建筑通道內(nèi)小群體逃生行為模擬研究

王曉璐　郭瑋

摘 要：建筑通道內(nèi)由于狹窄和拐角等結(jié)構(gòu)特性，會短時間內(nèi)使人群密度驟升，加劇恐慌，導致群體內(nèi)部的小群體行為和結(jié)構(gòu)變化更加劇烈，提高疏散過程危險性。研究建筑通道內(nèi)的小群體逃生行為，對建筑安全疏散和應急指揮有深遠意義。

關鍵詞：建筑疏散；多源信息；自組織行為

中圖分類號：TU111.195 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0182-02

1 引言

建筑通道內(nèi)，拐角或狹窄出口通常是疏散瓶頸，因人群密度驟然升高，逃生群體中會有大量小群體頻繁發(fā)生跟從、裂解等行為，特別是非正式小群體，因具有臨時性、不穩(wěn)定性，其疏散過程更加復雜。目前幾乎沒有從信息視角分析非正式小群體行為的相關成果，通常是以親緣性或規(guī)定數(shù)量的小群體為研究對象[1]，研究方法包括真人實驗與建模仿真[2-3]。本文提出多源信息場模型，建立個體間的信息交互機制和基于信息認知的非正式小群體形成規(guī)則，更真實客觀的描述小群體行為。

2 多源信息場模型

采用元胞自動機模型框架建立多源信息場模型，至少描述兩種信息及個體間的信息交互機制。

（1）個體和安全出口的路線信息、，用歐幾里得距離計算，為從個體位置到其他個體位置或安全出口的最短路線距離。個體對不同有不同的掌握程度。較大時個體有充分路線知識，能按最短路線逃生，故速度較快；則個體只能隨機運動。（2）聲音、手勢或運動方向都可傳遞逃生路線信息。個體在半徑范圍內(nèi)釋放載有相同或不同目標路線的信息粒子進行傳遞，總數(shù)為個。圖1所示給出了兩個個體分別從上、下房間向通道右側(cè)出口逃生過程中信息場的覆蓋范圍和場值示意圖。

若個體所在格子中有粒子，即為收到信息，會增大相應路線的值，表示更熟悉該最短路線，關系為：

基于上述規(guī)則，個體會考慮距離和熟悉程度兩個因素，以距離最近的和最熟悉路線的出口目標、其他個體目標這兩者的綜合方向進行移動。當所有被選擇作為目標的個體構(gòu)成了封閉環(huán)，則其中總有一個個體成為leader。這些個體共同構(gòu)成了臨時性的非正式小群體。

3 仿真

下面通過仿真研究建筑通道內(nèi)小群體逃生行為的規(guī)律性和疏散效率。在圖1場景中設置總?cè)藬?shù)為100人，初始時平均隨機分布在上下兩房間內(nèi)。變化通道長度d，取值范圍為{76，72，…，4，0}，共16組，單位為格子。則上下房間人流的匯聚點將以4個格子的固定間距向出口靠近。 ，，，。記錄每組過程的信息總量（圖2所示）和總疏散時間（圖3所示）。

結(jié)合圖2和圖3可知：（1）隨d值減小，信息總量曲線峰值逐漸減小，峰值出現(xiàn)的時間點逐漸后移。信息總量峰值對應人群密度瞬時最高值。通道長度減小時，上下房間人流匯聚需轉(zhuǎn)彎的角度有所減小，有效緩解了匯聚時人群密度驟增的程度。（2）當通道越長，人流匯聚點與出口越遠，信息總量先上升達到最高值后下降，且最高峰值出現(xiàn)在通道最長（d=76）時，此時總時間也位于高值區(qū)間（高于450時步）。因此，狹窄空間內(nèi)人流的匯聚會帶來瞬時密度驟升，最不利于疏散。（3）而通道越短（d<=12），匯聚點與出口越近，信息總量曲線越平穩(wěn)，總時間也較短（低于300時步）。故人群在建筑空間內(nèi)越均勻分布，消除高人群密度區(qū)域，更有利于疏散。

4 結(jié)語

本文建立了多源信息場模型，給出了非正式小群體的信息交互機制和形成規(guī)則，通過建筑通道內(nèi)的模擬研究得到結(jié)論：（1）從信息傳播和信息導向行為視角可以客觀真實地描述非正式小群體的逃生行為。（2）狹窄空間內(nèi)人流的匯聚會帶來瞬時密度驟升，延長疏散時間。（3）建筑空間內(nèi)若消除可能的高人群密度區(qū)域，人群盡量分散，會有效縮短疏散時間，更有利于疏散。

參考文獻

[1]Wang Z， et al. Effect of vertical grouping behavior on pedestrian evacuation efficiency[J]. Physica A， 2013，（20）：4874-4883.

[2]You L， et al. The simulation and analysis of small group effect in crowd evacuation[J]. Physics Letters A， 2016，（41）：3340-3348.

[3]Ma Y， et al. Experimental study on small group behavior and crowd dynamics in a tall office building evacuation[J]. Physica A， 2017，（473）：488-500.