摘要：中小學(xué)教育建筑是城市文明發(fā)展不可缺少的一部分，然而由于中小學(xué)生的生活閱歷少、心智發(fā)展尚不成熟，遇到地震、火災(zāi)、停電等緊急情況時(shí)容易出現(xiàn)心理恐慌，從而導(dǎo)致踩踏事故的發(fā)生。因此，開(kāi)展中小學(xué)生在緊急情況下的安全疏散問(wèn)題研究具有極其重大的現(xiàn)實(shí)意義。為此我們針對(duì)中小學(xué)生在教學(xué)樓內(nèi)開(kāi)展了緊急情況下的疏散實(shí)驗(yàn)。我們對(duì)兩次疏散實(shí)驗(yàn)中學(xué)生通過(guò)走廊、樓梯和一樓出口的流量進(jìn)行了計(jì)算與分析，并對(duì)不同地點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度做了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明多次疏散演練可以縮短學(xué)生的疏散時(shí)間，增大出口處的平均流量，同時(shí)提高在樓梯上的速度。通過(guò)分析，我們得到緊急情況下學(xué)生疏散的行為特征以及心理狀態(tài)變化。

關(guān)鍵詞：中小學(xué)生；緊急情況；疏散實(shí)驗(yàn)

0 引言

教育是社會(huì)發(fā)展的重要組成部分，由于城市化的發(fā)展，城鎮(zhèn)人口迅速增多，中小學(xué)校的人數(shù)也迅速膨脹，學(xué)校里面人員密集、人流量大，發(fā)生災(zāi)害事故時(shí)很容易引發(fā)群死群傷的嚴(yán)重后果，社會(huì)影響惡劣。由于中小學(xué)學(xué)生心智發(fā)展還不成熟，在緊急情況下對(duì)傷害的規(guī)避能力、對(duì)于突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)能力、自我保護(hù)能力都比較弱，在平常生活中對(duì)自己的某些危險(xiǎn)行為后果預(yù)見(jiàn)能力有限，比如在昏暗的樓梯口惡作劇，彎腰系鞋帶等等，在面對(duì)火災(zāi)、地震等危機(jī)事件時(shí)更容易驚慌失措，也更容易受到傷害。目前國(guó)內(nèi)針對(duì)校園疏散實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)較少，對(duì)中小學(xué)生群體在火災(zāi)、地震等緊急場(chǎng)景下的疏散規(guī)律尚沒(méi)有系統(tǒng)化的量化研究和分析，缺乏對(duì)疏散過(guò)程人群運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)據(jù)采集和分析。

因此，中小學(xué)生緊急情況下的安全疏散問(wèn)題及其對(duì)策的研究具有很強(qiáng)的迫切性和重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1教學(xué)樓中小學(xué)生疏散實(shí)驗(yàn)

1.1 疏散場(chǎng)景

本次疏散實(shí)驗(yàn)選在某中學(xué)教學(xué)樓內(nèi)，該教學(xué)樓共4層，參與疏散的班級(jí)共有8個(gè)，分別分布在二樓兩個(gè)班，三樓兩個(gè)班，四樓四個(gè)班，疏散過(guò)程中只有一部樓梯用來(lái)疏散，在該樓梯間、走廊等關(guān)鍵位置架設(shè)攝像機(jī)進(jìn)行視頻拍攝，記錄整個(gè)疏散過(guò)程。教學(xué)樓二樓三樓疏散教室在教學(xué)樓東側(cè)，分別有兩個(gè)疏散教室，四樓疏散教室在教學(xué)樓西側(cè)，有四個(gè)疏散教室。

1.2人員情況

表1是參與疏散演習(xí)實(shí)驗(yàn)的人員基本情況，實(shí)驗(yàn)人員都是剛小學(xué)畢業(yè)，上初一的新生，其疏散行為可以用來(lái)代表中小學(xué)生疏散的基本特性。其中七年級(jí)九班、七年級(jí)十班學(xué)生位于教學(xué)樓二樓，七年級(jí)十一班、七年級(jí)十二班位于教學(xué)樓三樓，七年級(jí)十三班～十六班位于教學(xué)樓四樓。每個(gè)班的人數(shù)分別為49、50、48、50、51、50、52、50人，總共有400人參與疏散實(shí)驗(yàn)，其中男生有189人，女生有211人。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)置及步驟

本文研究的主要內(nèi)容為中小學(xué)生在緊急情況下的人員疏散，包括教室、走廊、樓梯等場(chǎng)所。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們分別在樓梯、走廊、教室等關(guān)鍵位置架設(shè)了攝像機(jī)，由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，實(shí)驗(yàn)次數(shù)為兩次。

本實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1. 集合各班班主任，告知其實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容及要求，按照學(xué)校統(tǒng)一語(yǔ)音指示有序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；

2. 第一次疏散廣播響起，學(xué)生在班級(jí)教室里檢查鞋帶有沒(méi)系好，準(zhǔn)備疏散。第二次疏散廣播響起，各班班主任組織學(xué)生疏散到指定地點(diǎn)；學(xué)生從教室疏散，分別從教室的前、后門出去；各樓層疏散順序按照先低層后高層的原則；

3. 疏散完成后，學(xué)生集合到操場(chǎng)，然后再回到教室進(jìn)行第二次疏散，疏散方法同第一次。

2典型人員疏散特性

在緊急疏散過(guò)程中，會(huì)有不同于平常的疏散現(xiàn)象出現(xiàn)，比如瓶頸處的擁擠、容易摔倒等等。通過(guò)對(duì)疏散中行人的運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行分析，可以為預(yù)判人群運(yùn)動(dòng)提供參考，為預(yù)測(cè)人群由安全向危險(xiǎn)發(fā)展的臨界點(diǎn)提供依據(jù)。

2.1沿扶梯行走行為

在緊急情況下，行人的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)加快，為了讓自己不會(huì)摔倒，很自然的會(huì)把手扶在扶梯上行走。通過(guò)實(shí)驗(yàn)視頻分析，大多數(shù)學(xué)生在緊急情況下的下樓過(guò)程中都會(huì)爭(zhēng)取沿著扶梯進(jìn)行疏散。

2.2樓梯處的擁擠行為

疏散時(shí)雖然要求各班站成兩路縱隊(duì)，靠樓梯兩側(cè)有序下樓，但是因?yàn)槿藛T不能及時(shí)疏散出去，而導(dǎo)致在樓梯上人員形成擁堵。在擁擠的條件下一旦有人摔倒，將很難爬起來(lái)，容易造成事故，所以要在疏散的時(shí)候及時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)。在擁擠的情況，我們觀察到人員運(yùn)動(dòng)速度整體變慢，許多人在樓梯口等待。

2.3超越行為

在視頻中我們觀察到，樓梯外側(cè)行人的運(yùn)動(dòng)速度要高于樓梯內(nèi)側(cè)的行人運(yùn)動(dòng)速度，在從樓梯進(jìn)入平臺(tái)的時(shí)候，外側(cè)行人要走更遠(yuǎn)的距離，所以在平臺(tái)上他們的運(yùn)動(dòng)速度也會(huì)高于靠近樓梯的行人。演習(xí)中的超越行為分為樓梯上的超越行為以及樓梯平臺(tái)上的超越行為，我們觀察到下樓的時(shí)候發(fā)生在平臺(tái)上的超越行為要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于發(fā)生在樓梯上的。在遇到前面有人走的比較慢的時(shí)候，一些著急的同學(xué)會(huì)加快速度，超過(guò)前面的行人，在緊急情況下，樓梯上的超越行為也很容易導(dǎo)致學(xué)生摔倒，是一種比較危險(xiǎn)的行為。

觀察和理解這些行為可以在疏散的時(shí)候更合理、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)模型。

3數(shù)據(jù)處理及分析

3.1疏散時(shí)間和出口流率

疏散的時(shí)候，設(shè)計(jì)的疏散指令是第一次聽(tīng)到疏散廣播時(shí)，學(xué)生在教室檢查好自己的鞋帶有沒(méi)系好，做好疏散準(zhǔn)備工作，以保證安全，第二次疏散廣播響時(shí)，開(kāi)始疏散。文中統(tǒng)計(jì)的疏散時(shí)間為學(xué)生從第二次聽(tīng)到疏散廣播開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到一樓大門口所用的時(shí)間。在發(fā)生地震、火災(zāi)等緊急情況下，人們可以用的疏散時(shí)間是有限的，疏散時(shí)間是評(píng)價(jià)中小學(xué)生疏散能力的一個(gè)重要參數(shù)，也是評(píng)估中小學(xué)生在緊急情況下能否安全逃生的重要參考。

可以看到，第一次疏散演習(xí)所用時(shí)間為208s，第二次疏散演習(xí)花了187s，比第一次疏散演習(xí)少用21s，說(shuō)明在平時(shí)進(jìn)行多次疏散演練可以在一定程度上縮短疏散時(shí)間。兩次疏散演練第一個(gè)人疏散出去的時(shí)間也不一樣，分別是第36s和第21s。也可以看到，疏散人數(shù)隨著時(shí)間大致成線性遞增關(guān)系，這是因?yàn)樵谑枭⒀萘?xí)中，要求按照從低層到高層疏散的原則，所以大多數(shù)二樓的人從樓梯疏散完以后，樓上的人才開(kāi)始疏散下來(lái)，在二樓樓梯口沒(méi)有形成特別擁擠的狀況，因此從二樓下來(lái)的人的流量是一定的，這在二樓樓梯口位置處的疏散人數(shù)與時(shí)間的關(guān)系圖中也可以看出來(lái)。endprint

我們對(duì)出口的流量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，流量計(jì)算如公式（1）所示。其中F表示流量，N是時(shí)間間隔為Δt的時(shí)間內(nèi)出去的人數(shù)。時(shí)間間隔Δt越長(zhǎng)計(jì)算誤差越大，但如果時(shí)間間隔較短，流量波動(dòng)性會(huì)比較大，在本文中我們選取Δt=5s來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

F=N/Δt（1）

流量計(jì)算結(jié)果，流量雖然不是很穩(wěn)定，但是主要都在1到3之間波動(dòng)。第一次緊急疏散的平均流量是1.94人/s，第二次緊急疏散的平均流量是2.13人/s。第二次緊急疏散的平均流量要高于第一次緊急疏散的平均流量。

（2）不同出口疏散流量

通過(guò)比較不同地點(diǎn)的流量可以發(fā)現(xiàn)在疏散過(guò)程中哪些地點(diǎn)是制約疏散效率的關(guān)鍵地方。在教學(xué)樓疏散過(guò)程中，人首先在教室疏散出去，經(jīng)過(guò)走廊，再到樓梯，最后從一樓出口出去。為此我們統(tǒng)計(jì)了教室、走廊、樓梯、一樓出口的疏散時(shí)間以及流量。59個(gè)人通過(guò)走廊所需時(shí)間是12s，50個(gè)人疏散出教室所需時(shí)間是20s，60個(gè)人通過(guò)樓梯需要28s，49人走出一樓出口需要18s；因此可以得出走廊的流量是4.92人/s，教室的流量是2.5人/s，樓梯上的流量是2.14人/s，一樓出口處的流量是2.72人/s。走廊流量最大，樓梯流量和教室的流量相差不大。但是因?yàn)橛卸鄠€(gè)教室的行人同時(shí)疏散，人員經(jīng)過(guò)走廊到達(dá)樓梯口時(shí)，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)樓梯口，在樓梯口處流量受到制約，從而導(dǎo)致人員在樓梯口擁堵。

3.2速度

（1）不同地點(diǎn)速度分布與大小

在實(shí)驗(yàn)中我們觀察到人員從教室出來(lái)，經(jīng)過(guò)走廊，在通過(guò)樓梯時(shí)容易形成擁堵，因此樓梯上的運(yùn)動(dòng)是影響疏散時(shí)間長(zhǎng)短的主要因素。我們統(tǒng)計(jì)了兩次疏散中樓梯上的速度。

臺(tái)階高度為0.18m，臺(tái)階深度為0.33m，臺(tái)階斜面的距離為0.376m，每?jī)蓪又g共有24級(jí)臺(tái)階，因?yàn)閿z像機(jī)拍攝角度的關(guān)系，只能拍到12級(jí)臺(tái)階上人員的運(yùn)動(dòng)，所以在計(jì)算樓梯上速度的時(shí)候，我們計(jì)算行人經(jīng)過(guò)12級(jí)臺(tái)階的平均速度，每個(gè)行人的速度計(jì)算公式如公式（2）所示。

vi=L/t=12l/t（2）

同時(shí)，我們還研究了學(xué)生在走廊上的速度以及一樓出口處的速度，第一次疏散和第二次疏散在走廊上和一樓出口處速度差別不是很大。走廊上速度平均值是1.63m/s，標(biāo)準(zhǔn)差是0.28m/s。一樓出口處的速度平均值是2.30m/s，標(biāo)準(zhǔn)差是0.48m/s。表2給出了不同地點(diǎn)的速度大小與標(biāo)準(zhǔn)差，可以看到一樓出口處的速度最大，樓梯上的速度最小。學(xué)生通過(guò)一樓出口，通向室外，行走不受限制，所以速度較大，而在樓梯上行走，由于臺(tái)階的影響，行人會(huì)放慢速度使自身不會(huì)摔倒。

表1 不同地點(diǎn)速度大小

實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景 樓梯

（第一次疏散） 樓梯

（第二次疏散） 走廊 一樓出口

平均速度（m/s） 1.18 1.43 1.63 2.30

標(biāo)準(zhǔn)差（m/s） 0.29 0.33 0.28 0.48

4結(jié)論

本文采用疏散演習(xí)實(shí)驗(yàn)和問(wèn)卷調(diào)查相結(jié)合的研究方法對(duì)中小學(xué)生教學(xué)樓內(nèi)的人員在緊急情況下疏散存在的問(wèn)題進(jìn)行了研究。對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和討論，主要得到了如下結(jié)論：

1. 在緊急情況下，行人在樓梯疏散時(shí)會(huì)沿著扶梯行走以讓自己不會(huì)摔倒，行人在緊急情況下疏散會(huì)出現(xiàn)超越行為以及樓梯口等瓶頸處的擁堵行為。

2. 多次演習(xí)可以縮短人員疏散時(shí)間，實(shí)驗(yàn)中第一次疏散演習(xí)所用時(shí)間為208s，平均流量是1.94人/s，樓梯上的平均速度是1.18m/s；第二次疏散演習(xí)用時(shí)187s，平均流量為2.13人/s，樓梯上的平均速度是1.43m/s。

3. 不同地點(diǎn)流量大小不一樣，走廊的流量是4.92人/s，教室的流量是2.5人/s，樓梯上的流量是2.14人/s，一樓出口處的流量是2.72人/s。走廊流量最大，樓梯處是疏散的瓶頸，易形成擁堵，人員疏散的平均流量接近疏散瓶頸處的流量。

4. 通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的方法，我們得到行人在認(rèn)知行為，確認(rèn)行為，逃生行為各方面相關(guān)的行為特性。調(diào)查發(fā)現(xiàn)中小學(xué)生心理素質(zhì)并不是很高，通過(guò)平常的疏散演習(xí)加強(qiáng)他們的心理素質(zhì)很有必要。

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作者簡(jiǎn)介：王信穎（1981-）男，漢族，山東聊城人，助理工程師，工程碩士，從事消防安全研究。endprint