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火灾疏散行为研究新突破:知行INS系统量化群体心理效应

随着我国人口的增加,公共场所往往会出现人口聚集的现象,这使得火灾等紧急事件更容易发生。而公共场所火灾疏散是公共安 全研究的核心环节。在紧急情况下,人员的疏散效率并不仅仅取决于建筑结构与疏散设施,更受到其心理状态与个体行为的关键影响。这些由恐慌、从众、亲情等复杂心理驱使的行为,往往会导致疏散路径选择失当、时间延长、引发堵塞,从而显著增加疏散过程的不确定性。因此,本文旨在通过知行INS人员行为模拟仿真系统,深入剖析小群体、从众及亲情这三种典型心理行为的内在逻辑,揭示其对疏散效率的具体影响,进而为优化疏散策略提供理论依据。

一、人员疏散的特殊心理和行为

在紧急情况下,人员疏散会出现一些特殊的现象,通常为以下为三种典型行为:

1.小群体现象:人员聚集在紧急疏散的时候,人群有回避危险、愿意靠近人群的特征,表现为在火灾中建筑物内的人员集中到一个房间,尤其是通风良好的有阳台的房间。此外在疏散过程中人员往往也是成群的疏散,出现小群体现象。聚集的人群可以起到减轻紧张和焦虑的功能。但会导致疏散不连贯、出口堵塞。

2.从众心理:从众现象所谓从众,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,即通常所说的随大流。火场中的人们由于不安和恐慌更容易受周围人的影响,更愿意靠近人群,他们更愿意跟随前面的人或大多数人,其逃生行为与平时的运动习惯以及疏散演习有较大差别。从众心理除了有个体差异以外与外界条件也有关系,如火势严重时,从众心理往往会增强。在疏散过程中分为方向性从众(有利)和距离性从众(有害)。

3.亲情行为:表现为等待、返回、聚集,显著延长疏散时间。返回行为调查发现在多数火灾中有些人员的行为反应是转回去和再进入,主要原因可能有抢救个人财产,通知或帮助其他人,寻找亲人或协助灭火等等。通常情况下,返回行为是可以理解的,如当孩子在火灾中失踪时父母常有再进入行为,但其会带来负面影响,妨碍建筑物中其他人员的疏散。

二、知行INS模拟分析

2.1小群体现象

实际场景模拟长廊,整个长廊10m×50m,房间为10m×20m,房间仅有一个出口的情况。图中三种颜色的圆柱体分别代表不同类的人群。此次研究,将所有人员分成三组,每组人数100,随机分布,总人数人300。

通过知行INS软件进行模拟分析可以发现,是否存在吸引力对整体疏散流畅度是有较大影响的,不存在吸引力时人员通过出口后的疏散是连贯的,而存在小群体时的人员通过出口后的疏散不连贯,而这种现象发生的原因是小群体在疏散时会下意识寻找伙伴。存在小群体的疏散过程中,相同类的人员会聚集在一起集体疏散。这种小群体的疏散行为会增大人员离开出口的难度,也会使整体疏散时间延长。当我们增大同类人之间的吸引力时,门口的人员聚集、徘徊,造成堵塞的现象将会更加严重。

2.2从众心理

此场景模拟现实生活中的一个典型场景,在走廊两侧分别有两个房间。房间大小7.5m×7.5m,走廊的有效宽度人员为了防止碰壁会与墙壁保持一定距离为2m。在四个房间中布置了四种类型的人,总人数200,初始随机分布,如图所示。

知行INS模拟结果:当存在某种从众心理时,即在某一范围内的人之间有相对一致的运动方向时,撤离时间为94秒,当从众心理严重时,即在人与人之间具有较大的吸引力时,撤离时间变为180秒。由此发现,在撤离过程中,从众心理并不总是有害无益的,而适当的从众心理又使人员撤离有了方向性,避免了从信息传递中起到信息传递作用的盲目乱走现象的发生。但如果从众心理严重,人与人之间的吸引力过大,行人聚集过多,忽视了自身的能动性,就会使撤离效率减弱,尤其是在出口时容易发生堵塞。

2.3亲情行为

场景及房间结构同上。在四个房间中各存在一组小家庭,小家庭成员数目5人,其余人员都是普通独立个体,即不存在同类人员吸引力。总人数160人,初始随机分布,如图所示。

通过知行INS软件模拟发现,这几个小团体在撤离过程中,总是先拼尽全力聚集在一起,然后再撤离,于是就出现了“返回”、“等待”等在现实撤离中司空见惯的现象。4间房的小群成员分别为5人,他们各有一名成员在房间外的初始时刻,而他们在模拟中看到了“返回”房间的现象,直到和各自的亲人走到一起后,他们才开始一起移动到房间出口,房间里的小群成员分别是4人,靠近出口的人则采取了“等待”亲人的方式,他们在房间外也是和亲人们在撤离前聚集在一起。这在一定程度上体现了人的智能,对现实撤离中司空见惯的现象进行了合理再现。在没有亲人关系的情况下撤离时间为80秒。当出现亲人关系的行为时,撤离的时间是96秒。由此可见,亲情行为对整个撤离行动的影响是不利的。

三、结语

知行INS软件的元胞自动机模型通过模拟从众心理、小群体现象和亲情行为等特殊心理机制,成功再现了疏散过程中出现的堵塞、不连贯、聚集等典型现象。研究发现:适当从众心理可提高疏散方向性(耗时94秒),但过度从众将导致出口拥堵(耗时180秒);亲情行为虽体现人文关怀,却使疏散效率下降16%;小群体吸引力超过临界值时,人员徘徊时间激增300%。这些发现为优化应急疏散系统提供了新视角—通过环境设计和智能引导,可将“群体效应”转化为疏散动能。

未来在公共场所的疏散预案设计与安 全管理中,应更加重视人员心理因素的影响,通过合理引导与科学管理,在保障个体需求的同时提高群体疏散效能。知行INS系统作为集成元胞自动机、社会力模型、Agent模拟等多种算法的仿真平台,为探索复杂人员行为、优化疏散策略提供了有效工具,也为实现更可靠、更便捷的人员疏散管理提供了技术支撑。

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