火災中人員疏散運動行為研究綜述

盧君　萬競

（杭州市蕭山區公安消防大隊，浙江　杭州）

摘要：對火災中人員疏散運動行為研究歷程進行了回顧；指出了影響火災中人員疏散運動行為的三個主要因素：火、環境和人；列舉并綜述了人員疏散中幾種常見的個體行為：信息辨識行為、非適應性行為、恐慌行為、返回行為、穿過煙氣行為等；以及幾種常見的群體行為：從眾行為、親情行為和小群體行為、人員流動“相變”現象、推擠行為以及男女性別差異等。最后，總結了火災中人員疏散運動行為研究現有研究特點，指出了其中的不足與發展趨勢。

關鍵詞：人員疏散；個體行為；群體行為

1　引言

人員安全疏散是建筑性能化防火設計與評估的重要判據之一，而建筑火災中人的行為反應是影響人員安全疏散的主要因素。研究人員疏散運動行為，對于建筑性能化防火設計、建筑防火安全逃生管理與教育具有重要意義。

人員疏散運動行為的研究最早開始于20世紀初的美國^［1］，當時已經有部分針對車站、劇院、商店和政府大樓進行的人員疏散演習或者“實驗”研究，并將主要研究成果用于了1935年美國政府的“建筑物出口設計與建造標準”的制定。但是在20世紀30～60年代，由于缺少政府資助和支持，世界范圍內這一領域的研究并沒有太大進展^［2，3］。20世紀70年代末80年代初是研究成果最多的時期。側重于對幸存者的災后調查。對一些非適應性行為，如恐慌、返回等也進行了大量的調查和統計工作。20世紀80年代中期以來，火災中人的行為研究開始進入計算機模擬研究階段，國內外研究人員運用網絡技術、最優化技術、虛擬現實技術手段等，在二維或三維建筑空間開發了許多火災中人員應急疏散行為的計算機模型。

在研究手段和方法方面，對火災中人員行為的研究主要從兩方面進行：其一是試驗研究，通過火災事故災后調查，疏散演習和問卷調查等方式，取得基礎數據，進而應用統計學、心理學等理論方法進行分析研究，以得出個體行為、群體行為的特殊規律；其二是模擬分析，利用計算機模型模擬建筑物內發生火災后人員的應急反應、疏散路徑選擇、逃生過程等，從而找到人群疏散規律，獲得疏散瓶頸位置、疏散時間等，用于評估建筑物的防火設計。

本文將重點回顧近年來在人員疏散運動行為研究領域的最新成果，分析各研究成果的特色與缺陷，并在此基礎上預測人員疏散運動行為研究未來的發展方向與研究趨勢。

2　人員疏散運動行為影響因素

影響火災中人員行為的因素多且復雜，一般認為，火災中的人員行為反應主要與三個方面的因素有關，即人的因素，建筑物的因素和火災環境的因素^［4～6］。

（1）建筑因素。包括建筑布局、通道寬度、通道暢通程度、照明條件和安全疏散引導系統等方面的影響。

（2）火災因素。包括火災產生的熱、煙等所造成的高溫、能見度降低、毒性等對人員行動造成的影響。

（3）人員因素。包括性別、年齡、身體狀況、心理素質、受教育程度、對環境熟悉程度、疏散人員之間的社會關系以及特殊人群（如殘障人士）的活動能力等。

以上三個方面的原因決定了人們在火場中疏散時，其逃生速度隨個人所在位置和時刻的不同而不同。在火災線索的察覺、火災事故的確認以及疏散運動剛開始階段，疏散人員的個體特性對疏散行為有較大影響。但隨著火災發展，人員由各自所在房間向公共空間擁擠，疏散過程中的群聚效應越來越明顯，疏散行動表現為人群的整體流動。在研究人員疏散行為時，把所有因素都考慮到是不現實的，應針對不同的火災場景特點，考慮主要影響因素，忽略一些次要因素。

3　人員疏散運動個體行為

（1）信息辨識行為。在火災的覺察階段和疏散階段，人員都會通過辨識環境信息（包括火災產物、他人言行和報警信號等）來作為行動依據。就拿報警信號來說，Wang^［7］等經過調查警報聲實際辨識率會隨著聲壓級的升高而增大；Cohen指出，對于聽力有問題的人員，閃光燈或變幻的可見光信號是火災報警系統中的一種有效的指示信號，Daniel等對閃光燈出口信號的反映問題進行了實驗研究；C Zhao和S Lo從統計學的角度印證了人們應急疏散時更容易選擇紅色的太平門。

（2）非適應性行為。適應性行為是指人員在緊急情況下做出的幫助他人逃生、滅火，通知他人或報警等有利于控制局面的行為；相反，如果某行為導致火災向不利的情況發展或對他人造成了傷害，例如忘記了關閉著火房間的門或逃跑中撞傷了別人等，那么該行為就是非適應性行為。

（3）恐慌行為。恐慌行為是一種恐懼或逃跑的行為，這種行為常常是過分或判斷不當的，可能并不局限于某個人，更可能傳播到一群人。這種行為通常是不合常理的、非適應性的，會減少人群逃生的可能性。人們通常把火災等事故的原因歸結為緊急情況下人的恐慌行為所造成的不理智舉動，但實際上，Sime、Proulx和Fahy等人的研究結果表明，沒有證據能夠證明火災可以導致不理智的行為，相反，火災中人們表現出的大部分是理智的，利他的，自適應性的行為。

（4）返回行為。“返回行為”指當人們安全撤離起火建筑物時，有的人卻重返起火建筑的行為。大量數據表明：重返建筑的人員中主要為男性。重返建筑的原因有：滅火、取私人財物、檢查火災、通知他人、幫助消防隊、取寵物、幫助疏散、救助病人等。對美國一部分火災事故的統計結果表明，大約有1/3的人在逃到安全區以后又重新進入了著火建筑物，并且這些人非常清楚建筑內的危險。返回的原因中占比例最大的是“滅火”和“取貴重物品”。

（5）穿過煙氣行為。人員逃生的路線可能會被煙氣彌漫而能見度極低（可能降到2m以下），這時會有一部分人選擇穿過煙氣尋找記憶中的出口的冒險行為，也有一部分人會返回。統計結果表明決定人們是否選擇穿過煙氣的因素主要有兩個，即人員對出口的記憶和逃生路線的熟悉程度以及人員對煙氣的可見度、危險程度的判斷。

4　人員疏散運動群體行為

（1）從眾行為。所謂從眾，就是在群體的影響和壓力下，個體放棄自己的意見而采取與大多數人相一致的行為。早在2000年，Helbing發表在Nature上的一篇文章就已經提出了緊急情況下人群表現出來的盲目從眾現象，并使用社會力模型對該現象進行了模擬；這立刻引起了另外一位學者的興趣，并對該現象進行了討論。趙道亮等人認為，疏散中的從眾心理并不總是有害的；適度的從眾心理可以起到信息傳遞的作用，使疏散更加有序；而過分的從眾則會使出口的利用率降低或不平衡，從而導致疏散效率降低并延長疏散時間。進一步將疏散中的從眾心理理解為“方向性從眾”和“距離性從眾”兩種。前者是指人員由于社會性而傾向于周圍人員聚集到一起，而運動方向并不一定要保持一致；后者是指人員在喪失自己對出口的判斷力的時候，希望通過跟隨周圍大多數人的運動方向來找到出口。

（2）親情行為和小群體行為。一般稱因具有某種社會關系而聚集到一起的行為為親情行為。親情行為的后果就是形成了一個個具有親情關系的人聚集在一起形成的小群體。目前這方面的研究多局限于模擬，而實地觀測數據比較缺乏。例如，Yang等人的模擬研究表明，這種小群體的存在往往會成為人流中的障礙，不利于疏散；Singh等人結合對行人的簡單觀察，利用CrowdDMX模型對小群體現象進行了模擬。

“小群體行為”是較為常見的一種行為特征，即被疏散者在準備疏散之前先要同家人或親戚朋友聚集在一起，然后再開始集體疏散。嚴格意義上講小群體集聚疏散行為最初是由Perry等以及zelinsky等開始研究的。在疏散過程中，人們是傾向于先和家人、朋友等聚集在一起，還是會因為恐慌而自行逃生，這曾經是學者們爭論的一個熱點。然而社會心理學指出，人們在緊急狀態下經常出現的情況是“一個群體（家庭成員和眾多朋友）中的每個人都準備好之前，沒有人開始疏散”。

（3）人員流動“相變”現象。大規模的人群運動會呈現出類似于顆粒流的性質，也就是說，當人員密度比較低時，人員可以自由移動，而當密度高到一定程度時，人群的移動就會受到限制甚至是不能移動或者突然出現崩潰。例如，Nagatani等人模擬了通道瓶頸處的人流從“自由相”到“阻塞相”的相變；Helbing等人觀察并模擬了出口瓶頸處人流密度超過臨界值時的“排隊”現象和連續人流向間歇人流的轉變；另外，Helbing等人還觀察到了2006年1月發生在麥加朝圣時出現的高密度人流的“湍流”以及“停-走”波動現象。

（4）推擠行為。在低密度狀態下，當運動方向不同或速度不同的人相遇時會出現輕微的推擠^［6］，但不會造成推力在人群中的傳遞和積聚；當人流密度比較高時，人們之間會出現比較強烈的推擠，個體將失去對自己身體的控制而不得不跟隨人流移動，并且人的推擠力會在人群中像多米諾骨牌效應一樣傳遞和積聚，有可能會達到4500N以上。

另外，人員疏散過程中人員能夠接收到周圍環境和其他人員傳遞過來的信息并對其做出反應。Sime曾指出不能簡單地把人員疏散中的建筑結構看作是一個物理結構，它還是一個行人流和信息流融合而成的信息系統，并且疏散中給疏散人員提供更多的建筑結構整體信息將更有利于疏散。Henein討論了疏散中人員對信息的收集及對建筑內整體情況的了解程度對人員行為的影響，并對人員之間的信息傳遞現象和人群首尾之間的信息傳遞現象造成的群體各向異性進行了模擬研究。

（5）男女性別差異。男女性別因素所導致的行為差異在緊急情況下往往表現得更加明顯。早在20世紀60年代，Henderson就通過對2000多人的實際調查觀測統計了不同性別和年齡的人員移動速度分布情況，并用Maxwell-Boltzmann理論對結果進行了解釋。結果表明女性和男性的速度分布有很大不同，并且女性在人群中更容易產生不安全感。還有研究者對1141人（511男，630女）進行了問卷調查分析，結果表明，處在同樣的環境中的男性和女性在面對同樣的問題時會表現出不同的傾向。如女性較之男性更多的沒有經歷過消防疏散演練或火災；女性比男性有較強的緊張心理、恐懼心理和從眾心理；男性比女性更能做到就近逃生、更容易選擇穿過密度較大和攜帶熱量的煙氣等行為方式等。Bryan等人對美國人在火災發生后第一反應的調查統計研究中發現，得知火災發生時，男性的第一反應更加傾向于“尋找火源”和“拿滅火器”，而女性則更加傾向于“通知消防隊”和“幫助家人逃生”。趙道亮等人對一座高層辦公大樓進行的火災事故調查統計結果也表明，男性和女性在火災中的第一反應和預動作時間上具有很大差異，女性在發生火災后更加傾向于選擇立即逃生，因此女性的預動作時間往往比男性短。由此可見，男性和女性在疏散過程中的行為表現對疏散過程和結果具有很大影響。男女性別差異對人員疏散過程來講是一個很重要的因素。

5　結論

現有的研究工作對人員疏散運動行為的一些特殊行為和現象進行了調查和統計，研究手段也從觀察研究、訪問研究、描述研究向分析研究深化，從定性描述向定量分析發展。但是由于人員疏散行為本身的復雜性，以及影響人員疏散行為因素的多樣性、復雜性和不確定性，對于形成這些特殊行為和現象的機理和過程，還缺乏深入的了解和掌握。

在今后的研究中，一方面需要繼續開展廣泛的實驗演習、問卷調查、觀測研究等活動來搜集大量的真實行人運動和人員疏散經驗數據相關數據，為更好地認識人員疏散行為規律和計算機模擬提供依據；另一方面也要充分利用心理學、社會學的原理和研究手段，深入研究人員疏散行為的決策作用機理，更為深入地掌握人員疏散行為的本質。

參考文獻

［1］　李健.考慮環境信息和個體特性的人員疏散元胞自動機模擬及實驗研究.合肥：中國科學技術大學，2008.

［2］　趙道亮.緊急條件下人員疏散特殊行為的元胞自動機模擬.合肥：中國科學技術大學，2007.

［3］　張培紅.建筑物火災時人員疏散行為的研究.沈陽：東北大學，2002.

［4］　Bryan J L.Human behavior in fire：the development and maturity of a scholarly study area.Fire and Materials 1999；23（6）：49-53.

［5］　Ramachandran G.Human behavior in fires-A Review of Research in the United Kingdom.Fire Technology 1990；22（3）：65-69.

［6］　Paulsen R L.Human behavior and fires：An introduction.Fire Technology 1984；20（2）：15-21.

［7］　Proulx G.Occupant behavior and evacuation.In：The Proceedings of the 9^thInternational Fire Protection Symposium，Munich；2001.