地铁大客流安全评估与分析

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1、地铁大客流安全评估与分析摘要地铁具有运量大、准点率高、便捷、舒适、高效、环保等优点，逐渐成为城 市公共交通的主力。随着城市地铁的网络化发展，城市地铁对出行者的吸引力不 断增强，客流压力随之增大，导致大客流时有发生。当大客流发生时，地铁车站 运营安全受到严重威胁，加强大客流下城市地铁车站运营安全状态评估，为提高 大客流发生时的安全管理提供理论依据，对于保障城市地铁在大客流发生时的安 全运营有重要的现实意义。本文主要界定地铁大客流概念以及提出本文研究框架。在以往研究的基础上 界定地铁大客流的概念、详细分析形成过程及成因进行，总结地铁安全评估技术 方法，并明确了本文的关键技术研究思路。并构建大客流下

2、地铁车站运营安全评 估方法体系。首先从大客流状态、设备、环境、管理四个方面构建大客流下地铁 车站运营安全评估指标体系，并对各个评价指标做详细分析。 通过研究，为未来的地铁客流研究提供了更为丰富的思路和理论基础，为客流 的安全管理提供了一种较为实用的理论。 关键词：地铁客流；大客流；安全评估体系；安全评估指标1、绪论1.1 研究背景，目的及意义1.1.1 研究背景(1)安全事故频发，需要加强安全运营关注度 近年来，国内外地铁运营过程中安全事故时有发生，运营安全问题严重。 城市地铁运营安全状态变化进而造成火灾、踩踏等事故的影响因素有设备故障 、环境突变、管理不当、客流状态以及乘客的危险行为等。由于

3、系统中乘客聚 集性较高，一旦发生安全事故，往往造成很大损失;另外地铁运营系统相对比较 封闭，应急活动也会存在很大困难。随着地铁的网络化发展，安全运营面临巨 大压力，因此为了保障乘客安全出行、实现地铁的安全运营，地铁管理部门应 该对其运营安全加强关注，防范安全事故的发生。(2)大客流问题突出，有针对性的安全理论研究势在必行 国家经济社会快速发展的同时，城市居民的出行需求急剧增长，另外城市 地铁网络规模扩大，可达性、便利性不断提高，使地铁的客流吸引力大大增强 ，从而导致城市地铁网络负荷强度过大、安全水平下降。当客流需求严重超过 地铁的运力能力时，发生大客流。大客流发生的原因有多方面，包括周期性的

4、客流高峰、突发事件、设备故障、管理问题以及外界环境等。当大客流发生时 ，客流短时间内迅速聚集，乘客个人安全空间减小，相互冲突严重，安全隐患 增加；同时，各种设备的负荷强度增大，设备故障概率变大，安全隐患增加。 因此由大客流引起的安全问题比较严重，做好大客流安全管理工作，在危险发 生之前对其进行安全评价、合理规避是提高城市地铁运营安全的重要途径。1.1.2 研究目的及意义本文对大客流状态下的地铁车站运营安全评估技术做深入研究:通过分析地 铁交通大客流的基本概念、网络的基本理论；分析处于网络中大客流发生节点 的网络特征，以及设备、环境、管理等安全影响因素，从多角度出发构建大客 流下车站运营安全状态

5、评估指标体系。地铁交通大客流发生车站的运营安全评 估关键技术，将为管理者提供决策基础。大客流作为地铁交通运营过程中的高 风险状态，大客流识别技术、大客流发生车站的运营安全评估技术以及安全预 警技术的研究有利于提高地铁交通的运营安全管理水平。将促使地铁交通安全 管理研究向全局性、系统性发展，使管理者及时了解大客流发生站的安全状态 及变化情况，采取预防措施，提高运营的安全性。1.2 研究内容，手段及方法1.2.1 研究内容本文的研究内容为地铁大客流安全评估与分析，由于大客流的发生场所主要 为车站，因此本文的研究内容也可以理解为大客流下的城市地铁车站安全评估运 营研究。论文的主要研究内容具体分为以下

6、几个方面:第二章主要界定地铁大客流概念以及提出本文研究框架。首先在以往研究的 基础上界定地铁大客流的概念、详细分析形成过程及成因进行，总结地铁安全评 估技术方法，并明确了本文的关键技术研究思路。第三章构建大客流下地铁车站运营安全评估方法体系。首先从大客流状态、 设备、环境、管理四个方面构建大客流下地铁车站运营安全评估指标体系，并对 各个评价指标做详细分析。1.2.2 研究方法(1)文献研究法通过对大客流，安全评估等方面的文献资料进行深入梳理与研究，对本文 的研究提供理论研究依据。(2)总结归纳法 主要通过总结界定地铁大客流的形成过程、研究现状和成因，总结安全评估 技术方法的问题。(3) 分析法

7、 从输送能力、大客流状态、设备、环境、管理六个方面构建大客流下地铁车 站运营安全评估指标体系，并对各个评价指标做详细分析；然后建立大客流下地 铁车站运营安全评估方法。1.3 国内外研究现状随着地铁的网络化发展，地铁对客流的吸引力不断增强，当客流强度超过一 定范围时，大客流形成。伴随大客流的产生，运营安全、管理等问题突出，因此 对大客流的研究逐渐成为热点。1.3.1 大客流概念相关研究地铁大客流主要从以下几个角度进行定义:客流量相对于组织能力来定义、 客流量相对于设备承载能力来定义、客流量相对于平时客流量来定义以及从乘客 状态出发定义大客流。Castelain将客流量与平时的组织能力作对比来定义

8、大客 流，认为大量客流在极短的时间内涌进一种交通方式，并且客流的增长超出了该 交通方式平时的组织能力时发生大客流。骆晨、唐巧梅认为大客流是相对于线路、 车辆、相关设备能力的概念，当客流量远远超过地铁设施设备的承载能力的时候， 其服务水平下降，这时大客流发生，主要表现为车站内客流极度拥挤、乘客速度 变慢、相互干扰严重。Takagi则将客流量与平时客流量进行对比，认为当客流 的增长速率远远超过平时的客流增长速率并达到限制程度时大客流发生。冉晓 夕、刘祥喜则是在与日常客流量作对比的情况下界定大客流，认为当客流量超过 日常客流组织的最大承受能力时大客流发生。张霖从乘客状态角度阐述了大客 流，认为轨道交

9、通大客流是相对于其服务水平、运力水平的一个概念，利用客流 个体数量、速度等参数来辨识和界定大客流状态。大客流类型方面的研究，刘洁将大客流分为常发大客流和偶发大客流，其中 偶发大客流包含节假日、大型活动、恶劣天气引发的大客流。唐芳将大客流分为 计划性大客流和无计划性大客流。凌巧、汪明艳、刘亚苹对突发大客流进行了定 义，认为突发大客流是由各种大型活动或重要节假日引发，主要特点是客流的集 聚和消散时间很短、发生范围小。吴冰芝重点对高峰时段大客流进行了说明。还有一些学者将大客流与其他领域结合起来进行研究,Karlaftis针对大客 流事件，通过构建非线性混合整数规划数学模型，得到最佳列车编组方案，并将

10、 其放在一个用户友好的界面中，并在 2004 年的雅典奥运会中得到应用。 Sattayhatewa 分析大客流情况下停车场如何进行选择，以行车时耗、步行时耗 以及停车费用作为最大效用目标函数，对威斯康星州男子篮球赛选手在 Madison 大学停车场选择问题进行了分析和讨论。1.3.2 大客流特征相关研究一些学者对地铁客流特征作了研究，包括车站内部客流和轨道网络客流，分 析内容主要有客流的点-线-面时空分析、车站内部客流行为分析以及关键位置客 流特征分析等。在客流时空特征方面，Wanderson7对轨道交通线路客流随时间 变化而动态变化的特征进行了研究;Garciall8建立网络均衡模型，得到基

11、于出 行需求的路网客流分配；Casteili19对换乘车站各衔接线路上的客流量以及时 空特性进行分析，作为运行时刻表的制定依据。在车站内部客流行为特征研究方 面，Li和Zhu重点研究了网络客流分布就列车延误的关系。马莉对地铁枢纽的 进站客流、出站客流和换乘客流的交通特性进行定性和定量分析，以此作为联系 性设施处的乘客交通流状态划分的依据。关键位置客流特征研究方面，Zhao对 地铁站的客流特性进行分析;赵满姣重点对地铁站台客流进行特征分析，结合行 车间隔设计站台聚集人数在各个阶段的计算方法。在地铁广义客流特征研究的基础上，一些学者对大客流特征进行了相应的研 究。刘祥喜对突发大客流进行客流特征分析

12、，并提出突发大客流的四阶段预测方 法及流程，在此基础上分析地铁的列车停站方案的种类和特点，从运营组织效率 出发建立不同停站方案的基本优化模型;王敏研究在大客流发生时，出入口、通 道、售票机及乘降设备上的客流特征，在此基础上分析客流组织的影响因素;刘 洁在大客流特征的分析下，确定疏散超大客流的影响因素及疏散组织管理（运营 组织方案、疏散引导）。1.3.3 地铁安全评估相关研究地铁客流安全评估分为站内客流安全评估和网络客流安全评估，相关研究从 评价指标体系构建和评价方法确定两个角度进行。站内客流安全评估研究较多，评价指标主要体现在车站内的人员、设备、环 境、管理四个方面，使用的评价方法主要有层次分

13、析法、嫡理论等。Erkan建立 多属性评价方法评估地铁乘客满意度。Wang用灰色系统理论方法评估地铁运营 风险。Ding运用故障记录出发研究地铁运营安全管理。马莉提出“三维立方体 层”评价方法，借鉴嫡及其判据理论，从乘客的反映类型统计嫡、属性构成统计 嫡、到达时间间隔统计嫡、空间分布均衡比、运行效率、空间饱和度等六个评价 指标出发，对乘客流交通状态进行综合评判。于丹丹对地铁换乘枢纽的疏散能力 评估进行研究。肖雪梅等基于“主动安全”的设计理念,通过对路网运营条件下 的安全信息的获取、处理、融合、综合分析和深层利用，实现面向不同需求、不 同空间粒度、不同时间粒度的路网运营全过程安全状态监察、评估和

14、预警。程悦 4l 研究大客流扰动下的地铁车站脆弱性，地铁脆弱性是指地铁系统在扰动下， 暴露于扰动中的频率、时间、范围，在扰动作用下地铁系统发生的变化程度，因 扰动带来的地铁系统遭受的不利影响程度以及地铁系统从扰动的不利影响中自 我恢复正常运营的能力。黄建玲从客流的成长特性出发，对地铁客流构成后的运营进行评估，为大客 流安全评估提供思路。张晗、李曼、黄雅坤等从客流、设备、环境、管理四方面 的安全影响要素出发，对地铁运营安全进行综合评估。马化洲从事故成因角度， 通过分析风险因素，对地铁系统进行安全风险评价。李曼从微观（站）、中观（线）、 宏观（网）不同角度构建安全评估体系，对地铁网络运营安全进行综

15、合评估。在客流安全状态评估方面，国外有较为完善的服务水平及安全标准，但具体 的客流情况与我国差异较大,无法直接应用于我国的轨道交通客流管理。行人集 体是近年来一个国外动态研究比较活跃的领域。这方面研究在国外的重要应用是 行人设施的设计，服务水准的划分，安全标准的制定。因此，近年来研究行人动 态以及该类模型的建立逐渐增多，但他们用以检验和区分这些模型的实验数据仍 然在很大程度上存在争议和矛盾，还有很多地方未形成统一的意见和标准。另外， 由于我国地铁内客流密集，且无序性远远高于国外，所以国外现有的基于视觉的 个体行人运动分析无法适应大规模客流的需要，单从个体的角度检测跟踪，也无 法满足我国对复杂地

16、下环境中对密集无序群体的监控和紧急疏散的紧迫要求。在客流安全状态评估方面，国内目前尚无轨道交通大客流的具体界定与安全 状态的量化评估标准，更多是通过管理者的经验进行客流管理，因此建立适合我 国轨道交通客流情况的辨识与评估标准非常必要。纵观国内对轨道交通客流获取 辨识，及在此基础上进行的客流安全状态监控等方面的工作还比较少，并且大都 处于理论研究和实验阶段，还存在准确性不高、实时性不强等问题，并且缺乏实 际应用性，这方面还需要更加深入的研究。从上述研究现状中可以看出，在大客流及地铁大客流发生车站运营安全评 估方面的研究中，存在着一些不足。具体表现在以下几个方面:1）在地铁大客流研究方面，对大客流的定义仅仅停留在定性描述的阶段， 没有给出定量化界定的方法，导致大客流概念比较模糊，对大客流的研究不深入。2）在对大客流状态下的地铁车站运营安全评估方面，只有少数学者对大客 流状态下的乘客安全做了评估研究，但是缺少大客流下地铁车站运营过程