吳 浩，丁元春，翁發(fā)祿

（1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州 341000；2.江西理工大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，江西 贛州 341000）

1 前言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，各種消費(fèi)需求不斷增加，促使各種購(gòu)物中心、商業(yè)綜合體應(yīng)運(yùn)而生，遍地開(kāi)花。購(gòu)物商場(chǎng)一方面給人們的生活帶來(lái)了便利，另一方面也帶來(lái)了一定的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，例如火災(zāi)、地震等。商場(chǎng)建筑空間復(fù)雜、人流規(guī)模大，商品的種類(lèi)繁多且大多燃點(diǎn)低，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，損失可想而知。當(dāng)災(zāi)害來(lái)臨時(shí)，如何提高人員的疏散效率，盡可能地降低災(zāi)害帶來(lái)的損失，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

商場(chǎng)作為一種聚集性公共場(chǎng)所，一旦發(fā)生危險(xiǎn)，很容易造成群死群傷。商場(chǎng)事故嚴(yán)重地威脅著人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全，因此為商場(chǎng)制定切實(shí)可行的人員疏散應(yīng)急預(yù)案是必要的。商場(chǎng)通道具有人員密集、流通量大的特點(diǎn)。商家為了提高某些商品的知名度，經(jīng)常在通道處擺放展臺(tái)，對(duì)商品進(jìn)行宣傳和促銷(xiāo)。如圖1 所示。展臺(tái)擺放在通道位置無(wú)疑對(duì)緊急情況下的人員疏散會(huì)產(chǎn)生一定的影響?；谝陨锨闆r，本文主要通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真研究展臺(tái)的形狀及位置對(duì)疏散的影響，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)為商場(chǎng)通道及展臺(tái)的設(shè)計(jì)及展臺(tái)的擺放提供理論依據(jù)。

2 疏散建模

某商場(chǎng)一樓的平面圖如圖1 所示，其具有4 個(gè)出口及2部上下樓電梯。為了研究展臺(tái)等障礙物對(duì)人員疏散的影響，在此選擇出口1 處的通道部分為研究對(duì)象。該通道寬12 m，長(zhǎng)15 m。為了研究不同形狀障礙物對(duì)疏散的影響，本文選擇了五種典型形狀障礙物作為研究對(duì)象：正方形、三角形、平行四邊形、圓形、梯形物體，如圖2 所示。障礙物距離出口中心線3.5 m，正方形、三角形、平行四邊的邊長(zhǎng)均為4 m、圓形的半徑為2 m、梯形的下邊長(zhǎng)為5 m，上邊長(zhǎng)為3 m，高為4 m。

圖1 商場(chǎng)第一層平面示意圖

圖2 障礙物形狀及其對(duì)疏散的影響

3 障礙物對(duì)人員疏散的影響

3.1 障礙物形狀對(duì)疏散的影響

基于上文所得模型, 將計(jì)算機(jī)隨機(jī)產(chǎn)生的1 200 個(gè)隨機(jī)被疏散人員放置于商場(chǎng)的第一層，并讓其均通過(guò)出口1 進(jìn)行疏散。經(jīng)計(jì)算機(jī)仿真后，得到5 種情況及無(wú)障礙物情況下的1 號(hào)出口通行效率，如圖3 所示。

圖3 不同障礙物條件下1 號(hào)出口的通行效率

由圖3 可知，障礙物形狀不同阻礙作用也不同。無(wú)障礙物時(shí)的通行效率最高，平行四邊形和梯形障礙物對(duì)出口人員疏散的阻礙作用最大；正方形和圓形達(dá)到的通行效率較高，僅次于無(wú)障礙物情形，且圓形的通行效率高于正方形。圖3顯示了疏散過(guò)程中某時(shí)刻的人員分布情況。在人員密度較低的情況下，中心線上的正方形和圓形類(lèi)型障礙物將原本單一的人流平均分割為兩股，兩側(cè)疏散較順暢，不易形成擁堵點(diǎn)，障礙物的邊緣起到一定的導(dǎo)流作用；而梯形和三角形障礙物造成兩側(cè)通道為漸縮形狀，容易形成擁堵點(diǎn)；而平行四邊形造成兩側(cè)通道一邊為漸擴(kuò)，另一邊為漸縮形狀，容易在漸縮一邊形成擁堵點(diǎn)。

3.2 障礙物位置對(duì)疏散的影響

在此選擇上文所述正方形作為障礙物，先將障礙物設(shè)置在1 號(hào)出口中心線上距離出口0.5 m 處，每次疏散結(jié)束后依次將障礙物向室內(nèi)移動(dòng)0.5 m，然后在同等人員屬性條件下進(jìn)行重復(fù)疏散實(shí)驗(yàn)，直到障礙物距離出口6.5 m。經(jīng)計(jì)算機(jī)仿真得到1 號(hào)出口的平均通行效率，如圖4 所示。

圖4 障礙物位置對(duì)疏散的影響

由圖4 可知，當(dāng)障礙物距離出口在0.5～3.5 m 時(shí)，人員通行效率變化基本不大，但3.5～6.5 m 之后急劇下降。因?yàn)樵?.5～3.5 m 時(shí)，障礙物距離出口還較近，出口通道也有一定的長(zhǎng)度，疏散人員從室內(nèi)區(qū)域到出口通道還有足夠的緩沖時(shí)間，這時(shí)候并沒(méi)有形成“瓶頸”。而當(dāng)障礙物距離出口3.5～6.5 m 時(shí)，障礙物逐漸逼近走道，“瓶頸”逐漸形成，導(dǎo)致人員在區(qū)域1 大量密集、擁堵，疏散效率快速下降，這時(shí)候瓶頸的疏散效率是主要影響因素。

3.3 障礙物寬度對(duì)人員疏散的影響

在距離1 號(hào)出口位置4 m 處設(shè)置一個(gè)邊長(zhǎng)為0.5 m 的正方形障礙物，控制障礙物縱向長(zhǎng)度不變，每次疏散結(jié)束后依次將障礙物橫向?qū)挾仍黾?.5 m，然后在同等人員屬性條件下進(jìn)行重復(fù)疏散實(shí)驗(yàn)，直到障礙物寬度達(dá)到5 m。經(jīng)計(jì)算機(jī)仿真得到1 號(hào)出口的平均通行效率，如圖5 所示。

圖5 障礙物橫向?qū)挾葘?duì)通行效率

由圖5 可知，障礙物寬度與出口的平均通行效率呈負(fù)相關(guān)，隨著障礙物寬度的增加，出口的平均通行效率逐漸下降，說(shuō)明其阻礙作用也逐漸增大。高人員密度及低人員密度情況下，兩曲線基本重合，說(shuō)明這時(shí)候中心線位置的障礙物的橫向?qū)挾纫呀?jīng)成為影響疏散的主要因素。

3.4 障礙物長(zhǎng)度對(duì)人員疏散的影響

取第一層為研究對(duì)象，在距離1 號(hào)出口位置0.5 m 處，設(shè)置一個(gè)邊長(zhǎng)為0.5 m 的正方形?？刂普系K物橫向?qū)挾炔蛔儯看问枭⒔Y(jié)束后依次將障礙物縱向長(zhǎng)度增加0.5 m，然后在同等人員屬性條件下進(jìn)行重復(fù)疏散實(shí)驗(yàn)，直到障礙物縱向長(zhǎng)度達(dá)到6.5 m。經(jīng)計(jì)算機(jī)仿真得到1 號(hào)出口的平均通行效率，如圖6 所示。

由圖6 可知，在低密度人群及高密度人群的條件下，縱向長(zhǎng)度變化對(duì)出口通行效率影響均不大。

4 結(jié)論

本文主要研究了商場(chǎng)通道障礙物對(duì)人員疏散的影響。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真模擬可知：①平行四邊形和梯形障礙物對(duì)出口人員疏散的阻礙作用最大；正方形和圓形達(dá)到的通行效率較高，僅次于無(wú)障礙物情形，且圓形的通行效率高于正方形。②障礙物靠近出口（距離出口0.5～3.5 m）可提高出口的通行效率；當(dāng)障礙物距離出口3.5～6.5 m 時(shí)，容易形成“瓶頸效應(yīng)”，進(jìn)而降低通行效率。③障礙物寬度與出口的平均通行效率呈負(fù)相關(guān)，隨著障礙物寬度的增加，出口的平均通行效率逐漸下降。④障礙物的縱向長(zhǎng)度變化對(duì)出口通行效率影響均不大。