洪水紧急情况下楼梯行人运动特性的实验研究

这篇研究通过个体和单向人流实验，系统分析了洪水入侵深度（0 m、0.05 m、0.1 m）对楼梯行人运动速度的影响，揭示了水平/倾斜/垂直行走速度与性别、行进方向的关联性，为地下空间疏散模型校准和楼梯安全设计优化提供了关键数据支撑。

　　

Highlight

本研究通过洪水环境下楼梯行人运动的系统性实验，填补了现有文献中关于浸水条件对垂直疏散影响的空白。

Methods and materials

实验设计包含三个关键模块：

1. 1.

   实验设置：在0 m（干燥）、0.05 m（踝关节深度）和0.1 m（小腿深度）三种水位条件下，招募34名参与者进行个体及单向人流实验。

2. 2.

   轨迹提取：通过视频分析技术捕捉行人三维运动轨迹，量化水平速度（v_h）、倾斜速度（v_i）和垂直速度（v_v）。

3. 3.

   分析方法：采用方差分析（ANOVA）评估水位深度、性别和行进方向对运动参数的显著性影响。

Results

• •

  个体实验：水位每增加0.05 m，下行水平速度降低13.6%-33.3%，男性平均速度显著高于女性（p<0.01）。

• •

  单向人流：行人密度＞1.5人/m²时，上升/下降速度均呈现指数衰减趋势，符合经典Fundamental Diagram（FD）模型。

Discussion

与干燥环境相比，0.1 m水位使疏散效率降低31.4%，提示现有地下建筑规范需纳入流体阻力系数修正。有趣的是，女性在深水环境中表现出更强的步态稳定性，这可能与重心调节策略差异有关。

Conclusion

该研究首次建立浸水楼梯行人运动数据库，为智能疏散系统（如Agent-Based Modeling, ABM）的参数校准提供实证依据，同时建议将性别特异性因素纳入应急设施设计标准。

CRediT authorship contribution statement

作者贡献声明采用标准化分类：董栋（实验设计/数据采集）、陈娟（基金支持/概念构建）、Ruggiero Lovreglio（模型验证/英文润色），体现国际合作研究的典型分工模式。

Declaration of competing interest

所有作者均声明无利益冲突，符合学术伦理规范。

Acknowledgments

感谢中国国家重点研发计划（2022YFC3005205）和国家自然科学基金（72104205）的资助，以及34名勇敢的"水上飞人"志愿者的参与——没有他们的湿身奉献，就没有这篇干货满满的研究。