1、    懸掛式軌道交通車輛乘客疏散設(shè)施對(duì)比研究    王曉軍王萬(wàn)靜摘要：為有效解決懸掛式軌道交通車輛突發(fā)狀況下乘客落地疏散問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有獨(dú)立梯道、高空作業(yè)車、柔性滑袋3種乘客疏散設(shè)備進(jìn)行深入地研究。分別介紹這3種設(shè)施的結(jié)構(gòu)形式，分析其經(jīng)濟(jì)性、時(shí)效性、實(shí)用性能。然后，基于層次分析法，建立懸掛式軌道交通車輛乘客疏散設(shè)施綜合評(píng)價(jià)模型，計(jì)算各疏散設(shè)施綜合得分。結(jié)果表明：三種旅客疏散設(shè)施均存在一定的缺陷，亟需研制一種經(jīng)濟(jì)性好、疏散效率高、實(shí)用性強(qiáng)的懸掛式軌道交通車輛新型乘客疏散設(shè)備，從而為該型車輛在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。關(guān)鍵詞：懸掛式軌道交通車輛；乘客疏散；層次

2、分析法；綜合評(píng)價(jià)：tb：adoi：10.19311/ki.16723198.2017.13.09120世紀(jì)80年代，一種環(huán)保、對(duì)原有建筑及環(huán)境影響小、與已有公共交通系統(tǒng)兼容性好的懸掛式空中軌道交通系統(tǒng)在德國(guó)開(kāi)始研制，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，多條空軌線路在德國(guó)、日本等國(guó)家投入使用。2011年，國(guó)際空列集團(tuán)將h-bahn技術(shù)引進(jìn)中國(guó)；2014年，懸掛式軌道交通車輛微縮模型在第16屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)亮相；2015年，懸掛式軌道交通車輛模型再次在中國(guó)國(guó)際軌道交通展覽會(huì)亮相。與傳統(tǒng)的城市軌道交通系統(tǒng)相比，懸掛式軌道交通系統(tǒng)有一定的優(yōu)勢(shì)。如：首先，建設(shè)工期短，施工便捷，占地少等；然而，該型城市軌道系統(tǒng)至今未有在世

3、界范圍內(nèi)得以大規(guī)模應(yīng)用，其中有一很重要的原因在于懸掛式軌道交通車輛的運(yùn)行方式有別于普通的城市軌道交通系統(tǒng)，其車體位于軌道梁下方，其出現(xiàn)緊急事故時(shí)旅客疏散存在較大難度。在文獻(xiàn)中就提出了空中軌道交通系統(tǒng)突發(fā)緊急情況無(wú)法快速處理的弊端。本文基于層次分析方法對(duì)現(xiàn)有存在的三種懸掛式軌道交通車輛疏散設(shè)施進(jìn)行對(duì)比分析研究，從而希望為懸掛式軌道交通系統(tǒng)未來(lái)的真正推廣應(yīng)用提供一定技術(shù)支撐。1懸掛式軌道交通車輛乘客落地疏散設(shè)施目前懸掛式軌道交通車輛乘客疏散方式主要分為留車待援與落地疏散兩類，兩類疏散方式互為補(bǔ)充、不可替代。留車待援方式基于專用救援車輛展開(kāi)，當(dāng)時(shí)間緊急或其他原因?qū)е戮仍囕v不能及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，需采用

4、落地疏散方式。目前用于落地疏散的設(shè)施主要有獨(dú)立梯道、高空作業(yè)平臺(tái)車、柔性滑袋3種。1.1獨(dú)立梯道利用獨(dú)立梯道疏散乘客已經(jīng)有大量成熟的應(yīng)用，如圖1所示為日本千葉市懸掛式軌道交通車輛系統(tǒng)采用的獨(dú)立梯道與柔性滑袋。用于懸掛式軌道交通車輛的獨(dú)立梯道在靠近車輛地板面附近的位置設(shè)置逃生平臺(tái)，平臺(tái)與地面之間通過(guò)梯道連接，梯身用獨(dú)立支柱支撐，并在梯子兩側(cè)布置有扶欄。1.2高空作業(yè)平臺(tái)車?yán)妙愃葡谰然疖嚨呐e高作業(yè)車輛，快速到達(dá)懸掛式軌道交通車輛事故（故障）地點(diǎn)后，通過(guò)其舉高伸長(zhǎng)臂上的平臺(tái)，將乘客轉(zhuǎn)移至地面，如圖2所示。1.3柔性滑袋在日本引進(jìn)懸掛式軌道交通車輛系統(tǒng)后，將用于高樓逃生的柔性滑袋移植到懸掛式軌道交

5、通車輛，用于懸掛式軌道交通車輛突發(fā)緊急狀況下疏散乘客，如圖1所示。為配合該種救援設(shè)備，需要在懸掛式軌道交通車輛底部開(kāi)逃生口，使用時(shí)將柔性滑袋從逃生口放下后，柔性滑袋上部與車體固定。在地面救援人員的拉拽作用下，柔性滑袋形成與車體底板有一定的夾角的下滑段以及與地面平行的緩沖段。2懸掛式軌道交通車輛乘客落地疏散設(shè)施特點(diǎn)分析國(guó)外懸掛式軌道交通車輛多采用1-3節(jié)編組，根據(jù)我國(guó)實(shí)際需求，懸掛式軌道交通車輛在國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中應(yīng)會(huì)采用3節(jié)編組，所以本文分析時(shí)假設(shè)車輛采用3節(jié)編組，每節(jié)車廂乘載75人，車地板面離地最大高度為8m。2.1獨(dú)立梯道2.1.1經(jīng)濟(jì)性分析懸掛式軌道交通車輛獨(dú)立梯道乘客疏散設(shè)施與傳統(tǒng)軌道交通系

6、統(tǒng)的長(zhǎng)大橋梁逃生梯道作用原理相同、結(jié)構(gòu)相似，故可根據(jù)傳統(tǒng)軌道交通系統(tǒng)的長(zhǎng)大橋梁逃生梯道建設(shè)、維護(hù)費(fèi)用估算其經(jīng)濟(jì)性。文獻(xiàn)提到京滬高鐵遼河2號(hào)特大橋3處逃生梯道，其建設(shè)費(fèi)用見(jiàn)表1。由表1估算出，寬1.5m，高8m的獨(dú)立梯道，建設(shè)費(fèi)用約為9萬(wàn)。獨(dú)立梯道日常維護(hù)管理較為簡(jiǎn)單，預(yù)估每年花費(fèi)為800元。2.1.2疏散效率計(jì)算參考我國(guó)2003版地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范站臺(tái)層事故疏散時(shí)間計(jì)算公式：t=1+q1+q20.9a1n-1+a2b（1）式中q1為列車乘客數(shù)（人），此處取值為225；q2為站臺(tái)上候車乘客和站臺(tái)上工作人員（人），此處取值0；a1為自動(dòng)扶梯通過(guò)能力人/（min·m），此處取值0；a2為人行樓梯

7、通過(guò)能力人/（min·m），根據(jù)我國(guó)2013版地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范第9.3.14條知，人行樓梯下行通過(guò)能力為70人/（min·m）；n為自動(dòng)扶梯臺(tái)數(shù)，此處取值為0；b為人行樓梯總寬度（m），此處取值為15。計(jì)算得，通過(guò)獨(dú)立梯道疏散225名乘客，約需要34min。2.1.3實(shí)用性分析獨(dú)立梯道在我國(guó)傳統(tǒng)軌道交通的長(zhǎng)大橋梁及城市高架橋梁中已有大量應(yīng)用，其本身的技術(shù)條件均已較為成熟，能夠保證疏散工作組織、操作難易程度及安全性。但是，懸掛式軌道交通車輛系統(tǒng)的車輛位于軌道梁的下方，除站臺(tái)與逃生梯道的逃生平臺(tái)外，沒(méi)有乘客立足之處，與傳統(tǒng)軌道交通系統(tǒng)存在較大差異，只能使事故（故障）車?yán)^續(xù)行駛至指定

8、疏散位置后進(jìn)行疏散。這不但增加了乘客疏散對(duì)車廂外條件的依賴性，而且降低了乘客疏散工作展開(kāi)及時(shí)性，實(shí)用性不高。2.2高空作業(yè)平臺(tái)車徐工集團(tuán)gks22曲臂式高空作業(yè)車是一種典型的高空作業(yè)平臺(tái)車，其平臺(tái)長(zhǎng)1.8m，寬0.9m，高115m；最大平臺(tái)高度20.7m，能夠滿足懸掛式軌道交通車輛乘客疏散使用，所以本文以gks22為例進(jìn)行分析。2.2.1經(jīng)濟(jì)性分析 根據(jù)經(jīng)銷商提供的資料，gks22單臺(tái)售價(jià)約為80萬(wàn)元，年維護(hù)費(fèi)用約為2000元。2.2.2疏散效率計(jì)算假設(shè)高空作業(yè)平臺(tái)車舉高、回收作業(yè)時(shí)，作勻速運(yùn)動(dòng)，并忽略乘客等待時(shí)間，則該種疏散方式的疏散時(shí)間可用下式計(jì)算：t=qq×hv×2（

9、2）式中：q為疏散總乘客數(shù)（人），此處取值225；q為高空作業(yè)車單次疏散乘客數(shù)（人），按照每平方米站立9人計(jì)算，gks22單次可疏散14人；h為升降高度（m），此處取值8；v為高空作業(yè)車平均舉升速度（m/min），此處取值20。根據(jù)式（2）得，通過(guò)高空作業(yè)車疏散225名乘客，約需要12.9min。2.2.3實(shí)用性分析高空作業(yè)車疏散乘客時(shí)，需要乘客在非封閉式的平臺(tái)上轉(zhuǎn)移，其安全性較其他疏散設(shè)施稍差；由于高空作業(yè)車每次只能疏散部分乘客，疏散現(xiàn)場(chǎng)容易混亂無(wú)序，需有專業(yè)人員在現(xiàn)場(chǎng)組織疏散增加了組織操作難度；高空作業(yè)車需要專業(yè)操作人員駕駛至待救援車輛處，增加了其對(duì)車廂外條件的依賴性，并使乘客疏散的及時(shí)性

10、降低。2.3柔性滑袋2.3.1經(jīng)濟(jì)性分析資料表明，用于高層逃生的柔性滑袋每米價(jià)格1.2萬(wàn)元，用于懸掛式軌道交通車輛的柔性滑袋緩沖作用機(jī)理簡(jiǎn)化，制造成本降低，預(yù)估為0.8萬(wàn)元/m。按照最大救援高度8m，傾角35°，緩沖段2m計(jì)算，則所需柔性滑袋總長(zhǎng)度為16m，建設(shè)總費(fèi)用共需花費(fèi)約13萬(wàn)元人民幣。柔性滑袋平時(shí)置于密閉箱內(nèi)，需防水、防蟲、防污染，可長(zhǎng)期存放，每年維護(hù)管理費(fèi)用約為1000元。2.3.2疏散效率計(jì)算懸掛式軌道交通車輛乘客采用柔性滑袋逃生時(shí)，地面救援人員可通過(guò)調(diào)整下滑段與車底板間的夾角來(lái)靈活調(diào)整乘客下滑速度，該種方法原理與兒童滑梯相似。為使乘客下滑順暢，柔性滑袋內(nèi)表面需要有一定的

11、光滑度，此處假設(shè)乘客下滑時(shí)平均摩擦系數(shù)為0.2，并假設(shè)乘客下滑間隔為2s。由于緩沖段貼近地面，可認(rèn)為乘客滑行至該段時(shí)已經(jīng)疏散成功，故不考慮該段滑行所需時(shí)間；同時(shí)，在地面人員的拖拽作用下，柔性滑袋形成的下滑段滑道接近直線，忽略其撓曲，則疏散時(shí)間計(jì)算公式為：t=2sgsin-gcos+2（q-1）（3）式中：s為柔性滑袋下滑段長(zhǎng)度（m），此處取值14；g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋╩/s2），此處取值9.8；為滑梯傾角（°），此處取值35；為摩擦系數(shù)，此處取值0.2；q為總疏散人數(shù)，此處取225。由式（3）計(jì)算得，采用柔性滑袋疏散225名乘客共需約455s，即7.6min。2.3.3實(shí)用性分析乘客

12、疏散時(shí)，在柔性滑袋半封閉空間內(nèi)下滑，安全性高，但是該種設(shè)備不為乘客熟悉，會(huì)增加疏散工作的組織操作難度，并且柔性滑袋需要在地面專業(yè)救援人員的參與下才能完成乘客疏散工作，對(duì)車廂外條件依賴性高。3懸掛式軌道交通車輛乘客疏散設(shè)施綜合評(píng)價(jià)3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立如圖2所示懸掛式軌道交通車輛乘客疏散設(shè)施評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，該體系主要分為經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、時(shí)效性指標(biāo)、實(shí)用性指標(biāo)等三個(gè)方面，分別表示為a1、a2、a3。經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)指懸掛式軌道交通車輛乘客疏散設(shè)施所需要投入的資金成本，包括初期建設(shè)投資b1和維護(hù)管理費(fèi)用b2兩個(gè)二級(jí)指標(biāo)；時(shí)效性指標(biāo)包括疏散效率b3和逃生工作展開(kāi)及時(shí)性b4兩個(gè)二級(jí)指標(biāo)，疏散效率用全部乘客疏散所需時(shí)

13、間來(lái)表示；實(shí)用性指標(biāo)包括安全性b5、組織操作難易程度b6、對(duì)車廂外條件依賴性b7等三個(gè)二級(jí)指標(biāo)，安全性反映乘客疏散過(guò)程中疏散設(shè)施自身的安全性，組織操作難易程度指工作人員組織疏散及乘客使用該形式疏散設(shè)施的難易程度；對(duì)車廂外條件依賴性反映乘客疏散設(shè)施依靠自身?xiàng)l件完成疏散的能力。3.2綜合評(píng)價(jià)模型根據(jù)前文建立的二級(jí)評(píng)價(jià)體系，依據(jù)實(shí)際情況，采用9級(jí)標(biāo)度法確定各指標(biāo)對(duì)上一級(jí)指標(biāo)的相對(duì)重要度，并構(gòu)建相應(yīng)的判斷矩陣。經(jīng)濟(jì)性、時(shí)效性、實(shí)用性為懸掛式軌道交通車輛乘客疏散設(shè)施的一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，由這3個(gè)指標(biāo)相對(duì)于懸掛式軌道交通車輛乘客疏散設(shè)施的重要程度構(gòu)建判斷矩陣：a1=11313311311（4）矩陣中的數(shù)值為經(jīng)濟(jì)

14、性、時(shí)效性、實(shí)用性的相對(duì)重要度。權(quán)重計(jì)算公式為：wi=1nnj=1aijnk=1akji=1，2，n（5）式中：wi為同級(jí)指標(biāo)對(duì)上一層指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重；aij、akj為所構(gòu)建判斷矩陣中對(duì)應(yīng)元素。由式（5）分別計(jì)算各指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重，構(gòu)建權(quán)重向量w1=（0.14280.42860.4286）t。根據(jù)如下式（6）進(jìn)行一致性檢驗(yàn)：3.3實(shí)例分析由于各指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)單位不一致，不能直接相加，需先將各指標(biāo)同一化處理。根據(jù)前文分析，確定經(jīng)濟(jì)性及疏散效率的分級(jí)得分標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表8。采用式（7）所示的分級(jí)比例內(nèi)插法將經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)及疏散效率轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的10分制分值，并對(duì)其余指標(biāo)進(jìn)行10分制打分，結(jié)果見(jiàn)表9。y=yj+1+x

15、i+1-xxi+1-xi×（yj-yj+1）（7）式中，x為指標(biāo)實(shí)測(cè)值，xi及xi+1分別為指標(biāo)實(shí)測(cè)值所在分級(jí)得分區(qū)間指標(biāo)實(shí)測(cè)值的下限及上限，且xxi，xi+1；y為對(duì)應(yīng)指標(biāo)得分，yj及yj+1分別為指標(biāo)實(shí)測(cè)值所在分級(jí)得分區(qū)間分值的上、下限。4結(jié)論獨(dú)立梯道經(jīng)濟(jì)性、疏散效率、安全性、組織操作難易程度均較好，但是該設(shè)施要求車輛自身在出現(xiàn)事故或故障后仍能夠繼續(xù)行駛，不能保證乘客疏散工作及時(shí)展開(kāi)；高空作業(yè)車在各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)得分均低于或等于其他2種落地疏散設(shè)施，綜合得分僅為6.326，為所研3種落地疏散設(shè)施中得分最低者，不建議對(duì)懸掛式軌道交通車輛配備此種乘客疏散設(shè)備。與其他2種落地疏散設(shè)施相比，

16、柔性滑袋在各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)中得分較均衡，綜合得分為7.314，為所研3種落地疏散設(shè)施得分最高者，但是該設(shè)備仍存在造價(jià)較昂貴、需地面救援人員協(xié)助，無(wú)法獨(dú)立完成乘客疏散等缺點(diǎn)。所研落地疏散設(shè)施均存在一定的缺陷，亟需研制一種經(jīng)濟(jì)性好、疏散效率高、實(shí)用性強(qiáng)的懸掛式軌道交通車輛新型乘客疏散設(shè)備，從而為該型車輛在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。參考文獻(xiàn)1秦武.空中軌道交通系統(tǒng)的適用性分析j.城市公用事業(yè)，2012，（6）.2李茂鵬.高速鐵路長(zhǎng)大橋梁在突發(fā)事件中人員逃生模式疏散效率及抗震能力研究d.成都：西南交通大學(xué)，2008.3安全報(bào)告書2009eb/ol.千葉都市株式會(huì)社，http：/chiba-monorail.co.jp/index.php/company-info/safetyreport/，2010.4安全報(bào)告書2013eb