地铁枢纽人员疏散的路径分配方法

摘要

本发明公开了一种地铁枢纽人员疏散的路径分配方法，能够根据地铁枢纽的内部结构与人员基本状况进行疏散路径分配。首先根据“节点-路段”定义进行地铁枢纽网络化处理，构建疏散路径网络，并确定疏散起点与疏散总人数；然后搜索网络中的各起讫点对之间的所有路径，确定单次分配的疏散人数；继而基于路径网络内的几何要素与疏散行人流相关特性拟合，由一条路径上所有的节点的阻抗和路段的阻抗之总和，结合行人流流量系数迭代，确定路径的阻抗；完成分配后，计算在所有路径上分配的疏散人数。

主权项

1.一种地铁枢纽人员疏散的路径分配方法，其特征在于，步骤1以地铁车厢门、闸机及出口为实节点，以站厅-通道连接处、站台的型心、站台-楼梯的连接处及楼梯-通道的连接处为虚节点，并将实节点和虚节点统称为节点，连接各个节点，形成由通道和楼梯组成的路段，所述通道包括站台、站厅以及实节点和虚节点中的任意一个节点与实节点和虚节点中的任意另一个节点之间无高差的路段，再获取通道的宽度和长度，获取楼梯的高度、跨度及楼梯宽度，获取闸机通道宽度及通道数，获取地铁车门的宽度和个数，步骤2分别以站台的型心及各地铁车厢的车门为疏散起点，直接设定或使用检测器检测并获取疏散总人数，且直接设定的疏散总人数小于最不利条件值，步骤3以疏散起点为路径起点，以出口为路径讫点，搜索各起讫点对之间的所有路径及各路径的构成要素，所述的构成要素由路径上的节点和路段组成，步骤4.1确定单次分配的比例α，当疏散总人数N∈(500，1000)时，α取值为5‰；当疏散总人数N∈[1000，2000)时，α取值为3‰；当疏散总人数N∈[2000，3000)时，α取值为2‰；当疏散总人数N≥4000时，α取值为1‰，初始化各路径行人流量为零，初始化分配次数n为零，步骤4.2令分配次数n＝n+1，第n次分配的疏散人数为N·α，步骤5以一条路径上的节点阻抗和路段阻抗之总和，获取路径阻抗函数，其中节点阻抗包括地铁车门节点的阻抗站台-楼梯连接处的阻抗和闸机节点的阻抗站台的型心、站厅-通道连接处和楼梯-通道的连接处的阻抗忽略不计，路段阻抗包括楼梯的阻抗t_s和通道的阻抗t_p，$c_k=\underset{a\in A}{\Sigma }{c}_k^a+\underset{b\in B}{\Sigma }{c}_k^b=\underset{c_i\in C}{\Sigma }{\sigma }_{c_i}\overline{t_{c_i}}+\underset{e_u\in E}{\Sigma }{\sigma }_{e_u}\overline{t_{e_u}}+\underset{j_w\in J}{\Sigma }{\sigma }_{j_w}\overline{t_{j_w}}+\underset{s_x\in S}{\Sigma }{\sigma }_{s_x}{t}_{s_x}+\underset{p_y\in P}{\Sigma }{\sigma }_{p_y}{t}_{p_y},$k∈K其中，c_k为第k条路径的阻抗；为第k条路径上节点a的阻抗；为第k条路径上路段b的阻抗；A为网络中节点的集合；B为网络中路段的集合；K为各起讫点对间所有路径的集合；σ为0-1判定参数；C为网络中地铁车门节点的集合；E为网络中站台-楼梯连接处的集合；J为网络中闸机节点的集合；S为网络中楼梯的集合；P为网络中通道的集合，为第i个地铁车门节点的阻抗以通道行人流流量系数q_p为参数的地铁车门节点的阻抗函数为：$\overline{t_c}=G_c/({2d}_c*q_p)---\left(2\right)$其中，d_c为车厢门宽度，单位：m；G_c为车厢门处的疏散人员数，单位：人；q_p为通道行人流流量系数，单位：人/m*s，为第u个站台-楼梯连接处的阻抗以通道行人流流量系数q_p为参数的站台-楼梯连接处的阻抗函数为：$\overline{t_e}=G_q/{2q}_p*[v_{\mathrm{fp}}/(v_{\mathrm{fs}}·d_s)-1/d_h]---\left(3\right)$其中，G_q为连接处的疏散人员数，单位：人；q_p为通道行人流流量系数，单位：人/m*s；d_h为站台宽度，单位：m；d_s为楼梯宽度，单位：m；v_fp为站台的自由流速度，单位：m/s；v_fs为楼梯的自由流速度，单位：m/s，为第w个闸机节点的阻抗以通道行人流流量系数q_p为参数的闸机节点的阻抗函数为：$\overline{t_j}=G_j/{2q}_p*(1/d_j-1/d_p)---\left(4\right)$其中，G_j为闸机节点的疏散人员数，单位：人；q_p为通道行人流流量系数，单位：人/m*s；d_p为通道宽度，单位：m；d_j为闸机的有效宽度，单位：m，为第x个楼梯的阻抗t_s，以楼梯行人流流量系数q_s为参数的楼梯的阻抗函数t_s为：t_s＝h_ssecθ/v_s(q_s)+G_s/d_sq_s                (5)其中，h_s为楼梯的高差，单位：m；θ为楼梯的倾角，单位：°；G_s为楼梯的疏散人员数，单位：人；d_s为楼梯的宽度，单位：m；q_s为楼梯行人流流量系数，单位：人/m*s；v_s(q_s)为楼梯行人流速度与行人流流量系数的函数关系，经拟合为：v_s(q_s)＝1.428q_s⁴-4.775q_s³+5.653q_s²-3.378q_s+1.417，t_py为第y个通道的阻抗t_p，以通道行人流流量系数q_p为参数的通道的阻抗函数t_p为：t_p＝l_p/v_p(q_p)+G_p/d_pq_p                  (6)其中，d_p为通道宽度，单位：m；l_p为通道长度(通道设计中心线长度)，单位：m；G_p为通道的疏散人员数，单位：人；q_p为通道行人流流量系数，单位：人/m*s；v_p(q_p)为通道行人流速度与行人流流量系数的函数关系，经拟合为：v_p(q_p)＝-0.401q_p³+1.414q_p²-2.167q_p+2.035，则路径阻抗是以楼梯行人流流量系数q_s和通道行人流流量系数q_p为参数的函数，步骤6在通道行人流流量系数q_p∈(0，1.39]和楼梯行人流流量系数q_s∈(0，1.03]的取值范围内，以0.01为精度对q_p和q_s分别进行取值，代入式(1)计算第k条路径在所有(q_s，q_p)取值情况下的阻抗值，取其中的最小值作为该路径当前的阻抗，并通过所有路径阻抗的对比，寻找当前阻抗最小的路径，步骤7将第n次分配的疏散人数加载到当前阻抗最小的路径上，并计算第n次分配后各路径行人流量第n次分配后第k条路径的行人流量为：$Q_k^n=Q_k^{n-1}+{\phi }_k^n,$n≥1，k＝1，2，...K    (7)其中，为第n-1次分配后第k条路径的行人流量；为第n次分配中，分配给第k条路径的行人流量；K为各起讫点对间所有路径的集合，步骤8第n次分配后，若n·α≥100％，则计算结束，分配完成后各路径的行人流量为若n·α＜100％且(n+1)·α＞100％，则下一次分配的疏散人数为N·(1-n·α)，返回步骤5继续进行分配；若(n+1)·α≤100％，返回步骤4.2继续进行分配。