人因習慣心理對安全疏散的影響研究

益　朋，李　華

(西安建筑科技大學 材料與礦資學院，陜西 西安710055)

0　引言

目前，人員密集場所緊急情況下的安全疏散已成為社會公共安全保障的重要組成部分。影響安全疏散的主要因素有建筑物自身結構，疏散人員的性別、年齡、知識水平、個人能力及心理因素等[1-3]。其中針對人員心理因素對安全疏散的影響問題，國內外學者已經做了較多研究，Helbing等[4]發現，人員具有從眾心理，人們傾向于面朝人多的方向行動，進而導致某些適合的逃生出口未被利用；Sime[5]考慮火災的發展過程以及人員對火災的心理反應和行為特點，提出OREST概念模型；閻衛東等[6]采用多元線性回歸分析和曲線估計方法，建立了人員心理因素影響下疏散時間模型；何理等[7]調查了地鐵乘客特性，應用相關性分析得出年齡、職業、使用頻率是影響疏散行為的顯著因素；鄔劍明等[8]調查了火災中個體的心理狀況特點，得出性別、年齡、現場狀況和類似經歷是影響個體心理的主要因素；陳偉珂等[9]通過調查問卷分析，指出在熟悉環境下遇到緊急情況安全疏散時，習慣心理將對人員的疏散行為產生較大影響。

由此可見，人員心理是影響安全疏散的一個重要因素，而當建筑內人員特性相對固定，對環境熟悉程度較高時，習慣心理對安全疏散的影響將會更加突出。然而，現有研究通常將人員心理作為一個整體項目來考慮，并未單獨深入討論習慣心理對安全疏散的具體影響，而且對于人員在熟悉環境中，哪些外在因素會導致習慣心理的產生，以及習慣心理對安全疏散的具體影響的研究還不多見。本文以某高校學生食堂為例，探討人員在熟悉環境中習慣心理的影響因素，并通過模擬疏散軟件分析人員在習慣心理影響前后進行安全疏散的差異，研究結果可為高校人員密集建筑的優化設計與大學生應急能力的安全心理教育提供幫助。

1　安全疏散時的人員心理及尋路特性

在安全疏散時，人員的行為是其心理的外在表現，而心理差異又與性別、年齡、環境熟悉程度、專業知識訓練、個人習慣、個人經歷、個人能力等多種因素有關，人員疏散時心理的變化會導致行動的盲從、驚慌、行動遲緩等，從而拖延疏散時間[10-12]。

如果人員對建筑和周邊環境熟悉度高，性別比例和年齡都在相對固定區間內，那么當發生緊急狀況進行安全疏散時，建筑結構[13]和個人習慣心理，將會成為影響疏散行為的主要因素，但人員的恐慌和從眾心理可能會導致其對逃生路線的選擇發生改變，甚至表現出跳樓等極端行為。李曉萌[14]以“出口偏向度”來定量描述人員對建筑內不同出口的熟悉程度的差異，以人員對不同出口的方向勢的大小來反應其對出口的選擇習慣，但并未考慮人員與各個出口的實際距離，當人員距離某出口較近時，他可能放棄原出口偏向而選擇從更近的出口逃生；李意、王春雪等[15-16]提出了一種疏散狀況下個體恐慌度的量化模型，在對不同個體因素、環境因素和心理因素調查的基礎上，計算出人員的恐慌程度，但并沒有深入研究恐慌程度與習慣行為、從眾選擇之間的關系；魏震[17]從心理學角度，對人員短距離尋路特性進行分析，提出人員在疏散時除了遵循最短距離原則，還應考慮線路的擁堵狀況，理性的尋路選擇應綜合考慮最短距離和更為通暢的線路，如果人員有明顯的由于恐慌引起的決策能力下降，出現從眾行為時，線路擁堵狀況因子引起的尋路決策將發生反轉。

本文在總結以上學者的研究基礎上，提出一種改進的綜合考慮人員習慣心理、恐慌心理、從眾行為影響下人員疏散時的路線選擇模型。若以Ti表示疏散時第i個出口對個體的吸引力，其計算方法如式(1)所示：

(1)

式中：Pi表示個體對第i個出口的偏向勢值；Pmax為一組劃分方式中Pi的最大值；Di表示個體到第i個出口的距離，單位為m；Ni表示第i出口理論最大聚集人數的百分比；H表示個體的恐慌度量化值。

通過式(1)計算各個出口對個體的吸引力Ti，則吸引力Ti最大值所對應的出口即為個體在習慣、恐慌和從眾心理共同影響下對疏散出口的最終選擇。

表1出口選擇偏向度劃分
Table1Thedegreeofexit’sselectionbias

偏向度偏向勢值Pi非常偏向0比較偏向1一般偏向2很少偏向3基本不偏向4完全不偏向5

影響因子exp[(1-Ni)·H]-1反應了個體恐慌情況下導致的從眾行為產生的影響，即個體會向人員聚集更多的出口移動，恐慌程度越大，這種傾向越明顯，而出口人員聚集程度越大，則更容易吸引從眾行為的人員。其中Ni由建筑物內部結構和人員分布的初始情況決定，H可由式(2)計算得到。

(2)

式中：ri和βj分別為人員個體因素和環境因素的權重值；αi和bj分別為人員個體因素和環境因素的子因子所對應的恐慌程度分值；θi和θj分別為個體心理因素恐慌度量化調查表所得分值與該因素子因子平均分的比值。

2　習慣心理的影響因素

為了得到人員在熟悉環境中習慣心理的數據，本文以某高校學生食堂為例，調查人員習慣心理和行為的影響因素。該校學生食堂位置和各出口示意如圖1所示。食堂位于校園西北角，地上3層，地下1層，南側為通向教學樓的道路，東南側為學生宿舍。食堂地下一層東側有3個出口和1個樓梯口連接下沉廣場，食堂一層南側1個正門和1個樓梯口連接通往教學樓的道路，東南側有1個出口連接通往人員宿舍的道路，東北側有1出口連接通往學校北門(門未開通)的道路。

圖1　食堂的位置和出口Fig.1　Location of the dining hall and its exits

問卷調查對象為本校安全工程專業4個年級共346人，收回有效調查問卷320份，總結問卷調查結果如下：

1)人員基本特性方面，接受問卷調查的人員男女比例約為1.5∶1，年齡段以17～26歲為主，人員身體狀況均為良好。

2)認知水平方面，有92%的人員表示對建筑及周邊環境比較熟悉，知道大部分安全出口的位置，有55%的人員認為自己具有一定的專業疏散知識，有72%的人員表示遇到緊急疏散情況時不會過度恐慌，但是絕大多數人沒有實際經歷。

3)習慣特性方面，所有人員都表示自己有習慣的出入口，最為習慣的出入口均位于食堂靠南的方位。有29%人員表示，遇到緊急疏散時依然會選擇從習慣路線撤離。

人員基本特性調查相關數據如圖2所示。

圖2　人員基本特性Fig.2　Basic characteristicsof the investigator

為了更加深入的了解人員的習慣成因和緊急狀況下的出口選擇傾向性，后期又對食堂內就餐的100名人員進行了面對面訪問，重點以個人習慣及習慣心理的影響因素調查、人員習慣出口偏向度的數據調查、人員心理因素恐慌度量化數據調查為主要內容，調查結果如下：

1)個人習慣和影響因素方面，位于食堂負一層和一層的同學都會選擇從本層的出口離開；二層和三層的同學無特殊情況時，最終會從一層的出口離開；有30%左右的同學表示，從來不使用食堂東北側的出口，此比例在樓層越高時還會進一步提升；所有同學都表示更習慣于從食堂面向南側的一樓正門或樓梯口進出。導致個人習慣產生的主要原因，是由于食堂位于校園西北角，西側和北側無人員活動場所，而東北側的道路由于學校北門不開通，也基本無人行走，同時，由于人員在食堂就餐后的目的地大多是宿舍或教學樓，因此不論是進入還是離開食堂，絕大部分人員都更加傾向于使用建筑物南側的出入口。

2)對訪談人員假設需要緊急疏散情況，依照表1進行Pi偏向勢的調查，統計各出口Pi值的選擇人數，結果如表2所示。

表2　各出口偏向勢選擇人數統計　人

由表2可知，位于食堂一層南側的1，2號出口Pi值普遍較低；而4號出口Pi值相對較高，3號出口對本來處于一層的人員有一定吸引力，但是對于從二層和三層通過中部樓梯下樓到一層的人員來說，在前往3號出口的途中會先達到更靠近2號出口的位置，所以3號出口對二層和三層的人員沒有吸引力；負一層6，7，8號出口Pi值相近，5號出口由于位于4號出口下方，而又不和負一層內部聯通，在實際疏散過程中負一層的人員無法到達5號出口，而其他樓層的人員會先經過4號出口，因此對人員完全無吸引力。

3)人員心理因素恐慌度調查方面，依據文獻[16-17]設計的調查問卷計算個人恐慌度量化值，計算結果統計如表3所示。由表中數據可知，雖然在問卷調查中表示不會過度恐慌的人數較多，但是根據心理因素測試調查表得到的結果還是顯示，只有50%人員的心理恐慌傾向處于極小和較小狀態，可見在實際疏散過程中，還是需要考慮到恐慌心理以及其產生的從眾行為的影響。

表3　恐慌程度量化區間人數統計Table 3　Data statistics of quantification of panic

3　習慣心理對安全疏散的影響

3.1　疏散模型的建立

為了研究習慣心理對疏散時間和出口利用情況的影響，選取Pathfinder軟件進行模擬疏散分析，圖3為在Pathfinder軟件中所繪制的學生食堂平面圖。根據食堂內實際就餐人流量情況，設置總人數為750人，男女比例為1.5∶1。人員年齡、身高、肩寬和速度設定為一個區間[18-19]，具體如表4所示。對于人員的習慣特性和恐慌、從眾行為特性方面，依照表2和表3的統計結果，按相對比例為每層的人員隨機設定出口偏向度Pi和恐慌度H。而每層內的人員聚集狀態Ni，根據食堂內部結構、出口分布和座位分布進行設定，如表5所示。

圖3　食堂各層平面示意Fig.3　The plan of each floor of thedining hall

表4　模擬疏散人員基本參數設置Table 4　Basic parameters of people in evacuation simulation

3.2　數據分析

由以上建立的疏散模型，分別進行常規情況和考慮式(1)影響下的習慣情況，共2種狀態下的疏散模擬，對從人員開始行動計算的疏散總時間和各個出口的使用情況進行對比分析。模擬結果顯示：不考慮人員習慣的情況下，疏散總時間為207.8 s；而在考慮人員習慣的情況下，疏散總時間為220.3 s，總時間延長了12.5 s，各個出口使用情況發生了較大的變化，模擬疏散數據統計如表6所示。根據表6數據，可初步分析如下：

表5　各層內人員聚集分布狀態設定Table 5　Agglomeration situation of each exit

1)負一層各出口的使用情況變化

5號至8號出口疏散的總人數減少了17人，減少來自于原來通過內部樓梯和東北側5號樓梯下樓的人員；而在疏散中期，由于無法看到負一樓的情況，位于其他出口排隊的人員也不會選擇改變路線下負一樓，這導致負一層7號出口的最后使用時間有較大差異。由此可見，在習慣心理的影響下，負一層和一層之間的人員流動變得更少，疏散過程中一層的人員更習慣從本層出口逃離，而二層和三層的人員并不愿意走內部樓梯下樓去探索新的無法明確看到的路線，這與之前的調查結果一致。另外，由于恐慌和從眾心理的影響，由式(1)計算的結果中，負一層有20人改變了單純由習慣因子所決定的最終出口，產生的從眾行為導致7號出口使用總人數有所增加。

表6　各出口模擬疏散數據統計Table 6　Data statistics of each exits

2)一層各出口的使用情況變化

①一層的1號至4號出口在考慮由式(1)影響下的習慣心理前后，其使用時間、出口人流率和總疏散人數有較大的變化。

疏散時間方面，位于一層南側和東南側的1,2,3號出口，使用時間分別由191.0,42.7,33.2 s增加到220.3，151.0，74.2 s，而東北側4號出口的使用時間由208.1 s降低到92.0 s。并且1號和2號出口的出口人流率無較大變化，但3號和4號出口的人流率明顯降低，這是因為1、2號出口為人員的習慣出口，在考慮習慣心理影響時，選擇它們的人員增加，導致使用時間增加，其中2號出口的使用時間增幅最為明顯。

②疏散人數方面，1,2號出口的疏散人數由185人、85人分別增加到193人、288人；而3號和4號出口的疏散人數由33人、251人減少到13人、77人。由此可見，在習慣心理的影響下，二層和三層會有更多人員選擇1號樓梯口下樓，或通過建筑中部的樓梯之后從一層的2號出口離開，導致1號樓梯口和2號出口人員增加，最終2號出口成為疏散人數最多的出口，而1號出口成為決定疏散總時間的關鍵出口；相應地，由于是非習慣出口，東北側4號出口出現了明顯的人員減少，同時3號出口由于對二層和三層的人員無吸引力，疏散人員也有所減少。

Pathfinder軟件統計了每個出口在各個時刻的人流量，其在時間上為一離散數列，可以在軟件內或通過其他數據分析軟件將其進行低通濾波后轉化為連續曲線，以便更加直觀地顯示各個出口的人流量隨時間的變化的情況。圖4為綜合考慮習慣心理、恐慌和從眾心理影響前后食堂一層的4個出口的人流率曲線，結合表6數據，可以進一步分析得到以下結論。

圖4　建筑一層各出口在考慮習慣因素影響前后的人流率Fig.4　Flow Rate of each exit in floor 1 before and after considering the effects of habit factors

1)位于食堂南側的2號正門和東北側的4號樓梯口在考慮習慣心理影響前后變化最為明顯，在考慮人員心理因素之后，2號正門承擔了更多疏散二樓和三樓人員的任務，且由于門寬度為各出口中最大，擁有更高的瞬時人流率，在整個疏散過程中呈現出人流量最大，單位時間通過率最大，排隊時間較短的狀態，這對安全疏散是非常有利的；而4號樓梯口的使用人數則大大減少，起到的疏散效果也更低。2號出口成為主要疏散出口，而4號出口人流量減少，這與之前的調查中人員的習慣選擇相一致。

2)不論是否考慮人員心理因素影響，1號樓梯口總是疏散二層和三層人員的主要出口，但由于寬度小，可提供的最大人流率較低，導致雖然疏散總人數不及2號出口，但排隊時間較長，總使用時間最長，是決定疏散總時間的關鍵出口。1號比2號出口在疏散過程中多使用了69 s，且從人流開始進入時，就一直保持滿負荷狀態，疏散負擔最重。若能增加1號出口的寬度，可以對此建筑的安全疏散效率產生更加有利的影響。

3)由于到達3號出口的過程中，大多數人員首先會靠近2號出口，而2號出口又有足夠大的寬度來吸引人流，所以即便3號出口擁有僅次于2號出口的寬度，也沒有得到很好的利用。由此可見，在此建筑中，出口的相對位置比出口的寬度更能影響疏散時出口的使用情況；同樣5號出口由于在4號出口垂直方向的更遠端，對于疏散過程完全起不到作用，僅能作為非疏散情況下一個連接一層和負一層的通道。

而在人員個體疏散用時方面，由式(1)計算結果中由于恐慌導致的從眾人員個體的疏散情況統計如表7所示。可以看出，產生從眾行為而改變出口選擇的總人數為130人，在各樓層均勻分布；從眾行為主要發生在負一層中部的7號、一層南部的2號和1號出口，其中走向1號和7號出口的人員個體疏散總時間有延長的趨勢，這些人員相比不改變出口選擇時所需要的疏散時間的平均時間差為9.93 s和1.01 s；而走向2號出口的人員疏散時間反而減少，其平均時間差為-1.09 s。由此可見，當從眾行為導致某出口人數增多時，寬度較小的出口負擔將更加嚴重；但寬度較大，疏散能力較強的出口，在其疏散能力范圍內的人員增加反而能提高疏散效率，減少個體疏散的時間。因此，在建筑物人員易聚集方位上設置足夠寬敞的出口，對疏散將是有利的。

表7　從眾行為人員數量及平均疏散時間差　s

4　結論

1)人員處在熟悉建筑環境時，容易形成較為固定的行進路線和出口選擇習慣，習慣心理的產生和建筑物周邊環境、人員運動目標、建筑物出口方位等因素有關，習慣心理會對緊急情況安全疏散造成影響。

2)人員易聚集的出口可能會由于從眾行為而承擔更多人流量，故在建筑設計時，應充分考慮內部結構設計和臨近各出口的人員數量，將容易產生人員聚集的出口設計為更寬的形式，以應對安全疏散時更大的人流量。

3)人員習慣性較強的出入口最有可能成為影響疏散總時間的關鍵出入口，故建議在建筑設計階段，充分考慮可能的人員習慣心理的影響，合理設計主要出口的方位和寬度，在人員的習慣運動方向設置更加寬敞的主要出口，以提高緊急情況下安全疏散的效率。

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