龐力文；金成；黃趙涵

（中國礦業(yè)大學(xué)（北京），北京100083）

0 引言

郊區(qū)集市貿(mào)易在經(jīng)濟(jì)中具有重要的地位和作用，培育與發(fā)展集市貿(mào)易就具有重要意義[1]。但這類集市集市交通不便，擁堵現(xiàn)象屢見不鮮，且交易活動(dòng)環(huán)境惡劣，存在大量安全隱患[2]，容易發(fā)生安全事故[3]。在半開放空間里發(fā)生突發(fā)事件容易造成人員傷亡事件。因此，對(duì)郊區(qū)集市等半開放空間的合理疏散進(jìn)行分析對(duì)提高此類空間的安全性具有重要意義。本文通過對(duì)北京某郊區(qū)集市進(jìn)行調(diào)研，并選用FDS 和Pathfinder 作為工具手段，研究了不同方案下集貿(mào)市場(chǎng)內(nèi)疏散人員的流量、速度、疏散時(shí)間等參數(shù)變化特征，為集市等場(chǎng)所進(jìn)行人員疏散方案的合理設(shè)計(jì)提供依據(jù)和參考。

1 場(chǎng)景介紹

實(shí)驗(yàn)?zāi)M選取地點(diǎn)是北京海淀區(qū)某一層層露天集市。該空間長(zhǎng)45m，寬32m，營業(yè)面積為1440m2，在市場(chǎng)左右兩側(cè)分別設(shè)有寬2m 的安全出口。營業(yè)時(shí)間為7:00-22:00。

通過FDS 建立的集市模型如圖1 所示。人員初始均勻分布在八塊區(qū)域。

圖1 集市模型及分區(qū)（圖中黑色區(qū)域?yàn)楣衽_(tái)等障礙物）

2 模擬參數(shù)設(shè)置

2.1 Pathfinder 算法原理

Pathfinder 算法是一種有效的網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化和分解的方法，適用于又向和無向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，該算法由兩個(gè)基本的參數(shù)決定——r 和q，r 決定兩個(gè)不直接相連接節(jié)點(diǎn)之間的距離測(cè)度算法，q 限定一個(gè)節(jié)點(diǎn)在一個(gè)路徑中可以的最多節(jié)點(diǎn)數(shù)，節(jié)點(diǎn)之間的距離由閔可夫斯基距離測(cè)度[4]：

當(dāng)r=1 時(shí)，其等于路徑中所有連線權(quán)重之和；當(dāng)r=∞時(shí)，其則等于一條路徑所有連線中的最大值。

2.2 計(jì)算參數(shù)設(shè)置

通過多次調(diào)研得到集市內(nèi)人員總數(shù)在400-500 人，本文取最高峰數(shù)據(jù)500 人進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)研究。

2.3 人員參數(shù)設(shè)置

經(jīng)過調(diào)查，集市毗鄰大學(xué)和居民區(qū)，人員主要為學(xué)生和中老年人。據(jù)調(diào)查，青年男性的行走速度為1.35m/s，青年女性的行走速度為1.25m/s，中·年男性行走速度為1.28m/s，中年女性速度為1.18m/s；大客流量時(shí)段顧客的性別占比男性35.7%，女性65.3%。其中青年為42.8%，中老年為57.2%。模型的碰撞體積為50cm。

人員在貨架前的位置隨機(jī)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行模擬，所以人員的起始位置也是均勻分布。

2.4 方案設(shè)置

整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組，一組使用空白對(duì)照，不加入人員干預(yù)，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一組進(jìn)行指揮干預(yù)，調(diào)整人員疏散路徑和設(shè)置疏散延遲，并對(duì)每個(gè)出口的人員疏散數(shù)量進(jìn)行合理分配，方案設(shè)施情況如表1。

方案Ⅰ為在SFPE 模式（即基于出口人員流量的運(yùn)動(dòng)模式）[7]下的模擬實(shí)驗(yàn)疏散，這種模式下人們會(huì)自動(dòng)選擇最近的出口進(jìn)行疏散。方案Ⅱ?yàn)樵赟teering 模式（即控制制導(dǎo)模式）下，本實(shí)驗(yàn)將整個(gè)疏散區(qū)域分為兩大塊，設(shè)置區(qū)域1、2、3、4、5 人群向 D1 疏散，區(qū)域 6、7、8、9、10 人群向 D2疏散；并設(shè)置人員疏散延遲啟動(dòng)，位置越遠(yuǎn)延遲時(shí)間越長(zhǎng)，按照距離出口的距離分成 0s、2s、5s、10s、15s 五個(gè)檔。

表1 出口劃分及延遲參數(shù)設(shè)置

3 結(jié)果分析

3.1 出口疏散速率

圖2 出口的疏散速率

由圖2a）可見SFPE 模式下整個(gè)實(shí)驗(yàn)在開始時(shí)人員的啟動(dòng)速率相差不大，都在18s 左右達(dá)到飽和，并趨于平穩(wěn)，但在D1 號(hào)出口處人員在84s 時(shí)接近疏散完畢，但D2 號(hào)出口處卻還有57 人，此時(shí)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行到102.5s 所有人員才疏散完畢。出口出現(xiàn)不飽和狀態(tài)，需要的疏散時(shí)間變長(zhǎng)。由圖2b）可見在Steering 模式下實(shí)驗(yàn)初期的人員啟動(dòng)速率和SFPE 模式下的前期疏散速率圖幾乎保持一致，并趨于同一穩(wěn)定值，說明在Steering 模式下的疏散模型也處于飽和狀態(tài)，而且兩條曲線的走勢(shì)基本一致，前期擁有一小段時(shí)間的峰值，與延遲疏散的時(shí)間基本吻合，證明延遲疏散策略擁有一定的增加疏散速度的效果。且曲線在同一時(shí)間結(jié)束，在疏散過程中沒有出現(xiàn)安全出口使用的真空期在不加人為引導(dǎo)下，人員疏散出口隨機(jī)，在一方疏散完畢之后無人再使用，造成逃生資源的浪費(fèi)，延長(zhǎng)了疏散時(shí)間，在人員心理焦慮的情況之下無疑加大了人員疏散的難度和踩踏等事故發(fā)生的機(jī)率。

3.2 疏散人數(shù)和滯留人數(shù)

圖3 疏散人數(shù)和滯留人數(shù)

圖3a）中斜率越大表示安全出口的疏散速度越快，需要的疏散時(shí)間越短，在84s 之前，圖線的斜率穩(wěn)定，說明安全出口的利用率處于飽和狀態(tài)，在84s 之后，斜率變小，說明更加安全。圖3b）的斜率基本不變也證明了兩個(gè)出口的充分使用沒有出現(xiàn)真空期，是最理想的一個(gè)疏散方式，也是疏散時(shí)間最短的一個(gè)疏散策略。所有人員疏散完畢時(shí)間到達(dá)92s，相比SFPE 模式下縮短了10s。

根據(jù)晉良海，易小鈺對(duì)公共建筑人群疏散流線負(fù)荷的拓?fù)浣馕瞿Ｐ脱芯靠芍?，ΔT=0 表示疏散空間利用率最高達(dá)到疏散的臨界狀態(tài)。

4 結(jié)論

本文對(duì)封閉式的露天集市人員疏散場(chǎng)景進(jìn)行模擬，對(duì)基于Pathfinder 所構(gòu)建的場(chǎng)景的疏散實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明：①在有人指導(dǎo)和無人指導(dǎo)時(shí)，疏散的效率明顯不同，在指揮協(xié)調(diào)之下，疏散速度明顯加快。②疏散時(shí)間與安全出口的利用率有關(guān)，利用率越高，疏散越快，利用率越低，疏散越慢。