商场通道障碍物对人员疏散的影响研究

吴 浩，丁元春，翁发禄

（1.江西理工大学资源与环境工程学院，江西 赣州 341000；2.江西理工大学电气工程与自动化学院，江西 赣州 341000）

1 前言

随着中国经济飞速发展，人们的生活水平不断提高，各种消费需求不断增加，促使各种购物中心、商业综合体应运而生，遍地开花。购物商场一方面给人们的生活带来了便利，另一方面也带来了一定的灾害风险，例如火灾、地震等。商场建筑空间复杂、人流规模大，商品的种类繁多且大多燃点低，一旦出现火灾，损失可想而知。当灾害来临时，如何提高人员的疏散效率，尽可能地降低灾害带来的损失，是当前研究的热点。

商场作为一种聚集性公共场所，一旦发生危险，很容易造成群死群伤。商场事故严重地威胁着人民群众生命财产的安全，因此为商场制定切实可行的人员疏散应急预案是必要的。商场通道具有人员密集、流通量大的特点。商家为了提高某些商品的知名度，经常在通道处摆放展台，对商品进行宣传和促销。如图1 所示。展台摆放在通道位置无疑对紧急情况下的人员疏散会产生一定的影响。基于以上情况，本文主要通过计算机仿真研究展台的形状及位置对疏散的影响，进而实现为商场通道及展台的设计及展台的摆放提供理论依据。

2 疏散建模

某商场一楼的平面图如图1 所示，其具有4 个出口及2部上下楼电梯。为了研究展台等障碍物对人员疏散的影响，在此选择出口1 处的通道部分为研究对象。该通道宽12 m，长15 m。为了研究不同形状障碍物对疏散的影响，本文选择了五种典型形状障碍物作为研究对象：正方形、三角形、平行四边形、圆形、梯形物体，如图2 所示。障碍物距离出口中心线3.5 m，正方形、三角形、平行四边的边长均为4 m、圆形的半径为2 m、梯形的下边长为5 m，上边长为3 m，高为4 m。

图1 商场第一层平面示意图

图2 障碍物形状及其对疏散的影响

3 障碍物对人员疏散的影响

3.1 障碍物形状对疏散的影响

基于上文所得模型, 将计算机随机产生的1 200 个随机被疏散人员放置于商场的第一层，并让其均通过出口1 进行疏散。经计算机仿真后，得到5 种情况及无障碍物情况下的1 号出口通行效率，如图3 所示。

图3 不同障碍物条件下1 号出口的通行效率

由图3 可知，障碍物形状不同阻碍作用也不同。无障碍物时的通行效率最高，平行四边形和梯形障碍物对出口人员疏散的阻碍作用最大；正方形和圆形达到的通行效率较高，仅次于无障碍物情形，且圆形的通行效率高于正方形。图3显示了疏散过程中某时刻的人员分布情况。在人员密度较低的情况下，中心线上的正方形和圆形类型障碍物将原本单一的人流平均分割为两股，两侧疏散较顺畅，不易形成拥堵点，障碍物的边缘起到一定的导流作用；而梯形和三角形障碍物造成两侧通道为渐缩形状，容易形成拥堵点；而平行四边形造成两侧通道一边为渐扩，另一边为渐缩形状，容易在渐缩一边形成拥堵点。

3.2 障碍物位置对疏散的影响

在此选择上文所述正方形作为障碍物，先将障碍物设置在1 号出口中心线上距离出口0.5 m 处，每次疏散结束后依次将障碍物向室内移动0.5 m，然后在同等人员属性条件下进行重复疏散实验，直到障碍物距离出口6.5 m。经计算机仿真得到1 号出口的平均通行效率，如图4 所示。

图4 障碍物位置对疏散的影响

由图4 可知，当障碍物距离出口在0.5～3.5 m 时，人员通行效率变化基本不大，但3.5～6.5 m 之后急剧下降。因为在0.5～3.5 m 时，障碍物距离出口还较近，出口通道也有一定的长度，疏散人员从室内区域到出口通道还有足够的缓冲时间，这时候并没有形成“瓶颈”。而当障碍物距离出口3.5～6.5 m 时，障碍物逐渐逼近走道，“瓶颈”逐渐形成，导致人员在区域1 大量密集、拥堵，疏散效率快速下降，这时候瓶颈的疏散效率是主要影响因素。

3.3 障碍物宽度对人员疏散的影响

在距离1 号出口位置4 m 处设置一个边长为0.5 m 的正方形障碍物，控制障碍物纵向长度不变，每次疏散结束后依次将障碍物横向宽度增加0.5 m，然后在同等人员属性条件下进行重复疏散实验，直到障碍物宽度达到5 m。经计算机仿真得到1 号出口的平均通行效率，如图5 所示。

图5 障碍物横向宽度对通行效率

由图5 可知，障碍物宽度与出口的平均通行效率呈负相关，随着障碍物宽度的增加，出口的平均通行效率逐渐下降，说明其阻碍作用也逐渐增大。高人员密度及低人员密度情况下，两曲线基本重合，说明这时候中心线位置的障碍物的横向宽度已经成为影响疏散的主要因素。

3.4 障碍物长度对人员疏散的影响

取第一层为研究对象，在距离1 号出口位置0.5 m 处，设置一个边长为0.5 m 的正方形。控制障碍物横向宽度不变，每次疏散结束后依次将障碍物纵向长度增加0.5 m，然后在同等人员属性条件下进行重复疏散实验，直到障碍物纵向长度达到6.5 m。经计算机仿真得到1 号出口的平均通行效率，如图6 所示。

由图6 可知，在低密度人群及高密度人群的条件下，纵向长度变化对出口通行效率影响均不大。

4 结论

本文主要研究了商场通道障碍物对人员疏散的影响。通过计算机仿真模拟可知：①平行四边形和梯形障碍物对出口人员疏散的阻碍作用最大；正方形和圆形达到的通行效率较高，仅次于无障碍物情形，且圆形的通行效率高于正方形。②障碍物靠近出口（距离出口0.5～3.5 m）可提高出口的通行效率；当障碍物距离出口3.5～6.5 m 时，容易形成“瓶颈效应”，进而降低通行效率。③障碍物宽度与出口的平均通行效率呈负相关，随着障碍物宽度的增加，出口的平均通行效率逐渐下降。④障碍物的纵向长度变化对出口通行效率影响均不大。