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1．引言
近年来，随着《中长期铁路网规划》的实施与修编，高速列车得到快速发展，人们出行也更加舒适、便捷和高效。高速列车人员密集、通道狭窄，一旦发生火灾，人员在走廊聚集造成拥堵，将严重危害车上人员的生命财产安全。所以开展高速列车人员紧急疏散影响因子研究具有重要意义。田鑫等人通过Pathfinder研究了紧急疏散过程中使用逃生梯对疏散的影响。杜露璐通过Pathfinder和FDS，通过人员疏散所需时间与达到危险时间评估火灾时逃生的安全性。
为进一步研究列车车厢疏散规律，本文利用Pathfinder疏散模拟软件，对高速列车人员紧急疏散影响因子展开研究。
2．仿真软件介绍
Pathfinder是由美国Thunderhead Engineering公司开发的一款人员疏散模拟软件。Pathfinder包含两种人员行为模式：SFPE模式和Steering模式。SFPE模式采用了美国防火工程协会SFPE手册中的概念：通过门的人员流量受到门宽控制，人员之间不会相互影响。Steering模式使用路径规划、指导机制和碰撞处理相结合的人员流动方式，Steering模式中人员之间、人员与环境之间互相影响。考虑到模式更接近真实疏散情况本文选用Steering模式进行疏散模拟。整车疏散仿真建模如图1所示。
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图1 整车疏散模型图
3．疏散场景设置
疏散演练所用车辆为某高速动车组，共8节车厢，定员576人，所有的疏散场景均为整列定员疏散至站台，疏散场景设置见表1。
表1 疏散场景
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4. 结果分析
4.1疏散场景1
场景1的整列疏散时长为83s，图2为各车厢疏散剩余人数随时间变化曲线，可看出，疏散时间与车厢人数基本呈正相关，2、3、6和7车厢人数最多，疏散时间也最长。各车厢疏散速率基本相同，4车厢的疏散速率略高，主要是因为4车厢的端部走廊较长，而端部走廊比客室走廊宽，导致疏散速率快。图3为各出口流率随时间变化曲线，可看出，9号出口的流率最大，平均流率为1.05pers/s，这是因为4车距离二位端较近的人员选择距离最近的5车的9号出口进行疏散，4、5号车厢人员会共用5车厢的9号出口，使得9号出口流率高，同理1、2、12、13号出口的流率也较高，平均为0.84~0.95pers/s。其余出口跨车厢疏散人数较少，其出口流率较低，平均值为0.52~0.72pers/s。所以相比较列车侧门，车厢走廊宽度是制约人员疏散的主要因素。
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图2 场景1各车厢疏散剩余人数随时间变化曲线
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图3 场景1各出口流率随时间变化曲线
4.2疏散场景2
疏散场景2的整列疏散时长为156s，明显长于场景1。这是因为3车5号侧门与4车6号侧门不能正常使用时，3和4车内位于功能失常门附近的人员只能跨越整节车厢疏散，疏散距离的明显增加，导致疏散时长增加。图4为80s时3、4车人员排队等待截图，图中橙色区域表示排队等待时间长，可看出，3车出现多处拥堵现象。为缓解3车因人多门少造成的排队等候，对3车人员进行引导疏散：引导方式一，引导3车部分人员通过4车的7号出口进行疏散，此时疏散时长为129s。引导方式二，引导3车出口近的人员与靠近过道的人员优先疏散，此时疏散时长为140s。所以，疏散过程中对人员密度大、疏散距离长的车厢内人员进行适当引导，可适当缩短疏散时长。
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图4 场景2中80s时3、4车人员排队等待截图
4.3疏散场景3
场景3的整列疏散时长为89s。图5为50s时3号车厢人员疏散路径图，可看出，3号车厢4、5号出口不能正常使用时，原先从这些出口疏散的人员大都会分别通过相邻车厢的出口进行疏散，这没有造成3车人员疏散距离的明显增加，所以整列疏散时长与场景1相差不大。
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图5 场景3中50s时3车人员疏散路径截图
4.4疏散场景4
场景4的整列疏散时长为160s，整列共8节车厢，当各节车厢均只有1个可有效使用时，共有8个出口可正常使用，按现有设计，必然有两节车厢的人员需穿过整节车厢进行疏散，如图6所示，5车和6车人员需分别通过8号和10号出口进行疏散，疏散距离增加，导致疏散时长明显增加。图7为场景1场景4各车厢内人数随时间变化曲线，整列疏散总时长主要由5、6车的决定，而6车的疏散时长也大于5车，主要是因为6车疏散人员较多，在车厢内易造成排队等候，所以在疏散过程正确的引导有利于缩短疏散时长。其余车厢疏散所用时长与场景1相差不大，所以疏散距离是影响疏散时长的主要因素。
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图7 场景1、4各车厢内剩余人数随时间变化曲线
5. 结论
通过对高速列车不同火灾场景下的疏散仿真研究，可以得到如下结论：
（1）单侧侧门均可正常使用时，整列疏散时长为83s；当各车厢仅有1个侧门可正常使用时，整列疏散时长约160s。
（2）疏散时长与疏散人数正相关，与疏散距离呈正相关，与通道宽度呈负相关。列车客室走廊狭窄，基本只允许单人通过，是制约疏散流率的主要因素。出口失效若造成人员疏散距离增加，会使疏散时长增加；若没有造成人员疏散距离的明显增加，则疏散时长变化不明显。所以出口的设计应尽可能缩短人员的疏散距离。
（3）车厢客室疏散走廊狭窄，若前面人员不能及时疏散，会增加后面人员疏散等待时间，引导乘客选择距离近的出口、选择走廊较宽的路径，以及让前排乘客及时疏散，均会有效缩短整列疏散时长。
参考文献：
[1] 田鑫，苏燕辰等.高速列车火灾疏散性能研究[D]. 成都：西南交通大学，2017.
[2] 李莉，林瑞炽，李智国等. 高速列车火灾安全疏散策略研究. 轨道客车安全防火及阻燃技术学术研讨会论文集 [C]，2014.
[3] 杜璐露. 高速列车人员疏散研究 [D]. 成都：西南交通大学，2012.
[4] 朱杰，程奉梅等. 高速列车车厢出口设置对疏散影响研究 [J]. 成都：四川省公共火灾防治技术重点实验室，2014.
[5] 李伏京，方卫宁.磁悬浮车辆中人员紧急疏散的仿真研究[D].北京：北京交通大学机械与电子控制工程学院，2005.