郭小林

摘? ?要：中國(guó)特色社會(huì)主義進(jìn)入新時(shí)代，公共安全與應(yīng)急管理工作有了更新的任務(wù)和要求，應(yīng)急疏散是在應(yīng)急事件發(fā)生時(shí)保護(hù)人民生命的重要舉措。國(guó)內(nèi)外專家在應(yīng)急疏散領(lǐng)域提出了很多計(jì)算機(jī)模型和數(shù)學(xué)模型。本文分析了國(guó)內(nèi)外典型應(yīng)急疏散模型，從應(yīng)急疏散的個(gè)人行為、心理特征、社會(huì)環(huán)境等方面進(jìn)行了對(duì)比研究，并基于個(gè)體和集群對(duì)應(yīng)急疏散的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析，提出了社會(huì)力模型可以比較準(zhǔn)確的模擬應(yīng)急疏散過(guò)程，大力推薦利用社會(huì)力模型開(kāi)展應(yīng)急疏散的決策和應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急疏散? 應(yīng)急管理? 數(shù)學(xué)模型? 社會(huì)力模型

中圖分類號(hào)：TQ086? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（b）-0239-03

現(xiàn)代社會(huì)中，人與人、人與社會(huì)的交流更加頻繁，構(gòu)成了如今生機(jī)勃勃的世界，人的主觀能動(dòng)性促進(jìn)人類社會(huì)不斷發(fā)展前進(jìn)。如今的城市中，火車站、地鐵站、商場(chǎng)、學(xué)校、體育館、旅游景區(qū)等場(chǎng)所都是大量人員聚集的區(qū)域，一旦發(fā)生地震、火災(zāi)、恐怖襲擊等突發(fā)事件，需要盡快的安全地疏散人員，保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的安全發(fā)展。國(guó)內(nèi)外學(xué)者都有大量的研究。

1? 應(yīng)急疏散行為分析及研究方向

應(yīng)急疏散本質(zhì)上是時(shí)間優(yōu)化模型，在最短的時(shí)間內(nèi)把人群從一個(gè)危險(xiǎn)場(chǎng)所疏散到安全場(chǎng)所。在疏散的過(guò)程中，將受到人員的個(gè)體特性、人群的行為特征、建筑空間的布局劃分等影響。人員個(gè)體在疏散過(guò)程的行為：反應(yīng)——分析——撤離、再反應(yīng)——再分析——再撤離的反復(fù)過(guò)程;人群的行為包括理性、恐慌、從眾等特征;建筑空間布局包括房間、過(guò)道、樓道的容量和通過(guò)能力。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，提高了數(shù)學(xué)模型的求解能力，越來(lái)越多的應(yīng)急疏散模型應(yīng)運(yùn)而生。不完全統(tǒng)計(jì)，典型的應(yīng)急疏散模型超過(guò)20種[1]。這些模型大都使用了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，模擬建筑物內(nèi)部空間之間聯(lián)系，以此制定建筑物內(nèi)部的疏散，但是各個(gè)應(yīng)急模型都有自己疏散理論，故此各個(gè)模型的疏散效果和適用范圍都不盡相同。

2? 國(guó)內(nèi)外應(yīng)急疏散模型的發(fā)展?fàn)顩r

2.1 國(guó)外應(yīng)急疏散模型

國(guó)外應(yīng)急疏散研究起步比起國(guó)內(nèi)要早一些，典型的有：BFIRES[2]，針對(duì)火災(zāi)和個(gè)人行為開(kāi)發(fā)的應(yīng)急疏散模型，主要用于醫(yī)療建筑物中，最多同時(shí)模擬20個(gè)人的疏散，因此只能模擬小型的應(yīng)急疏散。EXITT[3]，是針對(duì)發(fā)生火災(zāi)時(shí)建筑物內(nèi)人員的疏散，利用建筑物的內(nèi)部空間聯(lián)系建立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，定義好人員的位置、安全出口和疏散的路徑和節(jié)點(diǎn)，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，模型會(huì)依據(jù)最近的安全出口計(jì)算出最佳疏散路徑，運(yùn)行中一旦某條路徑阻塞或者變得不安全，模型會(huì)選擇其他的路徑代替疏散。EVACNET[4]，是利用水流原理的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)疏散模型，把建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)模擬看成水管之間的連接，把人的流動(dòng)看成水的流動(dòng)，沒(méi)有考慮人的個(gè)體行為和群體行為，按照水流疏散的時(shí)間選取最優(yōu)的疏散線路，適用于大型建筑物，但是由于沒(méi)有考慮到疏散個(gè)體差異，實(shí)際的疏散時(shí)間要比模擬的疏散時(shí)間要長(zhǎng)。BuildingEXODUS，英國(guó)格林威治大學(xué)火災(zāi)安全工學(xué)小組開(kāi)發(fā)出的，模擬的是人與人、人與火災(zāi)、人與構(gòu)造物的相互作用[5]，由人員、移動(dòng)、行為、毒性和危險(xiǎn)5個(gè)相互交互的子模塊組成，建筑物的空間和時(shí)間劃分為由節(jié)點(diǎn)和弧構(gòu)成的二維網(wǎng)格，適用于醫(yī)院、學(xué)校、車站等人員密集的大型建筑物應(yīng)急疏散。SIMULEX[6]，是基于人的行為模型，以人員在人群中的個(gè)體特性作為分析目標(biāo)，個(gè)體行為和環(huán)境互相影響，建筑物的空間劃分為精細(xì)網(wǎng)絡(luò)模型多精細(xì)的網(wǎng)格，該模型在于真實(shí)地反映人員在疏散中的行為，有直觀的界面輸出，在模擬的時(shí)候可以找到一些潛在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

國(guó)外的應(yīng)急疏散模型較為系統(tǒng)，大部分為應(yīng)急疏散的基礎(chǔ)理論，模型各自都有自己的參數(shù)和適用范圍，直接應(yīng)用性不強(qiáng)，但可供大量科研工作者借鑒，并可以以此為基礎(chǔ)開(kāi)展二次研究。

2.2 國(guó)內(nèi)應(yīng)急疏散模型發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)的應(yīng)急疏散模型的研究開(kāi)始于20世紀(jì)90年代末，目前缺少成熟的模型和軟件[7]，但國(guó)內(nèi)科研工作者也研究出了不少的應(yīng)急疏散模型。如袁理明等提出的計(jì)算疏散時(shí)間的數(shù)學(xué)模型[8]，溫麗敏等提出的火災(zāi)群集疏散模型[9]，劉文利等提出的地下商業(yè)街建筑人群疏散模型[10]，王志剛開(kāi)發(fā)了地下大型商場(chǎng)火災(zāi)人員疏散計(jì)算機(jī)模型[11]，陳一州等開(kāi)發(fā)的人群疏散數(shù)學(xué)模型[12]，李峰等從心理學(xué)和社會(huì)學(xué)出發(fā)研究人員聚集疏散問(wèn)題[13]，鄭霞忠等探究樓梯匯流運(yùn)動(dòng)規(guī)律[14]，鄧宇菁等改進(jìn)社會(huì)力模型的人群疏散[15]。

國(guó)內(nèi)的應(yīng)急疏散模型正在逐步發(fā)展，但由于人群流動(dòng)和個(gè)體特征的復(fù)雜性，以及建筑物本身也具備一些特殊性，應(yīng)急疏散研究成果的難以應(yīng)用于各種建筑物。

3? 基于應(yīng)急疏散數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型是根據(jù)事物的真實(shí)變化，將所有的變化聯(lián)系建立對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)公式，再通過(guò)計(jì)算求解得出結(jié)果的一種數(shù)學(xué)方法。如果數(shù)學(xué)模型得到的結(jié)果不理想，我們可以調(diào)整模型參數(shù)得到比較理想的結(jié)果。由于數(shù)學(xué)模型其獨(dú)有的前瞻性、預(yù)測(cè)性、易調(diào)整性和易決策性，應(yīng)急疏散應(yīng)用數(shù)學(xué)模型來(lái)研究更具優(yōu)勢(shì)?？梢愿鶕?jù)從疏散的特性借鑒對(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)模型。

3.1 基于個(gè)體特征的疏散數(shù)學(xué)模型

Helbing[16]提出的社會(huì)力模型是基于個(gè)體的微觀疏散模型，應(yīng)用了流體動(dòng)力學(xué)原理，分析行人運(yùn)動(dòng)的受力狀態(tài)，包括心理初始動(dòng)力、人與人之間的心理排斥力、人與障礙物之間的物理排斥力，這些力綜合作用并影響行人下一步運(yùn)動(dòng)行為，最終通過(guò)計(jì)算得出疏散的時(shí)間，還可以反映疏散中出現(xiàn)的擁堵、擠壓等狀態(tài)，數(shù)學(xué)模型如公示（1）。

3.2 基于群集特征的疏散數(shù)學(xué)模型

李釗[17]等針對(duì)現(xiàn)代高層電梯建筑，基于Evacnet利用水流原理，所有的人的特征都一樣，是一種群集疏散，建立的數(shù)學(xué)模型如公示（2）。

3.3 綜合個(gè)體及群集的疏散數(shù)學(xué)模型

陳一州[12]等開(kāi)發(fā)人群疏散數(shù)學(xué)模型，是基于的流體動(dòng)力學(xué)原理，分析了個(gè)體特征，結(jié)合了人員疏散的移動(dòng)速度、疏散時(shí)間、人群密度等建立數(shù)學(xué)模型，并經(jīng)過(guò)大量的模擬耦合，建立了人群疏散數(shù)學(xué)模型，如公式（3）。

以上各個(gè)數(shù)學(xué)模型中參數(shù)的具體含義在對(duì)應(yīng)的參考文獻(xiàn)中有詳盡描述，科研工作者可以根據(jù)對(duì)應(yīng)應(yīng)急疏散的特征選取對(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行定量研究。其中Helbing等提出的社會(huì)力模型分析應(yīng)急疏散行為比較全面，適用面廣，可以很大程度的模擬的真實(shí)情況，同時(shí)數(shù)學(xué)模型參數(shù)的調(diào)整和修改比較容易，二次開(kāi)放相對(duì)容易。李釗的數(shù)學(xué)模型能很好反應(yīng)群集疏散，但不能反映個(gè)體行為差異。陳一州的數(shù)學(xué)模型研究得比較透測(cè)，但參數(shù)太多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系數(shù)在今后的變化中可能需要重新調(diào)整，再次開(kāi)發(fā)不太容易。

4? 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)急疏散方案盡可能的模擬被疏散對(duì)象的個(gè)體特征、群體特征和社會(huì)環(huán)境因素，要經(jīng)得住科學(xué)和社會(huì)的考驗(yàn)。國(guó)內(nèi)外應(yīng)急模型都各有特點(diǎn)，在各自的特定適用范圍都有很好的應(yīng)用型，但隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的變化發(fā)展，會(huì)對(duì)應(yīng)著社會(huì)參數(shù)和系數(shù)的變化，這些模型都需要繼續(xù)修正和發(fā)展。社會(huì)力模型考慮到了心理因素和物理因素，可以比較真實(shí)的模擬應(yīng)急疏散過(guò)程，大力推薦利用社會(huì)力模型開(kāi)展應(yīng)急疏散的決策和應(yīng)用研究。

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