船舶倾斜状态下的人员疏散研究现状及展望

船舶人员疏散可有效保障紧急情况下的人员生命安全,而船舶在事故后的倾斜状态会使人员疏散面临新的挑战。通过梳理和总结人员运动特征、人员疏散行为、仿真建模三个方面的研究进展,得到船舶倾斜状态下人员紧急疏散关于运动特征的提取、人员心理的量化、仿真建模研究的验证等瓶颈问题。未来的研究应该以完善人员疏散特征实验、改进现有疏散模型、分析人员的可能性疏散行为为目标,以结合船舶人员疏散特点,提出优化的船舶布局和疏散方案,保证在船舶倾斜状态下人员能迅速安全地撤离。

船舶倾斜对不同行人流疏散效率影响的数值分析

为研究船舶倾斜对船上人员疏散过程的影响,在基础社会力模型中引入行人倾斜力和自调整力,构建一种考虑船舶倾斜状态的改进社会力模型,通过比对前人实验结果验证模型的有效性。增加行人视角范围,确定周围行人作用的有效范围;结合MATLAB仿真单向、对向、交叉和多向行人流场景,分析不同倾斜状态对行人疏散速度的影响,并拟合疏散时间随倾斜角度变化规律。仿真结果表明:船舶倾斜角小于15°的情况下,行人速度会有小幅下降,但对整体疏散过程影响不大;当倾斜角超过15°时,行人行走速度会迅速下降,整体疏散时间也会急剧增加,并与倾斜角度呈六次关系变化。基于此,船舶倾斜状态下的最佳疏散时机为倾斜角小于15°。

乘员折返行为对船舶疏散效率影响的计算分析

考虑船舶人员疏散的特点,对不同的人员折返比例对船舶疏散过程的影响运用Pathfinder软件进行仿真分析,疏散实验结果表明,随着人员折返比例的增大,疏散时间迅速增加,人员在出口附近的走廊处出现拥堵现象;在人员折返比例为40%时,折返行为对疏散效率的影响最大,对船舶布置进行优化后,疏散效果得到改善,疏散时间明显减少,拥堵程度得到缓解。

船舶横摇状态下行人疏散速度分析

为研究船舶横摇对行人疏散速度的影响,通过计算行人在横摇运动空间中不同维度的受力,依据实时更新的横摇角度和角速度,建立一种考虑船舶横摇运动的三维动态社会力模型。以横摇幅度和横摇周期为变量,设置多场景的仿真实验,计算行人平均运动速度和疏散时间,分析不同横摇状态下的行人运动规律。仿真结果表明:相较静态倾斜,船舶横摇进一步导致行人移动速度衰减及疏散进程延缓,随着横摇幅度增大,行人速度不断降低,横摇幅度超过15°后,疏散时间迅速增加;增大船舶横摇周期对疏散过程有一定的积极影响,可以有效提升人员行走速度,减少疏散时间,但其影响程度仍与横摇幅度有关;在相同横摇幅度情况下,当横摇周期达到10 s及以上时,疏散效率可以显著提高。研究结果可为设计人员提升船舶安全性和管理者制定人员疏散决策提供理论依据和技术支撑。

楼梯布局对客船人员疏散效率影响的数值分析

为了解楼梯布局对客船人员疏散效率的影响,基于烟台—大连的滚装客船的人员组成和船舶熟悉程度的调查结果,利用FDS+EVAC建立客船疏散仿真模型,通过设置不同的楼梯布局方案,计算疏散时间和疏散效率.结果显示:在客船的主楼梯上增加间隔扶手可以有效分散人流,提高主楼梯处的人员疏散效率,缓解拥堵现象;但是,在主楼梯处增加间隔扶手过多,反而导致总体疏散时间变长.考虑到建造成本和人员行走的便捷性,建议在主楼梯处增加1个间隔扶手.本文建立的客船疏散模型可供识别现有客船几何布置的拥堵点,优化船舶楼梯设计,提高客船人员疏散效率.