为特点，进行合理的疏散设计并制定有效地疏散应急预案，对发展
6、和完善多层地下交通枢纽防灾减灾理论，提高应对突发事故的紧急防护能力，保证人员的生命安全具有极其重要的意义。（一）立项背景（一）立项背景1 1、选题背景、选题背景随着城市地域规模的不断扩大、城市人口数量的不断递增，出行问题的解决已经迫在眉睫。地铁以其安全、舒适、方便、快捷等突出的优点成为大城市改善交通结构、构筑立体交通运输网络、解决交通拥挤难题、改善城市环境的最佳方案。在我国，地铁已经遍布各大城市。各大城市修建地铁旨在缓解交通压力，进而为人们提供更舒适、更便捷的交通方式。但是地铁也会发生拥挤，火灾，甚至恐怖袭击等突发事件。简而言之，地铁是一把“双刃剑” 。作为一个相对封闭窄小的空间，地铁常常要面
7、对相当大的客流量，发生突发事故的时候，人们的安全疏散问题尤为重要。2011 年 7 月 5 日上午，北京地铁 4 号线电梯发生了 1 死 29 伤的重大安全事故。北京地铁扶梯惨剧的阴影还没有过去，上海又出现列车追尾事故。一系列的安全事故引起了国内外科研人员的高度关注。以光谷地铁站为例，笔者在和相关工作人员攀谈后发现，工作人员提及最多的就是，现实情况已远远超出建造时的预期客流量，设计方面的硬伤让人不由得担心地铁安全现状。因此，有针对性地对武汉地铁站开展安全问题的系统研究，是武汉城市建设和安全保障之需。62 2、相关研究现状、相关研究现状（1 1）国内外研究现状述评）国内外研究现状述评近年来，地铁
8、事故频发，人们加大了对地铁人员疏散模型的研究力度，并且初见成效，这为突发情况下的地铁人员疏散提供了理论指导依据。目前而言，对地铁人员疏散的研究内容主要集中在两方面：（1）估算和模拟人群疏散时间和滞留人数，通过大量的数据统计分析，总结出人员疏散流动的基本规律，从而建立模型方程；（2）对地铁疏散人员在紧急情况下逃生行为的研究，包含心理因素和外部环境、突发事件等多角度对人员逃生的影响，因此更多地描述了地铁人员疏散过程的细节。总体来讲，对地铁应急疏散的研究内容已经呈现出多学科交叉的趋势，涵盖了系统仿真、人群心理学、人工智能、安全工程等学科。但是当前研究的热点还是集中在人工智能与计算机仿真技术在地铁应急
9、疏散方面的应用。到目前为止，没有一个模型能充分认识和完全量化疏散群体所有的行为，因此未来对地铁的研究，仍需提出新的模型或理论来解决这一问题。因此，在紧急情况下对地铁的人员疏散的研究潜力还很大。（2 2）趋势）趋势地铁安全问题的研究已经迫在眉睫，但是由于地铁的环境特殊，直接进行实地模拟基本上不可能。不过，模拟仿真技术给我们研究地铁安全问题提供了有效的方案。仿真技术能够让我们更加细致地观察客观世界。而将仿真技术引入到地铁人员疏散系统中更加强了人们对该系统的认识。因此，系统仿真技术已经成为地铁人员紧急疏散研究的重要手段，并成为学术研究中的热点。采用计算机仿真技术不仅可以描述出地铁人员的整个动态过程，
10、对人员疏散进行评价，找出不利于疏散的瓶颈，还可以对多个疏散方案进行评估，从而达到优化疏散策略，引导疏散人员快速有效疏散的目的。然而在地铁疏散过程中对疏散个体行为的模拟是非常复杂的，这导致人们对计算机仿真技术提出了更高的要求。7（二）项目研究意义（二）项目研究意义重大地铁事故的发生会造成巨大的经济损失和人员伤亡。排除不可预测和控制的因素，事故后果严重往往是因为车站疏散管理不当，实际处理问题经验不足、建筑物安全设计不合理等。因此，充分考虑人员在疏散中的行为因素，减少站内设施的疏散瓶颈，指定合理的应急预案，对有效地预防和减少事故中的人员伤亡具有重要的现实意义。突发事故的发生并不是偶然地，而是由于应急
11、系统本身隐含导致灾害的因素，这些致灾因素随着时间的推移而不断累积，并在系统最为脆弱的时候爆发，从而酿成重大的灾害事故。而研究应急疏散能力是为了提高预防和处置突发安全生产事件的能力，在组织体制、应急预案、应急指挥、应急资源保障等方面所做的各种准备工作的综合体现。通过评估，可以持续改进应急管理工作，确保应急预案的有效性，提高组织应急救援的水平，在事故发生之前审查应急准备工作的进展情况。同时从宏观角度以定量和定性相结合的方式分析疏散系统，可以较好的把握系统的各种反馈关系，将系统与环境、系统内部各子系统之间相互作用的复杂关系通过一系列微分方程和函数关系加以表述，从而实现对系统结构、功能乃至发展趋势进行
12、模拟和预测。除了研究理论上的因素之外，进行计算机疏散仿真同样具有很大的实际意义。通过疏散仿真系统，可以对还在图纸上的或已经建成的地铁站进行人员疏散方面的评价，研究疏散系统中诸因素的动态关系，模拟各种状况下建筑的疏散状况，找出其设计中存在的不利于人员撤离的地方，为设计紧急情况下的疏散预案提供参考。因此，建立科学合理的计算机仿真模型，对设计方案或应急预案进行检查验证，能够带来巨大的经济和社会效益。8（三）项目的内容简介（三）项目的内容简介1 1、主要内容、主要内容本项目通过建立科学、合理的计算机仿真模型，对还在图纸上的或已经建成的地铁站进行人员疏散方面的评价，研究疏散系统中诸因素的动态关系，模拟各
13、种状况下建筑的疏散状况，找出其设计中存在的不利于人员撤离的地方，为设计紧急情况下的疏散预案提供参考，对设计方案或应急预案进行检查验证。2 2、基本思路、基本思路本课题从应急能力和应急系统动力学两方面对某地铁站的应急疏散系统进行仿真模拟，并对该地铁站的应急脆弱程度及其在空间上的分布规律和表现特征进行评价，分析应急系统中诸因素间的内在关系，提出相应的对策，同时以AnyLogic为平台建立人员疏散仿真模型，研究疏散过程中出现的瓶颈，为地铁站应急疏散管理提供了参考。城市地铁的模拟仿真系统的开发与设计主要流程是设计流程、分析数据、开发模型、实施操作和评价系统等，同时将上述流程不断循环迭代，进而完善系统，
14、开发过程如图 1。设计分析开发实施评价框 架 设 计功 能 界 面技 术 路 线需 求 分 析问 题 界 定计 划 制 定素 材技 术访 谈观 察数 据 分 析模 型 改 善系 统 改 善图 1 系统开发流程93 3、研究方法、研究方法10总体来说，该系统的研究方法主要包括 AnyLogic 建模、脆弱性的概念和分析方法、主成分分析法、文献研究法、访谈式调查法、实验探究法、比较分析法、模型论证建立法、理论推理分析法等。（1 1）AnyLogic 建模建模我们会利用AnyLogic 的The Pedestrian Library（行人数据库）建立现实方面的实体模型（行人、工作人员、安全设施、安全
15、出口等） 、流程(应急疏散流程，包含反应、延迟、设备利用)。此流程是明确地以流程图方式显示，大致内容如下流程图所示。在该模型中，我们会收集不同区域行人之密度数据、利用服务点的效能负载估算假设、估算呆在特定区域的时间长度、检查潜在内部几何的问题（如新增太多障碍物的影响） 。行人的模拟的互动是复杂行为之代理人，但是Anylogic的行人数据库提供了一个高阶使用接口，可以很快建立行人模型的流程图风格。站内发生突发事件站内仪器自动报警或人员主动报警控制中心反应工作人员指挥疏散乘客反应利用相关安全设施处 理突发事件启动应急预案 项目目标发现问题图2利用AnyLogic初步建立的应急疏散仿真模拟流程图（2）脆弱性的概念和分析方法）脆弱性的概念和分析方法11脆弱性是用以描述相关系统及其组成要素易于受
