人群拥挤踩踏风险预测与事故防范探讨

刘宁 梁斯琪

拥挤踩踏事故由于发生突然、社会影响重大等特征越来越引起人们的高度重视。有关群体性踩踏事故的成因、分类、监控、预警和防范等问题在学术界尚存在争议。我们收集1975至2015年40年间共168起各类国内外人群拥挤踩踏事故资料，并对其内部规律进行分析总结，就其成因机制、现场监控、预测和防范对策提出见解，以期与同行探讨。

一、资料与方法

(一)资料检索

1.检索时段：1975至2015年。

2.检索对象：中外学术期刊数据库和互联网。国内为CNKI、万方、维普和www.baidu.com；国外为EM-DAT、CE-DA和www.yahoo.com。

3.检索内容：踩踏、踩踏事件、踩踏事故、人群拥挤踩踏，Stampede、stampede event、stampede accident、human stampede等词条。

(二)研究方法

将检索资料按踩踏发生的时间、地区(国别)、从事的活动、发生场所、发生原因、诱发因素、受伤人数、死亡人数等录入Excel表中，并对其进行重复交叉性筛选，剔除非拥挤踩踏造成的直接伤亡事件。按发生原因(包括诱发因素)和发生场所等进行分类整理，对其内部规律进行分析。

从我们收集的资料发现国内以校园拥挤踩踏事故发生较为频繁，而国外的拥挤踩踏事故以宗教场所、体育场所、公众集会场所和娱乐场所发生较多,见图1。

图1 1975至2O15年各类场所发生拥挤踩踏事故次数和死伤人数

二、结果

1975至2015年国内外发生各类拥挤踩踏事故168例，其中学校发生次数最多，为53次，其他场所(公众集会和娱乐场所等)53次、宗教场所28次、体育场24次和商场9次；死亡人数以宗教场所最多5 392人，其他场所2 921人、体育场1 460人，校园121人和商场39人；受伤人数也以宗教场所最多4 441人、其他场所4 143人，体育场2 829人、校园992人和商场76人。

三、讨论

(一)踩踏事故的成因

通过分析国内外各类踩踏事故的成因，归结为群体因素、场所因素、管理因素和诱发因素4种。

1.群体因素：取决于人群的数量、密度和人流速度。从事故案例中看，几乎所有的事故发生场所都具有人员聚集众多，瞬间人群密度增大，人流速度由快变慢，形成异向群集阻塞或单向人群成拱现象。前者来自不同方向的人群相互拥挤，形成阻抗，以至一方失利时，即造成严重的踩踏。后者由同一方向人群同时拥入狭窄处(入出口、桥头、隧道口等)时，因其密度过大而不能互让时，易挤成拱形，一旦出现拱崩溃，踩踏事故随之发生。

2.场所因素：人群聚集场所的入出口、楼梯、坡道、桥梁、隧道、疏散通道等都是拥挤踩踏事故的易发地段。其主要原因一方面是场所设计布局不合理，如入出口数量不足或过窄，楼梯、桥梁、隧道等通道狭窄或无上、下行划界，坡度过大、路面湿滑不平等。另一方面易发事故地段无警示标志，没有照明或者照明强度不够。

3.管理因素：通过对人群聚集场所造成的拥挤踩踏事故统计发现，此类事故几乎都是由于管理者事前没有充分估计到进入活动现场的人数，事件中没有控制入场人数和采取措施对人群进行疏导、分流，导致人群失控所致。一旦现场安保或警察等维持秩序的人员不足，应急能力不够，不能及时和有效地组织人群疏散和救援，致使事故的后果更为严重。

在校园管理上，多因校方对学生的安全教育不到位，对踩踏的风险认知不足，教师责任心不强所致。学生上课、下课、出操、就寝和集会的时间高度集中，致使几乎所有的学生在同一时间、通过同一通道、到达同一地点。若入出口少或狭窄、路面湿滑、照明不足时易出现冲撞、推挤、摔倒而发生踩踏。

4.诱发因素：在活动现场突发气象变化(雷雨、冰雹等)、地质灾害(洪水、地震等)、人为灾害(火灾、爆炸等)，以致人群出现紧张、恐惧、不安等状态时，极易引起人们的精神状态失控而发生混乱、骚动，诱发踩踏。

(二)踩踏事故的分类

1.校园：中小学校是踩踏事故发生的高发地，在我国排列为第一位。其发生地点几乎都在教学楼的走廊和楼梯上，追究其原因：(1)学校管理措施不当、某一时段学生高度聚集。(2)教学楼疏散走道和楼梯的防滑与照明，疏散距离和入出口的设计存在缺陷。

2.体育场：场内负荷过大，出入口过窄或不足，当球迷或歌迷情绪激动而骚动时，易发生踩踏事故。

3.商场：事故多发于大、中型商场或超市，常为商品促销时人员蜂拥而入，秩序混乱发生。

4.宗教场所：最为多发，排列在各类踩踏事故的首位，尤以沙特阿拉伯的麦加和印度的宗教活动场所为最。

5.其他场所：公众集会场所、娱乐场所等，多因组织慈善活动时争抢所赠物品、举办大型祭祀、纪念活动或集会等原因诱发。

(三)踩踏风险的评估与预测

踩踏风险评估是对大型活动中的危险因素进行科学预测，起到防范于未然的重要作用。其评估内容包括参与活动的人群规模、活动期间人群流动方向、活动场所的安全容量、可能出现的诱发因素、所需配备的警力和救护人员及装备等。

1.踩踏风险评估方法:目前，常用的踩踏风险评估方法主要有事故树法、神经网络法和立体视频监控技术等。

事故树分析法是安全系统工程的重要分析方法之一[1]，他采用逻辑学演绎分析原则，从设定分析的事故(顶事件)开始，层层剖析其发生根源，直到找出导致事故发生的基本原因(底事件)为止。通过对系统内各种危险因素进行识别与评估，既能找出发生事故的直接原因，又能深入分析出事故的潜在原因。从而发现系统中存在的不安全隐患和危险性，以便及时采取措施，杜绝事故的发生。

神经网络评估法是一个模仿生物类所特有的神经网络结构和功能的经验模型，其结构是由一个输入层、若干个中间层和一个输出层组成。评估时，把实际问题特征参数输入后，系统根据其信息组成神经元，然后通过其组织系统建立起相应的非线性数学模型，并在其神经网络内部不断进行 “学习和培训”，处理事件在时间和空间等方面的复杂关系，最终给出解决问题的结果。基于人工神经网络评估法具有结构简单、运算速度快、能够从未知模式的大量而又复杂数据中发现其规律、问题求解率高、适应面宽等优点，具有广阔的应用前景[2]。

立体视频监控技术是现阶段最为有效的监控技术，其准确度已达到90%以上[3]，打破了传统的视频监控方式，即分镜头、割裂画面显示的局限性，将场所内孤立的摄像头有机地融合到三维实景中，实现对整个现场进行全景实时监控。通过对全场景的人群密度及运动趋势的实时分析并预警，便于管理者及时、准确地做出应急处置。

2.踩踏风险评估软件:国内外有关人群拥挤踩踏事故的研究工具很多，但迄今为止还未找到一套科学、完善的全能方法。目前，国外对于人群踩踏风险的研究，主要体现在人群动力学方面，即通过构建相关的微观或宏观模拟模型，对正常或紧急状况下的人群行为进行分析。国内对于人群踩踏风险的研究侧重于社会管理方面，近年也开始根据相关理论建立模型进行研究。

海尔姆斯软件由德国专家推出的一种预测踩踏事故的电脑软件，该系统可有效地辅助活动的组织管理者或警察提前计算出集会现场的人数，并且及时提出疏导建议。其主要方法是通过对活动现场人群的聚集和流动等信息的分析，不间断地对有可能出现拥挤危险情况的地点发出警示，提示组织管理者或警察应采取疏散措施，救援人员应做好救援准备等[5]。

Building EXODUS模拟软件是一种针对诸如学校、医院、超市、机场、车站等场所的人员疏散过程进行模拟分析的软件[6]，综合考虑疏散人员之间、疏散人员与建筑结构之间、疏散人员与周围环境之间的相互关系。与其他模型相比，Bui1ding EX0DUS软件不仅比较全面地考虑了人群的社会属性，而且还考虑了疏散过程中人与人之间发生冲突的解决办法，使得该软件成为目前最具权威性的综合性疏散模拟软件之一。

Pathfinder软件是一个基于人员紧急疏散的模拟软件[7]，他集成了用户界面和三维动画效果，以计算每个人员的独立运动并赋予一套独特的参数，即最高速度、出口的选择等。只要将一个JPG、PNG或GIF格式的现场图形导入该软件，系统可快速、直接在图像上绘制出其模型，从而准确地显示每个个体在灾难发生时的最佳逃生时间和逃生路径，减少人员伤亡。因此，Pathfinder软件是一个简单、直观而又易用的、新型智能的人员紧急疏散逃生的评估系统。

人群拥挤踩踏事故模拟系统为解决人群拥挤踩踏风险理论中传统数学模型不能解决的定量问题，在分析大型公共场所高密度人群中的个体受力因素的基础上，开发出人群拥挤踩踏事故模拟系统[8]。通过对正常及紧急状况下的体育场馆出口人群疏散模拟结果显示，该系统不仅能够直观地展示人群拥挤踩踏事故的结果，而且还可以通过场内滞留的人数、随着疏散时间的变化、了解疏散状况。

3.踩踏事故分析理论与测算:(1)尖点突变理论：是用数学工具来描述系统状态的一种理论，设定系统处于稳定状态时的参数区域，当参数发生变化时，系统状态也随之变化；当参数达到某一特定区域时，系统状态就会发生突变。通过观察人群拥挤踩踏事故的发生过程与此特征相符，当某一区域内人群数量不断增多，其流动从平衡到拥挤，随着人群密度和人流速度的变化达到某一阈值时，也会发生一个突变(极易造成踩踏事故)。为此，将尖点突变理论应用于人群拥挤并建立模型加以分析，通过得到的人流数量和临界速度，实时对人群流动进行干预是可靠的[9]。(2)群集流动理论：综合考虑人群聚集现场的人和环境因素，通过设定现场人流量和现场环境，得出相应的人群流动参数，从而计算出人群安全疏散所需要的时间和滞留人数等，为群集人群的安全提供保障[10]。(3)事故类型因子理论：通过统计某一类场所的“事故发生次数”数据，将其代入综合扰动强度的计算公式，就可得出人群聚集风险影响因子对人群聚集风险影响的大小。也就是说只要知道某一类公共场所发生各类事故的总次数，就可以计算出其外界扰动对人群聚集风险影响的大小，从而在理论上得出心理环境扰动(致因)和物理环境扰动(致因)对人群聚集风险的影响[11]，有利采取措施消除扰动因素，避免事故的发生。(4)电子围栏技术：通过移动互联网和大数据分析，在活动场所的区域内设置电子“围栏”，当手机发出的信号撞上围栏，就会留下一个记录。在某一时间段内，根据手机信号撞过的数据，大致推算出在这个区域内有多少人[12]。鉴于通过电子围栏技术获取的数据与现场人数差异较大，如果将移动、联通和电信三个运营商拥有手机用户的实时位置信息整合到一个系统内，则可以提高指定范围内的手机数量。从一定意义上看，应用Wi-Fi所获取数据的可信性和准确性可能比电讯商更高，可为应急或平时公共管理提供数据参考。(5)人群运动方向异常检测算法：首先，利用光流法分析现场视频图像，得出人群运动速度的矢量矩阵V和方向矩阵A，然后利用“非同向运动”对方向矩阵A进行分析，计算出“非同向运动”像素数，最后计算出现场“帧非同向运动指数”。研究表明，在较为规律的人群运动中，“帧非同向运动指数”值远低于无规律的人群运动中的“帧非同向运动指数”值。在视频监控中，随着人群运动从有序到无序，其“帧非同向运动指数”的值也相应地从小变大。由于“帧非同向运动指数”直接反映当前人群运动是否有序，因而基于人群运动方向异常的检测算法，能有效检测出人群运动方向是否发生了混乱，进而避免发生踩踏等安全事故[13]。

(四)踩踏事故的防范

1.人群管理：(1)人群安全密度：目前，国内外对人员拥挤的安全密度判别没有统一的标准，且东方和西方人体的个体差异也受直接影响。综合国内外对人群密度的研究结果和我们现场实测数据，认为当人群静止密度达到4.7 人/m2时，开始感觉拥挤和不安，此时应为临界密度(美国公共安全专业声卡韦特墨的说法是，踩踏灾难的临界点是7 人/ m2)，一旦人群密度超过了临界值，人群就将处于风险中，应启动黄色预警，限制人员的流入。当人群静止密度达到9 人/m2时，开始出现波动，此时应启动橙色预警，即时疏散人员。此密度与孙燕等[4]提出的我国人群最大忍受密度(人群密度的阈值)为9 人/m2一致。群体动力学研究表明，人群行进速度并不是取决于个体的平均速度，而是决定于人群的密度[14]。由此可见，人群行进速度与密度存在相关性，在密度较低时，人群平均行进速度在1.2～1.5 m/s。随着密度的增加，行进速度受到他人影响而降低，当人群密度达到1.5～4人/m2时，速度曲线变为平缓，人群开始堵塞。当人群密度大于4 人/m2并继续增大时，速度下降为0，人群出现停滞。因此，可以通过监测大型活动中的人群速度来判断拥挤程度，当人们行进速度逐渐减小，达到一定程度时，可判断是人群密集所致，有可能发生拥挤事故[15]。

2.场地管理：场地管理主要是通过改进人群聚集场所的硬件设施得以实现，并对场地(馆)的承受力予以风险评估。(1)安全容量：活动场所的人员容量是活动安全的一个重要指标，一旦人员超过场所的容量，将会发生高风险。为此，控制场所容量和人群密度，可有效防范踩踏事故的发生。参照某省的体育场馆防控风险规定，在设有固定座位的封闭性场所举办大型活动，座位数在2万个以下的，每场次核定人数不宜超过座位数的90%；座位数在2万个以上的，每场次核定人数最多不宜超过座位数的85%；在体育场 (馆)、公共广场及其他场所举办大型活动，需要摆放临时座位时，应划定块区，每个块区内的座位摆放数不宜超过20排、26列，每个座位所占面积不宜小于0.75 m2。室内举办不设座位的活动时，按人均不低于2 m2的标准核定最大人员容量。(2)出入口和坡道管理：活动场所的出入口数量不足和狭窄是踩踏事故最多发的因素，是大型活动中重点监管的部位。通过对2 m、4 m和8 m三种不同宽度的出口人群疏散模拟的结果显示，出口宽度为2 m的伤亡概率达到75%以上，宽度为4 m的下降至10%以下，宽度为8 m的伤亡概率几乎为0[6]。为此，建筑物的内外通道、尤其是入出口应宽敞，过道和楼梯应尽量降低坡度和防滑，并用铁栅栏隔离出上下和进出分流的线路或是单向上下和进出，易于行走。

此外，楼场内外活动的安全行为规范也不应忽视，例如上楼、 下楼(台阶)分两侧自觉单行慢行，严禁跑跳、打闹、推拉等不良行为。

3.信息管理：(1)媒体信息：在活动开始前1～2周，利用一切可能的电子媒体或纸质媒体的形式，如广播、电视、手机短信、门票和入场劵上的安全须知等，对参与活动的群众进行安全教育，提高其安全意识。(2)现场信息：清晰的路标，场所分区位置图和活动须知明确无误，它不但可补救媒体信息的不足或遗漏，更在于参与者身临其境的现场体验。即时信息的发布应随时跟进，可利用高音喇叭或手机短信，有条件的可使用电子屏幕播报活动须知或调整、天气变化、无人机或直升机空中监控、以及对误导性信息进行更正等。

4.预案管理：管理者要根据活动的内容和形式，场所的容量，预测人群的规模、构成和分布，分析各种影响场所内活动的不确定因素，制定出现场监控方案和科学、合理的应急预案。

鉴于校园这一特定场所，还应提出以下预防措施：(1)集体活动如课间操、下晚自习和就寝等，不过分要求快速和整齐，留给学生充足的时间。(2)学生活动时间较为集中时，如上课、下课、课间操、放学等，应全开所有楼梯栅门或校门，并安排专人负责疏导。(3)定期对楼道和楼梯护栏、用电线路、照明灯、应急灯等设施进行检查、维护维修，消除隐患。(4)雨雪天注意楼梯防滑。(5)加强学生安全教育工作，提高学生安全意识，杜绝跑跳、打闹、推拉等不良行为。

(五)活动现场实施对策

1.现场监控：(1)现场严密监控人群数量、密度和流向：对于城镇市区和室内场所，因目前已普及摄像头，可通过视频图像监控和利用光流法等进行分析并测算人群及运动方向有无异常，据其预警及时处置。(2)对于野外集会，如朝圣、庙会等，若无摄像头等设施，可应用无人机或直升机进行监控，亦可用电讯商或互联网公司的手机用户实时信息或“电子围栏”技术进行监控，前者直接、准确度高，后者则误差较大，只有在前者条件不具备时参考使用。

2.现场管控：针对踩踏事故的4大成因，提出现场管控“四式四忌”的处理方式，将事故形成的条件事先予以阻断。(1)管控4种进退场方式：①栅栏式分割：活动开始前，在集会现场用警用绳或石灰画线的方法分隔成约60～80 m2的方块并按顺序编号，每块限定容纳300～400人，块与块之间留出1～2 m宽的疏散通道并标注疏散出口的方向。②方阵式通行：在进入口处，由管理人员按每50～100人为单元，类似阅兵式方阵，一批一批地按顺序进场。③方块式聚集：在工作人员或安保人员的引导下，人员进场后按1.2.3……的方块编号顺序，一个方块一个方块地聚集，并在每一个方块内指定一名带头人，可由工作人员或志愿者担任，组成一个临时“团体”。撤离时，发挥团体效应，在团体带头人的引领下行走，以有效地控制拥挤和混乱。④卷动式疏散：从出口处开始，按顺序一批一批地，类似卷动的方式完成疏散，在球场或赛场，可学习阿根廷的做法，输球一方的球迷或歌迷先行离场。(2)管控4种切忌行为：①切忌异常爆响：现场周边禁售和入场人员禁带礼炮、烟花、爆竹和啤酒之类的易燃易爆物品。②切忌高声惊叫：入场前可在门票或节目单等纸质介质上印上醒目的安全须知，入场时可用高音喇叭播报或警察喊话等方式告诫。在出现异常情况时，如天气突变、个人晕倒等不要大声惊呼恐慌，听由警察或安保人员处置。③切忌临时进车：活动开始后，无论是警车，还是消防车或急救车，都不应进入现场，更禁鸣警笛。此类车辆应在活动开始前进场待命，并预留行驶通道。④切忌空中飘物：活动场所空中，禁止飘浮各种物体和散发宣传传单。大型广告、宣传标语、气球之类要安置在场所外围，并固定牢靠。使用无人机、飞艇或直升机监控时，要事先告知场内群众。

总之，人群拥挤踩踏事故是人为造成的，只要我们在思想上高度重视，将事故的成因采取一切有效的措施予以阻断，将工作永远做在事故发生前，就会减少或杜绝这类事故的发生，为人们提供一个安全的工作、生活和活动环境。

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2 王起全，郑乐.大型活动拥挤踩踏事故 BP 神经网络安全评估方法应用分析[J].中国安全科学学报，2009，19(4)：127-133.

3 文聪灵，钟茂华.人员密集场所客流监控预警系统[J].劳动保护，2015，(2)：112-113.

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5 青云.2010年最佳安保技术[J].生命与灾害，2011，(1)：25-27.

6 王振，刘茂.相向流对室内人行道影响的模拟与量化研究[J].兰州大学学报(自然科学版)，2007，43(3)：31-35.

7 王春雪.基于Pathfinder的幼儿园安全疏散仿真分析[J].安全，2014，35(5)：42-43.

8 张青松，刘金兰，赵国敏.人群拥挤踩踏事故后果微观建模及模拟分析[J].安全与环境学报，2008，8(4)：164.

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10 章博.群集流动理论在预防踩踏事故中的应用[J].学术论坛，2004，(4)：42-43.

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13 刘赏，董林芳.人群运动方向异常检测算法[J].计算机科学，2013,40(z2)：340.

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15 李焘，金龙哲，马英楠，等.大型活动客流监测预警方法研究[J].中国安全生产科学技术，2012，8(4)：77-78.