典型娱乐场所火灾期间人员行为分析

吴秀敏,刘全义,张 辉,杨 锐

(1.福建省福州市公安消防支队,福州,350001;2.清华大学公共安全研究中心,北京,100084)

典型娱乐场所火灾期间人员行为分析

吴秀敏1,2,刘全义2＊,张 辉2,杨 锐2

(1.福建省福州市公安消防支队,福州,350001;2.清华大学公共安全研究中心,北京,100084)

建筑火灾的频发,引起人们对火灾过程中人员行为的极大关注。利用视频信息提取典型公共娱乐场所火灾过程中不同人员在火灾迹象觉察和确认时间的差异,又结合FDS模拟得到的火灾温度场变化规律,分析了人员在火灾期间的不同行为表现以及相应的非理性心理状态,指出了相关的主客观原因,有利于加强人们的火灾灾害意识和安全逃生意识;同时文中的相关结论也可以为建筑物消防性能化设计、人员安全疏散提供参考。

人员行为;火灾确认时间;疏散;心理

0 引言

近年来我国建筑火灾呈现高发态势,尤其是典型公共娱乐场所群死群伤恶性火灾事故频发,随之而来的火灾期间人员安全疏散引起人们的广泛关注。Gwynne等人的统计资料显示[1],当前国际上已经建立了大约20多种关于人员疏散行为的模型。STEPS[2]、EXODUS[3]、SIMUL EX[4]、ORSET[5]等分别从不同的角度研究疏散中人员的行为,尤其是ORSET详细分析了火灾中人的行为及其变化。9.11恐怖袭击事件以后,Rehm等曾用FDS分析由飞机撞击纽约世贸中心的火灾过程[6],科罗拉多大学及Galea等人对此次火灾中的人员疏散行为进行了深入研究[7,8]。而在国内,华中理工大学的黄恒栋深入研究了火灾中人群的疏散流动和聚集特性[9];东北大学的陈宝智等人研究了火灾状况下人的疏散行为特征[10];中国科技大学的杨立中、陈涛、宋卫国、于彦飞等人在社会力模型和元胞自动机模型基础上,对火灾中建筑物内人员疏散行为进行了模拟研究,并开发了综合火灾环境的复合型人员疏散软件(Combined Fire Evacuation Model,CFE)和安全疏散分析软件SafeGo,在消防性能化评估中得到广泛应用[11-14]。

2009年1月31日23时56分,福建省福州市长乐市吴航街道拉丁酒吧因室内燃放烟花引燃天花板上的吸音海绵装饰材料引发特大火灾,短短20分钟的大火吞噬了15条年轻的生命,并造成22人受伤,引起社会的震惊和深刻反思[15]。本文提取拉丁酒吧火灾现场监控录像信息及当事人询问笔录,结合火灾过程的FDS数值模拟结果,深入分析火灾中人员行为及心理特征,为火灾期间人员安全疏散提供参考。

1 火灾期间人员行为分析

1.1 火灾迹象觉察

火灾中的人员行为是相当复杂的,不仅受到客观火场条件的影响,人员个体在生理、心理上的差异也使其在火灾中的疏散逃生行为存在着很大的差别,大量火灾事故调查资料的分析表明,在火灾中人们所做出的反应通常都要经历察觉火灾迹象、确认火灾发生和采取逃生行动3个主要步骤[16]。

1.1.1 酒吧监控摄像头及起火时间

酒吧监控摄像头位置如图1所示:1号摄像头位于一层东南角,视角为门斗处至前7号桌;6号摄像头位于“回”型吧台上方,视角为前5至前10号桌;8号摄像头设在酒吧外主门1入口处,用于观察人员进出情况。摄像头安装高度约为2.8米。

图1 监控摄像头位置分布图Fig.1 Location of surveillance cameras

由于监控录像时间比北京时间慢1分25秒,本文统一按照北京时间计时。1号监控探头录像资料显示:23时55分46秒,前10桌顾客连续燃放了竖在桌面上的3个烟花;23时56分11秒,烟花燃尽;23时56分13秒,位于前10桌东南侧的一顾客抬头发现顶棚吸音棉被引燃并于56分14秒用手指向顶棚示意他人。取烟花燃尽时间56分11秒为起火时间,逐一观察记录个体反应时间。

1.1.2 人员选取

视频资料显示,火灾发生初期,位于东面出口外的8号摄像头记录下酒吧内的逃生情况,大部分人员从东面出口疏散(共逃出61人),而6号摄像头记录从西南角出口疏散的人数小于10人(由于视角问题无法确定实际疏散人数),加上死亡和受伤的人数(共39人),场所总容纳人数为100人左右,其中女性28人。

为了使统计更加精确,这里选取1号、6号摄像头可观测的人数40人作为分析统计对象,其中男性29人 ,女性11人。

1.1.3 火灾迹象觉察时间

由于起火部位位于顶棚,加上场所背景音乐嘈杂,人员众多,起火信息并未能及时快速传递,而是局限于起火桌附近个别人员。随后,由于火焰的光亮及他人的转告,火灾迹象被更多的人察觉,很多人开始抬头观望。通过直接观察视频资料中的人员行为,估测人员对火灾迹象觉察时间,统计发现大多数人员为13s～15s(如图2)。

图2 火灾迹象觉察时间Fig.2 Aw areness time of signs of fire

1.2 确认火灾发生

觉察火灾迹象后,大部分人会有迟疑,因为不确定是否发生了火灾事故,或者说对火灾事故造成的后果估计不足,因此需要对所看到的所听到的迹象进行梳理或反应。这样进一步确认火灾的过程势必带来火灾时人员疏散的延迟,从而影响人员疏散效率。通过直接观察视频中人员反应可以估计人员确认火灾发生的时间,图3为人员确认火灾时间分布情况统计。

图3 人员确认火灾时间统计图Fig.3 Statistical graph of fire confirmation time

从图3中可以发现,人员确认火灾时间最短为8s,最长为30s,差别很大。比较集中的为17s～20s之间,在18s形成高峰,在 13s～14s形成弱峰。进一步对不同性别人员的确认火灾时间进行统计分析(如图4)。由图4可以明显看出,女性的确认火灾时间提前于男性,女性最快动作时间为8s,最迟为18s,而男性最快动作时间为10s,最迟为30s。从实际的火灾最后统计结果看,女性成功疏散的比例也确实高于男性,这与女性的火灾确认时间提前有很大的关系。从8号摄像头记录的东面主出入口疏散情况统计来看,摄像头失效前成功逃生的女性为18人,占女性总人数(28人)的64%,男性逃生43人,占男性总人数(约80人)的53.7%。

1.3 确认起火后人员行为

图5为发现起火后监控录像范围内人员的行为统计情况。在确认起火后,仍有许多人没有采取行动,呆在原地观望火势,比例高达55%,另有22.5%的人第一时间快速收拾包和衣物;在场仅有1名人员找到灭火器试图灭火,1人(证实为酒吧服务人员)招呼围观的人群撤离,另有2人不知所措,四下环顾。从图5中不难发现,大部分人员对火灾初期的物理过程认识很弱,对火焰、热和烟气的流动机理特性缺乏警觉,反而凭借以往的经验和乐观的方式来对待火灾线索,这种乐观主义导致其做出“不受火灾威胁”的结论,侥幸心理占据上风,对火势可能造成的严重后果预估不足,因此未采取任何措施,而是呆在原地依旧娱乐或观望等待,从视频中发现,这些人员多为男性。对女性而言,大多数发现着火后很快出现恐慌,下意识躲闪并收拾自身财物,这与女性的胆小害怕性格有关。

图4 不同性别人员确认火灾时间统计图Fig.4 Difference of fire confirmation time between sexes

图5 发现起火后人员行为统计Fig.5 Statistics on human behaviors after the fire

文献[17]曾运用 FDS(Fire Dynamic Simulation)软件对该拉丁酒吧的火灾过程进行数值重建,实现了火灾过程的重现,并获得了火场温度变化规律。火灾模型中,建筑结构为18m×12.8m×5m,网格划分均为0.2m,共计14.4万个网格;初始火源位于一层前10号桌正上方顶棚处,坐标为(7.0,3.9,4.8);火源单位面积热释放速率为800kW/m2,且初始火源在10s后消失以消除其对后续火灾发展的影响,模拟时间设为900s。本文主要是结合文献[17]中所得的温度场分布相关结论来分析人员行为。图6为火灾发展初期不同时刻起火部位附近的温度剖面图,由于火灾初期温度变化不大,为便于观察比较,这里温度范围统一限定为0℃～200℃,标签温度设定为40℃,因为一般情况下,环境温度高于40℃时人体能感觉闷热不适。

从图6中可以发现,当火灾发展到第40s时,虽然顶棚处已经形成较高温度分布,但是在一层人员活动高度的温度场分布还未发生明显变化。因此,从客观上说,一层人员在其活动高度以下的空间内尚不能感受到火焰热辐射或是烟气刺激性气味等严重威胁人员生命安全的客观信息,因而主观上判断火势不会对自己造成威胁,未建立起灾害意识,因此大部分人选择“静观其变”。

图6 火灾发展初期Y=4.0m火场温度分布Fig.6 T emperature distribution ofY=4.0matt=30s,35s,40s

下图7分别为30s、35s、40s时离地1.8米高处火场温度分布及视频截图的对比。从图7上可以看出,起火后30s,一层人员活动范围内烟气温度均在40℃以下,人员尚未感受到来自火焰辐射的热量,因此提取视频信息发现起火后30s在大厅桌椅区和吧台区的大部分的人员仍未采取任何逃生行为,只是抬头查看上方火势,但个别人员选择了逃离现场;起火后35s,楼板下方局部温度开始高于40℃,但高温仅出现在东侧主出口门斗处小范围内,这时人员开始陆续疏散,因为有人发现火势发展很快,内心出现恐慌;起火后40s,起火部位下方由于受到顶棚处吸音棉装修材料燃烧形成的热辐射影响,其空间温度开始有明显的上升,此时对比视频截图可以发现由于感受到烟气温度威胁,加上顶棚上方火势的扩大,起火部位下方附近的大部分人员对火灾灾害事实开始做出反应,并先后开始疏散。

图7 离地1.8米处烟气温度分布及相应时刻视频截图Fig.7 Temperature distribution ofZ=1.8m att=30/35/40s&relevant video captures

1.4 人员疏散行为分析

结合FDS模拟所得温度场变化规律及视频资料,图8给出了一层人员在火灾初期的疏散情况,这里不考虑夹层人员疏散(为便于对比,红色细线条圈出的区域表示温度高于70℃的范围,红色粗线为高于180℃的范围,蓝色线条及填充部分表示温度未高于70℃)。(a)t=0s为火灾初始时刻人员位置分布情况。从(b)t=45s时刻图可以发现,火灾发生后45s,大厅中部及“回”型吧台南侧能够发现顶棚吸音棉着火的人员已经准备撤离,距离东面出口最近的前10号桌附近人员已逃出场外,但西北角卡座人员由于吧台的遮挡而未能及时了解火情,无形中增加了觉察火灾迹象的时间,因而疏散迟缓;(c)55s以后,该娱乐场所北侧卡座区已有高温烟气扩散,东面出口处因通风影响燃烧相对旺盛,因此温度较高,但人群受惯性思维影响仍涌向东面出口,造成出口处人员拥堵十分严重,疏散效率很低。从视频中发现,顶棚聚氨酯吸音棉的多孔状松散结构导致未完全燃烧的吸音棉脱离主体掉落下来,造成大厅中部前10号桌附近无法靠近,北侧卡座及夹层疏散下来的人只能避开不断下落的“飞火”而绕到南侧卡座区,延长了疏散路线,加剧了场所内人员内心的恐慌和焦虑。

火灾发生后75s时刻,该场所内除卫生间以外的区域烟气温度均超过180℃,东面出口此时已被高温包围,来不及逃生的人员只能返回两侧卡座边缘寻求庇护,这反映了人群疏散时很强的“趋低温环境”效应。此外,在疏散过程中,特别是无法辨别方向时,人群存在盲目的“从众”行为[18-21]。火灾发生80s时,火场温度已接近峰值,东面出口附近也被大火和浓烟包围,人员已没有逃生的可能。

图8 一层人员疏散情况Fig.8 Human evacuation on 1st floor

图9 Z=1.8米高度截面烟气温度分布随时间变化趋势Fig.9 Temperature distribution ofZ=1.8m att=200/400/600/900s

图9给出了用FDS软件模拟得到的地面以上1.8米高度截面烟气温度分布随时间变化趋势。从中可以看出,火灾发生200s后火场温度逐渐降低,但东面出口温度始终较高,阻断了被困人员的逃生之路,因而人员只能等待消防救援。从视频中发现,西南角出口由于设置较为隐蔽,加上缺乏必要的疏散指示标识系统,除了个别服务人员熟悉该出口外,几乎没有人从西南角出口逃生。这从侧面反映了人员在逃生路线选择上的传统惯性认识——从“入口”逃生,往往忽视了在进入娱乐消费场所后应先了解其余安全出口的位置,以防不测。

2 总结

通过对火灾期间人员行为分析,得出以下结论:

(1)火灾发生后,人员确认火灾时间呈现出一定的正态分布特征;不同性别人员的确认火灾时间存在差异,女性确认火灾时间明显提前于男性,因此在该火灾中,女性成功疏散的比例高于男性。

(2)火灾发生后,由于受到浓烟、火焰、毒气的刺激,人们往往出现惊慌失措、恐惧不安以及群聚的依赖心理,人员行为差异很大,表现出较强的“趋低温环境”、盲目的从众性和行为的排他性;

(3)从安全疏散的角度考虑,该酒吧的出口设计应该改进,①取消东面主入口门斗的设置并优化桌椅摆设,保证主出口附近疏散路线畅通;②通向西南角出口的疏散指示标志应当醒目,便于场所内人员识别;③规范并限制装修材料的使用,出口附近及顶棚的材料应明确为不燃或难燃材料。

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Analysis on human behaviors during fires in typical entertainment places

WU Xiu-min1,2,LIU Quan-yi2,ZHANG Hui2,YANG Rui2

(1.Fuzhou Municipal Fire Brigade,Fujian Province,Fuzhou,350001,China;2.Center for Public Safety Research,Tsinghua University,Beijing,100084,China)

Due to the frequent occurrence of building fires,human evacuation during fires has drawn great attention from the society.By video of fires in typical entertainment places,the time difference in perceiving signs of fire and fire conformation between men and women were extracted,and the fire temperature variation tendency was analyzed by FDS.Based on these,this paper investigated the human responses and related irrational psychological characteristics in fire,and figured out subjective and objective causes.The results are useful for the recognition of fire hazards and safe evacuation.The relevant conclusions provide valuable guide for building fire performance-based design and evacuation.

Human behaviors;Fire conformation time;Evacuation;Psychology

TU242.4

A

1004-5309(2011)-0133-07

2010-04-25;修改日期:2011-05-18

国家自然科学基金资助项目(70833003)

吴秀敏(1980-),女,福建省福州市闽侯县公安消防大队十一级工程师,2003年中国人民武装警察部队学院消防工程系本科毕业,2011年获得清华大学公共安全研究院安全工程专业工程硕士学位。

刘全义,博士,E-mail:quanyiliu2005@126.com.