吳秀敏,劉全義,張 輝,楊 銳

(1.福建省福州市公安消防支隊,福州,350001;2.清華大學(xué)公共安全研究中心,北京,100084)

典型娛樂場所火災(zāi)期間人員行為分析

吳秀敏1,2,劉全義2＊,張 輝2,楊 銳2

(1.福建省福州市公安消防支隊,福州,350001;2.清華大學(xué)公共安全研究中心,北京,100084)

建筑火災(zāi)的頻發(fā),引起人們對火災(zāi)過程中人員行為的極大關(guān)注。利用視頻信息提取典型公共娛樂場所火災(zāi)過程中不同人員在火災(zāi)跡象覺察和確認(rèn)時間的差異,又結(jié)合FDS模擬得到的火災(zāi)溫度場變化規(guī)律,分析了人員在火災(zāi)期間的不同行為表現(xiàn)以及相應(yīng)的非理性心理狀態(tài),指出了相關(guān)的主客觀原因,有利于加強人們的火災(zāi)災(zāi)害意識和安全逃生意識;同時文中的相關(guān)結(jié)論也可以為建筑物消防性能化設(shè)計、人員安全疏散提供參考。

人員行為;火災(zāi)確認(rèn)時間;疏散;心理

0 引言

近年來我國建筑火災(zāi)呈現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢,尤其是典型公共娛樂場所群死群傷惡性火災(zāi)事故頻發(fā),隨之而來的火災(zāi)期間人員安全疏散引起人們的廣泛關(guān)注。Gwynne等人的統(tǒng)計資料顯示[1],當(dāng)前國際上已經(jīng)建立了大約20多種關(guān)于人員疏散行為的模型。STEPS[2]、EXODUS[3]、SIMUL EX[4]、ORSET[5]等分別從不同的角度研究疏散中人員的行為,尤其是ORSET詳細分析了火災(zāi)中人的行為及其變化。9.11恐怖襲擊事件以后,Rehm等曾用FDS分析由飛機撞擊紐約世貿(mào)中心的火災(zāi)過程[6],科羅拉多大學(xué)及Galea等人對此次火災(zāi)中的人員疏散行為進行了深入研究[7,8]。而在國內(nèi),華中理工大學(xué)的黃恒棟深入研究了火災(zāi)中人群的疏散流動和聚集特性[9];東北大學(xué)的陳寶智等人研究了火災(zāi)狀況下人的疏散行為特征[10];中國科技大學(xué)的楊立中、陳濤、宋衛(wèi)國、于彥飛等人在社會力模型和元胞自動機模型基礎(chǔ)上,對火災(zāi)中建筑物內(nèi)人員疏散行為進行了模擬研究,并開發(fā)了綜合火災(zāi)環(huán)境的復(fù)合型人員疏散軟件(Combined Fire Evacuation Model,CFE)和安全疏散分析軟件SafeGo,在消防性能化評估中得到廣泛應(yīng)用[11-14]。

2009年1月31日23時56分,福建省福州市長樂市吳航街道拉丁酒吧因室內(nèi)燃放煙花引燃天花板上的吸音海綿裝飾材料引發(fā)特大火災(zāi),短短20分鐘的大火吞噬了15條年輕的生命,并造成22人受傷,引起社會的震驚和深刻反思[15]。本文提取拉丁酒吧火災(zāi)現(xiàn)場監(jiān)控錄像信息及當(dāng)事人詢問筆錄,結(jié)合火災(zāi)過程的FDS數(shù)值模擬結(jié)果,深入分析火災(zāi)中人員行為及心理特征,為火災(zāi)期間人員安全疏散提供參考。

1 火災(zāi)期間人員行為分析

1.1 火災(zāi)跡象覺察

火災(zāi)中的人員行為是相當(dāng)復(fù)雜的,不僅受到客觀火場條件的影響,人員個體在生理、心理上的差異也使其在火災(zāi)中的疏散逃生行為存在著很大的差別,大量火災(zāi)事故調(diào)查資料的分析表明,在火災(zāi)中人們所做出的反應(yīng)通常都要經(jīng)歷察覺火災(zāi)跡象、確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生和采取逃生行動3個主要步驟[16]。

1.1.1 酒吧監(jiān)控攝像頭及起火時間

酒吧監(jiān)控攝像頭位置如圖1所示:1號攝像頭位于一層?xùn)|南角,視角為門斗處至前7號桌;6號攝像頭位于“回”型吧臺上方,視角為前5至前10號桌;8號攝像頭設(shè)在酒吧外主門1入口處,用于觀察人員進出情況。攝像頭安裝高度約為2.8米。

圖1 監(jiān)控攝像頭位置分布圖Fig.1 Location of surveillance cameras

由于監(jiān)控錄像時間比北京時間慢1分25秒,本文統(tǒng)一按照北京時間計時。1號監(jiān)控探頭錄像資料顯示:23時55分46秒,前10桌顧客連續(xù)燃放了豎在桌面上的3個煙花;23時56分11秒,煙花燃盡;23時56分13秒,位于前10桌東南側(cè)的一顧客抬頭發(fā)現(xiàn)頂棚吸音棉被引燃并于56分14秒用手指向頂棚示意他人。取煙花燃盡時間56分11秒為起火時間,逐一觀察記錄個體反應(yīng)時間。

1.1.2 人員選取

視頻資料顯示,火災(zāi)發(fā)生初期,位于東面出口外的8號攝像頭記錄下酒吧內(nèi)的逃生情況,大部分人員從東面出口疏散(共逃出61人),而6號攝像頭記錄從西南角出口疏散的人數(shù)小于10人(由于視角問題無法確定實際疏散人數(shù)),加上死亡和受傷的人數(shù)(共39人),場所總?cè)菁{人數(shù)為100人左右,其中女性28人。

為了使統(tǒng)計更加精確,這里選取1號、6號攝像頭可觀測的人數(shù)40人作為分析統(tǒng)計對象,其中男性29人 ,女性11人。

1.1.3 火災(zāi)跡象覺察時間

由于起火部位位于頂棚,加上場所背景音樂嘈雜,人員眾多,起火信息并未能及時快速傳遞,而是局限于起火桌附近個別人員。隨后,由于火焰的光亮及他人的轉(zhuǎn)告,火災(zāi)跡象被更多的人察覺,很多人開始抬頭觀望。通過直接觀察視頻資料中的人員行為,估測人員對火災(zāi)跡象覺察時間,統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)大多數(shù)人員為13s～15s(如圖2)。

圖2 火災(zāi)跡象覺察時間Fig.2 Aw areness time of signs of fire

1.2 確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生

覺察火災(zāi)跡象后,大部分人會有遲疑,因為不確定是否發(fā)生了火災(zāi)事故,或者說對火災(zāi)事故造成的后果估計不足,因此需要對所看到的所聽到的跡象進行梳理或反應(yīng)。這樣進一步確認(rèn)火災(zāi)的過程勢必帶來火災(zāi)時人員疏散的延遲,從而影響人員疏散效率。通過直接觀察視頻中人員反應(yīng)可以估計人員確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生的時間,圖3為人員確認(rèn)火災(zāi)時間分布情況統(tǒng)計。

圖3 人員確認(rèn)火災(zāi)時間統(tǒng)計圖Fig.3 Statistical graph of fire confirmation time

從圖3中可以發(fā)現(xiàn),人員確認(rèn)火災(zāi)時間最短為8s,最長為30s,差別很大。比較集中的為17s～20s之間,在18s形成高峰,在 13s～14s形成弱峰。進一步對不同性別人員的確認(rèn)火災(zāi)時間進行統(tǒng)計分析(如圖4)。由圖4可以明顯看出,女性的確認(rèn)火災(zāi)時間提前于男性,女性最快動作時間為8s,最遲為18s,而男性最快動作時間為10s,最遲為30s。從實際的火災(zāi)最后統(tǒng)計結(jié)果看,女性成功疏散的比例也確實高于男性,這與女性的火災(zāi)確認(rèn)時間提前有很大的關(guān)系。從8號攝像頭記錄的東面主出入口疏散情況統(tǒng)計來看,攝像頭失效前成功逃生的女性為18人,占女性總?cè)藬?shù)(28人)的64%,男性逃生43人,占男性總?cè)藬?shù)(約80人)的53.7%。

1.3 確認(rèn)起火后人員行為

圖5為發(fā)現(xiàn)起火后監(jiān)控錄像范圍內(nèi)人員的行為統(tǒng)計情況。在確認(rèn)起火后,仍有許多人沒有采取行動,呆在原地觀望火勢,比例高達55%,另有22.5%的人第一時間快速收拾包和衣物;在場僅有1名人員找到滅火器試圖滅火,1人(證實為酒吧服務(wù)人員)招呼圍觀的人群撤離,另有2人不知所措,四下環(huán)顧。從圖5中不難發(fā)現(xiàn),大部分人員對火災(zāi)初期的物理過程認(rèn)識很弱,對火焰、熱和煙氣的流動機理特性缺乏警覺,反而憑借以往的經(jīng)驗和樂觀的方式來對待火災(zāi)線索,這種樂觀主義導(dǎo)致其做出“不受火災(zāi)威脅”的結(jié)論,僥幸心理占據(jù)上風(fēng),對火勢可能造成的嚴(yán)重后果預(yù)估不足,因此未采取任何措施,而是呆在原地依舊娛樂或觀望等待,從視頻中發(fā)現(xiàn),這些人員多為男性。對女性而言,大多數(shù)發(fā)現(xiàn)著火后很快出現(xiàn)恐慌,下意識躲閃并收拾自身財物,這與女性的膽小害怕性格有關(guān)。

圖4 不同性別人員確認(rèn)火災(zāi)時間統(tǒng)計圖Fig.4 Difference of fire confirmation time between sexes

圖5 發(fā)現(xiàn)起火后人員行為統(tǒng)計Fig.5 Statistics on human behaviors after the fire

文獻[17]曾運用 FDS(Fire Dynamic Simulation)軟件對該拉丁酒吧的火災(zāi)過程進行數(shù)值重建,實現(xiàn)了火災(zāi)過程的重現(xiàn),并獲得了火場溫度變化規(guī)律?；馂?zāi)模型中,建筑結(jié)構(gòu)為18m×12.8m×5m,網(wǎng)格劃分均為0.2m,共計14.4萬個網(wǎng)格;初始火源位于一層前10號桌正上方頂棚處,坐標(biāo)為(7.0,3.9,4.8);火源單位面積熱釋放速率為800kW/m2,且初始火源在10s后消失以消除其對后續(xù)火災(zāi)發(fā)展的影響,模擬時間設(shè)為900s。本文主要是結(jié)合文獻[17]中所得的溫度場分布相關(guān)結(jié)論來分析人員行為。圖6為火災(zāi)發(fā)展初期不同時刻起火部位附近的溫度剖面圖,由于火災(zāi)初期溫度變化不大,為便于觀察比較,這里溫度范圍統(tǒng)一限定為0℃～200℃,標(biāo)簽溫度設(shè)定為40℃,因為一般情況下,環(huán)境溫度高于40℃時人體能感覺悶熱不適。

從圖6中可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)火災(zāi)發(fā)展到第40s時,雖然頂棚處已經(jīng)形成較高溫度分布,但是在一層人員活動高度的溫度場分布還未發(fā)生明顯變化。因此,從客觀上說,一層人員在其活動高度以下的空間內(nèi)尚不能感受到火焰熱輻射或是煙氣刺激性氣味等嚴(yán)重威脅人員生命安全的客觀信息,因而主觀上判斷火勢不會對自己造成威脅,未建立起災(zāi)害意識,因此大部分人選擇“靜觀其變”。

圖6 火災(zāi)發(fā)展初期Y=4.0m火場溫度分布Fig.6 T emperature distribution ofY=4.0matt=30s,35s,40s

下圖7分別為30s、35s、40s時離地1.8米高處火場溫度分布及視頻截圖的對比。從圖7上可以看出,起火后30s,一層人員活動范圍內(nèi)煙氣溫度均在40℃以下,人員尚未感受到來自火焰輻射的熱量,因此提取視頻信息發(fā)現(xiàn)起火后30s在大廳桌椅區(qū)和吧臺區(qū)的大部分的人員仍未采取任何逃生行為,只是抬頭查看上方火勢,但個別人員選擇了逃離現(xiàn)場;起火后35s,樓板下方局部溫度開始高于40℃,但高溫僅出現(xiàn)在東側(cè)主出口門斗處小范圍內(nèi),這時人員開始陸續(xù)疏散,因為有人發(fā)現(xiàn)火勢發(fā)展很快,內(nèi)心出現(xiàn)恐慌;起火后40s,起火部位下方由于受到頂棚處吸音棉裝修材料燃燒形成的熱輻射影響,其空間溫度開始有明顯的上升,此時對比視頻截圖可以發(fā)現(xiàn)由于感受到煙氣溫度威脅,加上頂棚上方火勢的擴大,起火部位下方附近的大部分人員對火災(zāi)災(zāi)害事實開始做出反應(yīng),并先后開始疏散。

圖7 離地1.8米處煙氣溫度分布及相應(yīng)時刻視頻截圖Fig.7 Temperature distribution ofZ=1.8m att=30/35/40s&relevant video captures

1.4 人員疏散行為分析

結(jié)合FDS模擬所得溫度場變化規(guī)律及視頻資料,圖8給出了一層人員在火災(zāi)初期的疏散情況,這里不考慮夾層人員疏散(為便于對比,紅色細線條圈出的區(qū)域表示溫度高于70℃的范圍,紅色粗線為高于180℃的范圍,藍色線條及填充部分表示溫度未高于70℃)。(a)t=0s為火災(zāi)初始時刻人員位置分布情況。從(b)t=45s時刻圖可以發(fā)現(xiàn),火災(zāi)發(fā)生后45s,大廳中部及“回”型吧臺南側(cè)能夠發(fā)現(xiàn)頂棚吸音棉著火的人員已經(jīng)準(zhǔn)備撤離,距離東面出口最近的前10號桌附近人員已逃出場外,但西北角卡座人員由于吧臺的遮擋而未能及時了解火情,無形中增加了覺察火災(zāi)跡象的時間,因而疏散遲緩;(c)55s以后,該娛樂場所北側(cè)卡座區(qū)已有高溫?zé)煔鈹U散,東面出口處因通風(fēng)影響燃燒相對旺盛,因此溫度較高,但人群受慣性思維影響仍涌向東面出口,造成出口處人員擁堵十分嚴(yán)重,疏散效率很低。從視頻中發(fā)現(xiàn),頂棚聚氨酯吸音棉的多孔狀松散結(jié)構(gòu)導(dǎo)致未完全燃燒的吸音棉脫離主體掉落下來,造成大廳中部前10號桌附近無法靠近,北側(cè)卡座及夾層疏散下來的人只能避開不斷下落的“飛火”而繞到南側(cè)卡座區(qū),延長了疏散路線,加劇了場所內(nèi)人員內(nèi)心的恐慌和焦慮。

火災(zāi)發(fā)生后75s時刻,該場所內(nèi)除衛(wèi)生間以外的區(qū)域煙氣溫度均超過180℃,東面出口此時已被高溫包圍,來不及逃生的人員只能返回兩側(cè)卡座邊緣尋求庇護,這反映了人群疏散時很強的“趨低溫環(huán)境”效應(yīng)。此外,在疏散過程中,特別是無法辨別方向時,人群存在盲目的“從眾”行為[18-21]?；馂?zāi)發(fā)生80s時,火場溫度已接近峰值,東面出口附近也被大火和濃煙包圍,人員已沒有逃生的可能。

圖8 一層人員疏散情況Fig.8 Human evacuation on 1st floor

圖9 Z=1.8米高度截面煙氣溫度分布隨時間變化趨勢Fig.9 Temperature distribution ofZ=1.8m att=200/400/600/900s

圖9給出了用FDS軟件模擬得到的地面以上1.8米高度截面煙氣溫度分布隨時間變化趨勢。從中可以看出,火災(zāi)發(fā)生200s后火場溫度逐漸降低,但東面出口溫度始終較高,阻斷了被困人員的逃生之路,因而人員只能等待消防救援。從視頻中發(fā)現(xiàn),西南角出口由于設(shè)置較為隱蔽,加上缺乏必要的疏散指示標(biāo)識系統(tǒng),除了個別服務(wù)人員熟悉該出口外,幾乎沒有人從西南角出口逃生。這從側(cè)面反映了人員在逃生路線選擇上的傳統(tǒng)慣性認(rèn)識——從“入口”逃生,往往忽視了在進入娛樂消費場所后應(yīng)先了解其余安全出口的位置,以防不測。

2 總結(jié)

通過對火災(zāi)期間人員行為分析,得出以下結(jié)論:

(1)火災(zāi)發(fā)生后,人員確認(rèn)火災(zāi)時間呈現(xiàn)出一定的正態(tài)分布特征;不同性別人員的確認(rèn)火災(zāi)時間存在差異,女性確認(rèn)火災(zāi)時間明顯提前于男性,因此在該火災(zāi)中,女性成功疏散的比例高于男性。

(2)火災(zāi)發(fā)生后,由于受到濃煙、火焰、毒氣的刺激,人們往往出現(xiàn)驚慌失措、恐懼不安以及群聚的依賴心理,人員行為差異很大,表現(xiàn)出較強的“趨低溫環(huán)境”、盲目的從眾性和行為的排他性;

(3)從安全疏散的角度考慮,該酒吧的出口設(shè)計應(yīng)該改進,①取消東面主入口門斗的設(shè)置并優(yōu)化桌椅擺設(shè),保證主出口附近疏散路線暢通;②通向西南角出口的疏散指示標(biāo)志應(yīng)當(dāng)醒目,便于場所內(nèi)人員識別;③規(guī)范并限制裝修材料的使用,出口附近及頂棚的材料應(yīng)明確為不燃或難燃材料。

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Analysis on human behaviors during fires in typical entertainment places

WU Xiu-min1,2,LIU Quan-yi2,ZHANG Hui2,YANG Rui2

(1.Fuzhou Municipal Fire Brigade,Fujian Province,Fuzhou,350001,China;2.Center for Public Safety Research,Tsinghua University,Beijing,100084,China)

Due to the frequent occurrence of building fires,human evacuation during fires has drawn great attention from the society.By video of fires in typical entertainment places,the time difference in perceiving signs of fire and fire conformation between men and women were extracted,and the fire temperature variation tendency was analyzed by FDS.Based on these,this paper investigated the human responses and related irrational psychological characteristics in fire,and figured out subjective and objective causes.The results are useful for the recognition of fire hazards and safe evacuation.The relevant conclusions provide valuable guide for building fire performance-based design and evacuation.

Human behaviors;Fire conformation time;Evacuation;Psychology

TU242.4

A

1004-5309(2011)-0133-07

2010-04-25;修改日期:2011-05-18

國家自然科學(xué)基金資助項目(70833003)

吳秀敏(1980-),女,福建省福州市閩侯縣公安消防大隊十一級工程師,2003年中國人民武裝警察部隊學(xué)院消防工程系本科畢業(yè),2011年獲得清華大學(xué)公共安全研究院安全工程專業(yè)工程碩士學(xué)位。

劉全義,博士,E-mail:quanyiliu2005@126.com.