隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，地鐵出行作為上班族的一種通勤方式，已經(jīng)越來(lái)越普及，但在早晚上下班的通勤高峰期，在進(jìn)站口、出站閘機(jī)處、地鐵換乘站通道經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“排隊(duì)式擁擠”的現(xiàn)象發(fā)生。地鐵工作人員也會(huì)通過(guò)各種導(dǎo)流圍欄對(duì)人群擁擠進(jìn)行緩解，而當(dāng)?shù)罔F里發(fā)生意外事件時(shí)，在人群擁擠的區(qū)域勢(shì)必引起***件發(fā)生。比如2017年7月20日，深圳地鐵由于意外事故導(dǎo)致踩踏現(xiàn)象發(fā)生，最終造成15名乘客受傷等等。

如何有效地預(yù)測(cè)并避免地鐵里人群擁擠現(xiàn)象的發(fā)生呢？本文基于數(shù)字孿生理論（“?數(shù)字孿生是整個(gè)生命周期中物理對(duì)象或系統(tǒng)的虛擬表示。它使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和其他來(lái)源來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，推理和動(dòng)態(tài)重新校準(zhǔn)，以改進(jìn)決策?！??簡(jiǎn)言之，創(chuàng)建一個(gè)高度復(fù)雜的虛擬模型，該模型與物理事物完全相同（或成對(duì)），可以基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)推演未來(lái)，并進(jìn)而做出改進(jìn)），對(duì)此類問(wèn)題建立數(shù)字化的物理模型，進(jìn)行探索性研究。

本文基于某地鐵中轉(zhuǎn)站，采用數(shù)字孿生體方法，構(gòu)建了真實(shí)地鐵場(chǎng)景下的數(shù)字化孿生系統(tǒng)，通過(guò)此系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)將地鐵車(chē)廂內(nèi)的人員數(shù)量與虛擬的數(shù)字化孿生模型進(jìn)行無(wú)縫集成和同步，數(shù)字孿生模型可在1分鐘內(nèi)快速預(yù)測(cè)站臺(tái)人員的疏散密集程度；基于數(shù)值模型的預(yù)測(cè)結(jié)果，數(shù)字化孿生系統(tǒng)將自動(dòng)向站臺(tái)工作人員發(fā)出合理的圍欄運(yùn)維策略，避免人群在閘機(jī)口擁擠，避免踩踏現(xiàn)象，保護(hù)生命安全。

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人群導(dǎo)流圍欄

地鐵人群疏散數(shù)字孿生體系統(tǒng)的工作方法

如下圖所示：

首先，搭建實(shí)際物理場(chǎng)景的數(shù)字孿生化模型：

其次，開(kāi)發(fā)構(gòu)建實(shí)際地鐵人員數(shù)量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)與數(shù)字孿生化模型之間的數(shù)據(jù)接口；開(kāi)發(fā)數(shù)字孿生模型反饋給地鐵中控室運(yùn)行策略的接口。

最后，在搭建的數(shù)字化孿生系統(tǒng)中進(jìn)行超前（即，列車(chē)未到站，人員未下車(chē)之前）的預(yù)測(cè)計(jì)算。

本文共進(jìn)行了3種工況的數(shù)值計(jì)算，對(duì)于人員擁堵的工況，進(jìn)行了人群導(dǎo)流策略控制。

工況1，當(dāng)兩輛列車(chē)內(nèi)乘客人員共100人時(shí)：

可以看出，此場(chǎng)景下，當(dāng)?shù)罔F列車(chē)內(nèi)人員為100人時(shí)，任何時(shí)刻時(shí)地鐵閘機(jī)出站口處并未發(fā)生人員擁擠的現(xiàn)象，人群可以高效地通過(guò)閘機(jī)口進(jìn)行疏散。

工況2，當(dāng)兩輛列車(chē)內(nèi)乘客人員共400人時(shí)：

可以看出，在1分42秒時(shí)，在閘機(jī)出口處出現(xiàn)人群擁擠現(xiàn)象。

隨著時(shí)間的進(jìn)行，在2分10秒時(shí)，人群擁擠的現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重。這一方面影響上班族的通勤時(shí)間，另一方面可能會(huì)誘發(fā)人群***件，造成嚴(yán)重的公共安全影響。

工況3，在工況2的基礎(chǔ)上，自動(dòng)激活人群疏散圍欄模型，以緩解閘機(jī)口的人群擁擠現(xiàn)象。

通過(guò)開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)接口，可以直接將地鐵不同車(chē)廂實(shí)際運(yùn)載的人員數(shù)量直接灌入數(shù)字孿生模型中，在數(shù)值計(jì)算中，完全考慮地鐵的運(yùn)行速度、啟動(dòng)加速度、停車(chē)加速度等真實(shí)物理參數(shù)。

?根據(jù)工況3的計(jì)算結(jié)果，可以看出，激活人群導(dǎo)流疏散的圍欄后，在任何時(shí)刻，閘機(jī)口無(wú)人群擁擠現(xiàn)象。數(shù)字孿生體系統(tǒng)可以自動(dòng)將此工況下的人群導(dǎo)流運(yùn)維策略發(fā)送給各個(gè)地鐵站中控室工作人員，以超前、精準(zhǔn)地對(duì)“未來(lái)時(shí)刻”的人群進(jìn)行有效疏散。

想象一下，地鐵站中央控制室的工程師使用數(shù)字孿生模型，可以對(duì)各個(gè)地鐵站內(nèi)的人群疏散進(jìn)行精確的有效指導(dǎo)。工程師通過(guò)超前的可視化數(shù)值計(jì)算，對(duì)多個(gè)地鐵站實(shí)際的人群疏散導(dǎo)流物理圍欄進(jìn)行“纏繞”，對(duì)地鐵列車(chē)不同的載運(yùn)人員情況，及時(shí)反饋不同形式的人群導(dǎo)流圍欄策略，這意味著前所未有的清晰預(yù)測(cè)、精準(zhǔn)可控，以此可有效、精確地減少地鐵閘機(jī)口的人群擁擠現(xiàn)象，避免發(fā)生地鐵***件。

?關(guān)于安世亞太

安世亞太具有24年的研發(fā)信息化工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)和服務(wù)經(jīng)驗(yàn)、6年的工業(yè)品先進(jìn)設(shè)計(jì)和增材制造經(jīng)驗(yàn)，是我國(guó)工業(yè)企業(yè)研發(fā)信息化領(lǐng)域的領(lǐng)先者、新型工業(yè)品研制者、企業(yè)仿真體系和精益研發(fā)體系創(chuàng)立者，在國(guó)內(nèi)PLM、虛擬仿真及先進(jìn)設(shè)計(jì)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，提出了基于增材思維的先進(jìn)設(shè)計(jì)和智能制造解決方案，聚焦于打造以增材思維為核心的先進(jìn)設(shè)計(jì)與智能制造產(chǎn)業(yè)鏈，以全球視野和格局進(jìn)行資源整合、技術(shù)轉(zhuǎn)化和生態(tài)構(gòu)建。