黃中意，田 賽，朱辰超，房志明

(上海理工大學(xué) 管理學(xué)院，上海 200082)

發(fā)展軌道交通是緩解城市交通問(wèn)題的重要途徑，與出租車、公交車等其他交通方式相比，地鐵單節(jié)車廂乘客多、站臺(tái)人員密度高、地鐵站內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且在地下運(yùn)營(yíng)。以上特點(diǎn)意味著地鐵系統(tǒng)內(nèi)如果發(fā)生重大的突發(fā)事件，有可能演變成為群死群傷的特大事故。針對(duì)地鐵人群的疏散問(wèn)題，學(xué)者們主要通過(guò)建立模型和組織實(shí)驗(yàn)開展研究工作。

模型研究方面，廣泛應(yīng)用的模型包括社會(huì)力模型，元胞自動(dòng)機(jī)模型和宏觀經(jīng)驗(yàn)公式模型， LONG等[1]將社會(huì)力模型與行人特征相結(jié)合，研究行人行為對(duì)疏散引導(dǎo)的影響；熊國(guó)強(qiáng)等[2]基于元胞自動(dòng)機(jī)理論，利用AnyLogic軟件平臺(tái)對(duì)地鐵站內(nèi)突發(fā)客流及其影響因素進(jìn)行了分析；劉智成等[3]利用經(jīng)驗(yàn)公式和理論分析的方法，獲得了不同站臺(tái)形式設(shè)計(jì)方案下地鐵站的最大運(yùn)輸能力的理論值；梅艷蘭等[4]通過(guò)對(duì)地鐵站密集人群應(yīng)急疏散的目標(biāo)和約束條件進(jìn)行剖析，構(gòu)建地鐵站密集人群應(yīng)急疏散能力分析模型，然后用Pathfinder軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)研究方面，PROULX等[5]在倫敦地鐵開展未提前通知的疏散演習(xí)，統(tǒng)計(jì)了不同提示組合下從語(yǔ)音開始播放到人群最早開始疏散的時(shí)間；侯團(tuán)增[6]通過(guò)對(duì)一起真實(shí)案例進(jìn)行視頻分析，統(tǒng)計(jì)了從突發(fā)事件發(fā)生到運(yùn)營(yíng)公司確定實(shí)驗(yàn)方案以及乘客最早開始疏散之間的時(shí)間；針對(duì)站廳和車站中的人員，研究者通過(guò)在地鐵樞紐開展觀測(cè)實(shí)驗(yàn)獲取了人群運(yùn)動(dòng)時(shí)的流量、密度、速度及兩者之間的相互關(guān)系[7-8]；黃利華等[9]在北京地區(qū)開展問(wèn)卷調(diào)查，獲取了乘客在地鐵突發(fā)事件下對(duì)典型疏散行為的認(rèn)知情況。

從發(fā)展趨勢(shì)上看，虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality，VR)技術(shù)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于可控實(shí)驗(yàn)研究。與真實(shí)場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)相比，VR實(shí)驗(yàn)具有更佳的可控性、可重復(fù)性、經(jīng)濟(jì)性和安全性[10]，近年來(lái)被越來(lái)越多地用于研究緊急情況下的人員行為[11]。通過(guò)開展VR實(shí)驗(yàn)，學(xué)者們探究了消防廣播的內(nèi)容[12]、語(yǔ)速與信息量[13]對(duì)人員情緒及疏散路徑選擇的影響，指出VR似乎非常適合評(píng)估疏散過(guò)程中的個(gè)體因素和心理因素；另有學(xué)者以指示標(biāo)識(shí)為對(duì)象，開展VR實(shí)驗(yàn)研究了標(biāo)識(shí)的位置[14]、動(dòng)態(tài)特性[15]對(duì)疏散路徑選擇的影響，并通過(guò)眼動(dòng)儀分析不同指示標(biāo)識(shí)設(shè)置下視覺(jué)注視點(diǎn)的變化特征[16]。

通過(guò)上述調(diào)研發(fā)現(xiàn)地鐵疏散相關(guān)研究大多數(shù)針對(duì)的是站廳或站臺(tái)，極少有研究針對(duì)車廂內(nèi)部?？紤]到誘導(dǎo)信息是車廂內(nèi)疏散的主要干預(yù)方式，基于可編輯VR實(shí)驗(yàn)平臺(tái)探究5種不同的誘導(dǎo)信息對(duì)車廂疏散的作用效果，通過(guò)定量與定性評(píng)價(jià)對(duì)比其優(yōu)劣，最終為車廂內(nèi)的疏散誘導(dǎo)信息的設(shè)置提供建議和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)開展

1.1 可編輯VR實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

筆者所在團(tuán)隊(duì)使用Unity3D和MAYA軟件開發(fā)了可編輯疏散動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)在該平臺(tái)的地鐵車廂場(chǎng)景中開展，如圖1所示，該場(chǎng)景包括5節(jié)車廂和1個(gè)站臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的最主要特點(diǎn)在于可自由編輯實(shí)驗(yàn)參與者的起始位置、設(shè)置結(jié)構(gòu)、火災(zāi)和煙霧位置及發(fā)生時(shí)間、誘導(dǎo)信息種類和屬性、NPC運(yùn)動(dòng)軌跡等。實(shí)驗(yàn)參與者通過(guò)佩戴VR眼鏡(HTC VIVE Cosmos)進(jìn)入場(chǎng)景，并通過(guò)手柄控制虛擬人物的運(yùn)動(dòng)和交互。

圖1 地鐵車廂內(nèi)場(chǎng)景

1.2 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景

實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景如圖2所示，模擬列車尾部(第4節(jié)和第5節(jié)連接處)發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致車門控制系統(tǒng)發(fā)生故障，只有第1節(jié)車廂的兩個(gè)門可以及時(shí)打開的情況。虛擬人物初始化位置在第3車廂附近的站臺(tái)區(qū)域，為避免火災(zāi)發(fā)生時(shí)刻參與者在地鐵車廂的位置相差較大而對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，在火災(zāi)(40 s)發(fā)生之前參與者只可在第3車廂內(nèi)移動(dòng)，之后即可自由探索出口?；馂?zāi)發(fā)生點(diǎn)設(shè)置在第4、5節(jié)車廂的連接處，列車到站后只有第1車廂的前兩個(gè)車門(標(biāo)號(hào)1和2)在列車到站時(shí)打開，其余車門開啟時(shí)間為列車到站后35 s。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的重要事件節(jié)點(diǎn)和對(duì)應(yīng)事件如圖3所示。

圖2 地鐵車廂場(chǎng)景示意圖

圖3 實(shí)驗(yàn)重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)及事件

根據(jù)在45 s時(shí)釋放誘導(dǎo)信息的不同，實(shí)驗(yàn)可分為5個(gè)子場(chǎng)景，分別為：報(bào)站字幕、廣播語(yǔ)音(未指明具體疏散方向)、廣播語(yǔ)音(指明疏散方向)、引導(dǎo)員肢體動(dòng)作、地鐵車門旁的視頻指示，更具體的信息描述如表1所示，3種視覺(jué)指示的效果如圖4所示。因此，實(shí)驗(yàn)的主要目的在于探究不同誘導(dǎo)信息對(duì)車廂內(nèi)乘客疏散的影響。

表1 誘導(dǎo)信息設(shè)置

圖4 報(bào)站字幕、視頻指示、安全員效果圖

1.3 參與者

通過(guò)在線方式在上海理工大學(xué)招募了100名參與者，感興趣的學(xué)生通過(guò)填寫問(wèn)卷報(bào)名，他們?cè)诔掷m(xù)20 min左右的實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后會(huì)獲得50元的報(bào)酬，最終所有參與者(平均23.6±1.25歲，21～28歲不等；50名男性和50名女性)都完成該實(shí)驗(yàn)并提供了有效數(shù)據(jù)結(jié)果。每個(gè)參與者都需參加4次連續(xù)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，分別為乘坐體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(無(wú)任何突發(fā)事件和誘導(dǎo)信息)、誘導(dǎo)信息單獨(dú)作用實(shí)驗(yàn)(分析對(duì)象)、NPC指引實(shí)驗(yàn)、NPC和廣播信息沖突實(shí)驗(yàn)。因此實(shí)驗(yàn)參與者在進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)(第2次實(shí)驗(yàn))時(shí)，完全不清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)康模颐咳藘H開展一次實(shí)驗(yàn)，從而避免了得知實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹笤斐傻母蓴_。最終，5個(gè)場(chǎng)景分別獲得了19、20、21、20、20份數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)采集

得益于虛擬環(huán)境的數(shù)字化特性，筆者通過(guò)錄屏和軟件內(nèi)部記錄，采集了實(shí)驗(yàn)過(guò)程的第一人稱視角視頻和人員運(yùn)動(dòng)軌跡。人員軌跡以Jason格式保存，每秒記錄一次人員中心點(diǎn)在二維平面上的投影位置。

運(yùn)動(dòng)軌跡是參與者運(yùn)動(dòng)特性的體現(xiàn)，而參與者行為的變化需要從視頻數(shù)據(jù)中手動(dòng)獲取。通過(guò)觀察第一人稱視頻，將參與者的行為劃分為5個(gè)類別：原地駐留等待(Bstay)、接收信息(Breceive)、向列車前方移動(dòng)(Bmove_f)、向列車后方移動(dòng)(Bmove_b)、走出車門(Bleave)。5種行為模式及其對(duì)應(yīng)的判定條件如表2所示。根據(jù)上述定義，通過(guò)仔細(xì)查看第一人稱視角視頻將實(shí)驗(yàn)過(guò)程手動(dòng)標(biāo)記為時(shí)間-行為序列，結(jié)果如表3所示。針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)參與者，分別記錄某一行為模式的種類及其開始時(shí)間。根據(jù)前文可知，火災(zāi)及警報(bào)在40 s時(shí)產(chǎn)生，因此統(tǒng)計(jì)也從40 s開始。則表3中1號(hào)參與者的行為序列可以描述為：40～52 s，原地停留；52～62 s，接受信息；62～86 s，向車頭方向運(yùn)動(dòng)，并于86 s離開車廂。

表2 參與者可執(zhí)行行為參數(shù)

表3 參與者時(shí)間-行為序列

3 疏散時(shí)間與行為特征分析

3.1 預(yù)動(dòng)作階段

在人員疏散領(lǐng)域，疏散的預(yù)動(dòng)作階段通常是指從突發(fā)事件發(fā)生到人員開始疏散這段時(shí)間。在實(shí)驗(yàn)中，火災(zāi)及車門處的報(bào)警是從40 s開始的，則預(yù)動(dòng)作階段也從40 s開始。由于實(shí)驗(yàn)人員處于車廂的第3節(jié)且該節(jié)車廂所有車門均關(guān)閉，人員一旦開始疏散，需向車箱的前方或后方運(yùn)動(dòng)，即在行為序列里出現(xiàn)Bmove_f或Bmove_b。因此，將行為序列中第1個(gè)Bmove_f或Bmove_b出現(xiàn)的時(shí)間記為預(yù)動(dòng)作階段的截止時(shí)間。值得注意的是，在95 s時(shí)所有車門會(huì)自動(dòng)打開，表示實(shí)驗(yàn)結(jié)束，所以在某些實(shí)驗(yàn)的行為序列中并未出現(xiàn)Bmove_f或Bmove_b，即人員從始至終都沒(méi)有開始疏散。在這種情況下，實(shí)際上是無(wú)法獲取準(zhǔn)確的預(yù)動(dòng)作時(shí)間的，或者說(shuō)預(yù)動(dòng)作時(shí)間至少大于55 s，出現(xiàn)這種情況的實(shí)驗(yàn)為超時(shí)實(shí)驗(yàn)。在5種實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中，超時(shí)實(shí)驗(yàn)次數(shù)分別為9、6、2、3、6。也就是說(shuō)，報(bào)站字幕和廣告屏幕容易被忽略，廣播(有方向指示)和引導(dǎo)員則不容易被忽略。由于場(chǎng)景2中的廣播并沒(méi)有為乘客疏散指明方向，有6位參與者選擇原地等待而不是聽從廣播的指引盡快疏散至車廂外。因此，在廣播中應(yīng)明確下一步需采取的應(yīng)對(duì)行為。

為了對(duì)預(yù)動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行進(jìn)一步分析，在計(jì)算預(yù)動(dòng)作時(shí)間時(shí)將超時(shí)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了剔除，剔除后不同場(chǎng)景的平均預(yù)動(dòng)作時(shí)間如表4所示。為減弱異常值的影響，在計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差之前都對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值檢測(cè)與去除，異常值的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為[Q1-1.5IRQ,Q3+1.5IQR]以外的值。其中，Q1和Q3為上下四分位數(shù)，IQR為分位間距。由表4可知，視頻指示(場(chǎng)景5)與有方向指示的語(yǔ)音(場(chǎng)景3)的預(yù)動(dòng)作時(shí)間較短，安全員(場(chǎng)景4)和無(wú)方向指示語(yǔ)音(場(chǎng)景2)其次，報(bào)站字幕(場(chǎng)景1)的預(yù)動(dòng)作時(shí)間最長(zhǎng)。筆者進(jìn)一步地在表4中對(duì)比了預(yù)動(dòng)作時(shí)間和超時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)量的排名，發(fā)現(xiàn)與超時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)量中的排名相比，場(chǎng)景5和場(chǎng)景4的排名發(fā)生了反轉(zhuǎn)。其原因在于兩種信息的易理解性有差異。乘客視角中視頻指示如圖5(b)所示，一旦乘客注意到該視頻，則很容易看清楚并理解該視頻的引導(dǎo)信息。而對(duì)安全員而言，其在乘客視角中如圖5(a)所示。根據(jù)該圖，安全員站位與乘客有一定的距離，在照明不足的情況下即使車廂空曠，待疏散乘客也難以第一時(shí)間看清楚引導(dǎo)員的動(dòng)作，在開始運(yùn)動(dòng)之前需花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間看清并理解引導(dǎo)員意圖。

表4 不同場(chǎng)景的預(yù)動(dòng)作時(shí)間(剔除超時(shí)組)

圖5 實(shí)驗(yàn)參與者視角中的引導(dǎo)員和視頻指示

為了定量分析信息理解耗時(shí)，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中Breceive的時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖6所示。由圖可知，報(bào)站字幕和廣播(無(wú)方向指示)的Breceive幾乎處于同一水平，其均值分別為34.26 s和33.60 s。排在第3位的是引導(dǎo)員，其均值為28.00 s，明顯大于廣告視頻的18.44 s和廣播(有方向指示)的16.33 s。正是不同誘導(dǎo)信息在理解耗時(shí)上的差異，導(dǎo)致場(chǎng)景5和場(chǎng)景4在預(yù)動(dòng)作時(shí)間排名上的反轉(zhuǎn)。值得注意的是，盡管廣播(有方向指示)在各方面都表現(xiàn)較好，但其預(yù)動(dòng)作時(shí)間仍比場(chǎng)景5中的長(zhǎng)。根據(jù)文獻(xiàn)[17]，其主要原因在于語(yǔ)音信息的釋放受語(yǔ)速的影響。在實(shí)驗(yàn)中，場(chǎng)景3的語(yǔ)音共持續(xù)約10 s，即使該信息很容易被察覺(jué)和理解，仍需額外耗時(shí)10 s在信息的釋放上。如果參與者第一遍沒(méi)聽清楚，需要再等待10 s以重新獲取該信息。與聽覺(jué)信息相比，視覺(jué)信息的釋放更加持續(xù)和直接。報(bào)站字幕由于顯示字?jǐn)?shù)有限，需要以滾動(dòng)字幕的形式播放所有文字信息，滾動(dòng)一個(gè)循環(huán)耗時(shí)約8 s；引導(dǎo)員做一個(gè)循環(huán)的肢體引導(dǎo)動(dòng)作耗時(shí)約6 s；廣告屏幕上的視頻由于每一幀都明確指明安全出口方向，因此其耗時(shí)為0 s；不同場(chǎng)景下信息釋放耗時(shí)及其排序如表5所示。

圖6 不同場(chǎng)景中Breceive持續(xù)時(shí)長(zhǎng)

表5 不同誘導(dǎo)信息的釋放耗時(shí)

3.2 運(yùn)動(dòng)階段

運(yùn)動(dòng)階段是指人員從開始運(yùn)動(dòng)到通過(guò)安全出口逃離的階段。在實(shí)驗(yàn)中，只有1名虛擬人物(即實(shí)驗(yàn)參與者自身)，且實(shí)驗(yàn)參與者通過(guò)手柄控制運(yùn)動(dòng)速度。雖然可以通過(guò)手柄控制運(yùn)動(dòng)速度，但由于車廂中沒(méi)有障礙物且無(wú)體力限制，實(shí)驗(yàn)參與者通常會(huì)選擇將手柄搖桿推到最前方，以最快速度(1.5 m/s)在場(chǎng)景中運(yùn)動(dòng)。因此，實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)階段更多體現(xiàn)的是疏散決策的延續(xù)，運(yùn)動(dòng)速度的變化參考意義并不大。在這一階段，主要從出口選擇、運(yùn)動(dòng)耗時(shí)、運(yùn)動(dòng)連續(xù)性、方向轉(zhuǎn)換頻率、路徑長(zhǎng)度5個(gè)方面對(duì)比不同誘導(dǎo)信息的性能。首先在出口選擇方面，由于在超時(shí)前只有最前方兩個(gè)車門被打開，因此只有從1號(hào)和2號(hào)車門離開車廂的人員才被視為成功疏散者。根據(jù)路徑文件統(tǒng)計(jì)了各組實(shí)驗(yàn)中車門選擇的頻次，結(jié)果如表6所示。

表6 車門選擇頻次統(tǒng)計(jì)

由表6可知，場(chǎng)景3中選擇1號(hào)和2號(hào)車門的頻次遠(yuǎn)高于其他場(chǎng)景，而場(chǎng)景2中選擇1號(hào)和2號(hào)的頻次遠(yuǎn)低于其他場(chǎng)景。這表明廣播中是否指明疏散方向可能起到截然相反的作用：指明疏散方向可將大部分乘客引導(dǎo)至指定出口，而不指明疏散方向?qū)⑹勾蟛糠殖丝蜏粼诒拒噹浇?。同時(shí)注意到，在所有實(shí)驗(yàn)中僅有兩位參與者從出口3離開，這可用文獻(xiàn)[17]中的結(jié)論解釋：乘客可以觀察到臨近車門的開啟情況。因此只要能運(yùn)動(dòng)至車門3附近，基本都會(huì)選擇從車門2離開。在所有場(chǎng)景中僅有1名乘客選擇從第5節(jié)車廂離開，其主要原因在于火災(zāi)發(fā)生于第4節(jié)和第5節(jié)車廂之間，即使是在虛擬場(chǎng)景中，也極少乘客選擇穿越火源從最后一節(jié)車廂離開。

圖7 不同最長(zhǎng)連續(xù)路徑及有效位移分布

運(yùn)動(dòng)連續(xù)性體現(xiàn)了參與者對(duì)車廂內(nèi)疏散路徑長(zhǎng)度的容忍度。由于實(shí)驗(yàn)開始時(shí)人員被限制在車廂內(nèi)部，而超時(shí)前只有1號(hào)和2號(hào)門是常開的，因此參與者幾乎要穿越兩節(jié)車廂(約40 m)才能找到可用出口。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，每1 s記錄一次參與者的位置，將任意2幀之間距離不小于0.2 m的路徑記為一段連續(xù)路徑。基于上述定義探究了不同組實(shí)驗(yàn)最長(zhǎng)連續(xù)路徑的分布，即首先提取每次實(shí)驗(yàn)的最長(zhǎng)疏散路徑，然后用小提琴圖對(duì)比不同場(chǎng)景下最長(zhǎng)連續(xù)路徑的分布，結(jié)果如圖7(a)所示。圖中的平均值是剔除異常值之后的結(jié)果。以去除異常值后的平均值為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，各場(chǎng)景從大到小依次為：場(chǎng)景4、場(chǎng)景2、場(chǎng)景3、場(chǎng)景5和場(chǎng)景1，其數(shù)值分別為4.54、9.12、7.34、11.34、5.19。在4組指明方向的場(chǎng)景中，僅有一組(場(chǎng)景4)的均值大于未指明方向的場(chǎng)景(場(chǎng)景2)，這表明人員在意識(shí)到突發(fā)事件發(fā)生后，會(huì)通過(guò)較長(zhǎng)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)探索安全出口的位置。而在指明方向的場(chǎng)景中，連續(xù)運(yùn)動(dòng)的距離主要受信息連續(xù)性的影響。在場(chǎng)景4中，每個(gè)車廂連接處都有一個(gè)引導(dǎo)員，且引導(dǎo)員的體積、動(dòng)作都較為明顯，即使在遠(yuǎn)處看不清楚引導(dǎo)員的動(dòng)作，仍然可以提供連續(xù)的視覺(jué)指引。而在場(chǎng)景5中，提供視頻指示的廣告屏幕安裝在每個(gè)車門附近且尺寸較小，參與者需走近觀察，進(jìn)而造成運(yùn)動(dòng)的中斷。場(chǎng)景3雖然可以持續(xù)不斷地提供語(yǔ)音指引，但其效果與連續(xù)的視覺(jué)信息仍有差距。綜合上述分析，用連續(xù)路徑的長(zhǎng)度表征誘導(dǎo)信息的連續(xù)性。

如上文所述，參與者從起始車廂到可用車門至少要運(yùn)動(dòng)約40 m的距離，而連續(xù)路徑的平均值僅為4.76 m，結(jié)合實(shí)驗(yàn)視頻發(fā)現(xiàn)參與者在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中會(huì)對(duì)誘導(dǎo)信息的準(zhǔn)確性產(chǎn)生懷疑，從而產(chǎn)生方向反轉(zhuǎn)、仔細(xì)查看后方車門的現(xiàn)象。因此，運(yùn)動(dòng)方向的反轉(zhuǎn)體現(xiàn)了參與者對(duì)信息準(zhǔn)確性的置信情況。進(jìn)一步地，基于運(yùn)動(dòng)軌跡提取了方向反轉(zhuǎn)的次數(shù)：以某一幀的位置為中心，分別計(jì)算前一幀和后一幀的位移在列車軸線上的投影，當(dāng)兩次投影符號(hào)相反且距離均大于0.2 m時(shí)被標(biāo)記為一次方向反轉(zhuǎn)。考慮到反轉(zhuǎn)的發(fā)生與運(yùn)動(dòng)距離的長(zhǎng)度有關(guān)，將反轉(zhuǎn)次數(shù)用距離進(jìn)行了歸一化，得到每次實(shí)驗(yàn)的平均反轉(zhuǎn)次數(shù)，不同場(chǎng)景的結(jié)果如表7所示。在指明疏散方向的場(chǎng)景中(場(chǎng)景1、3、4和5)，路徑反轉(zhuǎn)發(fā)生頻率最低的是場(chǎng)景4，表明實(shí)驗(yàn)參與者對(duì)人工指引最信賴。而場(chǎng)景3中路徑反轉(zhuǎn)發(fā)生相對(duì)較多，這表明即使是帶有引導(dǎo)信息的語(yǔ)音廣播，參與者對(duì)其的信任程度仍不如視頻信息，與人工指引更是存在較大差距。

表7 運(yùn)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)次數(shù)對(duì)比

由于實(shí)驗(yàn)存在強(qiáng)制結(jié)束機(jī)制，因此運(yùn)動(dòng)階段的時(shí)長(zhǎng)并不一定能反應(yīng)誘導(dǎo)信息在該階段的優(yōu)劣，例如某參與者并未注意到危險(xiǎn)信號(hào)而是一直等待，直到95 s時(shí)車門打開強(qiáng)制結(jié)束實(shí)驗(yàn)才開始運(yùn)動(dòng)，并從最近的車門離開車廂。則在此例中，總的疏散時(shí)間約為55 s，其中絕大部分處于預(yù)動(dòng)作階段，運(yùn)動(dòng)時(shí)間可能很短。因此，用有效位移來(lái)從總體上對(duì)不同誘導(dǎo)信息的作用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)?？紤]到安全出口的方向在列車頭部方向，用車頭方向位移的矢量和來(lái)表征有效位移，結(jié)果如圖7(b)所示。從去除異常值之后的均值上看，場(chǎng)景3的有效位移最長(zhǎng)，場(chǎng)景4和場(chǎng)景5次之，場(chǎng)景1和場(chǎng)景2較短。此外，分別計(jì)算了5個(gè)場(chǎng)景中有效位移占總運(yùn)動(dòng)距離的比例的平均值，分別為0.90、0.26、0.90、0.83和0.75。結(jié)合有效位移及其占比，可以對(duì)不同場(chǎng)景的疏散運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行如下大致描述：場(chǎng)景1中只有少數(shù)參與者注意到字幕上的誘導(dǎo)信息選擇向車門方向疏散，其他參與者都在原車廂等待直到車門被強(qiáng)制打開結(jié)束實(shí)驗(yàn)，因此有效位移較短而占比較高；場(chǎng)景2中大多數(shù)參與者從廣播知曉了火災(zāi)的發(fā)生，但由于廣播沒(méi)有指明具體的方向，因此在車廂中進(jìn)行了安全出口的前向和后向搜索，因此有效距離短且占比較低；場(chǎng)景3-5中參與者均有較長(zhǎng)的有效距離和較高的占比，說(shuō)明誘導(dǎo)信息較為有效的指明了運(yùn)動(dòng)方向，且總體上看誘導(dǎo)信息在場(chǎng)景3和場(chǎng)景4中的表現(xiàn)接近，均優(yōu)于場(chǎng)景5中的表現(xiàn)。

4 綜合性能評(píng)價(jià)與討論

筆者從兩個(gè)階段(預(yù)運(yùn)作階段、運(yùn)動(dòng)階段)、6個(gè)維度對(duì)誘導(dǎo)信息在地鐵車廂中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。預(yù)動(dòng)作階段從行為改變性能、信息易理解性和信息釋放速率3個(gè)方面對(duì)誘導(dǎo)信息進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中行為改變性能用行為改變比率進(jìn)行衡量，即計(jì)算實(shí)驗(yàn)中未超時(shí)組的占比，數(shù)值越大性能越好；信息易理解性即實(shí)驗(yàn)中Breceive時(shí)長(zhǎng)，數(shù)值越小性能越好；信息釋放性能用信息釋放的周期表示，數(shù)值越小性能越好；最后，為了對(duì)比總體呈現(xiàn)出的綜合性能，對(duì)預(yù)動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行了無(wú)剔除統(tǒng)計(jì)(即將超時(shí)實(shí)驗(yàn)也計(jì)算在內(nèi))。評(píng)價(jià)參數(shù)及排名如表8所示。

表8 預(yù)動(dòng)作階段誘導(dǎo)信息參數(shù)及排名

由表8可知：①報(bào)站字幕在各方面表現(xiàn)均較差，難以在預(yù)動(dòng)作階段發(fā)揮主要作用；②有方向指示的廣播在行為改變比率和信息接收耗時(shí)上均表現(xiàn)最佳，但釋放周期最長(zhǎng)，一旦待疏散人員在一個(gè)循環(huán)內(nèi)沒(méi)有聽清楚廣播內(nèi)容，則需要較長(zhǎng)時(shí)間獲取下一周期的信息；③當(dāng)廣播的用詞不指明具體方向時(shí)，行為發(fā)生改變的比率明顯下降，同時(shí)接收信息耗時(shí)大幅增長(zhǎng)，廣播中應(yīng)盡量指明具體的行動(dòng)方案；④引導(dǎo)員和視頻指示的性能較為均衡，其中引導(dǎo)員可以引發(fā)較高比率的行為改變，而視頻指示則更容易被理解；⑤從預(yù)動(dòng)作階段的總時(shí)間上看，有方向指示的廣播綜合作用效果最佳，引導(dǎo)員和視頻指示作用效果接近，而無(wú)方向指示廣播和報(bào)站字幕效果最差。

運(yùn)動(dòng)階段從車門選擇比率、連續(xù)路徑長(zhǎng)度、方向反轉(zhuǎn)頻率3個(gè)方面對(duì)比了不同誘導(dǎo)信息的有效性，分別描述了誘導(dǎo)信息在安全出口指向性能、信息連續(xù)性和信息置信度3個(gè)方面的性能，而有效路徑長(zhǎng)度可以視為綜合性能的體現(xiàn)，具體參數(shù)如表9所示。由表9可知：①報(bào)站字幕在運(yùn)動(dòng)階段的表現(xiàn)較差，綜合性能僅略強(qiáng)于無(wú)方向指示的廣播；②場(chǎng)景3中有方向指示的廣播在出口指向性能上表現(xiàn)最佳，而在其他兩個(gè)維度上分別排名第二和第三，且綜合性能最優(yōu)；③廣播中是否指明方向?qū)\(yùn)動(dòng)階段的影響非常大，場(chǎng)景3(有方向指示)與場(chǎng)景2(無(wú)方向指示)相比，其有效位移增長(zhǎng)了約兩倍；④引導(dǎo)員在信息連續(xù)性和置信度方面均表現(xiàn)最佳，而在出口指向性上僅排名第三，這可能與引導(dǎo)員只有3位且僅設(shè)置在車廂連接處有關(guān)，到達(dá)第一節(jié)車廂的參與者會(huì)失去后續(xù)的誘導(dǎo)信息。場(chǎng)景4中引導(dǎo)員的有效位移排名第二，與廣播僅相差約3 m的有效位移；⑤視頻指引在3個(gè)維度均排在第二或第三位，且綜合性能也排名第三，在運(yùn)動(dòng)階段其效果介于廣播、引導(dǎo)員與報(bào)站字幕之間。

表9 誘導(dǎo)信息在運(yùn)動(dòng)階段效果排序

5 結(jié)論

地鐵車廂狹長(zhǎng)且人員密集，為了選取地鐵車廂內(nèi)合適的疏散誘導(dǎo)信息，筆者在可編輯VR實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上開展了由100人參與的虛擬實(shí)驗(yàn)，探究地鐵列車發(fā)生故障、導(dǎo)致部分車門無(wú)法開啟的情況下，報(bào)站字幕、消防廣播、引導(dǎo)員和廣告視頻等誘導(dǎo)信息對(duì)疏散預(yù)動(dòng)作階段和疏散運(yùn)動(dòng)階段的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在預(yù)動(dòng)作階段，有方向指示的廣播綜合作用效果最佳，引導(dǎo)員和視頻指示作用效果接近，而無(wú)方向指示廣播和報(bào)站字幕效果最差；在運(yùn)動(dòng)階段，有方向指示的廣播在出口指向性能上表現(xiàn)最好，引導(dǎo)員在信息連續(xù)性和置信度方面表現(xiàn)最佳，視頻指引在3個(gè)維度均排在2～3位，而報(bào)站字幕在各方面均表現(xiàn)較差。

此外，4種誘導(dǎo)信息在不同方面各有所長(zhǎng)。因此，可以將不同誘導(dǎo)信息進(jìn)行組合以達(dá)到更佳的綜合性能：①預(yù)動(dòng)作階段，可以通過(guò)廣播引起乘客注意，并指明安全出口的大致位置，同時(shí)將乘客注意力引導(dǎo)至視頻指示；視頻指示則提供持續(xù)不斷且含義明確的疏散方向，從而讓乘客迅速意識(shí)到危險(xiǎn)的發(fā)生并決定疏散方向；②運(yùn)動(dòng)階段，可通過(guò)合理安排引導(dǎo)員的位置、規(guī)范引導(dǎo)員的動(dòng)作，為乘客提供視覺(jué)連續(xù)、可信度高的引導(dǎo)信息。在后續(xù)的工作中，將通過(guò)誘導(dǎo)信息耦合作用實(shí)驗(yàn)探究上述結(jié)論的正確性。