李靖宇，姜　立，沈　超,3，于　忱，韓戰(zhàn)鋼

(1.北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院，北京 100875；2.中國(guó)科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所，北京 100190；3.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)信息系統(tǒng)與信息管理學(xué)院，湖南 410073；4.北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院，北京 100875)

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擁擠系統(tǒng)阻礙物設(shè)置的真人行為實(shí)驗(yàn)研究

李靖宇1,2，姜立1，沈超1,3，于忱4，韓戰(zhàn)鋼1

(1.北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院，北京 100875；2.中國(guó)科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所，北京 100190；3.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)信息系統(tǒng)與信息管理學(xué)院，湖南 410073；4.北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院，北京 100875)

摘要:開展真人行為實(shí)驗(yàn)，研究擁擠人群疏散行為及阻礙物的優(yōu)化設(shè)置，旨在為提高恐慌下人群疏散效率提供理論支持。觀察實(shí)驗(yàn)視頻，發(fā)現(xiàn)擁擠人群疏散所特有的現(xiàn)象，包括距離出口最近處三人擠壓即可堵住出口，人群疏散過程呈現(xiàn)出一定的周期波動(dòng)性等。對(duì)比有無阻礙物時(shí)人群疏散速度得出，在房間內(nèi)合理設(shè)置阻礙物有利于提高人群疏散效率，并且設(shè)置兩個(gè)阻礙物優(yōu)于設(shè)置一個(gè)阻礙物。此外，阻礙物的設(shè)置有助于減輕人群在出口處的擁擠程度，使得疏散過程變得更加平穩(wěn)有序，從而提高了疏散效率。

關(guān)鍵詞：擁擠系統(tǒng)；真人行為實(shí)驗(yàn)；阻礙物設(shè)置；疏散速度

0引言

在現(xiàn)代社會(huì)，隨著人們生活的社會(huì)化程度不斷加深，諸如大型的娛樂慶典、宗教朝圣和商業(yè)活動(dòng)等等，同時(shí)聚集成千上萬的人的活動(dòng)越來越頻繁。在這些大型公眾集會(huì)中，極易發(fā)生擁擠踩踏事故，尤其是當(dāng)出現(xiàn)了打架斗毆、火災(zāi)、暴動(dòng)等突發(fā)狀況的時(shí)候，人群的恐慌程度加大，產(chǎn)生傷亡事件的機(jī)率提高，人們逃生則會(huì)變得困難。2010年11月22日，柬埔寨金邊鉆石島送水節(jié)活動(dòng)發(fā)生嚴(yán)重踩踏事件，造成345人死亡，數(shù)百人受傷。同年7月24日，德國(guó)魯爾區(qū)杜伊斯堡市舉行“愛的大游行”電子音樂節(jié)活動(dòng)中，人群在地下疏散通道形成擁堵，造成恐慌性踩踏事件，共有19人死亡、342人受傷。國(guó)內(nèi)外類似擁擠踩踏事件時(shí)有發(fā)生。由此看來，公共場(chǎng)所恐慌擁擠踩踏事件已成為人類活動(dòng)的災(zāi)難，研究人群運(yùn)動(dòng)過程及優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高擁擠人群疏散效率尤為重要。國(guó)內(nèi)外已有很多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，研究該問題的主要方法是建立行人運(yùn)動(dòng)模型、運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行研究。行人運(yùn)動(dòng)模型可分為宏觀模型和微觀模型[1]。其中，以Helbing等建立的社會(huì)力模型[2-4]仿真度最高，應(yīng)用最為廣泛。此外，Helbing等還總結(jié)了人群在突發(fā)狀況下恐慌后的特征[5]。

在對(duì)恐慌人群逃生建筑的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究中，Escobar等基于Helbing等人發(fā)現(xiàn)的“不對(duì)稱優(yōu)勢(shì)”[5]研究了26種不同房間結(jié)構(gòu)情況下的逃生模型，發(fā)現(xiàn)了“安全空間效應(yīng)”并得出“安全空間”效果決定于出口處阻礙物的形狀及位置，他們憑直覺設(shè)計(jì)了多種阻礙物形狀及擺放位置，對(duì)不同結(jié)構(gòu)的房間進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)圓柱形阻礙物效果較好，但具體效果跟圓柱形的數(shù)量及位置均有關(guān)系[6]。之后Helbing等[7]設(shè)計(jì)了遺傳算法演化模型，通過演化算法得到了特殊的出口阻礙物設(shè)置方式，在一定程度上提高了擁擠系統(tǒng)的疏散效率。但他的設(shè)計(jì)也具有浪費(fèi)空間及制作復(fù)雜的弊端，并在結(jié)構(gòu)上形成了死角。姜立等[8]對(duì)Helbing的社會(huì)力模型進(jìn)行改進(jìn)，考慮了阻礙物與人之間的作用力，直接采用Escobar提出的圓柱形阻礙物，用遺傳算法求解出不同數(shù)量和大小的阻礙物設(shè)置的最優(yōu)位置，仿真結(jié)果顯示人群疏散效率得到了明顯提高。

本文將在理論研究基礎(chǔ)上開展真人行為實(shí)驗(yàn)，模擬擁擠人群疏散行為，驗(yàn)證阻礙物設(shè)置對(duì)人群疏散效率是否有切實(shí)的改善作用。這是國(guó)內(nèi)外鮮有的研究，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域具有開拓性的理論意義和實(shí)踐意義。

1實(shí)驗(yàn)描述

1.1實(shí)驗(yàn)緒論

通過大量的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的選擇和預(yù)實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)最終選取了北京師范大學(xué)邱季端二層南側(cè)大廳作為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，采用近似圓柱形的垃圾桶(桶內(nèi)裝約三分之二的水)作為阻礙物。實(shí)驗(yàn)詳細(xì)參數(shù)見表1。

注：表中數(shù)據(jù)均為實(shí)際測(cè)量值，其中，參與者體寬為在實(shí)驗(yàn)參與者中隨機(jī)選取15個(gè)男生和15個(gè)女生的測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值。

此外，根據(jù)之前預(yù)實(shí)驗(yàn)的總結(jié)，實(shí)驗(yàn)過程中需讓被試人員充分投入實(shí)驗(yàn)過程，以達(dá)到比較理想的擁擠程度。因此，本次實(shí)驗(yàn)過程以素質(zhì)拓展游戲的形式來進(jìn)行，并設(shè)置了激勵(lì)措施。根據(jù)實(shí)驗(yàn)人數(shù)分成10個(gè)不同顏色命名的小組，被試人員需從室內(nèi)經(jīng)過規(guī)定出口到達(dá)室外各自分區(qū)所在位置。工作人員以各組人員多次實(shí)驗(yàn)的平均名次(成績(jī))進(jìn)行排名，小組成員將根據(jù)組排名獲得相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)。在每次實(shí)驗(yàn)中，被試人員在場(chǎng)內(nèi)圍成3個(gè)大小不等的圓圈，由主持人組織和活躍被試人員參與實(shí)驗(yàn)過程。

1.2實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，按照實(shí)驗(yàn)要求準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)用具以及對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行規(guī)劃和布置，主要包括準(zhǔn)備阻礙物、對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行分區(qū)和合理布置攝像機(jī)。首先，工作人員將實(shí)驗(yàn)器材布置到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的指定位置。然后，按照既定規(guī)則劃分區(qū)域并做好標(biāo)記。本次實(shí)驗(yàn)過程中，工作人員的任務(wù)是負(fù)責(zé)引導(dǎo)被試人員參與實(shí)驗(yàn)，攝像記錄實(shí)驗(yàn)過程和應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。

實(shí)驗(yàn)分為4個(gè)部分，即對(duì)應(yīng)熟悉流程、無阻礙物、有一個(gè)阻礙物和有兩個(gè)阻礙物4種情況。實(shí)驗(yàn)中需按阻礙物設(shè)置方式對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行兩次調(diào)整，分別為在無阻礙物的基礎(chǔ)上安設(shè)一個(gè)阻礙物和兩個(gè)阻礙物，阻礙物設(shè)置的具體位置參照模型模擬80人和阻礙物半徑為0.5米時(shí)所求得的優(yōu)化結(jié)果[8]，3種阻礙物設(shè)置的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景示意圖見圖1。在3種阻礙物設(shè)置條件下，各開展3次有效實(shí)驗(yàn)，有效實(shí)驗(yàn)共計(jì)9次，實(shí)際次數(shù)由實(shí)驗(yàn)效果而定。正式實(shí)驗(yàn)前，將被試人員進(jìn)行分組，向被試人員言明實(shí)驗(yàn)規(guī)則，然后模擬兩次實(shí)驗(yàn)，讓被試人員對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行熟悉。接著，進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn)部分，按照無阻礙物、一個(gè)阻礙物和兩個(gè)阻礙物的設(shè)置依次開展實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中在保證效率即實(shí)驗(yàn)效果的同時(shí)注意人身安全。每次實(shí)驗(yàn)都有專人記錄數(shù)據(jù)，拍攝實(shí)驗(yàn)視頻，圖2為一次實(shí)驗(yàn)視頻截圖。

1.3數(shù)據(jù)處理

通過觀察拍攝視頻，針對(duì)不同的阻礙物設(shè)置共篩選出9組有效視頻作為進(jìn)一步分析的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來源。運(yùn)用視頻處理軟件(會(huì)聲會(huì)影)觀察實(shí)驗(yàn)視頻，探究實(shí)際疏散過程中所涌現(xiàn)出的現(xiàn)象并截取相應(yīng)圖片；記錄各個(gè)視頻中每人逃離出口時(shí)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，制作人員疏散數(shù)據(jù)表。根據(jù)各實(shí)驗(yàn)效果，最終選取76人(47男，29女)的疏散時(shí)刻數(shù)據(jù)作為分析數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)中以第一人離開出口時(shí)刻為零時(shí)刻。

2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

2.1人群疏散過程呈現(xiàn)周期波動(dòng)性

觀察實(shí)驗(yàn)視頻發(fā)現(xiàn)，在疏散過程的起始階段，門口聚集的人不是很多，人能以較快的速度逃離出口，隨著時(shí)間的推移，門口聚集的人逐漸變多，系統(tǒng)開始出現(xiàn)擁擠，觀察發(fā)現(xiàn)當(dāng)距離出口最近處有3個(gè)人時(shí)，即可形成擁擠，在擁擠狀態(tài)下，會(huì)階段性無人逃出或者幾個(gè)人連續(xù)逃出。連續(xù)截取實(shí)驗(yàn)中41人的逃離時(shí)間，計(jì)算相鄰兩人的疏散間隔時(shí)間(單位：s)，折線圖如圖3所示。

從圖3中可以看出，人員疏散間隔時(shí)間并不是保持不變的，也不是持續(xù)增加或減小，而是在一定的周期內(nèi)先增大后減少，整體圖像在一定的水平內(nèi)上下波動(dòng)。從上面3種條件下，所得波動(dòng)圖形可以大概看出，間隔時(shí)間波動(dòng)周期范圍在3至5人，即在連續(xù)的4人(或3人，或5人)中，人群疏散總是有慢有快。由于當(dāng)人群擁擠時(shí)，室內(nèi)人員會(huì)受到身體側(cè)向擠壓力和身體前后的擠壓力，當(dāng)距離出口最近處人員所受到的側(cè)向擠壓力過大時(shí)，其無法向前移動(dòng)逃離出去；而當(dāng)這種情況持續(xù)一段時(shí)間后，來自后面他人的擠壓力逐漸變大，系統(tǒng)會(huì)突然崩塌，距離出口最近的人會(huì)被擠出，而隨后的人員就緊跟著逃出，很快室內(nèi)剩余的人會(huì)繼續(xù)擠壓形成之前的局面，如此循環(huán)往復(fù)，系統(tǒng)疏散過程中間隔時(shí)間會(huì)呈現(xiàn)周期性波動(dòng)。

因此，結(jié)合觀察現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析，可以得出擁擠人群的疏散過程呈現(xiàn)出一定的周期波動(dòng)性。

2.2影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素

本實(shí)驗(yàn)所控制的變量為阻礙物個(gè)數(shù)，而在不同數(shù)目的阻礙物設(shè)置下分別開展了多次實(shí)驗(yàn)。因此，本實(shí)驗(yàn)除了考查阻礙物的個(gè)數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響，還需檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)是否具有明顯的學(xué)習(xí)效應(yīng)。

注：平均疏散速度為：總?cè)藬?shù)除以疏散總時(shí)間，單位為人/s。系統(tǒng)總?cè)藬?shù)為76人。表中的均值與方差分別針對(duì)不同的阻礙物設(shè)置而求得。在相同阻礙物設(shè)置條件下，重復(fù)進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)，在表中用實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3進(jìn)行標(biāo)記。

據(jù)表2數(shù)據(jù)顯示，各組實(shí)驗(yàn)平均疏散速度的方差和標(biāo)準(zhǔn)誤的值均較小，說明同種實(shí)驗(yàn)條件下開展的3次實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果偏差不大?？梢缘玫剑拷M實(shí)驗(yàn)中隨著時(shí)間先后順利進(jìn)行的3次實(shí)驗(yàn)，平均疏散效率并沒有明顯的升高或者降低的趨勢(shì)。而從數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，隨著阻礙物個(gè)數(shù)的變化對(duì)疏散速度的影響更為明顯。用SPSS進(jìn)行多因素方差分析可以得到：阻礙物個(gè)數(shù)的顯著性p=0.002<0.05，實(shí)驗(yàn)順序p=0.397>0.05。因此，阻礙物個(gè)數(shù)對(duì)疏散速度的影響是顯著的，而相反地，實(shí)驗(yàn)順序?qū)κ枭⑺俣葲]有顯著性影響。此外，通過交互性檢驗(yàn)可知，實(shí)驗(yàn)順序與阻礙物個(gè)數(shù)也不存在明顯交互作用。

可以得出，由于實(shí)驗(yàn)形式、實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)等諸多因素的影響，實(shí)驗(yàn)效果并沒有因?qū)嶒?yàn)執(zhí)行順序的不同有明顯的改善或者惡化，從而排除了本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)效應(yīng)。因此，阻礙物個(gè)數(shù)則是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素，實(shí)驗(yàn)開展的順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果無顯著影響。

2.3對(duì)比不同阻礙物設(shè)置下疏散效率及過程的差異

2.3.1阻礙物設(shè)置對(duì)疏散效率的影響

T0，T1和T2分別表示無阻礙物時(shí)、設(shè)置一個(gè)阻礙物和設(shè)置兩個(gè)阻礙物時(shí)的平均疏散時(shí)間。平均疏散時(shí)間為相同阻礙物設(shè)置條件下3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的疏散時(shí)間均值。

圖4平均疏散時(shí)間差

Fig.4The differences of average evacuation time among three situations

選取不同阻礙物設(shè)置下的平均疏散速度均值(后文簡(jiǎn)稱速度均值，數(shù)據(jù)見表2)，依次計(jì)算速度提升比例，可以得到：設(shè)置一個(gè)阻礙物和兩個(gè)阻礙物較無阻礙物時(shí)速度均值提升比例分別為10.33%,15.99%，設(shè)置兩個(gè)阻礙物較一個(gè)阻礙物時(shí)速度均值提升比例為5.12%。從結(jié)果來看，在擁擠系統(tǒng)中合理設(shè)置阻礙物有助于提高人群疏散效率，兩個(gè)阻礙物較一個(gè)阻礙物效果更好；而阻礙物的個(gè)數(shù)和系統(tǒng)的速度均值提升幅度并不呈等比例增加，可知阻礙物從無到有的提升效果比從一個(gè)增至兩個(gè)的提升效果更顯著。

通過進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)視頻，計(jì)算不同阻礙物設(shè)置下的平均疏散時(shí)間差(見圖4)，可以發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)過程初始階段，阻礙物設(shè)置對(duì)人群疏散的影響不大，圖4中3條線對(duì)應(yīng)的疏散時(shí)間差均在0附近上下浮動(dòng)；當(dāng)疏散人數(shù)達(dá)到15以后，無阻礙物的情況下需時(shí)明顯要多于設(shè)置阻礙物時(shí)，與設(shè)置一個(gè)和兩個(gè)阻礙物的疏散時(shí)間差均大于1s，且呈顯著增加趨勢(shì)；而當(dāng)疏散人數(shù)達(dá)30以后，設(shè)置兩個(gè)阻礙物與設(shè)置一個(gè)阻礙物的差異逐漸明顯(圖中三角點(diǎn)線和方點(diǎn)線分離)，兩者疏散時(shí)間差(圓點(diǎn)線)顯示設(shè)置兩個(gè)阻礙物比一個(gè)阻礙物更節(jié)省時(shí)間，且疏散時(shí)間差幾乎全在1秒以上。因此，阻礙物設(shè)置并不是從一開始就對(duì)系統(tǒng)疏散效果有明顯改善，而是當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)狀態(tài)后才能起作用，本實(shí)驗(yàn)中疏散人數(shù)為15和30時(shí)是發(fā)生明顯變化的點(diǎn)。

瞬時(shí)疏散速度計(jì)算方法為：連續(xù)截取5人，計(jì)算時(shí)間差△t，把此小段時(shí)間內(nèi)的平均速度當(dāng)作瞬時(shí)速度，即用5/△t。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為匯總不同阻礙物設(shè)置下3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算所得，1次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)量為15，3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)量即為45。

2.3.2阻礙物設(shè)置對(duì)疏散過程穩(wěn)定性的影響

文中對(duì)不同阻礙物設(shè)置下實(shí)驗(yàn)人群疏散過程中系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比，主要通過計(jì)算瞬時(shí)疏散速度來進(jìn)行研究，相關(guān)統(tǒng)計(jì)量見表3。

從數(shù)據(jù)可以看出，阻礙物個(gè)數(shù)從0增至2時(shí)，瞬時(shí)疏散速度的均值和極小值均逐漸增大，即系統(tǒng)疏散過程中逃逸速度的最低水平及平均水平都逐漸升高；而方差在逐漸減小，能大致反映出隨著阻礙物的個(gè)數(shù)增加，系統(tǒng)瞬時(shí)疏散速度的波動(dòng)減緩，即疏散過程更加平穩(wěn)。添加了阻礙物后，人群疏散過程更平穩(wěn)有序，整體疏散速度加快。這與人們?nèi)粘Ｅ抨?duì)越有序越快，越亂越慢的體驗(yàn)是一致的。

根據(jù)觀察實(shí)驗(yàn)視頻，也可以發(fā)現(xiàn)在疏散過程中，當(dāng)系統(tǒng)中個(gè)體移動(dòng)速度較大時(shí)，人群在較短時(shí)間內(nèi)會(huì)聚集在出口周圍，并形成半圓的形狀。對(duì)于處在半圓中間位置并距出口最近的人來說，他所受到的來自左右兩側(cè)行人的擠壓力較大，從而會(huì)阻礙其順利逃離出去，進(jìn)而減緩整個(gè)人群的疏散速度，當(dāng)人數(shù)較多時(shí)，則形成較為明顯的擁堵現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，設(shè)置阻礙物減輕了人群在出口處的擁擠程度，減少了個(gè)體間側(cè)向的擠壓力，使得疏散過程變得更加平穩(wěn)有序，從而提高人群疏散效率。

3結(jié)論及展望

本研究開展真人行為實(shí)驗(yàn)研究擁擠人群疏散行為，以及阻礙物的設(shè)置對(duì)人群疏散效率的影響。通過實(shí)驗(yàn)觀察，可以發(fā)現(xiàn)擁擠人群疏散特有現(xiàn)象，如距離出口最近處三人擠壓即可堵住出口，人群疏散過程呈現(xiàn)出一定的周期波動(dòng)性。通過實(shí)驗(yàn)可知，合理設(shè)置阻礙物有利于提高人群疏散效率，并且設(shè)置兩個(gè)阻礙物優(yōu)于設(shè)置一個(gè)阻礙物。同時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，阻礙物設(shè)置并不是從一開始就對(duì)系統(tǒng)疏散效果有明顯改善，而是當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)狀態(tài)后才能起作用，本實(shí)驗(yàn)中疏散人數(shù)為15和30時(shí)是發(fā)生明顯變化的點(diǎn)。根據(jù)模型求解與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析，可以得到在房間內(nèi)設(shè)置恰當(dāng)?shù)淖璧K物，能夠有效提高室內(nèi)恐慌人群的疏散速度；合理設(shè)置阻礙物有助于減輕人群在出口處的擁擠程度，使得疏散過程變得更加平穩(wěn)有序，從而提高人員疏散效率。

本研究通過真人行為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了合理設(shè)置阻礙物有助于提高擁擠人群疏散效率，并從中發(fā)現(xiàn)了擁擠人群疏散過程特有現(xiàn)象。文中的研究結(jié)論只適用于室內(nèi)擁擠人群且易在出口處形成擁堵的人群疏散過程。目前國(guó)內(nèi)外少有采用真人行為實(shí)驗(yàn)對(duì)人群疏散進(jìn)行研究，本文為日后相關(guān)問題的探討提供了一定的參考價(jià)值。然而，本研究仍存在不足之處，比如模擬過程中只考慮了常規(guī)情況并未加入實(shí)際人群疏散過程中可能出現(xiàn)的逆行等行為，本項(xiàng)目所開展的真人行為實(shí)驗(yàn)規(guī)模較小等，期待日后在本研究領(lǐng)域能看到更加出色的研究成果。

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(責(zé)任編輯李進(jìn))

Human Experiments for Optimizing Obstacles Settings in a Crowd System

LI Jingyu1,2, JIANG Li1, SHEN Chao1,3, YU Chen4, HAN Zhangang1

(1.School of Systems Science, Beijing Normal University, Beijing 100875, China;2.Institute of Policy and Management, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;3.College of Information Systems and Management, National University of Denfense Technology, Hunan 410073, China;4.College of Water Sciences, Beijing Normal University, Beijing 100875, China)

Abstract：Based on what the previous studies did before, the researchers carry out human experiments to analyze the process of evacuation and the optimization of obstacles settings, thus providing theoretical support to improve the efficiency of evacuation in a panic situation. The experimental videos provides us peculiar phenomena during the evacuation, for instance, three individuals crowding together can block the exit and the evacuation process seems to be periodically fluctuated. By comparing experiments differentiated by the obstacle settings, the paper concludes that a reasonable placement of obstacles can improve the efficiency of evacuation, and that setting two obstacles is better than one. Furthermore, crowding is partly alleviated by the placement of obstacles, so that the evacuation process could become more stable, more orderly, thereby the efficiency of the evacuation is better.

Key words：crowd system; human experiments; obstacles settings; evacuation speed

文章編號(hào)：1672—3813(2016)02—0022—05;

DOI:10.13306/j.1672-3813.2016.02.003

收稿日期：2014-10-25；修回日期：2015-01-16

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(61074116,61374165)

作者簡(jiǎn)介：李靖宇(1992-)，女，重慶人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榭萍颊吆蛷?fù)雜系統(tǒng)。 通訊作者：韓戰(zhàn)鋼(1965-)，男，北京人，博士，教授，主要研究方向?yàn)槎嘀黧w系統(tǒng)與演化算法。

中圖分類號(hào)：N945

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A