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。