CN111368395B

CN111368395B - 室外应急导向标识牌系统设计方法

Info

Publication number: CN111368395B
Application number: CN202010049223.2A
Authority: CN
Inventors: 刘井泉; 张继亮; 姚辉芳
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2023-07-25
Anticipated expiration: 2040-01-16
Also published as: CN111368395A

Abstract

本发明公开了一种室外应急导向标识牌系统设计方法，包括以下步骤：S10，设置室外应急导向标识组成要素；S20，对应急导向标识的各组成要素进行分析，并结合其设置方法和作用过程，汇总室外应急导向标识影响因素；S30，建立了室外应急导向标识识读模型；S40，确定设计原则；S50，从标识内容设计角度确定标识用背景色、符号色及文字颜色设计方法，标识用图形和符号设计方法，标识用文字语种、字体、词频、读音设计方法，标识承载信息设计及度量验证方法；从标识结构设计角度确定标识形状设计方法，标识尺寸设计方法，标识支撑结构设计方法，标识光源效果验证实验及光源设计方法，完成室外应急导向标识牌设计。

Description

室外应急导向标识牌系统设计方法

技术领域

本发明属于应急导向标识系统技术领域，具体涉及一种室外应急导向标识牌设计方法。

背景技术

近年来，各种突发灾害频现，给人们生命和财产造成了巨大损失，如何有效地将受灾区域的公众安全、快速地疏散至安全场所变得尤为重要。应急疏散过程中，公众往往由于对周围环境熟悉程度不够或受紧张、焦虑等心理情绪的影响，无法快速、正确地做出疏散决策，导致不能及时有效逃生。

应急导向标识系统旨在突发事件发生时，指导公众依据其传递的导向信息迅速做出正确的疏散决策，并降低疏散人员的紧张、焦虑等负面情绪，使其在最短时间内安全撤离危险区域并到达指定安全场所。

目前，国内以及国际上都在大力推进应急导向标识系统的建设，并且已经取得了一定的进展，尤其针对室内环境，已经形成了应急导向标识系统设置原则和要求的国际标准，我国也根据国内具体情况，形成了相应的国家标准。但该标准仅适用于指导室内环境的应急导向标识系统设计，并不适用于室外环境，也即依靠现有标准设计的应急导向标识系统，仅适于指导公众从建筑物内疏散至建筑物出口，而如何进一步疏散至应急避难场所，则需要室外应急导向标识系统的导引。然而，当前国内、国际并没有形成室外环境下应急导向标识系统的设计标准，相关研究也相对较少，部分地区因需要虽设置了一些室外的应急导向标识，但设计较随意，信息传递效果较差，难以推广应用。

发明内容

鉴于以上存在的技术问题，本发明用于提供一种室外应急导向标识牌系统设计方法，从应急导向标识的识别影响因素及其与疏散人员之间的信息交互模式研究着手，通过一系列仿真、实验、数据统计、理论分析等方法，对应急导向标识关键要素的设计及验证方法进行分析，并给出设计示例及标准化指标建议。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种室外应急导向标识牌系统设计方法，包括以下步骤：

S10，设置室外应急导向标识组成要素，包括内容要素和结构要素，其中内容要素包括颜色、符号和文字，结构要素包括尺寸、结构和支撑；

S20，对应急导向标识的各组成要素进行分析，并结合其设置方法和作用过程，汇总室外应急导向标识影响因素，室外应急导向标识影响因素包括设计要素和设置要素，设计要素包括内容和结构，设置要素包括平面和空间，其中内容包括颜色、符号、文字和信息，结构包括形状、尺寸、光源和支撑，平面包括范围、路径、点位和角度，空间包括高度和遮挡；

S30，基于疏散人员的心理和行为特点，参照交通标志与驾驶员之间的交互模式，建立了室外应急导向标识识读模型，将应急导向标识与疏散者之间的交互过程划分为视认标识阶段、阅读信息阶段、决策阶段和行动阶段，并根据人的认知习惯和信息处理能力，给出了各识读距离的计算方法，给出了相应建议值，其中视认标识阶段指路线上从视认点至始读点的疏散过程，阅读信息阶段是指路线上从始读点至读完点的疏散过程，决策阶段是指路线上从读完点至行动点的疏散过程，行动阶段是指路线上从行动点之后的疏散过程，设置决策距离、阅读距离和关注距离；

S40，确定设计原则，并从疏散全过程的不同位置入手，对疏散环境进行分析，将室外应急导向标识按疏散起点、疏散途中和疏散终点等不同位置处疏散人员的不同功能需求分为11种类型，包括：灾害类型标识、平面示意图标识、说明标识、路中指示标识、竖向指示标识、路口指示标识、危险警示标识、禁止通行标识、可选路径标识、临时避险区域标识、应急避难场所标识；

S50，从标识内容设计角度确定标识用背景色、符号色及文字颜色设计方法，标识用图形和符号设计方法，标识用文字语种、字体、词频、读音设计方法，标识承载信息设计及度量验证方法；从标识结构设计角度确定标识形状设计方法，标识尺寸设计方法，标识支撑结构设计方法，标识光源效果验证实验及光源设计方法，完成室外应急导向标识牌设计。

优选地，所述步骤S50中，标识用背景色、符号色及文字颜色设计方法进一步包括：背景颜色设计为蓝色、符号颜色设计为绿色、文字及其他信息设计为白色。

优选地，S50中，标识用图形和符号设计方法进一步包括：若现有标准中具有标识用图形和符号，选用现有图形和符号，若没有，则重新设计图形和符号。

优选地，S50中，标识承载信息设计及度量验证方法进一步包括：基于 Shannon信息论，汉字、英文、数字、颜色、形状、方向箭头、图形符号版面信息单位信息量表分别为11.3bit、4.7bit、3.3bit、3.0bit、3.3bit、4.6bit和 5.6bit，室外应急导向标识最大信息容量在305.2bit之内。

优选地，S50中，从标识结构设计角度确定标识形状设计方法进一步包括：考虑不同种类标识的重要程度不同，并根据安全标志不同形状的特定含义，将灾害类型标识设计为三角形，以增强其诱目性，便于提醒公众易发灾害信息；将其他类型标识为矩形，其中警告类、禁止类标识的符号形状分别为三角形、带斜杠的圆形。

优选地，S50中，标识尺寸设计方法进一步包括：标识尺寸设计方法进一步包括：尺寸设计遵循和l_s＝1000BS＝1000(BC+CS)，其中h为标识的高度(单位：mm)，l_s为观察距离(单位：mm)，z为相关的距离因数。BS(观察距离， m)、BC(阅读距离，m)和CS(阅后距离，m)按照室外应急导向标识识读模型中相应识读距离计算方法进行取值，CS同CD(决策距离)；z距离因数取值参照 GB/T 2893.1中要求进行取值。

优选地，S50中，标识支撑结构设计方法进一步包括：室外应急导向标识沿疏散路线设置，支撑方式包括四类：设置于道路侧边路侧式、支撑结构位于路侧，标识牌位于道路上方的悬臂式、支撑结构横跨道路的门架式和标识附着在现有建筑物或构筑物之上的附着式，室外应急导向标识支撑设计流程如下：

绘制标识结构设计计算简图；

进行包括永久荷载和风荷载的荷载计算与组合；

进行包括最大正应力验算、最大剪应力验算和危险点应力验算的强度验算；

进行变形验算；

进行柱脚强度验算；

进行包括基地应力验算、基础倾覆稳定性验算和基础滑动稳定性验算的基础验算。

优选地，S50中，标识光源效果验证实验及光源设计方法进一步包括：采用带光源的应急导向标识和应急导向线，通过检测环境亮度进行亮度提升从而增强疏导效果。

采用本发明具有如下的有益效果：

(1)综合考虑了室外疏散环境对疏散人员心理和行为的影响，将室外应急导向标识的信息识读过程分阶段进行分析，提出较为符合实际疏散情形的识读模型；

(2)对室外应急导向标识影响因素进行归纳整理，形成了较为完整的标识设计因素理论框架，并分别对各因素的作用机理及设计方法进行分析，形成较为完整的室外应急导向标识标准化设计的技术支撑体系；

(3)提出了一系列创新性且有实际应用意义的室外应急导向标识设计方法：

a.给出了室外应急导向标识信息的度量方法，使得信息设计过程中，各类型信息可以统一量化，便于评价信息设计的优劣；

b.创建了一种适用于室外群体疏散模拟的仿真程序，并提出疏散时间预测和疏散路径选择的方法模型，可用于指导室外应急导向标识的布置方案设计；

c.提出了识读影响域的概念及计算方法，便于判断室外应急导向标识信息的遮挡及障碍物的处置方法；

d.依据人体工效学理论，给出了一种室外应急导向标识的高度设计方法，并给出中位、低位标识的高度设计建议值，更能符合中国人体的尺寸和行为习惯，可以提高疏散人员在疏散过程中的标识识读舒适度。

附图说明

图1为本发明实施例的室外应急导向标识牌系统设计方法的步骤流程图；；

图2为本发明实施例中应急导向标识组成要素图；

图3为本发明实施例中应急导向标识影响因素图；

图4为本发明实施例中室外应急导向标识识读过程模型；。

图5为本发明实施例中应急避难场所符号；

图6为本发明实施例中灾害类型符号；

图7为本发明实施例中危险警示符号；

图8为本发明实施例中禁止通行符号；

图9为本发明实施例中临时避险符号；

图10为本发明实施例中可选路径图形示例；

图11为本发明实施例中灾害类型标识版面信息示例；

图12为本发明实施中平面示意图标识版面信息示例；

图13为本发明实施中说明标识版面信息示例；

图14为本发明实施例中路中/竖向指示标识版面信息示例；

图15为本发明实施中路口指示标识版面信息示例；

图16为本发明实施中可选路径标识版面信息示例；

图17为本发明实施中危险警示标识/禁止通行标识版面信息示例；

图18为本发明实施中临时避险区域标识版面信息示例；

图19为本发明实施中应急避难场所标识版面信息示例；

图20为本发明实施中眼动实验形状布置效果图(之一)；

图21为本发明实施中室外应急导向标识支撑设计流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，所示为本发明实施例的室外应急导向标识牌系统设计方法的步骤流程图，包括以下步骤：

S10，参见图2，设置室外应急导向标识组成要素，包括内容要素和结构要素，其中内容要素包括颜色、符号和文字，结构要素包括尺寸、结构和支撑；

S20，参见图3，对应急导向标识的各组成要素进行分析，并结合其设置方法和作用过程，汇总室外应急导向标识影响因素，室外应急导向标识影响因素包括设计要素和设置要素，设计要素包括内容和结构，设置要素包括平面和空间，其中内容包括颜色、符号、文字和信息，结构包括形状、尺寸、光源和支撑，平面包括范围、路径、点位和角度，空间包括高度和遮挡；

具体地，步骤S20中，信息设置如下：

(1)颜色。应急导向标识的颜色包括背景颜色、符号颜色、文字颜色等，任一标识版面应包含至少2种颜色。合理的颜色设计有助于疏散人员在复杂背景环境中更快速、更远距离地辨识应急导向标识及导向信息，特定含义的安全色可以加强疏散人员对标识功能及信息的理解，同时，基于不同颜色对人的心理和生理的不同影响而设计的应急导向标识，可有助于调整疏散过程中人们焦躁、恐慌等不良情绪。

(2)符号。安全符号以简易、形象的图形传递重要的安全信息，是应急导向标识不可或缺的一种组成要素。合理的图形符号设计可以将不便于文字表达的信息更形象地展示，更易于疏散人员快速阅读、理解，但过于复杂或不易理解的符号，反而易使疏散人员产生疑惑，甚至错误理解，造成重大损害，应予以避免。

(3)文字。文字作为符号的一种补充，起到辅助说明的作用，同时有助于疏散人员实现对标识图形等信息理解的心理验证。文字的语言种类对不同国家或语言背景的疏散者会产生较大影响，文字的字体、高度会对疏散者的观察距离产生影响，文字的词频、读音、笔画数或单词长度会对阅读速度产生影响。文字的合理设计将有助于提高识读效率。

(4)信息。应急导向标识版面信息的设计对其导向功能的发挥起到非常重要的作用，信息量过少，不足以供疏散者理解，易产生迷惑；信息量过多，会造成信息冗余堆积，延长阅读时间，降低疏散效率。合理的信息设计可以满足疏散人员在各疏散位置和疏散阶段的心理需求，有助于信息的有效传递，调整疏散者应急状态下的不良情绪。

(5)形状。安全标志的不同形状有各自特定的含义，同样大小的不同形状对人的视觉刺激也不同，合理的形状设计有助于不同功能的标识传达不同的含义、提高疏散人员的注意力、增强标识在复杂背景环境中的辨识度等。

(6)尺寸。应急导向标识的尺寸对其视认效果产生很明显的影响，尺寸过小则较远处无法识别或难以从复杂背景环境中突出显示，而尺寸过大又会遮挡其他标识或对周边环境造成不良影响。标识尺寸的合理化设计有助于疏散人员在适当的观察距离范围内看到标识并看清信息，不合理的尺寸设计会导致疏散过程中公众难以发现、识别标识，继而降低疏散效率。

(7)光源。应急导向标识的应用背景主要为火灾、洪水、台风、滑坡、泥石流等突发灾害，伴随出现的往往是恶劣的视觉情形，如烟尘、暴雨、黑夜、浓雾等。此类因素共同影响着应急导向标识的辨识效果，而在设计过程中，可将此类因素归为不良照度环境，通过附加应急导向标识以光源要素，提升其照度水平。因此，合理的光源要素设计有助于提高不良照度环境中应急导向标识的辨识度。

(8)支撑。支撑设计指应急导向标识在空间设置时的安装附着设计。基于应急导向标识的应用背景，不良环境作用会造成应急导向标识的位置、角度等初始设置改变甚至破坏，导致其不能正常发挥指引功能，甚至出现错误指引的情况，例如，因风力作用导致标识的设置角度发生变化，而疏散人员若仍按其指示方向逃生，就会产生疏散方向错误的可能，产生严重后果。因此，合理的支撑设计是应急导向标识正常发挥作用的前提和保障。

(9)范围。应急导向标识的布置范围是设计过程中应首要考虑的因素，布置范围的规划水平一定程度上决定了疏散时间的长短。范围布置不合理，即便按照标识指引顺利疏散，远处的人员到达应急避难场所也可能会消耗大量时间，而且疏散途中可能也会存在较多的不安全因素。合理的范围布置就是在综合考虑各因素之后确定的最佳布置方案，使灾害范围内人员以整体最优的方式完成疏散。

(10)路径。类似于布置范围的确定，最佳疏散路径的规划也对疏散效率产生重要的影响。疏散路径的长度、宽度、路况、数量等共同影响着疏散效果，一般而言，疏散路径越长，疏散时间越长；疏散路径越宽，越不易出现拥堵；疏散路况越好，越不易发生安全事故，疏散也越流畅，效率越高；疏散路径越多，疏散分流体现越明显，越不易出现拥堵，但同时人们可选路径越多也会越易产生迷惑，目标性越差。因此，合理的疏散路径规划应综合考虑实际情形的各种因素，确定最佳方案，提升疏散效果。

(11)点位。最佳疏散路径沿途标识牌的设置位置与标识版面信息共同体现了导向信息的具体含义，位置的变动带动版面信息的改变，例如，某标识包含信息中有一个箭头符号和“800m”字样信息，设置于十字路口位置，其含义即为“此处可沿箭头所指示方向的路径进行疏散，800米处可到达应急避难场所”，离开具体位置环境看一个标识是无意义的。点位的选择还会涉及间距、遮挡、观察距离、对周边影响等多方面考虑，均将影响到应急导向标识的视认效果。

(12)角度。除却角度导致指示方向含义的考虑，应急导向标识角度设计还将影响到疏散人员疏散过程中的识读行为。人的视线与标识版面的不同夹角直接影响到识别距离的数值，因此，合理的角度设计可以使疏散人员在疏散途中更远处识别到标识及信息，相当于加大了观察距离，有利于提高疏散效率。

(13)高度。应急导向标识的高度设计对疏散过程中疏散者行为有较大影响，过高或过低的设计都会使得疏散人员不易看到标识，且阅读困难，影响疏散速度。根据人体工程学相关研究，人的眼球视角或关节活动均有一定的极限范围和舒适范围，超出这些范围设置的标识将无法识别或对标识阅读者造成不舒适感。因此，合理的高度设计对提高疏散效率、改善疏散品质均有较大的意义，是应急导向标识系统标准化设计应重点考虑的因素之一。

(14)遮挡。考虑到疏散环境的复杂性，障碍物对应急导向标识的遮挡也是一个必须考虑的因素。遮挡的影响主要包括妨碍疏散人员发现标识、阻碍信息的有效传递，降低了应急导向标识的指引功能，严重的遮挡情况甚至致使标识功能完全失效。合理考虑设计位置而避免障碍物遮挡或合理进行障碍物处置将有助于充分发挥应急导向标识的作用，提高疏散效率。

具体地，S30中，考虑到应急疏散多为徒步疏散，对标识识别不需考虑视角被车辆的遮挡，以及不需要考虑路口处提前变道等，故可以将室外应急导向标识的识读过程划分为视认标识、阅读信息、决策和行动等四个阶段。识读过程模型如图4所示，包括以下阶段：

(1)视认标识

该阶段是指路线上从A至B的疏散过程。A位置点称为视认点，在此处疏散人员第一次注意到室外应急导向标识牌；B位置点称为始读点，在此处疏散人员第一次看清应急导向标识上的符号、文字、方向箭头等信息，开始进入阅读信息阶段。视认标识阶段的意义在于疏散人员在疏散过程中发现标识牌，实现心理验证，确认当前疏散方向的选择是正确的，从而调动积极情绪，并为下一步的阅读信息做好心理和生理的准备。

(2)阅读信息

该阶段是指路线上从B至C的疏散过程。C位置点称为读完点，在此处疏散人员完成室外应急导向标识的全部信息阅读过程。阅读信息阶段的意义在于从应急导向标识获取必要的导向信息，可以看作认知过程的信息输入阶段。

(3)决策

该阶段是指路线上从C至D的疏散过程。D位置点称为行动点，在此处疏散人员完成疏散信息的分析和行动决策。与驾驶行为不同的是，应急疏散多为步行，速度较慢，并且不需要考虑路口前提前变道，这样可将行动点与标识S 在看作重合点。决策阶段的意义在于疏散人员对从导向标识阅读获取的信息进行内化处理，并得出疏散方向或路径的选择策略，可以看作认知过程的信息加工阶段。

(4)行动

该阶段是指路线上从D之后的疏散过程。基于阅读信息阶段对标识导向信息的获取以及决策阶段对信息的内化加工及疏散决策，疏散人员在行动阶段将决策转化为行为和动作，可以看作认知过程的信息输出阶段。

依据室外应急导向标识的识读模型，将疏散者在疏散路线上与导向标识产生交互的距离称为识读距离。同样，将识读距离按照模型划分为关注距离、阅读距离、决策距离和行动距离，由于行动距离一般指标识与路口之间的距离，对实际疏散中标识的识别和疏散者的决策影响较小，故标识设计中不予考虑。对疏散距离值影响较大的因素可以分为人的因素和环境因素，其中，人的因素主要包括脑力特性(认知水平、学历水平等)和体力特性(如年龄、性别等)，环境因素主要包括路径特性(如路况、路宽、坡度等)和周边特性(如照度、遮挡等)。各阶段识读距离值应依据当地具体调研和分析情况最终确定。

假设已通过调研等方式获取某地环境信息和人员构成统计信息。如，该地人员疏散速度范围约为1.5m/s～3.5m/s，取v₁＝1.5m/s，可用于代表行走速度或体力较差的老人等的速度，v₂＝3.5m/s，可用于代表体力较好的人员奔跑速度。识读距离值设计过程中，应保证更大的安全性，所以按最不利情形进行考虑。

(1)决策距离CD

疏散方向选择时，人的决策过程(时间t_CD)可分为两个阶段：思考阶段(时间t₁)、反应阶段(时间t₂)。t₁可取1.0～1.5s，t₂可取1.0s，因此t_CD＝t₁+t₂

＝[(1.0+1.0)+(1.5+1.0)]/2＝2.25s。

CD＝v₂×f_CD

由上式得，CD≈8.0m。

(2)阅读距离BC

考虑到室外应急导向标识版面文字的语言种类为中文和英文同时展示，且中文文字主要服务于中国人，英文文字主要服务于外国人，取汉字阅读速度为 309字/分，英文文本阅读速度为330词/分。综合考虑室外应急导向标识版面信息量，t_BC取3.0s。

BC＝v₂×t_BC

由上式得，BC≈10.0m。

(3)关注距离AB

关注过程即疏散者在视认标识阶段关注标识牌走过的距离，关注时间也由反应时间和思考时间组成，与决策距离类似，t_AB取2.25s。

AB＝v₂×t_AB

由上式得，AB≈8.0m。

具体地，S50中，a.背景颜色设计为蓝色。应急疏散过程中，疏散人员普遍感到紧张、焦虑、恐惧，这些不良情绪不仅造成疏散过程中心理的不舒适感，同时会对疏散时做出正确决策产生一定影响，蓝色背景可以使人情绪稳定，达到降低焦虑的效果。

b.符号颜色设计为绿色。符号是简化的信息，目的是缩短人们阅读并理解信息的时间，且符号是应急导向标识明显区别于其他类型标识的特征，适于较大的观察距离。不管是明视觉还是暗视觉，绿色的视见函数值都较大，即对人眼的视觉刺激较强，可用于同等条件下较远距离观察，因此，符号颜色以绿色为主。

c.文字等其他信息设计为白色。蓝、绿作为标识背景色，为后褪色，可考虑将其上文字设计为白色(前进色)，可以呈现凹凸感，白色的信息显得更加清晰且视觉上距离疏散人员更近。

考虑到颜色冲击在人记忆中的留存时间，标识颜色不宜过多，尽量控制在三种以内，种类过多会影响疏散人员对标识信息的处理。

特别地，警告类标识背景颜色设计为黄色，其他颜色为黑色；禁止类标识背景色设计为白色，其他颜色为红色。因为相较于一般导向标识，警告类标识位置往往更易发生危险，需要尤其引起疏散人员注意，由于黄色的诱目特性最强，以黄色为背景色更能达到提醒和警示的效果；禁止类标识提醒疏散人员此处禁止通行，设计为红色背景，可以刺激观察者产生兴奋、紧张等情绪，提高注意力。

具体地，S50中，应急导向标识图形符号的主要意义在于：图形符号是一种通用语言，便于不同文化背景的人理解；图形符号相较于文字信息更加形象，便于疏散人员快速识别；标准化的图形符号有其各自的应用环境和使用方法，有利于各类标识功能的区分及应用。

符号设计应尽量取用现行标准中已有符号，这样既可以保证所用符号的设计美观及合理性，又便于其规范化和统一化实施，且由于这些符号已在其他领域的标识中有所应用，且已被大众所熟悉和接受，避免了很多重新设计过程中易出现的问题，但当现行标准中没有而经分析又需要的符号，可进行重新设计，重新设计过程中应尽量保证符号简单、形象且易于理解。

(1)应急避难场所符号。应急避难场所符号除应在应急避难场所标识体现外，还应在疏散起点和疏散途中相应说明标识、指示标识、警告标志、禁止标识等有所体现，以示与非应急疏散类标识的区别，提醒疏散人员可按此标识信息到达应急避难场所。室外应急导向标识中应急避难场所符号取用ISO 7010中编号E007符号进行设计，该符号通过人形符号与箭头符号形象地表达了人员可以在此进行集合的含义，如图5所示。

(2)灾害类型符号。灾害类型符号除主要应用于自身组成的灾害类型标识外，还全部或部分应用于所有室外应急导向标识，以提示此标识适用于哪类灾害事件。为与标识背景形成强烈的色彩对比效果，灾害类型符号的颜色根据标识的不同而各异，以白色和黄色为背景色的标识，灾害类型符号设计为黑色；以蓝色为背景颜色的标识，灾害类型符号设计为白色。灾害类型符号如图6所示，其中火灾符号取自ISO 7010中W021，洪水符号取自BS ISO 20712-1中 WSW014，滑坡、台风、泥石流灾害在现行标准中无较合适符号对应，因此结合这些灾害的特点，重新进行设计。

(3)危险警示符号。危险警示符号用于提示疏散人员疏散途中的危险，取自ISO7010中W001，如图7所示。

(4)禁止通行符号。室外应急导向标识中仅禁止通行标识应用此符号，表示此处不能用于应急疏散通行路线。ISO 7010中P004在普通禁止符号中加入一个行人的图形要素，表示禁止行人通行，取此符号作为室外应急导向标识的禁止通行符号，如图8所示。

(5)临时避险符号。临时避险符号仅应用于室外应急导向标识的临时避险区域标识，表示此处可作为暂时避险区域，休整结束应继续疏散至应急避难场所。DB12/330中给出的应急避难场所用1-1符号较为形象地表达了继续疏散的行为，取其进行临时避险符号设计，如图9所示。

(6)可选路径图形。可选路径标识应体现可选路径的具体图形信息，不同于其他符号，可选路径图形体现的是具体环境的实际特点，环境不同，图形也会有所不同，因此不便于以符号的形式统一体现。给出设计示例如图10所示。

具体地，S50中，应急导向标识中除了图形符号，还应该有文字信息。文字信息主要是对图形符号的辅助说明，帮助疏散人员确认和理解图形符号的含义。在应急导向标识文字信息设计中，主要考虑语言种类的选择、文字字体的选择和文字所用字词的使用频率分析等。

(1)语言选择

语言的选择主要有两方面考虑：首先，随着国家经济文化的发展，与各国的交流也日益加深，越来越多的国外人员来到国内旅游、就业，更有越来越多的国外企业来到国内发展，考虑到国外人员对语言方面的需求，应急导向标识中涉及文字信息部分均应包括中文和英文，中文主要针对中国人，而英文作为世界通用语言，主要针对外国人。另外，中英文的文字信息搭配，对疏散人员来说，同时也是一种辅助验证。因此，应急导向标识文字信息应同时使用中文和英文。

(2)字体选择

为减少疏散人员对应急导向标识信息识别时间，需要对文字字体进行标准化设计。在文字字体选择方面主要考虑不同字体的视认距离，对同样大小的不同字体文字，视认距离越大，说明人们可以更早地识别该文字信息，对疏散也就越有利。一般来讲，人们对常用字体更熟悉，也更容易识别。

关于字体视认距离的研究，史秀红^[54]曾利用驾驶仿真模拟的方法，通过模拟驾驶系统对常见的几种字体的视认距离进行了实验，实验过程中，通过改变字高、驾驶速度等分别进行多组实验，实验结果分析表明：在同一状态下，黑体的视认距离最大，视认效果最好。

对应急导向标识字体选择来讲，该实验的理论结果同样具有意义，因此，应急导向标识文字的设计过程中，字体选择黑体。

(3)字词选择

影响字词识别的因素很多词形主要是指字词的视觉特性，比如字词的外部轮廓、单词的长度、字词的笔画数量等。一般而言，字词越短、笔画越少，则字词越易于识别。因此，在应急导向标识文字信息设计中应尽量选择字形简单的文字。

读音主要是指字词的可读性，有的字词虽然词形简单，但读音拗口，也会给人心理上不顺畅的感觉，影响到识别效果。

意义主要是指字词所表达的含义是否明确，如果字词易使人理解起来产生歧义，甚至完全不知道其含义，则会很大程度上影响到它的识别。

词频是指在日常中字词出现的频度，人们往往能够快速识别常见的字词，而对那些比较生僻的字词有一种陌生感，识别起来比较费力。因此在应急导向标识文字设计时，所选字词应参照字词使用频率表，选择使用频率较高的字词。

语境强调字词与当前语言环境的契合程度，契合程度越高，越易识别。这就要求，在应急导向标识设计过程中，文字应能恰当表达本标识的功能信息，且与标识上的图形符号和标识周围环境相契合。

主观变量考虑了不同人对字词的不同要求，考虑到疏散环境中多数人恐惧、焦躁的心理，标识文字设计时应充分考虑其在这种环境下是否仍可以被大多数人快速识别。

具体地，S50中，为合理设计应急导向标识版面信息，需要给出其量化计算和评价方法。基于Shannon信息论，结合应急导向标识信息的特点，对应急导向标识信息量化方法展开研究。

(1)信息论基础。

从概率的角度看待信息的重要性，以此判断其信息量大小。一般而言，出现概率越小的信息，其信息越有价值，信息量也就应该越大。

信息论中给出：事件X＝x_i的自信息为

其中X为离散随机变量，x_i为其可能输出值。信息量的单位依据函数底数的不同而不同，本研究中单位为bit。

(2)室外应急导向标识信息量计算方法。

室外应急导向标识版面信息主要分为7类：汉字、英文、数字、颜色、形状、方向箭头、图形符号。

各类信息如表4.1所示。

表4.1室外应急导向标识版面信息单位信息量表(单位：bit)

则应急导向标识版面信息总量为：

(3)室外应急导向标识最大信息容量。

考虑到人对信息的处理能力及应急疏散过程中疏散时间的要求，当应急导向标识版面信息过多时，会增加疏散人员的信息处理负担，降低疏散效率。因此有必要对应急导向标识最大信息容量进行研究。

参照一般人的中文阅读速度(309字/分)，基于应急导向标识识读模型，人在疏散过程中的信息处理允许时间为阅读时间与决策时间之和，即 3.0s+2.25s＝5.25s。则在此时间内处理的汉字数量为：n_i＝309÷60×5.25≈27个。

室外应急导向标识最大信息容量为：

即室外应急导向标识版面信息设计过程中，建议控制信息量在305.2bit之内。

(4)应急导向标识遮挡信息损失量。

考虑到信息输入阶段遮挡对信息传递效果的影响，基于信息量计算方法和识读影响域模型，提出信息遮挡损失量的概念及计算方法，即

其中l_in为阅读距离，l_ok为第k个信息在整个阅读信息阶段被遮挡到的疏散距离，I_k为第k个信息的单元信息量，n为阅读信息阶段有被遮挡的信息的总数量。

遮挡信息损失量可用于度量应急导向标识信息传递损失及遮挡处置方案效果。

室外版面信息量的研究，从信息出现概率角度对标识版面信息的多少予以量化，便于进行标识信息设计的度量、合理性判断以及遮挡对其影响效果的评价，使得标识设计的标准化更易于实现和实施。

具体地，S50中，基于认知心理学的应急导向标识版面信息设计如下：

(1)设计原则。

室外应急导向标识版面信息在设计过程中应符合以下要求：

a.标识信息应有较强的诱目性。应通过信息设计增强应急导向标识在设置背景中的突出性，使其更易被疏散者发现并关注。

b.标识信息应清晰且明确。为尽量避免误导，导向信息应正确、易理解、无歧义。错误的导向信息不仅起不到帮助疏散的作用，还会产生严重后果。

c.标识的信息量应适中。考虑到既要满足疏散者的导引需求，又要尽量减少信息的阅读时间，设计过程中应控制适当的信息量，可通过室外应急导向标识信息量计算方法和最大信息容量对初步设计的标识进行信息量评价。

(2)版面信息设计。

1)灾害类型标识。

灾害类型标识设置于灾害发生概率较高的区域，并体现易发生灾害的类型，以提示人们提高警惕，有必要在设计前进行调研，并采取如模糊综合评价方法^[56]等科学方法对灾害及风险进行评价和预测。

灾害类型标识版面信息宜尽可能简单且显著，以体现其快速诱目的功能特点，故设计中宜仅选用灾害类型符号信息。设计示例如图11所示，它们的信息量按照式(4-2)、式(4-3)以及表4.2计算，均为：2×3.0(颜色)+1×3.3 (形状)+1×5.6(图形符号)＝14.9bit<305.2bit，符合要求。

2)平面示意图标识。

突发灾害易使人认知能力受损，同时产生恐慌、焦虑等不良情绪。有必要在疏散区域设置平面示意图标识，以提高范围内人员对所处环境的熟悉度。平面示意图应包含一下信息：

a.周边路网。有助于增强疏散人员对自身周边疏散路线和环境的熟悉程度。

b.位置信息。包括当前位置及目的地位置，以协助疏散者做出疏散路线选择。

c.最佳路线。明确标示最佳路线有助于引导疏散者更快确定疏散策略。

d.危险信息。标示易发生危险的路段和不宜通行的路段等信息，提醒绕行。

e.避险区域。标示疏散途中可用于临时避险的位置，有助于疏散者根据自身体力情况决定是否需要在此做短暂休整。

平面示意图标识设计示例如图12所示。考虑到平面示意图的功能主要为显示周边环境信息，对阅读时间要求较低，故其设计过程中可以不考虑最大信息量的要求。

3)说明标识。

说明标识主要功能是对平面示意图的辅助解释，并提示必要的注意事项，是平面示意图标识的必要补充和配合。应包含应急避难场所符号，以表明此说明标识为应急导向系统所用。说明标识设计示例如图13所示。类似于平面示意图标识，说明标识信息量也不受最大信息量限制。

4)路中指示标识、竖向指示标识。

此类标识不属于关键位置的导向标识，仅为保证疏散途中的视觉连续性设置。信息应简单，过多的信息量反而会降低疏散速度，因此，仅取应急避难场所符号和方向箭头。设计示例如图14所示。信息量为22.8bit<305.2bit，符合要求。

5)路口指示标识。

路口处设置指示标识，指引公众正确选择疏散方向，可避免疏散人员在此处因多选择性而迷惑，应主要包含以下信息：

a.方向信息。箭头指示的方向为正确疏散方向。

b.距离信息。为避免“归巢行为”，在路口指示标识上展示距离信息，表明此处距离疏散终点的距离，以便疏散人员明确当前状况，稳定情绪，正确决策。

c.符号信息。包括应急避难场所符号和灾害类型符号，表明当发生该类型的灾害时，疏散人员可参照此标识指示进行疏散。

d.文字信息。文字信息体现标识的功能和目的地。

将上述信息整理、设计，如图15所示。计算的信息量为211.4bit<305.2bit，符合要求。

6)可选路径标识。

室外应急疏散可能因路径较窄或人数过多造成拥挤而对疏散速度产生影响，因此，当某疏散路口有多条指标相近的路径适于疏散时，均可作为备用选项供疏散者决策。依据“羊群行为”分析，当可选路径路口处呈现群体疏散时，疏散者很可能会跟随自己前面或附近人进行疏散，这样就会产生可选路径疏散人数分配不合理的现象，因此应在该处设置可选路径标识，指引疏散人群分流疏散。该标识应包含简图信息，完整体现路径选择的起终点。

可选路径标识设计示例如图16所示，计算的信息量为222.2bit<305.2bit，符合要求。

7)警示及禁止类标识。

突发灾害通常具有较强的破坏力，使得原本较安全的区域变成危险区域。针对平时正常但灾害发生后易发生危险或不宜通行的区域设置危险警示标识或禁止通行标识，并应重点显示危险警示符号/禁止通行符号与应急避难场所符号。

设计示例如图17所示，计算的信息量均为64.1bit<305.2bit，符合要求。

9)临时避险区域标识。

有的疏散起点位置距离应急避难场所较远，而体弱的疏散者很难一次性坚持到达，因此有必要在途中选择可以临时休息的较安全场所或区域，并设置位置提示标识。为避免理解困难，该标识应显示临时避险区域符号，而不再显示应急避难场所符号。

临时避险区域标识设计示例如图18所示，计算的信息量为 178.1bit<305.2bit，符合要求。

10)应急避难场所标识。

在疏散终点附近，设置位置标识，即应急避难场所标识。应急避难场所符号通过大尺寸设计重点突出，其版面信息设计示例如图19所示。计算的信息量为192.2bit<305.2bit，符合要求。

(4)室外应急导向标识信息量建议。

根据室外应急导向标识信息量计算方法及最大信息容量要求，结合各类标识功能需求及设计示例，建议任一室外应急导向标识版面信息设计过程中，各类信息单元数量满足表4.2要求(不含平面示意图和说明标识)。

表4.2室外应急导向标识信息单元建议最大数量表

具体地，S50中，室外应急导向标识基本结构要素设计包括：

(1)形状设计。

安全标志的形状有其一般含义，如表4.3所示。

表4.3 GB/T 2893.1中安全标志形状及含义表

眼动实验研究中对不同形状的诱目性也进行了研究，如图20所示。结果表明三角形诱目性最强，需要特别引起疏散人员注意的标识宜设计为三角形。

室外应急导向标识形状设计时，考虑不同种类标识的重要程度不同，并根据安全标志不同形状的特定含义，将灾害类型标识设计为三角形，以增强其诱目性，便于提醒公众易发灾害信息；将其他类型标识为矩形，其中警告类、禁止类标识的符号形状分别为三角形、带斜杠的圆形。

(2)尺寸设计。

标识尺寸的设计应考虑标识观察距离、预期使用人群的视敏度和预期正确识别率等多种因素。室外应急导向标识尺寸设计参照安全标志尺寸的设计方法：

l_s＝1000BS＝1000(BC+CS)

其中，h为标识的高度(单位：mm)，l_s为观察距离(单位：mm)，z为相关的距离因数。BS(观察距离，m)、BC(阅读距离，m)和CS(阅后距离，m) 按照室外应急导向标识识读模型中相应识读距离计算方法进行取值，CS同CD (决策距离)；z距离因数取值参照GB/T 2893.1中要求进行取值。

标识的宽度尺寸依据不同种类标识信息量的不同而不同。

特别地，考虑到平面示意图和说明标识信息量较大，且其主要功能为灾害发生前指导公众熟悉周边环境和其他注意事项，尺寸设计可仅根据信息量大小确定。具体地，步骤S50中，基于结构设计理论的室外应急导向标识支撑设计包括：

(1)支撑方式。

室外应急导向标识沿疏散路线设置，支撑方式主要可分为四类：路侧式(设置于道路侧边)、悬臂式(支撑结构位于路侧，标识牌位于道路上方)、门架式(支撑结构横跨道路)和附着式(标识附着在现有建筑物或构筑物之上)。

室外应急导向标识支撑应以路侧式为主，且一般为单柱式，可减少对道路通行的影响，一般而言，平面示意图和说明标识宽度尺寸较大，可采用双柱路侧式支撑方式。当路侧不便于设置时，考虑其他支撑方式。

(2)支撑设计流程图。

室外应急导向标识支撑结构应具有足够的强度、刚度和稳定性，以满足功能性和安全性的要求。按照结构设计理论，总结室外应急导向标识支撑设计流程，如图21所示，包括如下步骤：

绘制标识结构设计计算简图；

进行包括永久荷载和风荷载的荷载计算与组合；

进行变形验算；

进行柱脚强度验算；

具体地，S50中，标识光源效果验证实验及光源设计方法进一步包括：采用带光源的应急导向标识和应急导向线，通过检测环境亮度进行亮度提升从而增强疏导效果。

应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

Claims

1.一种室外应急导向标识牌系统设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S40，确定设计原则，并从疏散全过程的不同位置入手，对疏散环境进行分析，将室外应急导向标识按疏散起点、疏散途中和疏散终点不同位置处疏散人员的不同功能需求分为11种类型，包括：灾害类型标识、平面示意图标识、说明标识、路中指示标识、竖向指示标识、路口指示标识、危险警示标识、禁止通行标识、可选路径标识、临时避险区域标识、应急避难场所标识；

S50，从标识内容设计角度确定标识用背景色、符号色及文字颜色设计方法，标识用图形和符号设计方法，标识用文字语种、字体、词频、读音设计方法，标识承载信息设计及度量验证方法；从标识结构设计角度确定标识形状设计方法，标识尺寸设计方法，标识支撑结构设计方法，标识光源效果验证实验及光源设计方法，完成室外应急导向标识牌设计；

S50中，标识尺寸设计方法进一步包括：尺寸设计遵循和l_s＝1000BS＝1000(BC+CS)，其中h为标识的高度，单位：mm；l_s为观察距离，单位：mm；z为相关的距离因数；BS为观察距离，单位：m；BC为阅读距离，单位：m；和CS为阅后距离，单位：m，按照室外应急导向标识识读模型中相应识读距离计算方法进行取值，CS同决策距离CD；z距离因数取值参照GB/T2893.1中要求进行取值；

S50中，标识支撑结构设计方法进一步包括：室外应急导向标识沿疏散路线设置，支撑方式包括四类：设置于道路侧边路侧式、支撑结构位于路侧，标识牌位于道路上方的悬臂式、支撑结构横跨道路的门架式和标识附着在现有建筑物或构筑物之上的附着式，室外应急导向标识支撑设计流程如下：

绘制标识结构设计计算简图；

进行包括永久荷载和风荷载的荷载计算与组合；

进行变形验算；

进行柱脚强度验算；

2.如权利要求1所述的室外应急导向标识牌系统设计方法，其特征在于，所述步骤S50中，标识用背景色、符号色及文字颜色设计方法进一步包括：背景颜色设计为蓝色、符号颜色设计为绿色、文字及其他信息设计为白色。

3.如权利要求1所述的室外应急导向标识牌系统设计方法，其特征在于，S50中，标识用图形和符号设计方法进一步包括：若现有标准中具有标识用图形和符号，选用现有图形和符号，若没有，则重新设计图形和符号。

4.如权利要求1所述的室外应急导向标识牌系统设计方法，其特征在于，S50中，标识承载信息设计及度量验证方法进一步包括：基于Shannon信息论，汉字、英文、数字、颜色、形状、方向箭头、图形符号版面信息单位信息量表分别为11.3bit、4.7bit、3.3bit、3.0bit、3.3bit、4.6bit和5.6bit，室外应急导向标识最大信息容量在305.2bit之内。

5.如权利要求1所述的室外应急导向标识牌系统设计方法，其特征在于，S50中，从标识结构设计角度确定标识形状设计方法进一步包括：考虑不同种类标识的重要程度不同，并根据安全标志不同形状的特定含义，将灾害类型标识设计为三角形，以增强其诱目性，便于提醒公众易发灾害信息；将其他类型标识为矩形，其中警告类、禁止类标识的符号形状分别为三角形、带斜杠的圆形。

6.如权利要求1所述的室外应急导向标识牌系统设计方法，其特征在于，S50中，标识光源效果验证实验及光源设计方法进一步包括：采用带光源的应急导向标识和应急导向线，通过检测环境亮度进行亮度提升从而增强疏导效果。