【摘要】：高速列車是重要的長途客運(yùn)交通方式,乘客的安全疏散問題近年來備受關(guān)注。由于客艙區(qū)域內(nèi)的座椅分布通常十分密集,主要的活動區(qū)域?yàn)楠M長的座椅過道區(qū)域,是一種典型的疏散瓶頸。當(dāng)突發(fā)緊急情況時(shí),乘客需要進(jìn)入座椅過道,才能依次向安全出口疏散。在客艙內(nèi)的座椅過道區(qū)域,不僅人員密度大,而且乘客疏散行為復(fù)雜。部分乘客在疏散時(shí)會攜帶個人物品、相互推擠,過道內(nèi)也存在大量疏散沖突事件。因此,在座椅過道區(qū)域的人員運(yùn)動特征和疏散行為都值得被進(jìn)一步討論�；趯ψ芜^道區(qū)域內(nèi)行人動力學(xué)規(guī)律和疏散模擬方法開展深入研究,能夠更好地針對乘客安全疏散問題開展分析。本文采用可控實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法,對座椅過道區(qū)域的人員運(yùn)動特征和疏散行為進(jìn)行了研究。主要研究工作和結(jié)論如下:(1)研究了座椅過道區(qū)域內(nèi)人員的運(yùn)動特征。通過開展了單人行走和單列人員行走實(shí)驗(yàn),分別研究了座椅過道寬度、行人攜帶行李等因素的影響。對于單人行走實(shí)驗(yàn),主要分析了行人行走速度的變化;對于單列行人行走實(shí)驗(yàn),主要分析了行走速度、人員間距、基本圖等關(guān)鍵參數(shù)。關(guān)于人員運(yùn)動特征的實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)和結(jié)論,將成為疏散數(shù)值模擬工作重要的輸入部分。單人行走實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在寬度為0.5 m的座椅過道區(qū)域內(nèi),行人正常行走和快速行走的速度分別約為1.4 m/s和1.7 m/s。在座椅過道寬度大于0.40 m時(shí),行人就能夠順暢通行。行人隨身攜帶行李箱時(shí),行走速度將會明顯降低,步頻略有提升,步幅明顯減小。單列行人行走實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在座椅過道環(huán)境中,行人通常保持約0.7 m安全間距,行走速度大致隨前方空余間距線性增長。此外,行人動力學(xué)的基本圖規(guī)律與開放空間環(huán)境中呈現(xiàn)相似的結(jié)果。座椅布置對行人運(yùn)動產(chǎn)生了阻礙效果,也造成了行人運(yùn)動實(shí)驗(yàn)結(jié)果有更大的隨機(jī)性。(2)研究了座椅過道區(qū)域的人員疏散行為。通過開展人員疏散實(shí)驗(yàn),研究了在不同座椅過道寬度、疏散方向條件下,過道區(qū)域內(nèi)的人員疏散現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)主要分析了人員疏散時(shí)間、擁擠程度、疏散次序、和過道內(nèi)的疏散沖突。人員疏散行為實(shí)驗(yàn)的觀測結(jié)果,將作為疏散數(shù)值模擬效果的重要評價(jià)依據(jù)。疏散實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),在座椅過道寬度為0.5 m左右時(shí),過道內(nèi)的人員疏散平均比流率隨過道寬度的增大而減小。此外,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中觀察到,人員疏散次序主要由人員所在坐席的排號決定,前排人員比后排人員更先疏散離開座椅過道區(qū)域。本文還引用經(jīng)典的疏散沖突模型思想,提出了占位概率動態(tài)模型,合理地描述了座椅過道內(nèi)的疏散沖突現(xiàn)象。通過統(tǒng)計(jì)疏散沖突的事件結(jié)果,最終計(jì)算了不同方向人員贏得占位的概率權(quán)重。(3)研究了座椅過道區(qū)域的人員疏散數(shù)值模擬方法。在疏散模擬研究中,不僅介紹了適用于座椅過道區(qū)域的人員疏散數(shù)學(xué)模型,討論了疏散數(shù)值模擬方法,還提出了一種新的智能體疏散模型。同時(shí),進(jìn)一步明確了社會力模型和智能體模型中設(shè)計(jì)的模擬參數(shù)設(shè)置。利用編程工具和信息學(xué)算法,解決了程序設(shè)計(jì)上的一些難題,并最終開發(fā)了人員疏散模擬程序。程序分別采用社會力模型和智能體模型,對座椅過道內(nèi)的人員疏散場景進(jìn)行模擬計(jì)算。通過數(shù)值模擬結(jié)果與疏散實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對照分析,我們比較了人員疏散次序、疏散流率、擁堵情況等方面的結(jié)果,最終發(fā)現(xiàn)智能體模型更加適用于座椅過道區(qū)域的人員疏散模擬。因此,我們采用智能體模型對一些復(fù)雜的典型客艙乘客疏散的場景進(jìn)行了模擬,從而證明了智能體模型的實(shí)用性。本文的研究能夠?yàn)槌丝桶踩枭⒐芾砼c交通工具客艙的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo),最后我們提出了未來的研究展望。
【圖文】：

列車是目前最主要的長途客運(yùn)交通方式，以高效率、方便快捷、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)逡逑獲得了眾多旅客的青睞。逡逑圖１．１展示了典型的高速鐵路列車的外觀與內(nèi)飾。由于高鐵列車有較大的設(shè)逡逑計(jì)運(yùn)載量，因此在客艙內(nèi)部的乘客座椅分布十分密集�？团搩�(nèi)的活動區(qū)域主要是逡逑狹長的座椅過道，乘客坐席分布兩側(cè)。從乘客安全的角度考慮，擁擠的環(huán)境是不逡逑利于人員活動和緊急疏散的（Ｈｏｏｇｅｎｄｏｏｍ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２００５，邋Ｈｅｌｂｉｎｇ邋２０１２，邋Ｇａｌｅａ邋ｅｔ邋ａｌ．逡逑２０１４）。所以，當(dāng)高鐵列車突發(fā)緊急事故后，乘務(wù)人員需要組織乘客安全疏散，而逡逑保證每個乘客的安全將無疑是巨大的挑戰(zhàn)。逡逑１逡逑

ｔｉ．００邋－．ｓｉｉｉｉｌｌｌｌｌ逡逑２００７邋２００８邋２００９邋２０１０邋２０１１邋２０１２邋２０１３邋２０１４邋２０１５邋２０１６邋２０１７邋２０Ｊ８逡逑圖１．２近十年中國氋鐵年客運(yùn)量統(tǒng)計(jì)圖逡逑（ｈｔｔｐｓ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ＿ｒａｉｌ＿ｉｎ＿Ｃｈｉｎａ）逡逑高速列車的安全問題是交通科學(xué)研究領(lǐng)域的熱門話題。近十年來，隨著高速逡逑鐵路網(wǎng)絡(luò)在多個國家范圍內(nèi)的迅速擴(kuò)張，這個問題得到了越來越多的關(guān)注。據(jù)記逡逑錄（Ｋａｎｇ邋２００６，邋Ｓｃｈａｆｅｒ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２００８，邋Ｅｖａｎｓ邋２０１１，邋Ｓｉｌｌａ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２０１２，，邋Ｌｉｕ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２０１８ｂ），近逡逑些年發(fā)生了許多火車事故，其中有數(shù)起十分嚴(yán)重的災(zāi)難（例如車廂火災(zāi)、列車脫逡逑軌等）都造成了十分慘痛的人員傷亡與重大的財(cái)產(chǎn)損失（Ｐｒａｂｈａｋａｒ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２００２，逡逑Ｅｖａｎｓ邋２０１０
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U298

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本文編號：2677284