王玉庭，張暢暢，孫得勝，韓迪，魏祎璇，倪旻睿，吳金順，潘嵩

(1. 華北科技學(xué)院 安全工程學(xué)院，北京 東燕郊 065201;2. 北京市應(yīng)急能力建設(shè)促進(jìn)中心，北京 101149；3. 北京科技大學(xué)，北京 100083；4. 寧波諾丁漢大學(xué)，寧波 315100；5.北京工業(yè)大學(xué)，北京 100000)

0 引言

近年來，隨著我國(guó)自然災(zāi)害等突發(fā)事件的易發(fā)、頻發(fā)，造成人員傷亡不斷增加。尤其在人口密度較大的居民區(qū)、商業(yè)區(qū)等區(qū)域，發(fā)生突發(fā)事件后如應(yīng)急避難場(chǎng)所標(biāo)識(shí)牌規(guī)劃不合理[1]、避難場(chǎng)所不易尋找、可達(dá)性較差等[2]，很容易出現(xiàn)人員撤離秩序混亂，導(dǎo)致發(fā)生人口擁堵、踩踏等現(xiàn)象[3-5]，進(jìn)而加劇人員傷亡情況。相反，應(yīng)急避難場(chǎng)所可達(dá)性高，災(zāi)民能迅速撤離到安全地帶可較大程度的降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，而公共設(shè)施的可達(dá)性，是指擁有相應(yīng)需求的人群通過某種交通方式從某一給定區(qū)位到目標(biāo)設(shè)施的便捷程度[6]。如“8·12天津?yàn)I海新區(qū)爆炸事故”[7]發(fā)生后，由于居民快速撤離至最近的應(yīng)急避難場(chǎng)所，大幅度降低了事故危害程度。

目前，隨著城市應(yīng)急避難場(chǎng)所不斷增建、重建，多數(shù)學(xué)者在應(yīng)急避難場(chǎng)所選址布局方面已有一定探索，但針對(duì)應(yīng)急避難場(chǎng)所的可達(dá)性研究較少。因此，為提高應(yīng)急避難場(chǎng)所可達(dá)性，避免在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)應(yīng)急避難標(biāo)識(shí)無法凸顯其指引作用，本文將通過18名測(cè)試人員在北京市戶外實(shí)地模擬突發(fā)事件應(yīng)急疏散行為，得出對(duì)找尋應(yīng)急避難場(chǎng)所時(shí)長(zhǎng)產(chǎn)生影響的因素及其影響程度，研究結(jié)果將為優(yōu)化城市應(yīng)急避難場(chǎng)所標(biāo)識(shí)牌提供一定參考，并為找尋應(yīng)急避難場(chǎng)所可達(dá)性研究提供數(shù)據(jù)支撐。

1 理論簡(jiǎn)介

1.1 灰色關(guān)聯(lián)度

對(duì)于兩個(gè)系統(tǒng)之間的因素，其隨時(shí)間或不同對(duì)象而變化的關(guān)聯(lián)性大小的量度，稱為關(guān)聯(lián)度[8]。灰色關(guān)聯(lián)度是一種多因素統(tǒng)計(jì)分析的方法[9]，它是以各因素的樣本數(shù)據(jù)為依據(jù)用灰色關(guān)聯(lián)度來描述因素間關(guān)系的強(qiáng)弱、大小和次序。

1.2 突發(fā)事件

2006年由國(guó)務(wù)院發(fā)布的《國(guó)家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》中對(duì)突發(fā)事件定義如下：突發(fā)事件是指突然發(fā)生，造成重大人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、生態(tài)環(huán)境破壞和嚴(yán)重社會(huì)危害，危及公共安全的緊急事件[10]。而地震災(zāi)害作為突發(fā)事件中自然災(zāi)害的一種，在我國(guó)仍不斷發(fā)生，造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也對(duì)社會(huì)的發(fā)展帶來了不穩(wěn)定因素。近十年來，我國(guó)地震災(zāi)害次數(shù)仍處于客觀波動(dòng)狀態(tài)，但人員傷亡情況卻呈現(xiàn)出主觀逐漸降低的情況，如圖1所示，說明隨著我國(guó)對(duì)應(yīng)急避難場(chǎng)所等公共設(shè)施的不斷完善，居民在應(yīng)對(duì)地震等突發(fā)災(zāi)害時(shí)已產(chǎn)生較強(qiáng)保護(hù)意識(shí)。因此，當(dāng)發(fā)生突發(fā)災(zāi)害事件時(shí)，居民能否在第一時(shí)間找到躲避危險(xiǎn)地區(qū)，如應(yīng)急避難場(chǎng)所等地顯得尤為重要。

圖1 我國(guó)地震災(zāi)害情況

1.3 應(yīng)急避難場(chǎng)所

應(yīng)急避難場(chǎng)所是應(yīng)對(duì)突發(fā)公共事件的一項(xiàng)災(zāi)民安置措施，是現(xiàn)代化大城市用于民眾躲避火災(zāi)、爆炸、洪水、地震、疫情等重大突發(fā)公共事件的安全避難場(chǎng)所，對(duì)城市安全和可持續(xù)發(fā)展有重要作用。

根據(jù)《地震應(yīng)急避難場(chǎng)所場(chǎng)址及配套設(shè)施》(GB21734-2008)規(guī)定，應(yīng)急避難場(chǎng)所分為三類：III類應(yīng)急避難場(chǎng)所，用于緊急避難，具備基本設(shè)施配置；II類應(yīng)急避難場(chǎng)所，用于提供短時(shí)庇護(hù)的固定場(chǎng)所，具備一般設(shè)施配置；I類應(yīng)急避難場(chǎng)所，是具備綜合設(shè)施配置的、可安置受災(zāi)人員30天以上的中心避難場(chǎng)所[11]，見表1。

表1 我國(guó)應(yīng)急避難場(chǎng)所等級(jí)劃分

1.4 應(yīng)急疏散

應(yīng)急疏散是指應(yīng)對(duì)大型突發(fā)災(zāi)難性事件，防止和減少人員傷亡的重要措施[12-13]。當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，個(gè)人及群體首先需要撤離到最近的應(yīng)急避難場(chǎng)所進(jìn)行避難，此時(shí)，應(yīng)急避難標(biāo)識(shí)的合理性顯得尤為重要，一套完善的應(yīng)急標(biāo)識(shí)在平時(shí)可以增強(qiáng)人們對(duì)避難場(chǎng)所的認(rèn)知和了解，在災(zāi)時(shí)可以引導(dǎo)人們快速的到達(dá)安全區(qū)域，減少災(zāi)害帶來的傷亡和損失。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本研究將采用由瑞典公司生產(chǎn)的Tobii Pro Glass 2眼動(dòng)儀，如圖2所示。此設(shè)備的優(yōu)勢(shì)為在不影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下可對(duì)佩戴人員提供最大化的頭部和身體移動(dòng)的自由度，能最大程度的捕捉到自然、真實(shí)的行為，同時(shí)輕巧的眼鏡式設(shè)計(jì)與眼動(dòng)記錄器使整套系統(tǒng)外觀比較普通，從而在真實(shí)場(chǎng)景中測(cè)試時(shí)不會(huì)吸引過多場(chǎng)外人員的關(guān)注而影響被試的行為，提高了實(shí)驗(yàn)效率并將人為誤差因素降到最低，因此適用于本次應(yīng)急避難場(chǎng)所找尋行為研究。

圖2 Tobii Pro Glass 2眼動(dòng)儀

2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

本研究隨機(jī)選取了北京市人員活動(dòng)密集區(qū)域進(jìn)行模擬突發(fā)事件時(shí)應(yīng)急疏散實(shí)驗(yàn)，18名測(cè)試人員佩帶眼動(dòng)儀并從起點(diǎn)位置開始行動(dòng)，每位測(cè)試人員可通過使用電子導(dǎo)航、觀察應(yīng)急標(biāo)識(shí)牌、問詢他人等方式自主選擇路徑到達(dá)應(yīng)急避難場(chǎng)所。如圖3所示，A～H分別為不同路徑中應(yīng)急標(biāo)識(shí)牌的擺放位置(由Google Maps提供實(shí)驗(yàn)范圍)，其中標(biāo)識(shí)牌C被街道保安亭遮擋了絕大部分，標(biāo)識(shí)牌D被樹葉遮擋小部分。

圖3 應(yīng)急標(biāo)識(shí)牌位置圖

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本次實(shí)驗(yàn)共18名測(cè)試人員，其中14名找到了同一處應(yīng)急避難場(chǎng)所，即標(biāo)識(shí)牌B，2名找尋到標(biāo)識(shí)牌D，1名找尋到標(biāo)識(shí)牌C，另外4名分別找到了不同的應(yīng)急避難場(chǎng)所位置，即標(biāo)識(shí)牌E、F、G、H。

實(shí)驗(yàn)記錄表明，測(cè)試者注視電子導(dǎo)航總時(shí)長(zhǎng)、注視電子導(dǎo)航次數(shù)、手機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)、折返行為次數(shù)及觀看標(biāo)識(shí)牌總個(gè)數(shù)均屬于找尋應(yīng)急避難場(chǎng)所總時(shí)長(zhǎng)的影響因素。其中，手機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)是指測(cè)試人員將手機(jī)旋轉(zhuǎn)超過45°(包含45°)記錄為一次，折返行為次數(shù)則通過行為觀察法進(jìn)行記錄。同時(shí)標(biāo)識(shí)牌被建筑、樹葉物遮擋(如圖4、5所示)，以及個(gè)別找尋路徑中存在標(biāo)識(shí)牌指示不明確或指示有誤(如圖6所示)等客觀因素會(huì)造成找尋總時(shí)長(zhǎng)增加，降低應(yīng)急避難場(chǎng)所可達(dá)性。

圖4 標(biāo)識(shí)牌C示意圖

圖5 標(biāo)識(shí)牌D示意圖

圖6 找尋過程中某指示牌示意圖

通過對(duì)數(shù)據(jù)詳細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)測(cè)試者在找到第一處標(biāo)識(shí)牌后再次找尋其他標(biāo)識(shí)牌的情況，考慮到此個(gè)人主觀選擇行為會(huì)影響分析找尋應(yīng)急避難場(chǎng)所時(shí)長(zhǎng)影響因素的準(zhǔn)確性，因此本文觀看標(biāo)識(shí)牌總個(gè)數(shù)不納入接下來的影響因素分析中。同時(shí)考慮到個(gè)人行為快慢不同受個(gè)人身體狀況影響，且由于所處范圍均為陌生的情況，容易在不同階段中出現(xiàn)猶豫、折返行為，使得該因素在本研究中影響較小，故不做詳細(xì)分析。

圖7表達(dá)了測(cè)試人員注視電子導(dǎo)航總時(shí)長(zhǎng)、注視電子導(dǎo)航次數(shù)、手機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)、折返行為次數(shù)與實(shí)驗(yàn)總時(shí)長(zhǎng)之間的關(guān)系?？梢钥闯?，隨著測(cè)試人員注視電子導(dǎo)航總時(shí)長(zhǎng)、注視電子導(dǎo)航次數(shù)、手機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)、折返行為次數(shù)的增加實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)總體呈上升趨勢(shì)，說明這四個(gè)影響因素與實(shí)驗(yàn)總時(shí)長(zhǎng)有一定的相關(guān)性，適用于灰色關(guān)聯(lián)分析方法來檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

圖7 各指標(biāo)因素與實(shí)驗(yàn)總時(shí)長(zhǎng)示意圖

3 實(shí)驗(yàn)討論與分析

由于本文中各指標(biāo)因素物理意義不同，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的量綱也不一定相同，不便于比較或在比較時(shí)難以得到正確的結(jié)論，因此在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析時(shí)，一般需進(jìn)行無量綱化數(shù)據(jù)處理。常用的無量綱化處理方法有均值化法或初值化法等，公式如下：

(1)

(2)

本文采用均值化法，對(duì)各序列進(jìn)行無量綱化，得出原始數(shù)據(jù)各序列的均值分別為：23.28、137.94、22.89、3.61、2.56，各指標(biāo)均值化后數(shù)據(jù)見表2：

表2 各指標(biāo)均值化序列表

續(xù)表

分別計(jì)算各因素與實(shí)驗(yàn)總體找尋時(shí)間在對(duì)應(yīng)期的間距(絕對(duì)差值)，結(jié)果見表3。

表3 各指標(biāo)與實(shí)驗(yàn)總體找尋時(shí)間在對(duì)應(yīng)期間距

從表3可以看出，該絕對(duì)值數(shù)據(jù)序列的數(shù)據(jù)間存在差異，因此對(duì)其進(jìn)行一次規(guī)范化。設(shè)Δ(max) 和Δ(min)分別表示圖6中絕對(duì)差值Δ0i(t)的最大數(shù)和最小數(shù)，則

0≤Δ(min)≤Δ0i(t)≤Δ(max)

(3)

因而

(4)

(5)

由于在一般情況下Δ(min)可能為零(即某個(gè)Δ0i(t)為零)，故將上式改進(jìn)為

(6)

ρ在0和1之間取值，上式可變形為

(7)

式中，i=1，2，3；t=受試者1，受試者2……，受試者18；ξ0i(t)稱為序列xi和序列x0在第t時(shí)刻的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)(簡(jiǎn)稱為關(guān)聯(lián)系數(shù))。由上述公式可看出，ρ取值的大小可以控制Δ(max)對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的影響，ρ取較小的值，可以提高關(guān)聯(lián)系數(shù)間差異的顯著性，因而稱ρ為分辨系數(shù)，利用上述公式對(duì)圖6中絕對(duì)差值Δ0i(t)進(jìn)行規(guī)范化，取ρ=0.5，計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 規(guī)范化后的絕對(duì)差值表

最后分別對(duì)各指標(biāo)與實(shí)驗(yàn)總體找尋時(shí)間的關(guān)聯(lián)系數(shù)序列求算術(shù)平均值可得：

r0i稱為序列x0和xi(i=1，2，3)的灰色關(guān)聯(lián)度。由于r02>r01>r03>r04，因而電子導(dǎo)航注視總次數(shù)與實(shí)驗(yàn)總體找尋時(shí)間的關(guān)聯(lián)度最大，其次是電子導(dǎo)航注視總時(shí)長(zhǎng)與手機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)，折返行為次數(shù)關(guān)聯(lián)度最小。這可能由于本文所選人員密集區(qū)域指引性應(yīng)急標(biāo)識(shí)牌較少，甚至?xí)霈F(xiàn)誤導(dǎo)性的標(biāo)識(shí)牌，導(dǎo)致多數(shù)測(cè)試者更依賴于手機(jī)導(dǎo)航。

4 結(jié)論

(1) 通過對(duì)測(cè)試者所選擇的不同路徑，不同尋路手段等情況進(jìn)行綜合分析，實(shí)驗(yàn)總時(shí)長(zhǎng)(實(shí)驗(yàn)找尋效率)說明了應(yīng)急避難場(chǎng)所的可達(dá)性程度。

(2) 在找尋應(yīng)急避難場(chǎng)所過程中，與實(shí)驗(yàn)總時(shí)長(zhǎng)關(guān)聯(lián)性最大的是注視電子導(dǎo)航次數(shù)，其次是電子導(dǎo)航注視總時(shí)長(zhǎng)和手機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)。

(3) 在實(shí)測(cè)過程中，折返行為次數(shù)對(duì)找尋應(yīng)急避難場(chǎng)所作用較小且存在某些指示不合理的標(biāo)識(shí)牌容易誤導(dǎo)被試人員，從而可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)總時(shí)長(zhǎng)的增加。

(4) 建議應(yīng)在人員密集區(qū)域及時(shí)在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處(如十字路口、丁字路口等)增建、維修和更新應(yīng)急標(biāo)識(shí)牌，縮短災(zāi)民到達(dá)應(yīng)急避難場(chǎng)所時(shí)長(zhǎng)，提升城市應(yīng)急避難場(chǎng)所可達(dá)性，以減少突發(fā)事件造成的人員傷亡。

由于本文樣本量偏少，結(jié)論存在一定局限性，在未來的研究中，將增加測(cè)試人員及測(cè)試次數(shù)，充實(shí)樣本數(shù)量，并將測(cè)試人員年齡、性別、職業(yè)、方向感等因素納入研究中，使最終的結(jié)論更具有說服性。