公共安全之人员应急疏散

1、人员应急疏散安全是公共安全的一个重要环节

    就普遍意义而言，奥运 会前后，北京市在短期内增加几百万流动人口，机场、车站、地铁等交通枢纽的人员密度可能空前增大，人员组成复杂，几乎所有人员对周围环境都不熟悉，给紧急情况下的人员应急安全疏散造成很在压力；而在奥运期间，大型场馆人员高度密集，许多场馆的容量都在10万人以上，由于场馆结构复杂，出口有限，观众对场馆内外的环境都不熟悉，很难保证在要求的时间内(如10min)将场馆内的人员疏散完毕。
    从目前的国际形式来看，自9·11事件以来，国际上普遍对人员密集公共场所的应急疏散安全性能十分重视。2003年美国和加拿大发生的大规模停电事件以及英国伦敦地铁的停电事件，更加深了全社会对公共场所的应急疏散安全性能重要性的认识。
    从我国和北京市的具体情况来看，国内目前还没有颁布和执行专门针对大型非常规建筑(如奥运场馆)的性能化设计法规，没有推选制度化的疏散演习，公众没有接受经常性的培训和演习，因而普遍缺乏应急疏散常识。由于许多发达国家长期以来便十分重视应急疏散宣传教育，要求定期进行疏散演习，所以公众对于如何应对紧急情况都有相当程度的知识。正是由于公众在这方面的素质比较高，所以无论是在9·11事件、美国和加拿大大规模停电事件以及英国伦敦地铁的停电事件中，都没有因为人员恐慌、拥挤践踏而造成额外的人员伤亡。而在我们国家，民众在这方面的素质与发达国家有很大差距。90年代，在唐山西林百货大楼火灾中，虽然火灾发生在白天，但由于人员过度恐慌，相互争抢楼梯致使楼梯扶手跨塌而造成了不必要的人员伤亡。2004年正月十五晚上，在密云县举办的元宵灯会上，因游客暴增，过度拥挤，发生了挤死37人、伤15人的惨剧。不难想象，若在我国发生类似的大规模停电事件，很可能会因为人员过度恐慌和相互拥挤造成重大人员伤亡。另外，就北京奥运公园和其他场馆所处的环境来看，周围建筑林立，交通人流繁忙，没有足够的空旷地带，短时间内从各场馆涌出的人流可能无法很快疏散出去，而只能滞留在场馆周围，结果一方由于大规模人群在场馆周围的积聚而造成新的安全隐患。
    以上三方面决定了北京公共场所及至奥运会在确保人员疏散方面将面临空前的压力和挑战，人员应急疏散安全已经成为公共安全首先应该考虑的环节。

2、计算机模拟技术是提高人员疏散安全水平的有效的技术手段

    要从根本上提高大型公共场所和奥运场馆一疏散性能，确保紧急情况下人员能够安全疏散，只有在设计阶段优化人员疏散系统设计方案，在平时加强科学管理，并且制定有量化指标易于操作的应急预案，而一旦发生紧急情况，能够及时进行有效组织疏导。所有这些都需要对建筑物的人员疏散安全性能进行定量分析。要定量分析公共场所或奥运场馆的应急疏散安全性能，只有两种方法：一种是大规模的实地疏散演习，另一种是计算机模拟。由于(1)无法集中数万人均布于某个公共场所内专门进行疏散演习，同时对所有人的相关属性和疏散轨迹进行跟踪记录；(2)人的行为具有很大的随机性，即使同样的人群在同一场景中，其前后两次的疏散行为也会有许多差别，所以需要多次重复 ，才能得到有意义的结果；(3)在实地演习中，难以对疏散场景进行精确设定和改变，难以全面考察人们在所有可能发生的疏散场景中的疏散状况；所以从财力、人力和实际可操作性等各个角度考虑，第一种方法并不可取。相反，第二种方法则因是在计算机上进行各种场景下的疏散状况模拟，可以精确地定义并根据需要随时改变各种因素，因而可以很好地全面反映建筑物的应急疏散安全性能。大规模的实地疏散演习从可行性和经济性等多方面考虑都是不可取的，人员疏散计算机模拟技术才是解决上述问题的唯一有效的科技手段。

3、发达国家通行的做法

    许多发达国家，象英国(1985年)、新西兰(1992年)、日本(1996年)和美国等，一般有处方式(prescriptive)和性能化(performance-based)两套设计规范，对大型非常规建筑，一般按性能化规范进行设计。按照性能化设计规范的要求，在设计阶段就要应用人员疏散计算机模拟软件对设计方案进行模拟评价，并以此为基础进行优选改进，从而在设计阶段杜绝了人员疏散系统存在较大先天缺陷的可能性，从根本上保证了建筑物的安全疏散性能。另外在对现有大型非常规建筑进行疏散安全评估以及制订应急预案时，人员疏散模拟也是有关技术人员普遍应用的技术手段。国外有若干大型咨询公司专门从事这方面的技术咨询服务，一些实力雄厚的公司甚至开发了自己的人员疏散模型，如前面已经提到的美国RJA公司和英国AEA公司。所以，在这些国家，他们在建筑设计及为其制订应急预案时，按照其现行的做法如法炮制便基本可以了。在我们国家，目前恰恰是因为缺乏成熟的人员疏散计算机模拟技术和软件，没有实施性能化设计规范，所以不得不在如何确保公共场所及奥运相关的大型建筑疏散安全性能方面大费周章。

4、国内的研究和应用现状

    受多方面因素制约，国内在人员疏散计算机模拟技术方面的研究明显落后于发达国家。目前尚没有比较成熟的模型和软件，因而更谈不上很有影响的工程应用范例。
    国内目前从事人员疏散计算机模拟研究的高校和研究机构主要有：
    香港城市大学和武汉大学使合作，建立了一个基于局部细网格和个体描述的过程模拟模型——SGEM；
    东北大学近十年来一直在进行人员疏散群集行为规律模拟研究，已经发表了很多文章；
    中国建筑科学研究院建立了一个地下商业街人员疏散模型，属于粗网格群体描述的最优化模型；
    公安部天津消防所建立了一个地下商场人员疏散模型，也属于粗网格群体描述的最优化模型；
    公安部天津消防研究所牵头，由国内几家研究机构合作，目前正承担十五攻关课题——建筑物消防性能化设计导则研究，实则是为将来制订我国的性能化规范进行预研；
    中国科技大学火灾科学国家重点实验室也建立了一个人员疏散模型，因为目前没有详细介绍该模型的文章，无法了解其对几何究竟、人群和行为的具体描述方法，从现有资料看应该属于基于细网络和个体描述的过程模拟模型。
    北京城市有毒有害易燃易爆危险源控制技术研究中心结合所承担的多项科研项目，先后与中国科技大学火灾科学国家重点实验室和英国格林威治大学火灾安全工程研究室合作，对应用人员疏散计算机模拟技术定量评价人员密集的城市典型公共场所的方法进行了研究和尝试。
    在工程应用方面，尽管目前已经少数建筑在设计过程中不同程度地使用了性能化设计的理念和方法，但到目前为止真正在设计阶段应用人员疏散计算机模拟技术帮助校核设计方案的寥寥无几。
    2002年中国科技大学火灾科学国家重点实验室针对济南遥墙机场的设计方案进行了人员疏散计算机模拟。火灾实验室在进行详细危险源辨析的基础上，针对潜在的火灾场景进行了模拟，然后针对潜在的人员疏散场景进行了人员疏散模拟。在人员疏散模拟过程并没有详细考虑火灾发生和发展的动态影响，只是将火灾允许人们安全疏散的时间和人员安全疏散所需要的时间进行了对比分析。
    同样在2002年，北京城市有毒有害易燃易爆危险源控制技术研究中心与中国科技大学火灾科学国家重点实验室合作，对西单文化广场最典型的火灾场景进行了模拟，得到了这些场景下 火灾烟气蔓延和温度分布的动态变化规律；在此基础上，利用人员疏散模型对其典型客流量和人员分布下的人员疏散情况进行了计算机模拟，并把人员安全疏散所需要的时间与各种火灾情形下可供人员安全疏散的时间进行了对比，得到了若干有用的结论。
    2003年，北京城市有毒有害易燃易爆危险源控制技术研究中心进行了王府井步行街人员疏散计算机模拟研究。在研究过程中，首先对可能影响人员疏散的各种因素的独立影响逐一进行了计算机模拟，评价其对步行街人员疏散的影响程度，确定了其最佳模化方法。在此基础上，在同一场景中合理选取和表达了所有必要和可能的影响因素，模拟评价不同影响因素对整个疏散过程的综合影响，最终得到了对反映步行街的人员应急疏散安全性能、揭示其可能存在或发生的各种问题以及改进日常管理和应急预案有直接作用的若干结论。