近些年来,随着人口大规模向城市聚集,全球范围内人群事故频发。紧急情况,尤其是火灾情况下,有限空间内的人群如何全部有效撤离一直是国内外学者们广泛关注的话题。围绕紧急情况下的群体逃生行为与疏散规律,尤其是有限空间内出口处的人员疏散研究逐渐展开。紧急情况下的群体运动是十分复杂的,涉及个体与周围环境的相互作用,个体与个体之间的物理性推挤行为、跟随行为、竞争行为、谦让行为等。在众多的研究方法中,数学模型的建立对疏散系统的简化与假设,真人演练实验对刺激条件的限制、对紧急情绪再现的困难等,都使得一些人员应急疏散研究结果受到争议。因此,许多前人的研究结论仍需要通过多种方法进行解释和证明。采用动物群体进行紧急情况下的疏散实验,基于动物实验结果寻找自然界中群体运动的普遍规律,近年来已经广泛为各国学者所接受。其中,小鼠因其在物理结构和应激反应方面与人类的良好相似性而被认为是疏散实验中人类的良好替代品。本文先对群体紧急疏散的研究现状进行分析,基于前人报道中对建立小鼠群体疏散模型的训练过程描述的缺失,首先对小鼠疏散训练方法进行研究,从优化训练效果和提高训练效率两个角度出发,为建立小鼠群体疏散模型提供技术指导。接下来,将训练成熟的小鼠群体进行疏散实验,研究在烟气刺激环境中,出口宽度对小鼠群体紧急疏散的影响。然后,研究了不同程度的烟气刺激下,出口位置和出口宽度对小鼠群体紧急疏散的共同影响。关于疏散训练中小鼠群体的逃生技能获得情况,本文分析了训练阶段和检测阶段中小鼠群体疏散时间演化规律、相继逃生的小鼠时间间隔及其频率分布、小鼠个体的运动轨迹等。结果表明,训练有利于小鼠逐渐获得逃生技能,两天的训练即可使小鼠的逃生技能在时间尺度上有明显效果。训练可以使得小鼠运动轨迹更清晰,小鼠的直奔出口现象更明显,但有时个体之间的竞争会加剧其运动轨迹曲折程度。在两天的训练中,群体规模为30只的小鼠群体G30会逐渐产生聚集行为和推挤行为,而G12群体的聚集行为和推挤行为则未被发现。小鼠关于逃生技能的记忆可以保持三周以上。值得关注的是,大规模群体G80在训练过程中呈现出了从基于个体逃生经验积累的“快即是快”效应到基于个体竞争的“快即是慢”效应的转变。因此,在建立小鼠群体疏散模型时,应结合装置尺寸和研究目的,设计合适的群体规模和训练方案。同时,不同规模的群体在时间角度、轨迹线角度上的变化规律提示着我们对实验结果的研究应该进行多角度分析。关于出口宽度对小鼠群体紧急疏散的影响,本文的研究结果表明,随着出口宽度增加,小鼠群体的总疏散时间逐渐增加,但是当出口增加到一定宽度时,增幅有所减缓。基于时间演化曲线走势的阶段性变化,本文将小鼠疏散过程分为三个阶段,并发现不同阶段的变化情况与出口宽度有关。两个连续逃生的小鼠之间的逃生时间间隔频率随着出口宽度的增加而从对数正态分布转变为指数衰减分布。出口附近的小鼠群体密度随着疏散的进程而首先达到峰值,之后随时间的推移而逐渐降低。随着出口宽度的增加,较高密度状态的密度峰值及其持续时间逐渐减少。此外,本文分析了不同情景下簇大小与簇流率之间的关系。关于出口位置对小鼠群体紧急疏散的影响,本文的研究结果表明,出口附近的拱形结构中的小鼠占位对其逃生顺序有重要影响。在中央位置出口处,靠近墙壁的位置有利于小鼠优先逃生;在角落位置出口处,靠近墙壁位置且身体朝向与开口方向一致的位置有利于小鼠优先逃生。在低刺激水平下,狭窄的中央位置出口在增加小鼠的流率方面比狭窄的角落位置出口更有效。然而,当出口变宽时会出现相反的结果,本文通过小鼠的“角落倾向性”对该现象尝试做出了解释。在高刺激水平下,出口位置的不同对小鼠疏散效率的影响趋于减弱,从而得出,高的刺激条件或者竞争性环境可能会“掩盖”由于出口宽度和位置的不同而导致的疏散效率的不同。因此,本文提出建议,在通过改变有限空间瓶颈区域的几何设计来优化群体紧急疏散的效率时,需要结合紧急情况的具体刺激条件综合分析。本文的研究充分运用小鼠在身体特征和应激反应上与人类的相似性,避免了传统数理模型中生物因素的简化和失真,避免了使用真人进行演练所带来的人身安全性问题和情绪真实性问题,不易受到道德约束和法律纠纷的困扰。同时,实验条件可控性强,实验操作简单,成本低廉,可行性强。本文的实验结果为小鼠群体在紧急情况下的逃生行为和疏散规律研究提供了基础数据支撑。同时,通过与其他研究方法或相关研究结果进行对比,有助于加深人们对自然界中群体运动规律的理解,也体现了利用小鼠群体进行疏散实验研究的优势与意义。另外,本文对于出口设计的探究可以为特定场所,尤其是空间有限的人员密集场所的出口设计优化提供启示。