基于行为心理学的高校办公楼应急疏散仿真研究

高嘉璐

（辽宁工程技术大学，辽宁 阜新 123000）

0 引 言

高校办公楼是学生群体与高校教师群体较为集中的场所，同时，突发事件也较为频繁，这将给广大教职工的人身和财产安全造成极大威胁，高校办公楼通常聚集大量的教师及高校学生，因此建筑物的多种人员火灾协同疏散问题也成了一大难点对此国内外的一些学者对此做了一些研究。刘久文通过分析在火灾中的行为和建筑物的安全疏散条件得出结论导致人员伤亡的重要因素为能否在建筑物内创造安全疏散的“安全环境”。肖国清等根据行为心理学的原理，通过系统动力学，研究建筑火灾疏散过程中，人的行为随时间动动态变化的过程，得出了人在火灾中的基本行为模式。宋译根据受灾人员在火灾发生时所表现出来的生理和心理特点以及建筑物的特点，研究建筑物火灾中人的行为可靠性。徐丽敏通过分析大型交通枢纽的客流集散特点借此分析提高人口疏散效率，规划更优疏散路线的目的。袁春燕等探究人在火灾环境下的行为心理对疏散效率的影响，通过模糊逻辑方法，应用模糊集合、模糊规则和隶属度函数量化人的行为心理，研究其对疏散速度的影响;郭惠通过阐述人员疏散的重要性、火灾情况下人员疏散时遇到的三种相互作用以及影响疏散行为的因素，为火灾中研究人员安全疏散提供了理论基础。

1 行为心理量化方法

行为心理学是现代心理学的一个分支，研究方向是外界刺激对人的行为可能产生的无意识干涉，而本文中使用的方向是在固定的外界刺激下，在无意识的情况下人受到恐慌及羊群效应的心理作用，对火灾疏散整体造成的疏散时间的影响。行为心理学量化方式普遍是以结果为导向 ，即对事物有清晰的了解并建立标准。本文运用模糊理论的量化方法，对客观事实进行量化归纳总结，选择羊群效应及互助心理的作用作为模糊输入量，确定输入量在各模糊集合中的影响程度，得出在心理行为影响下的初始疏散速度，增加本次疏散模拟的准确性。

2 高校办公楼火灾人员疏散软件和研究对象介绍

2.1 模拟对象简介

图1为辽宁工程技术大学北校区高校办公楼现场照片与BIM 模型的对比图。建筑一共4 层，建筑总高度20.6 m，建筑面积为4 492.14 m。一层为弓字形平面，如图2所示，二三四层为一字型平面。办公楼共有三部楼梯，其中疏散楼梯有两个，都位于建筑北侧；一层配有12 间办公室，80 人会议室和15 人会议室各两间，二层配有12 间办公室，60人会议室两间，三四层配有16 间办公室，两间60 人会客厅，1 间15 人会议室，两间校长（书记）办公室。

图1 辽宁工程技术大学办公楼现场照片与BIM 模型对比图

图2 辽宁工程技术大学办公楼一层平面图

2.2 模拟软件及疏散模型简介

2.2.1 模拟软件pathfinder

Pathfinder 是一套直观、易用的新型的智能人员紧急逃生疏散模拟评估软件。软件以人物为基础的模拟器，通过定义每个人员的参数如：人员数量，行走速度，疏散路线的选择以及距离，来规定整体模拟过程中的不同个体之间各自的逃生路径，并计算出模拟的时间。Pathfinder 优点是软件允许内部建模，并且内部建模简便且可输出，如果有已建立的模型可以CAD 或FDS 格式导入，不用再次建模。Pathfinder拥有两种移动模拟模式，分别为Steering 模式和SEPE 模式。Steering 模式用于模拟建筑物的理论疏散极限。在SEPE 模式里，模拟会更加贴近现实，更贴近人的行为规律。

2.2.2 BIM 安全信息模型及Pathfinder 安全应急疏散模型

将BIM 安全信息模型进行简化，如图3所示，在Pathfinder 中重新建立模型，如图4所示，只保留楼地面、楼梯和门等，输入人员数量、人员性别比例、人员体征、人员速度的数据和设定好疏散路线进行模拟。

图3 BIM 模型

图4 Pathfinder 安全应急疏散模型

3 高校办公楼火灾人员疏散模拟

3.1 设置疏散模型参数

（1）设定人员分类与数量：经实地调查后，考虑到建筑物紧急疏散中人员集中度和位置对疏散的影响，设置本办公楼常住人口为120 人，同一时间内流动人员数量约为常住人口数量的20%（约24 人）随机分布于建筑各处，并假设二楼西侧会议室正在使用增加60 人。

建筑物共四层，一楼办公室共有12 间，每间办公室两人，大会议室两间0 人，一层共24 人。二层办公室共12 间，每间两人，大会议室一间0 人一间60 人，二层共84 人。三层16 间办公室，每间办公室两人，并有两间校长室，两间秘书室共四人，三层共36 人。四层共16 间办公室，每间办公室两人，并有两间校长室，两间秘书室共四人，四层共36 人。

（2）设定人员性别比例：本次模拟的高校办公楼性别比例设定为1：1。

（3）设定人员体征：模拟人员疏散计算中，需考虑现实场景因素结合，确定人员身体参数如表1所示。

表1 人员体征数值

（4）根据模糊理论设定人员速度：紧急疏散模拟疏散速度的取值为（1.27 ～1.31）：

1）对照组人员速度设定。为观察更准确心理学影响的情况，本文采用设置对照组的方法，设定对照组人员速度为（1.27 ～1.31）中随机取值，人的行为模式设定为到任意出口 。

2）在心理影响下的人员速度设定。模糊理论是对客观规律的总结，需要大量前期工作，本文采用调研问卷的形式及参考文献来制定模糊判定规则。其中模糊集合建立为{极快 快速 中速 慢速}，再为其赋予对应具体数值Z={极快 快速 中速 慢速}={1.31 1.29 1.28 1.27}。根据问卷调查分析，常住人口均为25 ～60 岁的中、老年群体，平均速度将低于流动人口18 ～24 岁青年，因此常住人口速度小于流动人口。在心理影响下的人员速度设定如表2所示。

表2 人员速度值

（5）人员心理各自形成的不同疏散路线设计：

1）极度恐慌人员疏散路线设定。人在极度恐慌的心理作用下，往往表现为“应该去做而不去做”，人们虽然意识到火灾发生，却因为极度恐慌而产生躲在房间里和跳楼等不理智的行为。根据相关数据调查，极度恐慌的人员占6%，即有14 人极度恐慌，在软件模拟中，在每一层随机抽取人员，设置他们的行为为原地停留30 s。

2）羊群效应。人们受羊群效应的影响，会产生从众心理，导致某一个疏散口拥堵，也会因为“领头羊”的失误，使一群人错过最佳逃生疏散时间。在本次问卷调查中，办公楼的常驻人员产生羊群效应的心理为27%而流动人员产生羊群效应的心理为67%。在Pathfinder 软件中设置88 名常驻人员会朝着几个最常用的出口撤离，32人会朝着另外的出口撤离；设置流动人员56 人会朝着几个最常用的出口撤离，28 人会朝着另外的出口撤离。

（6）其他设置。设定办公人员和流动人员在模型中的位置，由于办公人员位置较为固定，设定其都在办公室中办公，而流动人员大多是学生，只会短暂停留在办公室内，所以设定流动人员随机分布在办公楼各层的走廊中。

3.2 正常疏散模拟与在心理影响下的疏散模拟及其结果分析

在本次模拟中共疏散204 人，其中正常疏散模拟用时97.5 s，在心理影响下的疏散时间为120.3 s。通过对比图5和图6发现，在疏散的前中期二者曲线趋势近似相同，而在疏散末尾，受羊群效应和极度恐慌的影响下的个别人会拉长自身疏散时间，导致模拟结果的总时间变长。

图5 正常疏散模拟时间-人数曲线

图6 在心理影响下的疏散模拟时间-人数曲线

4 优化

在心理影响下疏散时间比正常模拟的疏散时间延长了22.8 s，本次模拟中，位于办公楼西侧的60 人会议室内，较为容易发生羊群效应且再次处也极易发生疏散口的拥堵而导致的极度恐慌现象，所以高校办公楼需要合理安排空间使用，尽量减少流动人口的聚集，采取流动人员分散在二层西侧和东侧的会议室的措施，可以缓解西侧的疏散楼梯口，增加东侧疏散口的利用率，进而减少疏散时间。其次，针对本办公楼流动人员要进行疏散演练，以提高对办公楼疏散出口的熟悉程度，也能降低极度恐慌的人数，减少流动人员因心理因素影响的疏散时间。

5 结 论

高校办公楼由于人员流动性大，人员年龄导致身体素质和行为心理情况各不相同，所以除了高校寝室外，高校办公楼也是目前高校火灾疏散研究一大重点。本文通过对辽宁工程技术大学北校区办公楼实地调研，绘制1：1 的bim 模型，通过模糊理论的方法，将人们的行为心理量化到火灾疏散速度中，得出更贴近实际的火灾疏散时间，并进行优化分析，以期为各大高校办公楼制定火灾疏散措施提供理论指导。