火灾中人员疏散运动行为研究综述
卢君 万竞
（杭州市萧山区公安消防大队，浙江 杭州）
摘要：对火灾中人员疏散运动行为研究历程进行了回顾；指出了影响火灾中人员疏散运动行为的三个主要因素：火、环境和人；列举并综述了人员疏散中几种常见的个体行为：信息辨识行为、非适应性行为、恐慌行为、返回行为、穿过烟气行为等；以及几种常见的群体行为：从众行为、亲情行为和小群体行为、人员流动“相变”现象、推挤行为以及男女性别差异等。最后，总结了火灾中人员疏散运动行为研究现有研究特点，指出了其中的不足与发展趋势。
关键词：人员疏散；个体行为；群体行为
1 引言
人员安全疏散是建筑性能化防火设计与评估的重要判据之一，而建筑火灾中人的行为反应是影响人员安全疏散的主要因素。研究人员疏散运动行为，对于建筑性能化防火设计、建筑防火安全逃生管理与教育具有重要意义。
人员疏散运动行为的研究最早开始于20世纪初的美国［1］，当时已经有部分针对车站、剧院、商店和政府大楼进行的人员疏散演习或者“实验”研究，并将主要研究成果用于了1935年美国政府的“建筑物出口设计与建造标准”的制定。但是在20世纪30～60年代，由于缺少政府资助和支持，世界范围内这一领域的研究并没有太大进展［2，3］。20世纪70年代末80年代初是研究成果最多的时期。侧重于对幸存者的灾后调查。对一些非适应性行为，如恐慌、返回等也进行了大量的调查和统计工作。20世纪80年代中期以来，火灾中人的行为研究开始进入计算机模拟研究阶段，国内外研究人员运用网络技术、最优化技术、虚拟现实技术手段等，在二维或三维建筑空间开发了许多火灾中人员应急疏散行为的计算机模型。
在研究手段和方法方面，对火灾中人员行为的研究主要从两方面进行：其一是试验研究，通过火灾事故灾后调查，疏散演习和问卷调查等方式，取得基础数据，进而应用统计学、心理学等理论方法进行分析研究，以得出个体行为、群体行为的特殊规律；其二是模拟分析，利用计算机模型模拟建筑物内发生火灾后人员的应急反应、疏散路径选择、逃生过程等，从而找到人群疏散规律，获得疏散瓶颈位置、疏散时间等，用于评估建筑物的防火设计。
本文将重点回顾近年来在人员疏散运动行为研究领域的最新成果，分析各研究成果的特色与缺陷，并在此基础上预测人员疏散运动行为研究未来的发展方向与研究趋势。
2 人员疏散运动行为影响因素
影响火灾中人员行为的因素多且复杂，一般认为，火灾中的人员行为反应主要与三个方面的因素有关，即人的因素，建筑物的因素和火灾环境的因素［4～6］。
（1）建筑因素。包括建筑布局、通道宽度、通道畅通程度、照明条件和安全疏散引导系统等方面的影响。
（2）火灾因素。包括火灾产生的热、烟等所造成的高温、能见度降低、毒性等对人员行动造成的影响。
（3）人员因素。包括性别、年龄、身体状况、心理素质、受教育程度、对环境熟悉程度、疏散人员之间的社会关系以及特殊人群（如残障人士）的活动能力等。
以上三个方面的原因决定了人们在火场中疏散时，其逃生速度随个人所在位置和时刻的不同而不同。在火灾线索的察觉、火灾事故的确认以及疏散运动刚开始阶段，疏散人员的个体特性对疏散行为有较大影响。但随着火灾发展，人员由各自所在房间向公共空间拥挤，疏散过程中的群聚效应越来越明显，疏散行动表现为人群的整体流动。在研究人员疏散行为时，把所有因素都考虑到是不现实的，应针对不同的火灾场景特点，考虑主要影响因素，忽略一些次要因素。
3 人员疏散运动个体行为
（1）信息辨识行为。在火灾的觉察阶段和疏散阶段，人员都会通过辨识环境信息（包括火灾产物、他人言行和报警信号等）来作为行动依据。就拿报警信号来说，Wang［7］等经过调查警报声实际辨识率会随着声压级的升高而增大；Cohen指出，对于听力有问题的人员，闪光灯或变幻的可见光信号是火灾报警系统中的一种有效的指示信号，Daniel等对闪光灯出口信号的反映问题进行了实验研究；C Zhao和S Lo从统计学的角度印证了人们应急疏散时更容易选择红色的太平门。
（2）非适应性行为。适应性行为是指人员在紧急情况下做出的帮助他人逃生、灭火，通知他人或报警等有利于控制局面的行为；相反，如果某行为导致火灾向不利的情况发展或对他人造成了伤害，例如忘记了关闭着火房间的门或逃跑中撞伤了别人等，那么该行为就是非适应性行为。
（3）恐慌行为。恐慌行为是一种恐惧或逃跑的行为，这种行为常常是过分或判断不当的，可能并不局限于某个人，更可能传播到一群人。这种行为通常是不合常理的、非适应性的，会减少人群逃生的可能性。人们通常把火灾等事故的原因归结为紧急情况下人的恐慌行为所造成的不理智举动，但实际上，Sime、Proulx和Fahy等人的研究结果表明，没有证据能够证明火灾可以导致不理智的行为，相反，火灾中人们表现出的大部分是理智的，利他的，自适应性的行为。
（4）返回行为。“返回行为”指当人们安全撤离起火建筑物时，有的人却重返起火建筑的行为。大量数据表明：重返建筑的人员中主要为男性。重返建筑的原因有：灭火、取私人财物、检查火灾、通知他人、帮助消防队、取宠物、帮助疏散、救助病人等。对美国一部分火灾事故的统计结果表明，大约有1/3的人在逃到安全区以后又重新进入了着火建筑物，并且这些人非常清楚建筑内的危险。返回的原因中占比例最大的是“灭火”和“取贵重物品”。
（5）穿过烟气行为。人员逃生的路线可能会被烟气弥漫而能见度极低（可能降到2m以下），这时会有一部分人选择穿过烟气寻找记忆中的出口的冒险行为，也有一部分人会返回。统计结果表明决定人们是否选择穿过烟气的因素主要有两个，即人员对出口的记忆和逃生路线的熟悉程度以及人员对烟气的可见度、危险程度的判断。
4 人员疏散运动群体行为
（1）从众行为。所谓从众，就是在群体的影响和压力下，个体放弃自己的意见而采取与大多数人相一致的行为。早在2000年，Helbing发表在Nature上的一篇文章就已经提出了紧急情况下人群表现出来的盲目从众现象，并使用社会力模型对该现象进行了模拟；这立刻引起了另外一位学者的兴趣，并对该现象进行了讨论。赵道亮等人认为，疏散中的从众心理并不总是有害的；适度的从众心理可以起到信息传递的作用，使疏散更加有序；而过分的从众则会使出口的利用率降低或不平衡，从而导致疏散效率降低并延长疏散时间。进一步将疏散中的从众心理理解为“方向性从众”和“距离性从众”两种。前者是指人员由于社会性而倾向于周围人员聚集到一起，而运动方向并不一定要保持一致；后者是指人员在丧失自己对出口的判断力的时候，希望通过跟随周围大多数人的运动方向来找到出口。
（2）亲情行为和小群体行为。一般称因具有某种社会关系而聚集到一起的行为为亲情行为。亲情行为的后果就是形成了一个个具有亲情关系的人聚集在一起形成的小群体。目前这方面的研究多局限于模拟，而实地观测数据比较缺乏。例如，Yang等人的模拟研究表明，这种小群体的存在往往会成为人流中的障碍，不利于疏散；Singh等人结合对行人的简单观察，利用CrowdDMX模型对小群体现象进行了模拟。
“小群体行为”是较为常见的一种行为特征，即被疏散者在准备疏散之前先要同家人或亲戚朋友聚集在一起，然后再开始集体疏散。严格意义上讲小群体集聚疏散行为最初是由Perry等以及zelinsky等开始研究的。在疏散过程中，人们是倾向于先和家人、朋友等聚集在一起，还是会因为恐慌而自行逃生，这曾经是学者们争论的一个热点。然而社会心理学指出，人们在紧急状态下经常出现的情况是“一个群体（家庭成员和众多朋友）中的每个人都准备好之前，没有人开始疏散”。
（3）人员流动“相变”现象。大规模的人群运动会呈现出类似于颗粒流的性质，也就是说，当人员密度比较低时，人员可以自由移动，而当密度高到一定程度时，人群的移动就会受到限制甚至是不能移动或者突然出现崩溃。例如，Nagatani等人模拟了通道瓶颈处的人流从“自由相”到“阻塞相”的相变；Helbing等人观察并模拟了出口瓶颈处人流密度超过临界值时的“排队”现象和连续人流向间歇人流的转变；另外，Helbing等人还观察到了2006年1月发生在麦加朝圣时出现的高密度人流的“湍流”以及“停-走”波动现象。
（4）推挤行为。在低密度状态下，当运动方向不同或速度不同的人相遇时会出现轻微的推挤［6］，但不会造成推力在人群中的传递和积聚；当人流密度比较高时，人们之间会出现比较强烈的推挤，个体将失去对自己身体的控制而不得不跟随人流移动，并且人的推挤力会在人群中像多米诺骨牌效应一样传递和积聚，有可能会达到4500N以上。
另外，人员疏散过程中人员能够接收到周围环境和其他人员传递过来的信息并对其做出反应。Sime曾指出不能简单地把人员疏散中的建筑结构看作是一个物理结构，它还是一个行人流和信息流融合而成的信息系统，并且疏散中给疏散人员提供更多的建筑结构整体信息将更有利于疏散。Henein讨论了疏散中人员对信息的收集及对建筑内整体情况的了解程度对人员行为的影响，并对人员之间的信息传递现象和人群首尾之间的信息传递现象造成的群体各向异性进行了模拟研究。
（5）男女性别差异。男女性别因素所导致的行为差异在紧急情况下往往表现得更加明显。早在20世纪60年代，Henderson就通过对2000多人的实际调查观测统计了不同性别和年龄的人员移动速度分布情况，并用Maxwell-Boltzmann理论对结果进行了解释。结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产生不安全感。还有研究者对1141人（511男，630女）进行了问卷调查分析，结果表明，处在同样的环境中的男性和女性在面对同样的问题时会表现出不同的倾向。如女性较之男性更多的没有经历过消防疏散演练或火灾；女性比男性有较强的紧张心理、恐惧心理和从众心理；男性比女性更能做到就近逃生、更容易选择穿过密度较大和携带热量的烟气等行为方式等。Bryan等人对美国人在火灾发生后第一反应的调查统计研究中发现，得知火灾发生时，男性的第一反应更加倾向于“寻找火源”和“拿灭火器”，而女性则更加倾向于“通知消防队”和“帮助家人逃生”。赵道亮等人对一座高层办公大楼进行的火灾事故调查统计结果也表明，男性和女性在火灾中的第一反应和预动作时间上具有很大差异，女性在发生火灾后更加倾向于选择立即逃生，因此女性的预动作时间往往比男性短。由此可见，男性和女性在疏散过程中的行为表现对疏散过程和结果具有很大影响。男女性别差异对人员疏散过程来讲是一个很重要的因素。
5 结论
现有的研究工作对人员疏散运动行为的一些特殊行为和现象进行了调查和统计，研究手段也从观察研究、访问研究、描述研究向分析研究深化，从定性描述向定量分析发展。但是由于人员疏散行为本身的复杂性，以及影响人员疏散行为因素的多样性、复杂性和不确定性，对于形成这些特殊行为和现象的机理和过程，还缺乏深入的了解和掌握。
在今后的研究中，一方面需要继续开展广泛的实验演习、问卷调查、观测研究等活动来搜集大量的真实行人运动和人员疏散经验数据相关数据，为更好地认识人员疏散行为规律和计算机模拟提供依据；另一方面也要充分利用心理学、社会学的原理和研究手段，深入研究人员疏散行为的决策作用机理，更为深入地掌握人员疏散行为的本质。
参考文献
［1］ 李健.考虑环境信息和个体特性的人员疏散元胞自动机模拟及实验研究.合肥：中国科学技术大学，2008.
［2］ 赵道亮.紧急条件下人员疏散特殊行为的元胞自动机模拟.合肥：中国科学技术大学，2007.
［3］ 张培红.建筑物火灾时人员疏散行为的研究.沈阳：东北大学，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 9thInternational Fire Protection Symposium，Munich；2001.