城市轨道交通安全生产应急救援关键技术建议书Word下载.docx

1、尤其是近年来，一些国家的地铁成为恐怖袭击和人为破坏的重要目标之一，对社会造成的影响要明显高于市内其他的公共交通工具。这些突发事件很难防范，而且一旦发生，往往后果不堪设想，危害相当严重。通过项目研究，能够更好地掌握应急状态下的乘客行为特征，为应急救援中的人员快速疏散提供可靠的理论基础，避免踩踏等衍生事故发生，保护乘客安全；能够对列车流进行更为有效地管理和控制，为大客流的冲击提供更为有效地运力保障，保证地铁运营安全有序；能够为不同等级应急事件提供更为真实可信地调度指挥模拟平台，为安全培训、预案演练和应急决策等应急管理工作提供科学手段，提升地铁安全运营的应急管理能力。（2） 城市轨道交通的高速发展，

2、决定了项目研究的紧迫性。目前，我国的城市轨道交通建设全面展开，全国已有20多个城市立项修建地铁和轻轨，北京、上海、天津、重庆、武汉等9个城市已经先后开通或正在建设城市轨道交通。同时，城市轨道交通发展的速度也在逐步加大。以北京市为例，2012年运营线路总里程数为400，日均客运量750万人次，预计2015年运营线路总里程数为666，日均客运量1000万人次。按照2020年的中期规划，北京城市轨道交通运营线路总里程将达到798公里。按照2050年的长期规划，北京市将有22条市区轨道线路，总长 693公里，加上郊区线路300多公里，北京轨道交通总里程将超过1000公里，公共交通设施将成为八成左右市民

3、的主要交通工具，其中一半的人将经常使用轨道交通。城市轨道交通的高速发展给市民出行带来便利的同时，也积蓄了更大的安全风险，如高密度长时间大客流冲击、地铁事故造成的城市交通瘫痪、恐怖袭击造成的群死群伤等等。原有地铁的安全管理模式、安全设备设施、风险防控体系和应急处置措施等方面亟待进一步地提高，以满足城市轨道交通高速发展的需求。本项目针对城市轨道交通安全管理的重点问题（突出事件下乘客行为模式、应急调度指挥和预案模拟演练等）进行专项研究和重点攻关，并将这些关键技术与应急救援实际工作相结合，形成相应的安全生产和应急管理平台、系统和产品，提高应急救援技术的科技含量，以适应城市轨道交通高速发展的需要。（三）

4、 国内外同类研究进展情况（1） 城市轨道交通列车流的管控模拟理论城市轨道交通列车流是交通工具流的组成部分，而交通工具流又是交通流的组织部分；因而，交通流模拟理论的发展带动了交通工具流模拟理论的发展，进而带动城市轨道交通列车流模拟理论的发展。基本图方法和三相流理论是传统交通流模拟理论的基础，其中，基本图方法是以交通工具的密度和流量关系为基础发展出的一整套交通流理论，它将交通流区分为自由流相和拥挤流相。而作为交通流理论前沿的三相流理论，则进一步把拥挤流相划分为同步流相和宽运动堵塞相。三相流理论在模拟实际交通状况，特别是瓶颈处的交通拥塞状况，相比基本图方法更加符合实际观测结果。交通流模型是模拟交通工

5、具流发展演变的核心。根据研究方法的不同，交通流模型可分为三类：基于流体力学的宏观交通流模型、基于空气动力学的介观交通流模型和基于自驱动粒子理论的微观交通流模型。宏观交通流模型基于流体力学理论，将交通流看作由大量交通工具组成的连续介质，主要研究流量、速度和密度三者之间的基本关系。基于空气动力学的介观交通流模型采用气体动力论理论的思想来描述交通流，将交通工具看成是相互作用的粒子，通过积分关于相空间密度分布函数的方程，并引入近似关系来封闭方程组，从而得到交通流。微观交通流模型将交通工具视为分散的相互作用的“自驱动”的粒子，着重研究交通工具之间相互跟随和干扰的动力学行为，跟驰模型和元胞自动机模型是该方

6、法的典型代表。（2） 人的行为特征模拟技术的发展理论研究的趋势是行为驱动机制从传统的物理模型逐步发展为基于个体的动态离散化选择机制，模拟环境也从离散化发展为连续的空间，模拟的的高精度、实时性以及规模化是该领域的追求目标与发展趋接。有关行人微观仿真的模型有社会力模型、元胞自动机模型和离散选择模型等主要模型。几种典型的微观行人仿真模型比较见下表。表1典型微观行人仿真模型比较成本效益元胞模型元胞自动机模型磁力模型社会力模型排队网络模型向目的地运动收益值定义方向异极相吸期望速度权重随机选择排斥作用成本值运动规则同极排斥相互作用力优先规则（）变量赋值任意赋值或物理意义程序编写主导环节收益成本值计算 规则

7、（尝试性）尝试性动力学系统（连续）排队模型描述现象排队排队、自组织排队、路径搜索排队、疏散疏散时间评价不可能可能参数标定观测分析基础数据在对城市轨道交通车站行人行为特征模拟研究中，大部分学者们采用多智能体技术，分别针对车站整体行人行为或针对站台乘降行为开发了乘客集散仿真系统。可见研究趋势是解决基于个体的大规模车站系统下的行人行为仿真，以及针对车站行为的某个环节，开发出更逼近现实情况的高精度仿真系统。李得伟（2007）研究了基于多智能体的乘客集散微观仿真模型，开发了城市轨道交通乘客集散仿真软件。该软件的动态仿真模块采用技术实现枢纽内乘客购票、上下车、换乘行为的再现。胡清梅（2011）研究了基于认

8、知的轨道交通乘客运动仿真模型。该模型从人的认知决策行为出发，借鉴建模思想，建立乘客视觉感知、行为控制、运动路径、移动和轨道交通环境知识模型，形成更复杂的乘客运动行为的过程，得出一般的解析模型无法得到的乘客群体运动混沌现象。 （2011）研究了基于多智能体的乘客站台乘降运动仿真模型，该模型采用磁力模型研究了不同行为特征乘客个体的乘降行为，包括选择乘车位置、车门处乘客因避让二次乘车、选择舒适的车内位置、从车厢中部出发的下车行为等精细化的乘降行为模型，形成了更加符合现实的乘降行为模拟。苗晓娟（2008）使用微观仿真软件对枢纽乘客上下车集散运行状态进行仿真试验，计算了关于枢纽内乘客集散的评价指标，对当

9、时规划中北京地铁10号线二期分钟寺车站未来高峰时段的客流进行了仿真实验。人群行为特征的演变模拟技术研究主要涉及人群行为建模与验证、人群运动合成、动态人群实时绘制等三个方面。根据行为仿真的目的不同，人群行为建模方法从群体宏观特征和角色微观行为特征两方面展开研究。宏观模型主要侧重于研究整个群体的行为真实性，它的描述对象是角色的集体交通行为，比如人群分组情况，组间交互方式，组内行为规则等，一般针对高密度、大范围的人群流动场景。与宏观模型相对应，微观模型研究重在从角色个体的角度建模，将个体的行为组合而得到人群的行为。它的描述对象是单个角色的交通行为，适合于人群不太密集，对个体行为精度要求较高的场合。宏

10、观建模方法主要包括博弈（决策）论模型、气体（或流体）动力学模型、流体力学模型及其相关的扩展模型。早期宏观模型主要用于为设计者提供设计和调整人群疏散方案的依据，（1975）利用博弈理论、决策理论以及传播理论等原理而建立的模型。气体或流体动力学模型则考虑人群为一个整体，（1971）建立人群行为类似于气体或者流体流动的形式模型。（2010）基于流体力学建立的人流模型，可从宏观上动态模拟行人流问题。宏观建模方法对复杂环境的计算比较困难且不灵活，无法描述复杂的流动行为以及个体间的异质性。微观建模方法主要包括社会力模型、元胞自动机模型和基于自主体的模型。（2000）建立了社会力模型，并使用微分方程求解，其

11、复杂度高，对边界条件依赖性大，效率相对较低。元胞自动机模型把空间和时间按照一定间距离散化、系统物理参量只取有限个数值集的物理系统简化模型，元胞自动机不是由严格定义的物理方程或函数确定，而是用一系列模型构造的规则构成。元胞自动机模型的研究成果可以分成两类：一类模型研究的是环境和行人间的交互；另外一类模型研究了行人与行人间的相互作用。元胞自动机方法将人的运动限制于离散的方格之中，其在时间和空间上都是离散的，因此仿真出来的人群运动不连续，从而缺乏真实性。（2006）构建了考虑自主体的模型，把模型中的个体看作是具有自我思考能力的自主体，能够根据自身周围的情况和获得的信息进行判断，并做出行为反应。自主体

12、模型能够更好地体现人员的个体行为特征细节和人的智能性特点，但计算复杂度受人群规模的影响很大。（3）应急指挥模拟演练平台应急指挥是基于模拟的实地救援环境，但考虑占地、经费、重复性等客观原因，不可能建立非常丰富的救援指挥训练环境。随着计算机仿真技术的不断提高，构建应急指挥训练仿真系统提供一个接近真实的训练环境，已成为训练指挥员的指挥能力的重要手段。国外对防灾、救灾应急管理工作开展较早，并成立了专门的机构，如美国的国土安全部，其主要职责是通过紧急事件预防、应急准备、应急响应和灾后重建等全过程的应急管理，领导国家应对各种灾难，保护各种设施，减少人员伤亡和财产损失。国内对防灾救灾管理工作开展较晚，自20

13、03年“非典”后期，经过10年发展，已经日渐深入人们生活。虽然应急指挥管理理念已深入人心，但应急指挥技术平台有待进一步提高，以轨道交通系统为例，该系统下的应急指挥系统只是将各种分散的系统信息汇集，缺乏突发事件发生后指挥工作的系统性和决策的高效性等。这些分散的小系统如： 铁路车站信号设备仿真培训系统，成都运达科技股份有限公司，2013年，公开号：103021220A 高速铁路集控站调度仿真培训系统，成都运达科技股份有限公司，2012年，公开号：202331866U 轨道列车驾驶仿真器操纵评价系统及其评价方法，成都运达轨道交通设备有限公司，2011年，公开号：102074143A 一种城市轨道交通运行联锁仿真方法及仿真器，上海电机学院,2011年，公开号：102211599A 轨道交通自动驾驶系统模型开发与仿真测试系统与方法，北京交通大学，2010年，公开号：101916311A 铁路综合培训仿真系统，中国神华能源股份有限公司、朔黄铁路发展有限责任公司，2008年，公开号：101201982 城市轨道交通信号系统的列车环境仿真器，南京恩瑞特实业有限公司，2008年，公开号：201051254 铁路机车车辆运行仿真试验台，西南交通大学，2007年，公开号：1995949除上述专注“调度、信号、机车驾驶培训，轨道、车辆动力分析”等方面的系统