虛擬逃生環(huán)境中視野范圍和緊急程度對疏散效率的影響：從眾行為的中介作用

徐煬　李虹

摘要 采用人機交互環(huán)境下的模擬技術(shù)為虛擬逃生疏散效率研究提供新的證據(jù)。具體探討視野范圍和緊急程度對疏散效率的影響，并進一步探討從眾行為對上述關(guān)系的中介作用。在自己搭建的基于計算機局域網(wǎng)的模擬疏散演練環(huán)境中，采用多名被試（最多可以60名）同時參與模擬疏散演練的手段進行實驗。主要結(jié)果：（1）視野范圍越大，從眾程度越高；（2）在小視野范圍條件下，緊急程度越高，從眾程度越低；（3）在大視野范圍條件下，緊急程度對從眾程度沒有顯著影響。結(jié)論：（1）視野范圍和緊急程度會影響從眾行為，視野范圍越大緊急程度越高，從眾傾向越明顯：（2）從眾行為對視野范圍與疏散效率之間的關(guān)系具有不完全中介作用，對緊急程度和疏散效率之間的關(guān)系不存在中介作用。

關(guān)鍵詞 從眾行為，疏散效率，視野范圍，緊急程度，模擬疏散。

分類號 B844

1 問題提出

突發(fā)危急事件發(fā)生時。聚集在公共場所的大量人員的疏散問題，是制定公共場所應(yīng)急預(yù)案時必須考慮的重要內(nèi)容（李強，崔喜紅，陳晉，2006）。研究人員的疏散特點和疏散的影響因素。能夠為火災(zāi)等突發(fā)危急事件的預(yù)防、疏散、救援等工作提供有效的指導(dǎo)和幫助。但是，對相關(guān)文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，迄今為止涉及人員疏散效率以及影響因素的心理學(xué)研究仍然非常少（Heliovaara，Kuusinen，Rinne，Korhonen，& Ehtamo，2012），遠未形成體系。

在有關(guān)疏散效率的影響因素研究中。主要涉及到的因素有：視野范圍和緊急程度（Galea，F(xiàn)inney。Dixon，Siddiqui，&Cooney，2006；Galea，F(xiàn)ilippidis，Wang，Lawrence，&Ewer，2011；Muir&C0bbett，1995；Drury，et al.，2009；Was，2010）。崔喜紅等人（2005）發(fā)現(xiàn)，疏散過程中視野范圍的大小會影響疏散的時間。新加坡學(xué)者Yuan等人（2009）的研究表明，視野范圍越大，個體能夠看到向?qū)У膸茁室苍酱?。從而更容易找到出口。楊立中等人?005）使用元胞自動機模型研究室內(nèi)人員的火場疏散時，發(fā)現(xiàn)在加入火情危險度因素，使得緊急程度提高之后，疏散結(jié)果會發(fā)生顯著變化。然而，有關(guān)視野范圍和緊急程度如何共同影響疏散效率的研究卻很少（Galea，et al.，2006）。

除了視野范圍和緊急程度，從眾行為是人員疏散研究中最常被關(guān)注的因素。從眾是疏散過程中普遍存在的現(xiàn)象，從眾行為是指人們在高度緊急的疏散情境中傾向于盲目跟隨周圍人的行動方向（Keating，1982）。德國學(xué)者Helbing等人（2000）在他們提出的社會力模型中使用“恐慌參數(shù)P_i的”描述疏散過程中從眾的程度（P_i的含義是個體的方向與周圍人員的平均方向的符合度）。他們發(fā)現(xiàn)：從眾程度過高或過低時，疏散效率較低，從眾程度適中時，疏散效率最高。崔喜紅等人（2005）在元胞自動機模型中使用方向吸引力系數(shù)K_dir控制個體的從眾行為（K_dir的含義是個體的方向與周圍大多數(shù)人方向的符合度），他們發(fā)現(xiàn)：當(dāng)K_dir小于某個臨界值時，從眾行為對疏散效率的影響不大，當(dāng)K_dir大于該臨界值時，從眾行為會使疏散效率顯著降低。楊立中等人（2005）在研究親屬吸引力（kinattraction）對疏散行為的影響時發(fā)現(xiàn)，從眾行為對疏散效率不一定是有害的，因為適度的從眾行為起到了信息傳播的作用，能夠避免人員盲目行走，只有當(dāng)從眾行為特別嚴重時，才會影響到整體的疏散效率。Heliovaara（2012）等人的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)嘗試自己尋找出口時明顯比與大家一起逃離所需時間更少。那么，人們在什么情況下會傾向于選擇自己逃離，又在什么情況下傾向于從眾？視野范圍和緊急程度與從眾行為之間的關(guān)系是怎樣的？筆者發(fā)現(xiàn)了一些相關(guān)研究報告。例如，個體的從眾行為會受到其所處群體規(guī)模大小的影響，隨著群體規(guī)模的增加，成員的從眾行為也會隨之增加（Franzoi，2009；Asch，1955）；也有研究報告，當(dāng)情況危急時，人們更有可能發(fā)生從眾行為（Aronson，2005）。但是，有關(guān)從眾行為與視野范圍和緊急程度是怎樣共同影響疏散效率的研究非常少。

同時也發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有的為數(shù)不多的有關(guān)視野范圍、緊急程度和從眾行為對疏散效率影響的研究中尚存在亟待解決的問題，其中一個重要問題是：迄今為止的計算機建模研究大都使用粒子運動來模擬人類的疏散行為，通過人為手段（如設(shè)置模型的參數(shù)）來控制粒子的從眾程度，忽略了疏散過程中可能會影響從眾行為的內(nèi)外在因素，例如，在Helbing等人（2000）的社會力模型和崔喜紅等人（2005）使用的元胞自動機模型中，都是將從眾行為作為自變量，通過改變參數(shù)（如P_i，K_dir出等）的大小來控制從眾程度，并且一旦參數(shù)設(shè)定完畢，整個疏散過程中的從眾程度就不再變化。這種操作方式是過于簡化的甚至是錯誤的（Pan，Han，Dauber，& Law，2006；Kuligowski，2009），導(dǎo)致了建模研究的結(jié)果與真實疏散結(jié)果之間存在較大差距（Still，2000），對制定實際疏散策略的參考價值并不大（Kuligowski，2009）。

鑒于此，本研究將以往的人為控制粒子從眾程度，改變?yōu)榧尤胍曇胺秶途o急程度兩個重要參數(shù)，考察在視野范圍和緊急程度變化條件下的從眾行為，并進而探討對疏散效率的影響。這樣的改變不僅有助于提高模擬疏散演練*實驗的生態(tài)效度，同時也將視野范圍、緊急程度以及從眾行為有機整合在疏散效率研究的大框架下。具體研究問題是：第一，視野范圍和緊急程度在模擬疏散演練環(huán)境下是否會影響以及怎樣影響從眾行為？第二，視野范圍和緊急程度是否通過從眾行為進而影響疏散效率？

關(guān)于視野范圍和緊急程度是否影響以及怎樣影響從眾行為的問題，社會心理學(xué)的相關(guān)研究結(jié)果表明，從眾行為受群體規(guī)模的影響，群體規(guī)模越大，越容易從眾行為（Franzoi，2009；Asch，1955）：從環(huán)境中獲取的信息減少則趨向于理性決策（Diiksterhuis，Bos，Nordgren，& Baaren，2006）。同時，Altshuler等人（2005）發(fā)現(xiàn)，逃生情境越緊急，蟻群的從眾行為越明顯。當(dāng)處于危急時刻，人們更有可能產(chǎn)生從眾行為（Aronson，2005；Franzoi，2009）。本文認為，只有呈現(xiàn)在逃生者視野范圍內(nèi)的群體規(guī)模才可能影響逃生行為。據(jù)此，提出：

假設(shè)1：在模擬疏散演練環(huán)境下，視野范圍越大緊急程度越高越傾向于從眾。

關(guān)于視野范圍和緊急程度是否通過從眾行為進而影響疏散效率的問題，如前所述，視野范圍和緊急程度都可能影響從眾行為。同時，其他研究表明（Helbing et al.，2000；楊立中等，2005；崔喜紅等。2005），從眾程度較高時，疏散效率較低：從眾程度適中時的疏散效率最高。據(jù)此，提出：

假設(shè)2：在模擬疏散演練環(huán)境下，視野范圍和緊急程度還可能通過從眾行為進而影響疏散效率，

本研究各變量之間的關(guān)系如圖1所示：

2 研究方法

2.1 模擬疏散演練環(huán)境的設(shè)計

2.1.1 基本視圖

本研究使用計算機編程語言搭建了一個基于計算機局域網(wǎng)的模擬疏散演練系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許多名被試在不同的終端上同時接人，并向接入的被試提供一個進行疏散演練的虛擬環(huán)境。在該虛擬環(huán)境中，每個被試可以通過鼠標(biāo)控制一個“虛擬人”在一定大小的場地內(nèi)移動，并能夠通過有限的視野范同觀察到一部分其他被試，基本視圖如圖2所示。

圖中的紅色小點代表當(dāng)前被試控制的虛擬人，黑色小點代表其他被試控制的虛擬人。被試用鼠標(biāo)點擊任何一處空白位置，紅點就會以一定速度向該位置移動。紅點在移動過程中如果與其他黑點發(fā)生位置沖突就會停止運動，直至被試改變紅點的方向為對方黑點讓路，或者等待黑點改變方向為其讓路。被試的任務(wù)是引導(dǎo)紅點向邊框上的出口靠近，當(dāng)其向出口靠近到一定程度（約為2個紅點直徑的距離）后，即視為完成疏散任務(wù)。之所以將靠近出口而不是從出口走出作為完成疏散的指標(biāo)，是為了防止過于嚴格的出口條件導(dǎo)致出口處的擁堵，進而使得演練無法正常進行。

2.1.2 系統(tǒng)框圖

整個疏散演練系統(tǒng)由服務(wù)器端和客戶端組成。服務(wù)器端的功能是：控制疏散環(huán)境的參數(shù)，控制疏散演練的過程，實時接收并廣播客戶端傳來的位置坐標(biāo)信息等?？蛻舳说墓δ苁牵豪L制疏散場景，實現(xiàn)人機交互等。疏散環(huán)境允許最多60名被試同時進入，系統(tǒng)框圖如圖3所示。

2.1.3 操作方式

被試進入系統(tǒng)后可以在初始界面選擇“單人練習(xí)”或“多人演練”。單人練習(xí)環(huán)境供被試熟悉疏散場地和操作方法，正式的疏散演練在多人演練環(huán)境中進行。被試進入多人演練環(huán)境后，看到的交互界面如圖4所示。

4 討論

4.1 視野范圍和緊急程度對從眾行為的影響

本研究結(jié)果表明，高緊急程度條件下，大視野范圍組的從眾指數(shù)非常顯著的大于小視野范圍組：低緊急程度條件下，小視野范圍組的從眾指數(shù)與大視野范圍組之間沒有顯著差異。研究假設(shè)1得到支持?？紤]到視野范圍的主效應(yīng)非常顯著，而且在真實疏散情境中，緊急程度一般都處于較高水平，可以認為視野范圍對從眾行為有顯著的影響。這一結(jié)果與社會心理學(xué)的相關(guān)理論是一致的：從眾行為會受群體規(guī)模的影響，群體規(guī)模越大，越容易出現(xiàn)從眾行為（Franzoi，2009；Asch，1955）。本研究中的視野范圍越大，個體在其視野范圍內(nèi)看到的其他個體數(shù)量也多，這一部分群體的規(guī)模大小會影響該個體的從眾程度。對這一影響產(chǎn)生的原因進行具體分析：由于每個個體的初始位置是隨機分配的，有一些個體在初始時刻就能看到出口所在位置（稱這一部分個體為全知個體）。全知個體的行動方向始終是朝向出口的，他們組成的群體（全知群體）表現(xiàn)出明確的行動趨勢。如果某個非全知個體視野范圍較大，他能看到的其他個體的數(shù)量就較多，也就容易辨識出全知群體的行動趨勢，進而選擇從眾的可能性較大：如果視野范圍較小，辨識出全知群體的運動趨勢的難度就較大，從眾的可能性就較小。這一結(jié)果與Pan等人（2006）的研究發(fā)現(xiàn)很不相同。他們認為疏散情境中的可用信息越少，人們就越容易從眾。在本研究的情境中，視野范圍越小，來自其他個體的信息就越少，但是從眾程度不會隨視野范圍的減小而提高。本文認為，被試從環(huán)境中獲取的信息減少更有利于他們根據(jù)理性的判斷采取行動（Dijksterhuis，Bos，Nordgren，& Baaren，2006），而不是盲目從眾。

4.2 從眾行為的中介作用

本文發(fā)現(xiàn)，視野范圍和緊急程度對疏散效率有顯著影響，同時，視野范圍也通過從眾行為影響疏散效率，但緊急程度不通過從眾行為影響疏散效率。說明，從眾行為具有不完全中介作用，研究假設(shè)2得到部分支持。從眾行為的部分中介作用說明，從眾行為的程度會對疏散效率產(chǎn)生一定影響。這與以往研究的結(jié)果是基本一致的：Helbing、楊立中和崔喜紅等人的研究表明，當(dāng)從眾程度較低時，與疏散效率成正相關(guān)：當(dāng)從眾程度較高時，與疏散效率成負相關(guān)：當(dāng)從眾程度適中，不過高也不過低時，疏散效率有最佳值（Helbing，et al，2000；Yang，et al，2005；崔喜紅，2005）。但是本研究的結(jié)果與以往研究也有所不同：從眾程度與疏散效率始終保持正相關(guān)。產(chǎn)生這一差異的原因是：本研究考察的從眾行為是被試白發(fā)產(chǎn)生的，而非人為控制的，所以其程度處在比較合理的范圍內(nèi)，極端情況較少，在這段范圍內(nèi)從眾行為都是有利于完成疏散的。視野范圍直接影響疏散效率的主要原因是：視野范圍較大時，全知個體的數(shù)量較多，他們可以看到出口位置，所以他們的疏散效率很高，從而提高了平均疏散效率：視野范圍較小時，全知個體的數(shù)量較少，使得平均疏散效率降低。緊急程度影響疏散效率的主要原因是：當(dāng)緊急程度較高時，個體為了在限定時間內(nèi)盡快找到出口，會盡量沿著直線行動，并避免漫無目的的探索或走多余的曲線路徑，這樣的行動方式是有助于提高疏散效率的。

4.3 研究貢獻和局限

本研究的主要理論貢獻是，通過研究視野范圍和緊急程度對從眾行為的影響，指出了以往建模研究中存在的對從眾行為過度簡化的不妥之處，彌補了疏散研究中對從眾行為影響認識的某些不足。我們的研究結(jié)論為疏散模型朝更加精細化的方向改進提供了一定的建議：在模型中增加探測視野范圍大小的功能，以及感知情境緊急程度的功能，以便模型動態(tài)地調(diào)整疏散個體的從眾程度，從而更好地符合真實疏散情境。同時本研究探討了從眾行為存視野范圍、緊急程度與疏散效率關(guān)系中的中介作用，為更加系統(tǒng)、完整地理解從眾行為在疏散過程中的作用提供了新的視角。本研究的主要實踐貢獻是，為緊急疏散發(fā)生時的疏導(dǎo)和救援工作提供具有個體針對性的指導(dǎo)，對突發(fā)事件的預(yù)防和安全教育也有一定的實踐意義。

本研究的主要局限：第一，模擬疏散演練的疏散場地在二維平面內(nèi)實現(xiàn)，無法營造更復(fù)雜和更真實的緊急疏散情境。雖然大量相關(guān)研究證明指導(dǎo)語對逃生應(yīng)激反應(yīng)啟動的有效性（例如：Rottenberg，Ray，& Gross，et al.，2007；李虹等，2013；陳石，2013），以及模擬疏散演練對人員逃生行為研究的可行性（Nakanishi，2004；王慶嬌等。2003；張培紅等，2002），本文認為在技術(shù)手段上仍然有改進余地，例如：可以進一步設(shè)計三維立體逃生情境等；第二，對視野范圍和緊急程度只設(shè)立了“大、小”和“高、低”兩個水平，有可能造成結(jié)論的不全面，今后研究中應(yīng)該增加“中”等水平，以使觀察范圍更具連續(xù)性。

5 結(jié)論

本研究的主要結(jié)論：第一，視野范圍和緊急程度會影響從眾行為，視野范圍越大緊急程度越高，從眾傾向越明顯：第二，從眾行為對視野范圍與疏散效率之間的關(guān)系具有不完全中介作用，對緊急程度和疏散效率之間的關(guān)系不存在中介作用。