張慶順 周 行 ZHANG Qingshun, ZHOU Hang

0 引言

建筑火災是現(xiàn)實生活中最常見、危害最大的一種災害，建筑消防安全的首要目標是保證人員的安全，恰當?shù)氖枭⑿袨槭前踩由挠辛ΡＵ?。掌握人在建筑火災應急響應過程中的行為規(guī)律、心理狀態(tài)，尤其是掌握相關影響因素對人員疏散行為心理的影響，對于建筑性能化防火設計、建筑防火安全疏散管理與教育、提高建筑火災應急響應能力具有重要意義。

在國內(nèi)，2001年，肖國清等[1]最早簡略評述建筑火災疏散中人行為的歷史背景、研究內(nèi)容和研究范圍，并展望以后的研究方向；2005年，張樹平等[2]最先系統(tǒng)地從人的行為調(diào)查及計算機模擬兩方面進行綜述，但側重于研究方法，缺少對人員行為特征及影響因素的整理；在國外，2010年，科比斯（Kobes M）等[3]從火災中人員行為研究及關鍵影響因素兩方面進行綜述①，但關注的影響因素不全面、缺少研究方法的綜述且未深入到多因素的耦合領域。長期以來，建筑火災應急響應行為的研究難點在于人員復雜行為受眾多因素影響且真實的火災場景難以呈現(xiàn)，明確“有哪些影響因素、這些因素對行為心理有哪些影響、如何盡可能真實的在場景中展現(xiàn)這些影響”是解決這一問題的關鍵。以往的研究缺乏影響因素耦合作用的綜述，隨著建筑火災科學研究的深入，文獻綜述需要不時更新。

本文從行為心理學視角出發(fā)，通過建筑火災應急響應行為影響因素研究及方法的文獻綜述，分析各因素對人員疏散行為影響的研究，以及多因素耦合作用機制以盡可能符合真實火災場景，指出未來研究工作的方向與重點。

1 影響因素劃分

火災應急響應是人員在火災場景中受外界綜合刺激為應對危險而采取的系列個體或群體行為措施。行為心理學主張對行為和環(huán)境之間的關系進行研究，使研究人員能夠以科學、系統(tǒng)的方式研究可觀察到的行為，新行為主義理論[4]則肯定個體當時的生理、心理狀態(tài)作為中間變量的作用②。

基于行為心理學的建筑火災應急響應研究是主觀心理學與客觀心理學的結合，涵蓋人類學、行為科學、心理學、建筑學、火災科學與社會學等領域[5]，相關研究自20世紀初開始萌芽，在20世紀70及80年代中期達到活躍期③，環(huán)境物理因素（建筑特征、火災特征）和社會互動因素（人群特征、管理特征）共同決定人員應急響應的行為反應及心理狀態(tài)（表1）。

表1 建筑火災應急響應行為心理學的影響因素Tab.1 influencing factors of behavioral psychology of emergency response performance in building fire

2 研究分布

本文選用CNKI和Web of Science作為檢索工具，以“建筑火災（building fires）”“應急響應（emergency response）”“行為心理（behavior and psychology）”“火災疏散（fire evacuation）”等相關中英文詞組進行檢索，并對檢索結果進行相關度篩選。截至2019年12月，搜集到高相關性中文文獻223篇、外文文獻241篇，其中核心期刊及重要會議論文398篇，學位論文46篇，專著20部。

2.1 研究的時間分布

文獻時序分析發(fā)現(xiàn)歷年相關文獻整體呈緩慢的上升趨勢。外文文獻自2009年出現(xiàn)躍進增長后，整體趨勢穩(wěn)定；中文文獻近幾年增幅較大，增長趨勢達到一個階段性的研究熱潮。按照主導研究方法及關注視角，大致可劃分為四個階段。

2.1.1 定性研究階段（1970—1984年）

多采用觀察、調(diào)查訪問、實驗等手段，收集火災發(fā)生時人員應急響應行為相關數(shù)據(jù)，結合心理學理論進行定性分析，研究以人群特征為主，涉及少量建筑特征。1968年起，保羅斯（Pauls J L）在加拿大國家研究委員會（NRC）進行人員疏散行為研究，首創(chuàng)的“演習法”成為行為研究的主要方法。

2.1.2 定量研究階段（1985—1997年）

1985年“第一屆國際火災科學大會”標志著火災科學開始全面興起，研究從定性轉向定量化、精確化，多以建立數(shù)學模型進行計算。第一，建立尋路行為模型，1995年，西蒙（Sime J D）首先闡述了ORSET模型的原型，將疏散時間與人員行為、建筑平面用數(shù)學公式的方式聯(lián)系起來。第二，大量的疏散模型和火災模型研究為后續(xù)計算機仿真奠定了基礎。

2.1.3 初步仿真階段（1998—2008年）

計算機技術的發(fā)展和1998年 “第一屆火災中的人類行為國際研討會”的召開④為計算機仿真的廣泛應用奠定了基礎。仿真模型的建立主要基于以下兩個視角。第一，以人群行為研究為主，基于動力學模型模擬行人行為，多采用疏散仿真模擬軟件（EXODUS、STEPS等）。第二，以建筑火災場景研究為主，基于計算流體動力學（CFD）模擬火災蔓延情況，多采用火災數(shù)值模擬軟件（FDS等）。

2.1.4 綜合仿真階段（2009年至今）

計算機仿真模擬技術逐漸發(fā)展中，暴露出人員模型數(shù)據(jù)不全面、無法在一次模擬中綜合環(huán)境物理因素和社會互動因素等問題。自2009年“第4屆火災中的人類行為國際研討會”至今，大量研究旨在完善仿真模擬的綜合性與適用性，主要采用兩種手段。第一，改進數(shù)學模型、優(yōu)化計算機算法完善仿真編程邏輯。第二，基于多智能體，綜合建筑、火災、人群及管理特征進行仿真模擬，并結合VR技術模擬真實火場環(huán)境進行演習，充實數(shù)據(jù)庫。

2.2 研究的熱點分布

將研究成果按影響因素進行初步劃分，發(fā)現(xiàn)基于建筑特征、人群特征的研究較多，占比為21%、31%。逐漸呈現(xiàn)基于多因素的綜合性研究，尤其綜合仿真階段增長迅速，占19%（圖1）。

圖1 文獻的時間分布統(tǒng)計圖(1998—2019年)Fig.1 time distribution statistics of literature（1998-2019）

運用Citespace進行關鍵詞共現(xiàn)圖譜分析發(fā)現(xiàn)：國內(nèi)相關研究的關鍵詞由早期的廣義描述（如安全疏散、人員疏散等）逐漸細化到類型建筑（如高層辦公建筑、商業(yè)綜合體等）和具體方法（如計算機仿真、性能化研究等），其中高層建筑一直受到廣泛關注；國外相關研究的關鍵詞由模擬 （simulation）、 模型（model）等逐漸精細到元胞自動機（cellular automata，CA）、算法（algorithm）等，一直致力于仿真模擬的優(yōu)化（圖2）。

圖2 相關文獻關鍵詞共現(xiàn)圖譜Fig.2 key words co-occurrence map of relevant literature

3 建筑火災應急響應行為心理影響因素研究述評

3.1 關于建筑特征的研究

建筑類型的不同或同類建筑平面布局、設備設施的不同導致火災場景存在各異性，相關學者針對火災頻發(fā)且危險性較大的類型建筑展開研究，從局部空間到整體布局逐步推動共性研究向特性研究發(fā)展。定量研究階段，加拿大國家研究委員會（NRC）及美國國家標準局（NBS）等機構及相關學者首先從樓梯、出口、電梯這三個關鍵位置開始研究。初步仿真階段以來，建立空間模型成為固定模式，劉易斯（Lewis R）等[6]最先開發(fā)建筑模型生成器（BMG），涵蓋建筑幾何形狀和開口信息，但轉化精度及效率都存在不足，而EXODUS、FDS等軟件二次建模不便，且對模型空間和構件信息、建筑材料參數(shù)會進行一些簡化，影響模型可信度。進入綜合仿真階段后，隨著建筑信息模型（BIM）的引入，王宇佳等[7]指出BIM模型提供新的交互方式，極大推動了建筑特征研究的革新。

現(xiàn)有研究從宏觀及理論角度分析建筑整體布局對行為心理的影響，對空間分隔、空間尺度、設備材料等有所涉及，但對空間的系統(tǒng)關聯(lián)性考慮不足。建筑內(nèi)部關鍵的局部空間包括：特殊空間類型（中庭、展陳空間、避難層等）及空間的基本要素（出口、樓梯、走廊、緊急疏散標志等），局部空間的研究應納入到整體空間系統(tǒng)中進行分析。

3.2 關于火災特征的研究

20世紀末至21世紀初，范維澄、張和平等[8-9]基于火災規(guī)律及翁文國等[10]基于回燃、轟燃等研究，為后續(xù)仿真模擬研究介入特殊火現(xiàn)象提供了依據(jù)。美國國家標準技術研究所（NIST）開發(fā)的CFAST和FDS模型，自1990年至今持續(xù)更新⑤，成為研究火災特征的主要模型，為后續(xù)研究奠定了實驗基礎。

火災特征對人員行為心理應急響應主要有以下兩方面影響。第一，影響火場中人員可用安全疏散時間（ASET），李強等[11]運用FDS對ASET進行模擬，楊海潮等[12]結合蒙特卡洛方法建立了基于火災荷載的ASET數(shù)學模型。第二，火場現(xiàn)象干擾人員行為心理，降低逃生效率，煙氣會降低視力、刺激呼吸器官，導致反應能力喪失、無意識、慢速等，溫度升高將使人員疲憊感升高、造成建筑結構失穩(wěn)等，火焰及火場聲音導致產(chǎn)生恐懼心理、燒傷危險、阻擋疏散路徑等[13-15]，曹里（Cao L）等[16]指出火場中人員疏散方式分為三個階段：正常行走—彎腰行走—爬行。

現(xiàn)有研究涉及到視覺、觸覺及聽覺特征，主要通過對火災逃生者及周邊知情者的問詢，結合火災蔓延的動態(tài)模擬，其結論可靠性受限于數(shù)據(jù)真實性及數(shù)量集。結構與構配件的抗火設計、火災荷載和燃燒狀態(tài)及部位、主動式與被動式防火方式都將影響煙火蔓延及人員疏散，火災的不可模擬性導致研究只能是盡量接近真實狀況。

3.3 關于人群特征的研究

3.3.1 個體特征

關于影響因素，2001年肖國清等[1]總結出因個人慣性行為、等待心理，指出火災危險狀況的不確定將增加導致疏散延遲；2019年沙欣（?ahin C）等[17]指出生理因素包括位置、年齡、速度、視力、體重、性別、健康狀況等，心理因素包括反應時間、環(huán)境知識水平、經(jīng)驗、感覺（如神經(jīng)質(zhì)、幸福、憤怒）等，社會因素包括社會角色、協(xié)作能力等，較完整地匯總了影響因素。閻衛(wèi)東、張培紅、陳長坤等學者則通過問卷調(diào)查、建立評估指標對以上因素的影響進行定性、定量分析，充實行為數(shù)據(jù)庫[18-20]。

關于疏散模型，格溫（Gwynne S）等（1999年）[21]及肖國清等（2004年）[22]總結人的行為動力學模型，推動疏散模型的廣泛運用；2007年鄔劍明等[23]總結個人的行為心理特點：從眾、回避、趨光、歸巢、走捷徑、超常發(fā)揮、絕望行動等，指出疏散行為屬于不連續(xù)、非線性、隨機性的規(guī)律，為優(yōu)化疏散模型提供理論參考。早期仿真對不同個體特征（尤其是心理特征）考慮不足，近年來大量研究致力于完善智能體的異質(zhì)性。楊立中[24]系統(tǒng)介紹了CA模型模擬從眾、親情、出口選擇等行為的方法；舍費爾（Sch?fer C）等[25]通過角色（Persona）方法更精細地描述個體特征；曹夢曉（Cao M X）等[26]提出P-SIS情緒感染模型；傅志堅（Fu Z J）等[27]提出一種離散場CA模型，集成人員異質(zhì)性、各向異性和時間依賴性特征。

火災中的人員傷亡既可能是災難本身造成的，又可能是不恰當?shù)氖枭⑿袨樵斐傻摹；馂闹锌倳腥嗽噲D穿過煙霧，甚至選擇跳樓，而不是選擇庇護或等待救援，疏散效率存在個體差異，兒童、老人及殘障者的疏散行為往往也不符合預設的情形。個體特異性研究仍在起步階段，需要綜合的、詳細的、差異性的人員行為心理數(shù)據(jù)庫來支撐系統(tǒng)研究。

3.3.2 群體特征

20世紀初鄔劍明、張樹平等[23,28]指出在火災中個體的行為心理會相互影響，火災中的群集屬于無序群集現(xiàn)象。群體行為包括羊群行為、合作、競爭、排隊、領導者—追隨者行為等，綜合仿真階段，邱發(fā)盛（Qiu F S）、阿吉雷（Aguirre B E）、施家城等[29-31]通過定義不同群體展開對比研究并分析群體間的相互作用；洛夫雷利奧（Lovreglio R）等致力于羊群行為的研究，提出基于離散選擇的行為模型以突出人員異質(zhì)性，基于隨機效應理論引入行為不確定性[32-33]；方解石（Fang J S）等基于標量場方法（scalar field method，SFM）充分模擬群體行為中的多種社會關系[34-35]。

密度是群體行為研究中的重要依據(jù)，研究表明當最大密度達到約7人/㎡時人群流動將停滯，擁堵將加劇恐慌，恐慌情況下的人員選擇移動到高密度地點而不是移動到目的地，高密度區(qū)域成為疏散瓶頸[36-37]。2002年赫爾賓（Helbing D）等[38]指出在中等和高密度區(qū)域人的運動與流體運動相似，提出以介觀模型（介于宏觀與微觀模型之間）對人流密度進行分析，此后涌現(xiàn)了大量的介觀行人運動模型[39-41]；2014年霍斯金斯（Hoskins B L）等[42]提出流動單元的概念，糾正僅基于總密度預測運動時間的局限性。

群體行為心理的研究較為全面，但對各類群體相互影響的情況研究較少，需進一步研究不同群體及群體成員之間的影響。人群安全是由最大發(fā)生密度決定，而不是由平均密度決定，了解極端密度下的人群行為和風險狀況對于開發(fā)有效的仿真預測模型至關重要，現(xiàn)在人群仿真模擬可引用的數(shù)據(jù)庫相對滯后，缺少更新的統(tǒng)計。

3.4 關于管理特征的研究

3.4.1 安全教育與疏散演習

建筑中人員的隨機性很大，對空間的熟悉度不夠，因此應當加強安全教育和疏散演習。疏散演習自定性研究階段延續(xù)至今，多采用預設場景不定時發(fā)出警報通知的方式，在零售商店、工業(yè)公司、酒店等火災隱患較大的地點進行演習[43-45]。進入初步仿真階段后，施乃中（Shih N J）等（2000年）[46]及張培紅等（2002年）[47]指出虛擬現(xiàn)實技術（VR）可作為疏散演習和應急決策的一種新型工具。近年來，馮哲楠（Feng Z N）、卡基羅格魯（?akiro?lu ü）等[48-49]辯證探討基于VR的行為技能培訓與現(xiàn)實運用的可行性，推動VR演習的發(fā)展。

通過傳統(tǒng)方法（如視頻、海報、課程或疏散演習）對人員進行培訓無法有效地傳播應急響應知識和信息，因為：首先疏散演習后通常不會向參與者提供評估其疏散行為的反饋；其次，疏散演習無法模擬火災狀態(tài)；再次，無法容納大量人群共同參與演習。目前，基于VR的演習在模擬環(huán)境的真實性、沉浸性等方面仍存在不足。

3.4.2 應急預案與管理平臺

進入綜合仿真階段后，大數(shù)據(jù)研究為火災應急管理提供了巨大機遇。戈比爾（Gorbil G）、格倫貝（Gelenbe E）等[50-51]使用傳感器網(wǎng)絡、通信和計算機系統(tǒng)來指導決策的自主緊急支持系統(tǒng)，實現(xiàn)訊息實時傳遞。2016年以來，王佳、王宇佳等[52,7]系統(tǒng)地闡明BIM用于消防疏散應急管理的方式，指出基于建筑工程數(shù)據(jù)交換標準（IFC）可與多平臺交互，結合網(wǎng)頁圖形庫(Web GL)、VR插件，可實現(xiàn)可視化展示及沉浸式漫游，支撐建立實時動態(tài)的消防管理平臺。

應用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術，建立包括消防設施綜合管理平臺、智能消防信息管理平臺、自主緊急支持系統(tǒng)平臺等在內(nèi)的3D動態(tài)消防管理平臺，能夠實時反饋火場信息和指導人員疏散救援，有效支撐消防應急預案及救援指揮的發(fā)展，這是管理特征未來研究的重要方向。目前相關研究與實踐仍處于初步階段，對應急疏散行為心理帶來影響的研究也遠遠不足。

4 多因素作用下的建筑火災應急響應行為研究

建筑、火災、人群和管理特征共同作用于人的應急疏散，厘清聯(lián)動性影響并分析其耦合作用是綜合仿真階段研究發(fā)展的重要方向。

4.1 耦合研究的成果

4.1.1 建筑特征及火災特征的耦合研究

此類研究一般限定在某一特定建筑內(nèi)，運用CFD數(shù)值模擬對各類火災場景進行整體仿真，相關研究已涵蓋多種建筑類型。地上建筑類型較多，不同類型建筑有其典型的火災特征。第一，（超）高層建筑的樓梯間、電梯井、中庭等豎向連通空間煙囪效應強；第二，人員密集的大型公共建筑（包括商場市場、體育場館、交通樞紐站等）存在封閉的高大空間；第三，倉儲建筑常儲藏大量易燃易爆品；第四，古建筑多為木結構或磚木混合結構。許曉元（Xu X Y）、許俊斌（Xu J B）、田垚等通過設置特定建筑的空間形狀、通風條件、放熱率等要素進行模擬，對建筑內(nèi)部設置、人員疏散計劃提出指導性意見[53-55]。

地下建筑以地鐵站的研究為主，少量涉及地下商場。地下建筑發(fā)生火災時，煙霧蔓延與人員疏散方向相同，能見度對人員行為起主導作用，劉容（Liu R）等[56]使用地面場元胞自動機（FFCA）模型集成可見性影響模擬向上疏散過程；根據(jù)煙氣蔓延模擬，塚原學（Tsukahara M）、楊賀明等[57-58]均提出地下建筑疏散應增加新的疏散渠道，如增設一層地下室、下沉式廣場及避難走道等。

建筑特征、火災特征的耦合研究對于場景的模擬尤為關注，不同建筑環(huán)境中火及煙氣的運動方式不同，多通過對建筑場地基礎信息的搜集建立建筑模型，求解火災過程中狀態(tài)參數(shù)的時間分布及其隨時間變化模式，將環(huán)境物理因素耦合量化。

4.1.2 建筑特征及人群特征的耦合研究

在醫(yī)院、老年人建筑、中小學校等特殊建筑類型中，人員包括乘坐輪椅、行動不便和耐力較低的人，部分人員無法自主逃生或步行逃生，建筑內(nèi)部疏散障礙較多。王德強等[59]發(fā)現(xiàn)骨科樓層疏散過程會出現(xiàn)間歇性人流，兒科樓層人員速度受背抱小孩的影響；王寓哲等[60]研究表明老年人反應時間長且樓梯行動不便，疏散路徑不宜過長；漢密爾頓（Hamilton G N）等[61]指出4—12歲的孩子需要在成人幫助下疏散，在樓梯上年齡小的孩子移動更慢。

建筑局部空間內(nèi)人員的疏散行為心理受人群特征影響較大，林（Lam J H T）、朗奇（Ronchi E）、佐野友紀（Sano T）等[62-64]將樓梯空間與人群的年齡、性別、職業(yè)、疲勞及行人合并率等結合建立疏散模型；劉少博（Liu S B）、施曉蒙（Shi X M）等[65-66]研究表明出口位置人群密度大時易出現(xiàn)排隊、成群、拱起和堵塞現(xiàn)象；奧蘭德（Olander J）、耶努穆拉（Yenumula K）等[67-68]結合人群接受度設計勸阻型、引導型標志系統(tǒng)?，F(xiàn)有研究多綜合建筑物布局、安全出口、樓電梯、建筑內(nèi)障礙物等建筑特征以及身體素質(zhì)、運動特性、反應時間、對逃生路線的選擇、逃生速度、上下樓梯能力等人群特征進行研究。

4.1.3 建筑特征、火災特征及人群特征的耦合研究

實際案例反映出多因素耦合作用的影響，現(xiàn)有成果對實際案例的研究較少且較淺顯。英國世界貿(mào)易中心（WTC）項目收集了行為心理相關的詳細信息，整理和存檔在相關的高層疏散評估數(shù)據(jù)庫（HEED）中，據(jù)此，麥康奈爾（McConnell N C）等[69]分析了驗證、決策階段的行為心理及影響因素，格爾森（Gershon R R M）等[70]補充了行為階段的研究。該數(shù)據(jù)庫僅收集少量建筑、火災特征的信息，更多是針對人群特征的信息，不利于深入的耦合研究。

近年來，為了耦合三種特征的影響，相關研究綜合建筑特征及火災特征的影響，將其轉換為影響因子，并在仿真模擬時考慮人群特征的差異性。裴成龍（Bae S）、卡利恩多（Caliendo C）等[71-72]通過同時模擬火災和疏散情況耦合建筑空間、人群特征、人與煙之間的相互作用力，能夠直觀展現(xiàn)火災場景中的人員行為。

4.2 耦合研究的方法

4.2.1 影響因素數(shù)據(jù)收集

通過對災后人員的問卷調(diào)查，可以獲得真實的應急響應行為心理及其影響因素數(shù)據(jù)，但大多數(shù)調(diào)查因人力、物力及時間因素的限制，缺乏系統(tǒng)性、完整性。迄今為止最為系統(tǒng)的是WTC火災調(diào)查，美國NIST自2002—2008年持續(xù)開展WTC火災調(diào)查并發(fā)布研究報告，英國WTC項目則建立了HEED數(shù)據(jù)庫，更有利于統(tǒng)計分析。由于不能采取真實實驗手段收集火災應急響應相關數(shù)據(jù)，疏散演習在長時間內(nèi)是收集行為數(shù)據(jù)的重要手段[43,45]，或通過實驗、數(shù)學建模分析及相關軟件模擬來收集理論數(shù)據(jù)[8-10]。

傳統(tǒng)實驗手段不能充分模擬火場環(huán)境，尤其不能模擬火的特征，因此實驗中人員行為心理的真實性存疑。21世紀初采用VR進行消防實驗[48-49]，模擬各種不可見的因素如有毒氣體和熱量等、可見因素如煙霧和火焰等，人員通過頭戴式顯示器（HMD）或基于投影的顯示器（PBD）沉浸于虛擬環(huán)境中，能夠真實反應人員應急狀態(tài)下的行為心理，非常適合相關數(shù)據(jù)的收集。

4.2.2 應急響應行為仿真模擬

仿真模擬最大的挑戰(zhàn)是找到一種方法來模擬火災真實場景，并準確模擬個體和群體的行為，針對四方面特征的主要模型總結于下表（表2）。隨著計算能力的提高和研究深入，多因素逐漸納入耦合作用下的仿真，2009年帶有疏散模塊的FDS5.0版本（FDS+EVAC）發(fā)布，2010年唐方勤等[73]首先設計了GIS模型至FDS模型的轉換接口，實現(xiàn)場景中火場、建筑環(huán)境、人員等要素的綜合描述，之后FDS與Pathfinder、STEPS等軟件耦合分析逐漸增多[72,74-75]。近年研究重點在于如何更加詳細考慮人群行為，并與火災場景綜合仿真，CA模型的廣泛發(fā)展更好地定義了人群行為[27,76-77]，2018年夏爾馬（Sharma S）等[78]將遺傳算法（GA）與神經(jīng)網(wǎng)絡（NN）和模糊邏輯（FL）結合起來，建立具有獨立性、合作性和學習性等特征的新型智能體，此外，還可納入決策理論及博弈論研究個體之間的決策交互作用[79]；2019年馬爾祖克（Marzouk M）等[80]將3D建模與基于Agent的模擬（ABS）和決策支持工具集成實現(xiàn)3D可視化，米拉哈迪（Mirahadi F）等[81]提出的EvacuSafe框架集成了BIM、ABS和火災動態(tài)模擬。

表2 基于四個特征的仿真模型Tab.2 the simulation model based on four features

疏散動力學從與工程學及建筑學結合，拓展到與社會心理學等領域。仿真模型最廣泛采用的方法是將人員行為相關模型與代表物理特性的空間模型相結合，未來仿真模型的研究目標是建立能夠量化火場溫度、煙氣蔓延等數(shù)據(jù)的建筑環(huán)境模型，結合人群的社會屬性，基于綜合影響的耦合反映出群體的應急響應效應，盡量實現(xiàn)接近真實火災場景的疏散模擬（圖3）。

圖3 研究方法的發(fā)展歷程Fig.3 the development of research methods

4.3 小結

現(xiàn)有多因素耦合研究多關注于火勢發(fā)展與人群在特殊建筑或空間中的表現(xiàn)，盡管逐漸綜合建筑、火災、人群三方面特征進行研究，也更貼近真實火場狀況，但鮮有將管理特征納入火災應急響應行為的系統(tǒng)研究。未來研究大致存在兩種方向。第一，系統(tǒng)研究一些代表性影響因素的相互作用，與基于單一特征的研究成果一起納入影響因素數(shù)據(jù)庫，逐步建立綜合完善的數(shù)據(jù)庫以支撐仿真模擬。第二，普適性研究進一步向精確性研究轉變，充分利用各影響因素差異性及耦合作用的相關研究成果，針對特定建筑進行分析，以表達真實的建筑火災應急響應情形，更準確地定義人群行為，優(yōu)化安全策略并制定應急預案。

5 結論與討論

5.1 細化研究應急響應各階段的行為特征

人員的火災應急響應過程包括驗證階段、決策階段和行動階段?，F(xiàn)有研究大多針對行動階段采取仿真研究，未能真正從起火到成功逃生的全過程進行模擬，也無法反映全過程人員行為心理的差異性特征和相關影響因素。后續(xù)研究可以針對性地選擇各階段主要影響因素進行模擬，細化掌握各階段的特異性行為心理，尤其是對群體行為特征有更清晰的認知，針對性地在建筑設計及制定應急疏散預案時采取相應措施，才能更有效地提高安全疏散效率。

5.2 擴展完善建筑火災影響因素數(shù)據(jù)庫

通過建立科學系統(tǒng)、綜合化的火災應急響應數(shù)據(jù)庫，將影響因素與行為心理的對應關系納入數(shù)據(jù)庫，進一步細化仿真模型，才能更加真實準確地反映建筑火災場景與疏散行為。第一，針對建筑、火災、人群、管理四方面特征的研究仍存在基礎數(shù)據(jù)量及準確性不足的問題，應當注重實際案例的調(diào)查統(tǒng)計以獲得最真實的數(shù)據(jù)，結合VR演習或實地演習以補充各類數(shù)據(jù)。第二，各影響因素研究存在缺失，應加強建筑物設備設施、火災荷載、各類人群、建立疏散引導小組、編制疏散單元及制定預案、管理平臺實時反饋等方面的研究，加強各因素對應急響應行為心理影響的量化分析，將不同因素的耦合作用納入數(shù)據(jù)庫。

5.3 深化研究影響因素的耦合作用機制

真實的火場現(xiàn)象呈現(xiàn)出人與人、人與環(huán)境之間的復雜作用，在不同情況下呈現(xiàn)出不同的耦合作用，耦合作用的研究還需大量的分析驗證。建筑、火災特征的研究應結合火災發(fā)展過程中自動滅火、防煙排煙的真實模擬，以及人群構成與分布、建筑類型、空間分隔、煙火蔓延及管理措施等因素的綜合作用，其中任何變量都將導致耦合作用的結果發(fā)生根本變化。研究多因素耦合作用的差異性與系統(tǒng)性，由單一變量向多變量研究發(fā)展，形成全局聯(lián)動的綜合仿真，才能進一步提升研究的科學性、真實性。

5.4 推動精細化仿真模型的應用與發(fā)展

仿真模擬作為最直觀的、最準確的安全疏散研究方式，已被運用于各類建筑火災研究并成為國內(nèi)外研究的主流方式，3D建模結合基于具有社會力影響的智能體（Agent）建立的精細化仿真模型具有極大的發(fā)展?jié)摿?。推動仿真模型集成建筑、火災、人群、管理多因素作用，?yōu)化建模邏輯與方式，不斷優(yōu)化精細化仿真模型，實現(xiàn)安全疏散仿真模擬的直觀性、交互性，才能更科學地揭示應急響應過程各階段人員行為心理及疏散規(guī)律，從而應用于建筑火災風險評估、安全疏散設計、制定預案與輔助決策系統(tǒng)、實時消防管理平臺等領域。

圖表來源：

圖1-3：作者繪制

表1：作者根據(jù)穆娜娜, 肖國清, 陳論理.建筑物火災疏散中人的行為可靠性評價[J].火災科學, 2013(3): 64-67; KOBES M, HELSLOOT I, VRIES B D,et al.Building Safety and Human Behaviour in Fire: A Literature Review[J].Fire Safety Journal 2010, 45: 1-11.整理繪制

表2：作者繪制，其中人群模型分類參考.ZHENG X P, ZHONG T K, LIU M T.Modeling Crowd Evacuation of a Building Based on Seven Methodological Approaches[J].Building and Environment, 2009, 44 (3):437–445.

注釋：

① 王在東、郭子東將此文編譯為中文，譯作《火災中建筑安全及人的行為研究綜述》，發(fā)表于《消防技術與產(chǎn)品信息》2012年第6期。

② 行為心理學20世紀初起源于美國，其創(chuàng)始人華生（Watson J B）認為“心理學不應該研究意識，只應該研究行為”，1930年起以托爾曼（Tolman E C）為代表的學者修正了華盛頓（Watson J B）的行為心理學，提出新行為主義理論，肯定了意識與行為的關聯(lián)性與重要性。

③ 由美國國家標準局（NBS，于1988年成為美國國家標準技術研究所（NIST））主辦，于1974年、1978年在華盛頓（Washington D.C.）分別召開了1—2屆“人在火災中行為（International Seminar on Human Behavior in Fire Emergencies）”的國際討論會。

④ 由英國跨學科通訊有限公司（Interscience Communications Ltd，UK）主辦，于1998年（貝爾法斯特）、2001年（波士頓）、2004年（貝爾法斯特）、2009年（劍橋）、2012年（劍橋）、2015年（劍橋）分別召開了1—6屆“火災中的人類行為國際研討會（International Symposium on Human Behaviour in Fire）”。

⑤ 20世紀80年代以來，大量火災煙氣數(shù)據(jù)模型涌現(xiàn)，1992年弗里德曼（Friedman R）首先將國際上62種模型劃分為場模型（field model）、區(qū)域模型（zone model）和網(wǎng)絡模型（net model），2003年奧列尼克（Olenick S M）等完成對該工作的更新，并在互聯(lián)網(wǎng)（the Internet）上建立了公開的火災煙氣模型的資料庫，但研究表明大量模型由于缺乏后續(xù)資金投入，沒能得到維護與發(fā)展。