緊急情況下地下商場內(nèi)行人疏散實驗研究

王 艷 （安徽省合肥市消防救援支隊，安徽 合肥 230001）

地下商場作為地下建筑的主要類型，其建筑結(jié)構(gòu)復雜，通過對人群緊急疏散現(xiàn)象的研究和分析，可以提前判斷人群的運動特征，推測人群在緊急疏散時發(fā)生危險的臨界點。對緊急情況下地下商場內(nèi)人員疏散的運動特性和安全疏散的策略開展研究，具有非常重要的實際應用價值。

1 研究對象背景

本文對某地下商場（負一層）開展一次疏散實驗。平面示意圖如圖1所示，本次的疏散實驗選取地下商場內(nèi)的部分區(qū)域進行，如圖2所示。該疏散區(qū)域面積約900㎡，參與疏散的人數(shù)共147人，疏散人員分為5組，每組有28～30人。疏散實驗開始前，各小組人員分別分布在商場內(nèi)5個不同地點（位置1～位置5）。聽到疏散指令之后，5組人員按照指定路徑，同時進行緊急疏散，經(jīng)樓梯疏散至地上一層安全地點，實驗結(jié)束。

樓梯寬度為1 m，共30個臺階，踏板高0.2m，寬0.4m。直接連接地上一層。

圖1 某購物廣場平面布置圖

圖2 某購物廣場疏散場景平面圖

2 疏散實驗設置

受實驗人員身體條件及實驗場景的限制，該疏散實驗只做了一次。

①疏散實驗人員的平均年齡為37歲，93%為周邊單位的工作人員。其中，43%的人未參加過消防疏散演練，40%的人參加過1～2次，17%的人參加過三次及以上的疏散演練，78%的人對消防知識比較了解。

②對于地下商場內(nèi)的疏散路線及出口位置，有12%的人員熟悉，有78%的人表示達到新環(huán)境后會仔細看疏散的路線圖。

3 典型人員疏散特征

3.1 匯流現(xiàn)象和避讓行為

圖3 匯流現(xiàn)象和避讓行為

在緊急情況下人群進行疏散時，位于不同地點的人員會選擇不同的路徑快速向出口處疏散，會在疏散路徑的交匯處形成明顯的匯流現(xiàn)象。在人群匯流、擁擠的過程中，疏散人員為了自身的安全，避免摔倒和受傷，會出現(xiàn)避讓行為（圖3）。

3.2 沿樓梯行走和擁擠現(xiàn)象

在緊急疏散情況下，由于疏散運動速度的加快，為保證自身的安全，同時由于周圍環(huán)境光照條件的變化，行人會尋找依附物行走，在通過樓梯疏散至地上一層時，行人會手扶樓梯行走以避免摔倒，人群的運動速度也會變慢。

由于樓梯處的人群不能及時疏散至地上一層，會導致樓梯處的人群形成擁擠現(xiàn)象。人員間距變小，相互作用變大，容易造成人員摔倒，有進一步發(fā)展為踩踏事故的可能性。因此在樓梯、匯流處等擁擠地點安排引導員進行疏散指導尤為重要。

3.3 超越行為

在疏散實驗過程中，行人超越行為的產(chǎn)生主要位于疏散通道和樓梯上。緊急疏散時，行人在較為寬敞的疏散通道內(nèi)，由于后方行人著急快速疏散到地上一層，因此其運動速度大于前方行人，出現(xiàn)超越行為；在上樓過程中，位于樓梯外側(cè)的行人速度大于樓梯內(nèi)側(cè)行人的速度，也會產(chǎn)生超越行為。

行人的超越行為也帶來了一定的安全隱患，容易造成行人之間的碰撞，導致摔倒和受傷，在疏散過程中需要對超越行為予以引導和關(guān)注，避免發(fā)生危險。這種行為的分析和研究對于人員疏散模型的設計提供了更為準確和合理的依據(jù)。

4 數(shù)據(jù)處理及分析

根據(jù)在商場內(nèi)多處關(guān)鍵地點錄制的疏散實驗視頻，統(tǒng)計了人群快速疏散的疏散時間、流量以及速度等運動參數(shù)，這些參數(shù)對于評估人員安全逃生，以及指導疏散模擬研究具有重要的參考意義。

4.1 流量

疏散時間是表征人群疏散能力的重要參數(shù)，同時也是評估緊急情況下人群能否迅速安全逃生的重要指標。

本文統(tǒng)計了人群從疏散指令發(fā)出后至全部疏散至地上一層的時間，總共用時150 s，地下商場內(nèi)的實驗人群全部疏散完畢。疏散人數(shù)與時間的關(guān)系見圖4，由圖中所示結(jié)果可知，疏散人數(shù)與疏散時間大體是成線性遞增的關(guān)系，但隨著時間增加至75 s以后，圖中疏散過程的斜率有所減小，這說明疏散人群的速度逐漸變慢，這是由于樓梯處產(chǎn)生擁擠現(xiàn)象，人員的運動速度變慢，人群疏散的較為緩慢。

圖4 疏散人數(shù)與疏散時間的關(guān)系

計算地下商場各位置處的流量、流率，其計算公式如式1、2所示，式中的F代表流量，R代表流率，N代表Δt時間間隔內(nèi)通過的人數(shù)，L代表通道的寬度。

統(tǒng)計了初始疏散位置1～位置5、交匯處以及樓梯處，人群的流量、流率等數(shù)據(jù)，見下表。地下商場不同位置處的流量對比如圖5所示。樓梯在地上一層出口處的流量，計算公式見式1，流量隨時間的變化如圖6所示。

圖5 地下商場不同位置的流量對比

圖6 樓梯出口流量與時間的關(guān)系

地上商場各位置的流量流率

根據(jù)表1和圖6分析可得，疏散通道的寬度越大，人群的流量、流率越大；商場各疏散位置的流量之和大于交匯處的流量（3.8人/s），從而會導致交匯處出現(xiàn)擁擠現(xiàn)象；由于樓梯較窄，流量會明顯變小，擁擠現(xiàn)象更為嚴重。

圖6是樓梯上疏散人數(shù)流量隨時間的變化圖，流量整體在0.75～1.75之間波動，該疏散實驗樓梯處的平均流量為1.178人/s，人員運動穩(wěn)定階段的平均流量約為1.4人/s。

因此合理設置疏散通道的交匯處，以及疏散樓梯的寬度，對于有效、快速地疏散人群具有非常重要的意義。

4.2 速度

在疏散實驗過程中，疏散人員開始快速疏散后，經(jīng)過指定的疏散路徑，到達交匯處，最后通過樓梯至地上一層。其中樓梯上最容易造成人員擁擠，是影響人群疏散時間的關(guān)鍵位置。

實驗數(shù)據(jù)中，在樓梯上的人員速度大都集中在0.5 m/s～0.9 m/s，平均速度是0.79 m/s。在疏散位置1的人員運動速度均大于1.0 m/s，平均速度是1.71 m/s。位置1處的人員運動速度明顯高于樓梯上的疏散速度。

5 結(jié)語

通過分析疏散實驗數(shù)據(jù)，獲得了緊急情況下人員的典型行為特征、運動速度和流量，得出以下結(jié)論。

①當?shù)叵律虉鰞?nèi)的人員在緊急情況下疏散時，人員會在疏散路徑交匯處形成明顯的匯流現(xiàn)象，并出現(xiàn)擁擠，同時疏散人員為避免摔倒和受傷，會出現(xiàn)避讓行為；行人在樓梯上疏散時，會沿樓梯行走，由于速度減慢會出現(xiàn)擁擠現(xiàn)象，同時在疏散時，有部分行人會有超越行為。

②疏散通道較寬時，人群的流量、流率會比較大；商場內(nèi)各疏散位置的流量之和大于交匯處的流量（3.8人/s），交匯處的流量大約降低1人/s，導致交匯處擁擠；較窄樓梯的流量會明顯變小，擁擠現(xiàn)象更為嚴重。

③在樓梯上的人員速度大都集中在0.5 m/s～0.9 m/s，平均速度是 0.79 m/s。在疏散位置1的人員運動速度均大于1.0 m/s，平均速度是1.71 m/s。疏散位置的速度到樓梯上運動速度的驟減容易導致?lián)頂D。對地下商場內(nèi)，疏散通道的交匯處的寬度應大于2.8 m，減緩人員擁擠現(xiàn)象；樓梯出口處要引導人員快速離開，避免造成擁擠堵塞。

此外，地下商場的管理部門需要讓商場內(nèi)的人群了解建筑物的疏散路線和安全出口，緊急疏散中正確有效的疏散、逃生的宣傳和指示，對地下商場內(nèi)人群安全疏散非常重要。