考虑高度影响的高速磁浮列车疏散研究

【摘要】：在火灾等突发事件下,乘客安全疏散问题是磁浮铁路技术发展过程中必须关注的重点问题之一。磁浮线路大多以高架桥形式敷设,其运行特点和高空疏散条件与常规铁路有显著区别。目前磁浮系统的应急救援体系尚未成熟,因此,本文探究了高速磁浮列车人员安全疏散问题,设计虚拟实验,建立高速磁浮列车疏散网络模型,并进行仿真分析,为磁浮应急疏散体系提供参考。本文首先分析了高速磁浮列车疏散方式的特征、人员疏散的心理及行为和影响疏散的因素;其次,设计考虑高度影响的虚拟现实实验,针对不同高度场景、恐高程度等因素,分析行人步频、步幅与步速等走行数据,并拟合出函数曲线;然后,建立高速磁浮列车人员疏散网络模型并搭建仿真场景,通过实验数据调整仿真参数,研究场景高度、恐高心理、疏散平台尺寸与起火停车位置等因素对疏散效率的影响;最后,根据仿真结果提出三种疏散策略,最终比较得出最优疏散策略。主要研究内容为:(1)根据高速磁浮列车在紧急情况下需停靠于辅助停车区的运行特征,详细阐述磁浮列车的水平疏散与垂直疏散方式,总结磁浮列车人员疏散心理及行为特征,分析影响疏散效率的因素。(2)应用虚拟现实技术构建高度不同的疏散实验场景,采用激光测距雷达记录被试走行实验数据,利用恐高症评定问卷与K均值聚类算法划分恐高等级,研究控制高度条件下不同恐高程度与性别对疏散人员速度、步幅、步频与心率的影响。结果表明,随着实验场景高度上升,行人的疏散速度、步幅与步频下降,0-50m高度范围内下降明显;相同高度下,恐高程度越大,行人的速度越慢,步幅越小,步频越快,对高度变化越敏感;女性的步行速度与步幅下降幅度大于男性,相同高度下,男性的步行速度与步幅大于女性;心率整体高于正常水平。(3)将疏散平台划分为不同疏散分区,建立紧急情况下高速磁浮列车疏散网络模型。搭建仿真平台并验证了模型,通过对模型参数的调整,模拟考虑恐高心理、疏散平台尺寸与起火停车位置等情况下的疏散场景。结果显示,场景高度越高,恐高心理越明显,疏散效率越低;恐高乘客所占比例从0%增至10%,疏散时间明显增加,比例从10%增至100%,疏散时间与疏散距离呈线性相关;疏散距离与疏散时间呈线性相关,增加疏散平台宽度能提高疏散效率;列车中车起火时,停靠于辅助停车区中部疏散效率最高,列车首车与尾车起火时,停靠于起火车厢对侧疏散楼梯疏散效率最高。(4)仿真模拟了按车厢分时段疏散、按类型分时段疏散与混合疏散三种疏散策略。通过分析可知,按车厢分时段疏散策略效果不佳;按类型分时段疏散策略可降低疏散平台区域的拥挤度,小幅度提升疏散效率;混合疏散策略结合了水平疏散与垂直疏散的优势,能将不同类型乘客进行分流,大大提高疏散效率。