■ 基础研究—北京市自然科学基金风采

    清晨7:30的北京地铁站，人潮涌动，川流不息。伴随上班的人匆忙的脚步，地铁各个进出口和通道里的人像涌上沙滩的潮汐一般，一浪接着一浪。在步履匆匆之际，我们有时不免会疑惑，如此大量的人群，在一个半密闭的环境中，万一出现紧急状况，我们究竟可以通过什么样的路线安全逃生呢？

    实际上，不仅是地铁，商场、餐厅、医院、大型集市、公共展览馆、演艺活动现场、车站、码头，城市大型的公共聚集场所往往都人多拥挤。而在一个较为拥挤和较为密闭的环境中，一旦发生灾难性的事故，比如火灾、爆炸或者地震时，人群中发生瞬间拥挤和踩踏事故的可能性极大，此时人群的安全撤离就是个极大问题。一个设计良好的出入口，可以提高公共场所人员的疏散效率，缩短疏散时间从而减少人员伤亡，因此如何设计公共聚集场所的出入口，就有着极其重要的意义。

    潮汐一般的人流

    说人流像潮汐一般，并不完全是一个比喻的说法，至少对北京市劳动保护科学研究所的副所长汪彤来说是如此。几年前，汪彤主持了北京市自然科学基金资助项目“公共聚集场所出口应急疏散能力研究”，汪彤的工作之一，正是针对公共聚集场所出口应急疏散能力的研究。

    “你看，人群是由一个一个的个体组成的，而液体或者气体也是由一个个的分子组成的，那么我们的人群和流体就有了某些相似之处。”王彤注意到，在人群密度较高时，人群的流动类似于气体或者液体的流动。她将紧急疏散时的人群视为由单个“人分子”组成的某种流体。这样，人群就变成了“人流”。

    但在实际情况当中，人流中的各个“人分子”并不会像水分子或者气体分子那样没有差别，而是充满个性。灾难一旦发生，人群撤离时都非常慌乱，每个人的反应和行为都会不一样，那么怎么得到人流当中“人分子”的个性行为数据呢？王彤和她的研究小组通过对不同的典型公共聚集场所，包括商场、地铁、比赛场馆等地进行实地观测和测量，还请来一批年龄段各异的人群模拟测定，最终得出不同人群的步速和他们各自的组成比例。

    这样，从人群中的扰动传播现象出发，研究人员就可以定义人群中的“压力”、“流动速度”，借助于已有的流体动力学，研究这些参数之间的关系，就可以建立适用于控制疏散高密度人群的方程。如此一来，人群的移动就可以利用液体或者气体流动的方程。“我们所说的人流滚滚就不再只是你们记者笔下的一个比喻，而是我们科学工作者电脑中实实在在的数学模型了。”

    设计良好的出口什么样？

    在得到一系列调查结果后，研究人员又通过软件进行模拟，并通过实验结果修正软件参数，最终用修正完毕的模型模拟计算各种出口条件下的人员疏散情况，得到结论。

    一个空间的出入口越宽，出现紧急状况时撤离速度就越快，这几乎是个常识性的问题。“这在我们的模型当中也得到了体现，”关于模型的结论，汪彤这样介绍到，“但是，和我们的常识相悖的是，这个宽度并不是越大越好。”模拟模型表明，当出口的宽度增大到一个临界值时，疏散时间就不再随宽度的变化而增加，而更多的是由疏散人员的步速决定，也就是说撤离的速度取决于人们跑动的速度。

    这个发现，对于出口的设计非常具有实际意义，因为很多工程囿于场地，无法设计太宽的出口，那么通过这个模型，就可以结合实际情况，寻找最佳的出口宽度。

    撤离空间与出入口的内容结构，也决定了撤离时的速度。很多空间的出口都存在转角，有的甚至是直角形的转角，这无疑会给疏散带来不便。那么，什么样的转角最影响撤离呢？研究人员模拟了垂直、钝角（120度）、较大的钝角（135°、150°）和直线型的出口，发现转角的角度越大，人们撤离时所需的时间也就越小，也就越有利于疏散。同样的原理，汪彤还分析了出入口的岔路，对撤离造成的影响。因此在设计出入口时，应尽量使用直线型出入口，尽量避免岔路和转弯的出现。

    安全训练很重要

    有了数学模型，但问题并没有完全解决。当人在危机之中时，每个人的行为、反应相差很大。人群撤离时的行为和反应，会对撤离速度有什么影响呢？研究人员设计了调查问卷，调查了北京某大学的120名学生和公共聚集场所的103位行人。

    研究者发现，安全疏散演习和相关培训，在发生紧急状况是会对的行为产生很大影响：受过训练的人89%都知道所在空间两个以上出口，64%的人会留意紧急疏散通道或除进出口外的其他出口，81%的人会留意疏散楼梯或安全标志，这说明大部分人对出入口的熟悉度较高。而在突发事件发生时，82%的人选择自己或和朋友一起迅速撤离商场，只有很少人选择原地等待救援。

    公共聚集场所出入口的应急疏散效率，一直是个社会各界关心的热点问题。“城市公共安全问题这几年越来越受关注。相对于国外相关行业的研究，国内目前最缺乏的是基础数据。我们能做的一方面是学习国内外科研机构的相关理论成果，另一方面是通过和政府、企业的直接对接，把研究成果直接应用到实践中去，在实践中积累数据。”对于城市公共的安全，汪彤心怀慈悲。