“用真人疏散演习来作大型场馆的应急疏散研究会受到很多条件的限制，而用计算机进行可视化模拟已成为当前最先进的方法。”在课题顺利验收后，北京市劳动保护科学研究所城市公共安全研究室主任李伟向记者如是介绍自己参与的奥运安保研究。

 

此项题为“大型场馆人员应急疏散计算机模拟研究及在奥运场馆中的应用”的研究，是北京科学技术研究院与中科院计算技术研究所的合作项目。

 

在课题验收会上，当课题负责人、北京科学技术研究院院长丁辉报告完毕后，专家组给出的评价便是，“实现了在应急状态下特性参数与人员疏散模拟的耦合，提高了人员应急疏散模拟结果的科学性”，“其整体研究成果达到了国际先进水平”。

 

李伟将人员疏散模拟喻为“写剧本”，而“人员疏散过程展示”则是依据剧本“拍电影”，由中科院方面实现，此举让人们在显示屏上看到了大型场馆出现应急情况时人员的逃生情景，给疏散研究提供了直观的研究平台。

 

李伟解释，在大型场馆的应急疏散中，人心稳定与否是最关键的。在不可能利用真人研究的现实下，该项目注重问卷调查，尤其调查中国人在危机时的心理避害倾向。“但是，该模拟研究并非‘算命’，我们的研究是探索大型场馆人员避害的思路与方法，所提供的模拟场景只是危机情况时的可能性之一，至于真实情景怎样，我们无法做实验，事先也无法确定。”

 

据悉，该项目的研究成果已提供给奥运安保部门，为奥运安保提供决策参考。

 

而权威专家告诉记者，该课题研究和实施十分切合中国国情，“具有显著的社会效益和潜在的经济效益”。

 

立项有着特别的意义

 

在该项目的《北京市科技计划项目课题建议书》中，多种因素“加深了国内特别是北京市各级政府和民众对公共场所安全疏散能力的重要性的认识”，可谓该项目的大背景。

 

专家介绍，一般而言，机场、车站、地铁等交通枢纽的人员密度较大、组成相对复杂，群众对周围环境不熟悉，这给紧急情况下的人员应急安全疏散造成很大压力。

 

而就大型场馆来说，其大多为非常规的超大建筑，人们在设计时不能完全依赖已有的经验和设计模式，而传统的人员疏散培训演练和应急预案，有许多方面很可能不适用于此类大型场馆。

 

奥运的迫近让这种需要更加彰显。有消息称，在奥运期间，大型场馆人员高度密集，许多场馆容量均在10万人以上。由于场馆结构复杂、出口有限，人员及时疏散必须作为重中之重。而一些突发性灾害事件的出现并非人为因素可控制的。无疑，预先的人员应急疏散是确保公共安全的重要环节。

 

于是，当前进行大型场馆人员应急疏散计算机模拟研究，具有特别重要的意义。

 

而从大型场馆实际可能发生的灾害来看，爆炸、火灾、毒气泄漏最可能发生。李伟介绍，本项目主要考虑火灾蔓延和毒气扩散这两种紧急状态下人员疏散状态的模拟。

 

心理分析强调中国人特征

 

实际上，国外许多大型建筑在设计阶段都不同程度地开展上述技术的研究与应用，如悉尼奥林匹克体育馆和伦敦千年穹顶等。

 

不过，一位专家就此向记者透露，国外的人员疏散软件在人员行为特性方面的许多参数都是根据西方人确定的，与我国的情况可能有较大出入，直接应用有许多困难。

 

因此，项目《建议书》十分强调中国人的心理倾向。为此，北京市劳动保护研究所以访谈、录像及灾后调查的方式进行疏散人群的心理行为研究。

 

李伟介绍，项目研究人员对北京市东城区发放12170份调查问卷（回收有效问卷11890份），对北京市的10所中学的学生、教师、家长发放共计3000份问卷。在对调查结果进行分析后发现了一些特征，如：遭遇灾害的人一般表现为群聚、趋光；在疏散过程中，30岁以下的青年容易出现过激行为；多数人排队的等待忍耐时间不会超过10分钟，在应激状态下，心理紧张度增强，疏散会更短。

 

此外，安全知识、灭火常识、安全意识与人在火灾中的行为反应都有一定的相关性。而这些心理研究，凸显了当前中国人在公共安全方面的短板。

 

比如，中国居民在公共场所的警惕性水平比较低，在进入公共场所时经常观察安全疏散出口的人只占5.6%；家庭里能够进行主动的安全知识交流的很少的，只有37%的家庭会经常进行安全知识交流。

 

比如，中小学校都开设了与安全相关的课程，但在调查中，认为学校没有开设与安全相关的课程的学生居然占到42.3%；老师和家长的安全知识水平也有待提高，教师中仍有22.7%的人不会使用灭火器。

 

值得重视的是，调查发现，突发公共安全事故中的心理应激反应主要是惊慌和恐惧。适度的惊慌、恐惧可以提高人的应激水平，有助于疏散逃生。过度的惊慌、恐惧会引发疏散过程中的过激行为，阻碍疏散。

 

因此，疏散过程中的疏导非常重要，可以降低人群的恐慌程度，降低过激行为的发生率。

 

虚拟模拟的作用

 

由于灾害事件本身的突发性和特殊性，研究人员不可能进行实地演练。

 

在采访中，李伟告诉记者，前期的调研数据与人员疏散模拟只能生成计算数据，可作为“剧本”，直观展示疏散过程，关键还在于如何拍成“电影”。

 

据悉，大型场馆进行人员疏散模拟的直接结果通常表现为抽象的专业数据，不便于分析和应用。利用虚拟现实技术可以构建逼真的虚拟环境，形象地展示各种模拟结果，还可以动态地修正条件参数，仿真紧急状态的发展以及对人员疏散过程的影响。

 

专家进一步介绍，利用虚拟现实技术辅助大型公共设施的安全问题研究，可以在计算机生成空间中建立公共设施和人群的三维模型，设定各种可能发生的安全危机和相应的预案，模拟人群的行为和事态的发展。从而为大型公共设施安全危机处置预案的设计、评估和优化，重要建筑设计方案的公共安全风险论证、分析与评估，重大公共安全危机事件的模拟与可视化交互分析，公共设施安全危机事件的决策指挥，以及相关人员的培训提供新的高科技工具手段。

 

参与该研究虚拟现实部分的是中科院计算所启动知识创新工程后成立的一个专门从事虚拟现实、多模式人机接口与人工智能等领域研究的实验室。

 

据实验室成员毛天露介绍，课题组利用群体运动仿真、人体运动合成、大规模场景渲染等虚拟现实技术，通过典型实例，研究大型场馆在各种紧急状态下的人群疏散过程，并在虚拟现实环境中以三维的方式进行实时展示。

 

毛天露告诉记者，虚拟现实是一种工具，能灵活地依据人员和规模的变动进行调整，把前期提供的数据模拟出结果，把抽象的数字生成一种场景。从而为评价优化待建场馆的设计方案，或对已建场馆的人员疏散应急预案进行模拟和优化，提供高科技辅助工具。

 

据悉，虚拟现实技术已被《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》列为前沿技术—信息技术中的三大主题之一。中科院计算所在该领域的研究独树一帜。

 

应用到更多的社会和经济领域

 

目前，该项研究成果已在五棵松文化体育中心、奥林匹克中心区等大型场馆的人员疏散能力分析中得到了应用，并建立了国家体育场人员疏散过程的三维模型。

 

据了解，随着我国类似的超大型复杂建筑的日益增多，建筑环境灾害和人员疏散计算机模拟技术以及虚拟现实技术的结合，将是系统提高大型建筑消防安全性能的必由之路。

 

李伟介绍，中科院和北科院将在相关方面继续合作。他透露，北京人员集中的地方相当多，用计算机模拟技术实现研究的结果也将不断深入。