5000t 起重铺管船人员撤离系统分析与研究

高 慧 唐 山 刘可峰

（1.天海融合防务装备技术股份有限公司 上海201612；2.江苏科技大学 船舶与海洋工程学院 镇江212003）

引 言

随着航运事业的发展，由船舶运输而引起的海上交通安全事故出现的数量也随之加大，当船舶破损或发生紧急火灾无法控制准备弃船时，紧急且有序有规划的人员逃生可以大大保障人命的安全。为此，第75 届海上安全委员会通过的决议和通函MSC.1/Circ.1238 及消防安全系统（FSS）规则对船上人员的撤离分析等给出了明确的要求［1-2］。

下页图1 是5 000 t 起重铺管船，除可承担海上铺管作业，还可用于水下沉船、沉物的抢险救助打捞作业，具有应对突发事件，进行大吨位水下物体整体打捞、快速清障能力，还可在海上进行大型组块、平台模块、导管架等海洋工程结构物的起重吊装；同时具备平台作业支持、潜水作业支持等功能。强大的功能需要很多海上作业人员，该船舱室布置可以满足398 人同时在船上作业和住宿。

该船需要同时满足CCS 和ABS 两家船级社相关规范的要求。在设计中，当出现两家船级社相关规范不一致时，均按高要求规范执行。为此，本文对该船的撤离系统进行分析与验证/优化。［3-5］

图1 5 000 t 起重铺管船

1 船舶概况

5 000 t 起重铺管船总长199.0 m、垂线间长184.66 m、型宽47.60 m、型深15.00 m、实际吃水7.50 m，共有定员398 人，其中特种人员357 人，船员41 人。主甲板及其以上共有9 层甲板，见图1，其中主甲板为铺管作业甲板；B 甲板前部为人员活动公共场所，后部为载货区域；C、D 甲板为特种人员居住甲板；E 甲板为船员居住甲板。 具体人员居住舱室布置见表1。

表1 人员居住舱室布置

2 选择基准撤离分析事例

根据防火区域划分图，该船上层建筑只有一个主竖区，根据国际消防安全系统（FSS）规则，每个主竖区基本撤离事例分为夜晚和白天，设定夜晚为情况1，白天为情况2。

夜晚：在起居舱中最大铺位量全部被占据时的特种人员人数；在船员起居舱中最大铺位量有2/3被船员占据的船员人数和被剩余船员占据的服务处所和公共处所。按此条规则该船夜晚人员大致分布情况见表2。

表2 情况1-夜晚人员分布 人

白天：在公共处所所有最大容量的3/4 被特种人员占据时的人数；公共处所的最大容量有1/3 被占据时的船员人数；被1/3 船员占据的服务处所；被1/3 船员占据的船员起居处所。

按此条规则该船白天人员大致分布情况见表3。

表3 情况2-白天人员分布人

3 撤离分析假定

评定撤离分析时间的这一方法是基础性的，因此，需应作出如下一般的撤离分析假定：

（1）所有特种人员和船员同时开始撤离时并不互相干扰；

（2）所有特种人员和船员通过主脱险通道撤离；

（3）人员的初始走路速度取决于人员密度，假设流动是沿脱险通道的方向，且无超越；

（4）除非另有说明，脱险布置计为完全有效；

（5）人员可无干扰地移动；

（6）以逆流系数说明逆流，一般取2.3；

（7）以安全系数说明船舶运动、布置的灵活性、通道的不可用性及烟引起的可见度限制的影响。

4 撤离系统

4.1 集合站的识别

该船撤离人员为398 人，按第75 届海上安全委员会通过的决议和通函MSC.1/Circ.1238 及消防安全系统（FSS）规则的相关要求，在人员弃船逃生时，可以安全快捷地到达救生设备。该船共有4个集合站，其中B 甲板2 个、C 甲板2 个，B 甲板2 个集合站也为登乘站。

登乘甲板即B 甲板两舷各设有2 艘救生艇和3只救生筏，每艘救生艇可乘坐90 人，每只救生筏可乘坐25 人，见图2 和下页图3。

图2 集合站平面图

4.2 撤离路线的识别

按照海安会通函MSC.1/Circ.1238 30 October 2007 的要求，采用模拟的计算方法，规划最佳的撤离路线，合理疏导所有人员有序撤离，缩短撤离时间，提高安全性。

人员撤离时，同层甲板每个同等级别的逃生口人员应尽量均匀分布，且应尽量能够首先选择逃离围蔽处所，到达甲板室外再通过外部通道到达集合站和登乘站。

根据表2、表3 可知，情况1 和情况2 人员主要集中在E、C、D、B 甲板。该船E、C、D 甲板舱室布置相同，所以布置的撤离路线也很相似。

图3 集合站侧视图

经过对该船人员的分配、撤离路线的布置及集合站的位置相结合的分析以及初步计算发现该船夜晚撤离时间最长的是D 甲板；白天撤离时间最长的是B 甲板。

以下通过情况1 着重介绍D 甲板撤离路线及时间分析，情况2 着重介绍B 甲板撤离路线及时间分析。

情况1： D 甲板撤离路线（见图4）共有4 个出口即门D00A1、D00B1、D00C1、D00D1，人员均匀分布且左右舷对称，所以下面只介绍了左舷具体的路线：

图4 D甲板撤离路线（情况1）

路线1：走廊9—走廊8—走廊7—门D00C1—门D00C—楼梯DL1—C 集合站—楼梯CL1—B 集合站；

路线2：走廊6—走廊7—门D00C1—门D00C—楼梯DL1—C 集合站—楼梯CL1—B 集合站；

路线3：走廊4—走廊5—走廊7—门D00C1—门D00C—楼梯DL1—C 集合站—楼梯CL1—B 集合站；

路线4：走廊4—走廊3—走廊2—门D00A1—门D00A—楼梯DL2—C 集合站—楼梯CL1—B 集合站；

路线5：走廊1—走廊2—门D00A1—门D00A—楼梯DL2—C 集合站—楼梯CL1—B 集合站。

情况2：B 甲板撤离路线见图5，撤离人员有303 人，大部分人员（257 人）集中在餐厅和影音室，餐厅和影音室包括厨房（6 人）撤离路线是同一路线。若263 人如果都往B 登乘站跑必然会非常拥挤，虽然路程短但不代表时间就短，为缩短撤离时间便安排餐厅一部分人员110 人改道从梯道BL1 到达C 甲板再通过梯道CL1&2 到达B甲板登乘站。所以B 甲板餐厅和影音室撤离路线有3 条如下方式：

路线1：走廊1—门B00A1—门B00A—门B33A—B 登乘站（P）；

路线2：走廊4—门B00B1—门B00B—门B28A—B 登乘站（S）；

路线3：楼梯BL1—C 甲板集合站（P&S）—楼梯CL1&2—B 登乘站（P&S）。

另B 甲板健身房和娱乐室共40 人，有单独的路线，初步分析计算下来撤离到左右舷的时间不长，这里就不作详谈了。

图5 B甲板撤离路线（情况2）

4.3 撤离路线尺寸及人员分布

撤离通道好比水力网络，其中走廊和楼梯为管道，门为筏，人员所在场所为液舱。我们都知道水的流量及流速由管道的直径而决定，细窄的地方单位时间流出的水量比宽的地方少，自然撤离通道也是一样。所以撤离时间的计算，自然离不开撤离通道的尺寸，比如走廊、楼梯的净宽度和长度，门的通孔尺寸等。

表4 和下页表5 为针对情况1 的D 甲板以及情况2 的B 甲板所作的一些统计。

表4 情况1-D甲板主脱险通道净宽和长度

续表5

表5 情况2-B甲板餐厅影音室厨房的主脱险通道净宽和长度

4.4 撤离过程的分析

4.4.1 撤离初始流量

人员从开始撤离到走廊，由于通道的面积限制，在初始走廊里就会形成一初始密度D，见式（1）、初始特定流量Fs以及初始速度S。初始特定流量Fs指单位时间单位宽度内通过人数，单位为人/ms。初始特定流量Fs以及初始速度S数据是根据MSC.1/Circ.1238 中的TABLE1.1 插值所得。单位时间内通过某一通道的人数为人流Fc，见式（2）。

式中：D为初始人员密度，人/m2；P为需通过的总人数；A为初始走廊的面积，m2。

式中：Fc为计算的人流，人/s；Fs为初始特定流量，人/（m·s）；Wc为通道净宽，m。

结合表4 和表5 的脱险通道的尺寸及人员分布，情况1 的D 甲板和情况2 的B 甲板的初始流量见表6 和表7。

表6 情况1-D甲板脱险通道初始状态

表7 情况2-B甲板脱险通道初始状态

4.4.2 撤离转换情况计算

转换点指撤离路线中类型变化（如从走廊到楼梯到门）、尺寸变化，或者路线合并或分叉的那些点。在转换点处，流入该点的流量之和等于流出的流量之和：

式中：∑Fc（进）i= 达到转换点的通道（i）的计算流量；∑Fc（出）j= 离开转换点的通道（j）的计算流量。

若进来的流量FSin（指进入该点的流量乘以该点的宽度）大于该点能承受的最大特定流量FSmax，则该点就会形成队伍呈拥挤状态。

经分析情况1-D 甲板人员撤离的拥挤点（参见下页表8）有：D 甲板走廊2、D 甲板门D00A1、D 甲板走廊7、D 甲板门D00C1、D 甲板楼梯DL1、D 甲板楼梯DL2、C 甲板楼梯CL1；右舷的拥挤点与左舷对称。

情况2-B 甲板人员撤离的拥挤点（见下页表9）有：B 甲板门B33A、B 甲板门B01A、B 楼梯BL1 以及C 甲板楼梯CL1；同样右舷的拥挤点与左舷对称。

4.5 撤离时间的计算

4.5.1Tf、T甲板和T楼梯的计算

Tf为从脱险通道至集合站的所经过的楼梯和走廊的流动时间；

表8 情况1-D甲板撤离转换情况

表9 情况2-B甲板撤离转换情况

T甲板为从甲板脱险通道的最远点至楼梯的时间；

T楼梯为从脱险通道至集合站的通过楼梯时间。

情况1 的D 甲板人员撤离时间与情况2 的B甲板撤离人员时间相关计算见下页表10 和表11。

4.5.2 撤离时间汇总

结合人员分布和撤离路线分析，D 甲板5 条撤离路线，只有路线1、4、5 具有可比性（见下页表12）；B 甲板因路线1 与路线2 是左右对称，且人员也是对称分布，所以下页表13 只对路线1 与路线3 进行了比较。

由表12 各路线比较可知，路线1 的移动时间是最长的，故该5 000 t 起重铺管船人员在夜间撤离移动时间为1 023.13 s。由表13 路线比较可知，路线3 的移动时间是最长的，故该船人员在白天撤离移动时间为1 488.88 s.

表10 情况1-D甲板Tf 、T甲板、T楼梯计算

表11 情况2-B甲板Tf 、T甲板、T楼梯计算

表12 情况1—D甲板撤离路线时间汇总s

表13 情况2—B甲板撤离路线时间汇总s

5 安全撤离时间评估

根据海安会通函MSC.1/Circ.1238，人员安全撤离时间是由觉察期（A）、计算移动时间（T）、登乘时间（E）及下水时间（L）组成：

式中：E+L≤30 min，觉察期A指人员对状况产生反应的时间，夜间为10 min，白天为5 min。

安全撤离时间标准：海安会通函MSC.1/Circ.1238 中对于客滚船n= 60 min。 对于客滚船以外的客船，如果船舶的主竖区不超过3 个，则n= 60 min ；如果船舶的主竖区超过3 个，则n= 80 min。由于本船不属于客滚船，而只有一个主竖区，所以n= 60 min。

由表12 可知该5 000 t 起重铺管船夜间计算移动时间为1 023.13 s，即T= 17.1 min，则总撤离时 间 ：1.25（A+T）+ 2/3（E+L）= 1.25（10 + 17.1）+2/3×30 = 53.8 min 。该值小于60 min， 满足安全撤离时间标准。

由表13 可知该5 000 t 起重铺管船白天计算移动时间为1 488.88 s，即T= 24.8 min，则总撤离时间：1.25（A+T）+ 2/3（E+L）= 1.25（5+24.8）+2/3×30=57.3 min。该值小于60 min， 满足安全撤离时间标准。

由此可知，本船安全撤离时间满足海安会通函MSC.1/Circ.1238 的要求，因此，本船的总布置设计合理。

6 结 语

本文是在5 000 t 起重铺管船撤离分析计算的基础上分别挑选夜间和白天逃生耗时相对最长的D甲板和B 甲板作分析介绍。通常情况下的船舶撤离路线为对称分布，人员分布也遵循均匀分布原则，所以在进行撤离分析计算时，只需计算一舷的撤离时间。如果设计时发现撤离时间超过标准，就应及时修改撤离路线，如对走廊、门和梯道的宽度进行修改或增加几条撤离路线进行分流等。