紧急情况下地下商场内行人疏散实验研究

王 艳 （安徽省合肥市消防救援支队，安徽 合肥 230001）

地下商场作为地下建筑的主要类型，其建筑结构复杂，通过对人群紧急疏散现象的研究和分析，可以提前判断人群的运动特征，推测人群在紧急疏散时发生危险的临界点。对紧急情况下地下商场内人员疏散的运动特性和安全疏散的策略开展研究，具有非常重要的实际应用价值。

1 研究对象背景

本文对某地下商场（负一层）开展一次疏散实验。平面示意图如图1所示，本次的疏散实验选取地下商场内的部分区域进行，如图2所示。该疏散区域面积约900㎡，参与疏散的人数共147人，疏散人员分为5组，每组有28～30人。疏散实验开始前，各小组人员分别分布在商场内5个不同地点（位置1～位置5）。听到疏散指令之后，5组人员按照指定路径，同时进行紧急疏散，经楼梯疏散至地上一层安全地点，实验结束。

楼梯宽度为1 m，共30个台阶，踏板高0.2m，宽0.4m。直接连接地上一层。

图1 某购物广场平面布置图

图2 某购物广场疏散场景平面图

2 疏散实验设置

受实验人员身体条件及实验场景的限制，该疏散实验只做了一次。

①疏散实验人员的平均年龄为37岁，93%为周边单位的工作人员。其中，43%的人未参加过消防疏散演练，40%的人参加过1～2次，17%的人参加过三次及以上的疏散演练，78%的人对消防知识比较了解。

②对于地下商场内的疏散路线及出口位置，有12%的人员熟悉，有78%的人表示达到新环境后会仔细看疏散的路线图。

3 典型人员疏散特征

3.1 汇流现象和避让行为

图3 汇流现象和避让行为

在紧急情况下人群进行疏散时，位于不同地点的人员会选择不同的路径快速向出口处疏散，会在疏散路径的交汇处形成明显的汇流现象。在人群汇流、拥挤的过程中，疏散人员为了自身的安全，避免摔倒和受伤，会出现避让行为（图3）。

3.2 沿楼梯行走和拥挤现象

在紧急疏散情况下，由于疏散运动速度的加快，为保证自身的安全，同时由于周围环境光照条件的变化，行人会寻找依附物行走，在通过楼梯疏散至地上一层时，行人会手扶楼梯行走以避免摔倒，人群的运动速度也会变慢。

由于楼梯处的人群不能及时疏散至地上一层，会导致楼梯处的人群形成拥挤现象。人员间距变小，相互作用变大，容易造成人员摔倒，有进一步发展为踩踏事故的可能性。因此在楼梯、汇流处等拥挤地点安排引导员进行疏散指导尤为重要。

3.3 超越行为

在疏散实验过程中，行人超越行为的产生主要位于疏散通道和楼梯上。紧急疏散时，行人在较为宽敞的疏散通道内，由于后方行人着急快速疏散到地上一层，因此其运动速度大于前方行人，出现超越行为；在上楼过程中，位于楼梯外侧的行人速度大于楼梯内侧行人的速度，也会产生超越行为。

行人的超越行为也带来了一定的安全隐患，容易造成行人之间的碰撞，导致摔倒和受伤，在疏散过程中需要对超越行为予以引导和关注，避免发生危险。这种行为的分析和研究对于人员疏散模型的设计提供了更为准确和合理的依据。

4 数据处理及分析

根据在商场内多处关键地点录制的疏散实验视频，统计了人群快速疏散的疏散时间、流量以及速度等运动参数，这些参数对于评估人员安全逃生，以及指导疏散模拟研究具有重要的参考意义。

4.1 流量

疏散时间是表征人群疏散能力的重要参数，同时也是评估紧急情况下人群能否迅速安全逃生的重要指标。

本文统计了人群从疏散指令发出后至全部疏散至地上一层的时间，总共用时150 s，地下商场内的实验人群全部疏散完毕。疏散人数与时间的关系见图4，由图中所示结果可知，疏散人数与疏散时间大体是成线性递增的关系，但随着时间增加至75 s以后，图中疏散过程的斜率有所减小，这说明疏散人群的速度逐渐变慢，这是由于楼梯处产生拥挤现象，人员的运动速度变慢，人群疏散的较为缓慢。

图4 疏散人数与疏散时间的关系

计算地下商场各位置处的流量、流率，其计算公式如式1、2所示，式中的F代表流量，R代表流率，N代表Δt时间间隔内通过的人数，L代表通道的宽度。

统计了初始疏散位置1～位置5、交汇处以及楼梯处，人群的流量、流率等数据，见下表。地下商场不同位置处的流量对比如图5所示。楼梯在地上一层出口处的流量，计算公式见式1，流量随时间的变化如图6所示。

图5 地下商场不同位置的流量对比

图6 楼梯出口流量与时间的关系

地上商场各位置的流量流率

根据表1和图6分析可得，疏散通道的宽度越大，人群的流量、流率越大；商场各疏散位置的流量之和大于交汇处的流量（3.8人/s），从而会导致交汇处出现拥挤现象；由于楼梯较窄，流量会明显变小，拥挤现象更为严重。

图6是楼梯上疏散人数流量随时间的变化图，流量整体在0.75～1.75之间波动，该疏散实验楼梯处的平均流量为1.178人/s，人员运动稳定阶段的平均流量约为1.4人/s。

因此合理设置疏散通道的交汇处，以及疏散楼梯的宽度，对于有效、快速地疏散人群具有非常重要的意义。

4.2 速度

在疏散实验过程中，疏散人员开始快速疏散后，经过指定的疏散路径，到达交汇处，最后通过楼梯至地上一层。其中楼梯上最容易造成人员拥挤，是影响人群疏散时间的关键位置。

实验数据中，在楼梯上的人员速度大都集中在0.5 m/s～0.9 m/s，平均速度是0.79 m/s。在疏散位置1的人员运动速度均大于1.0 m/s，平均速度是1.71 m/s。位置1处的人员运动速度明显高于楼梯上的疏散速度。

5 结语

通过分析疏散实验数据，获得了紧急情况下人员的典型行为特征、运动速度和流量，得出以下结论。

①当地下商场内的人员在紧急情况下疏散时，人员会在疏散路径交汇处形成明显的汇流现象，并出现拥挤，同时疏散人员为避免摔倒和受伤，会出现避让行为；行人在楼梯上疏散时，会沿楼梯行走，由于速度减慢会出现拥挤现象，同时在疏散时，有部分行人会有超越行为。

②疏散通道较宽时，人群的流量、流率会比较大；商场内各疏散位置的流量之和大于交汇处的流量（3.8人/s），交汇处的流量大约降低1人/s，导致交汇处拥挤；较窄楼梯的流量会明显变小，拥挤现象更为严重。

③在楼梯上的人员速度大都集中在0.5 m/s～0.9 m/s，平均速度是 0.79 m/s。在疏散位置1的人员运动速度均大于1.0 m/s，平均速度是1.71 m/s。疏散位置的速度到楼梯上运动速度的骤减容易导致拥挤。对地下商场内，疏散通道的交汇处的宽度应大于2.8 m，减缓人员拥挤现象；楼梯出口处要引导人员快速离开，避免造成拥挤堵塞。

此外，地下商场的管理部门需要让商场内的人群了解建筑物的疏散路线和安全出口，紧急疏散中正确有效的疏散、逃生的宣传和指示，对地下商场内人群安全疏散非常重要。