摘 要

通过仿真软件对客轮疏散模拟是计算疏散时间的重要方法，而进行仿真疏散模拟的重要前提是确定人员行为参数和环境影响。pyrosim和Pathfinder是与火灾情景关系密切的疏散仿真软件，利用pyrosim和Pathfinder进行仿真模拟，可以在控制火灾起火点这一变量下研究特定环境下人员疏散时的群体行为。本文针对火灾情景下的客轮人员疏散问题，通过对以博弈论为基础紧急疏散时个体选择决策的思考分析，确定人员行为参数和疏散环境因素以构建相关疏散模型。再利用pyrosim和Pathfinder构建火灾客轮疏散仿真模型，结合仿真模拟中不同情形下的客轮火灾温度、烟气时间临界点、人员疏散时间对人员疏散行为特点进行分析与验证。

关键词：疏散模拟；火灾情景；疏散时间；pyrosim；Pathfinder

Abstract

The simulation of passenger ship evacuation through simulation software is an important method to calculate the evacuation time, and the important premise of simulation evacuation simulation is to determine the personnel behavior parameters and environmental impact. Pyrosim and Pathfinder are evacuation simulation softwares that are closely related to fire scenarios. Using pyrosim and Pathfinder for simulation and simulation, you can study the group behavior of people under evacuation in a specific environment under the variable of controlling the fire ignition point. Aiming at the evacuation problem of passenger liners in fire scenarios, this paper considers and analyzes individual choice decision-making during emergency evacuation based on game theory, determines personnel behavior parameters and evacuation environment factors to build relevant evacuation models. Then, pyrosim and Pathfinde are used to build a passenger passenger ship evacuation simulation model. Through simulation, the temperature, smoke time critical point and personnel evacuation time of passenger ship fire in different situations are analyzed and verified.

Keywords: evacuation simulation fire scenario evacuation time pyrosim Pathfinder

目录

第1章 绪论 7

1.1 研究背景及意义 7

1.2 国内外研究现状 7

1.3 研究内容与研究方法 9

1.3.1 研究内容 9

1.3.2 研究方法 10

1.3.3 研究路线 11

第2章 火灾情景下的客轮人员疏散行为特点 12

2.1 客轮火灾特点分析 12

2.2 疏散人员行为理论 12

2.2.1 恐慌理论 12

2.2.2 亲和行为理论 13

2.2.3 社会认同理论 13

2.3 疏散人员行为特征分析 13

2.3.1 乘客行为特征 13

2.3.2 船员行为特征 14

2.4 客轮火灾疏散博弈模型 15

2.4.1 博弈论简介 15

2.4.2 乘客与船员博弈的实例分析 15

2.4.3 客轮火灾情景下的博弈模型 16

2.4.4 出口选择博弈模型 16

第3章 基于Pyrosim的客轮火灾模型建立及仿真模拟 18

3.1 Pyrosim简介 18

3.2 客轮火灾模型建立 18

3.3 客轮火灾仿真模拟温度变化分析 20

3.3.1 临界温度确定 20

3.3.2 起火点A仿真模拟结果 20

3.3.3 起火点B起火时仿真模拟结果 22

3.3.4 起火点C起火时仿真模拟结果 24

3.3.5 起火点D起火时仿真模拟结果 26

3.4 客轮火灾仿真模拟烟气变化分析 28

3.4.1 起火点A起火时烟气分析 29

3.4.2 起火点B起火时烟气分析 30

3.4.3 起火点C起火时烟气分析 31

3.4.4 起火点D起火时烟气变化分析 32

3.4.5 烟气浓度临界点分析 33

3.5 疏散临界时间确定 34

第4章 基于Pathfinder的客轮人员疏散模型 35

4.1 Pathfinder简介 35

4.2 客轮结构模型 35

4.3 人员参数设定 36

4.3.1 身体尺寸设定 36

4.3.2 步速设定 36

4.3.3 相关人员占比 37

4.4 SFPE模式下的仿真模拟分析 37

4.5 steering模式下的仿真模拟分析 39

4.6 仿真结果分析 42

4.6.1 疏散成功率分析 42

4.6.2 疏散出口选择分析 43

第5章 结论与展望 44

参考文献 45

致 谢 47

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

客轮是一种特殊的封闭式人员聚集处，比起陆上建筑更复杂、更难以疏散。据统计， 2019年，全国共发生一般等级及以上中国籍运输船舶水上交通事故128件、死亡失踪140人、沉船42艘、直接经济损失1.7亿元^[1]。船舶失火作为一种极其危险且难以应对的船舶安全事故，一直在各类船舶事故中占有较大比重。客轮火灾事故具有起火位置多，蔓延速度快，烟气和有毒气体多等特点，人员疏散极其困难。

模拟在火灾情况下的客轮应急疏散有助于船舶合理的空间布置和人员疏散路线安排。MSC 96次会议通过的修正案中，修订了SOLAS第Ⅱ-2/13条，将疏散分析的要求扩展到所有客船，而不仅仅是滚装船。另外还批准了关于新船和现有客船疏散分析的相关修订指南，该文件对于疏散总时间做出了要求。这也强调了每一个客船都需要进行疏散分析，进行疏散分析是乘客与船员生命安全的重要保障。

如今陆上应急疏散模拟已经较为成熟，特别是对于火灾这种紧急情况，已经有很多陆上仿真疏散模拟研究数据。但是客轮火灾情景选的疏散模拟研究相对而言更加困难。这是由于客轮本身的封闭性与不稳定性，不仅加剧了疏散难度，更对疏散时间提出了更严格的要求。本文基于陆上应急疏散研究成果，对疏散人员心理特征和行为特征进行分析，确定环境因素和人员行为参数，再分别利用pyrosim和pathfinder模拟客轮火灾情况和人员应急疏散，对人员行为分析进行验证。