5000t 起重鋪管船人員撤離系統分析與研究

高 慧 唐 山 劉可峰

（1.天海融合防務裝備技術股份有限公司 上海201612；2.江蘇科技大學 船舶與海洋工程學院 鎮江212003）

引 言

隨著航運事業的發展，由船舶運輸而引起的海上交通安全事故出現的數量也隨之加大，當船舶破損或發生緊急火災無法控制準備棄船時，緊急且有序有規劃的人員逃生可以大大保障人命的安全。為此，第75 屆海上安全委員會通過的決議和通函MSC.1/Circ.1238 及消防安全系統（FSS）規則對船上人員的撤離分析等給出了明確的要求［1-2］。

下頁圖1 是5 000 t 起重鋪管船，除可承擔海上鋪管作業，還可用于水下沉船、沉物的搶險救助打撈作業，具有應對突發事件，進行大噸位水下物體整體打撈、快速清障能力，還可在海上進行大型組塊、平臺模塊、導管架等海洋工程結構物的起重吊裝；同時具備平臺作業支持、潛水作業支持等功能。強大的功能需要很多海上作業人員，該船艙室布置可以滿足398 人同時在船上作業和住宿。

該船需要同時滿足CCS 和ABS 兩家船級社相關規范的要求。在設計中，當出現兩家船級社相關規范不一致時，均按高要求規范執行。為此，本文對該船的撤離系統進行分析與驗證/優化。［3-5］

圖1 5 000 t 起重鋪管船

1 船舶概況

5 000 t 起重鋪管船總長199.0 m、垂線間長184.66 m、型寬47.60 m、型深15.00 m、實際吃水7.50 m，共有定員398 人，其中特種人員357 人，船員41 人。主甲板及其以上共有9 層甲板，見圖1，其中主甲板為鋪管作業甲板；B 甲板前部為人員活動公共場所，后部為載貨區域；C、D 甲板為特種人員居住甲板；E 甲板為船員居住甲板。 具體人員居住艙室布置見表1。

表1 人員居住艙室布置

2 選擇基準撤離分析事例

根據防火區域劃分圖，該船上層建筑只有一個主豎區，根據國際消防安全系統（FSS）規則，每個主豎區基本撤離事例分為夜晚和白天，設定夜晚為情況1，白天為情況2。

夜晚：在起居艙中最大鋪位量全部被占據時的特種人員人數；在船員起居艙中最大鋪位量有2/3被船員占據的船員人數和被剩余船員占據的服務處所和公共處所。按此條規則該船夜晚人員大致分布情況見表2。

表2 情況1-夜晚人員分布 人

白天：在公共處所所有最大容量的3/4 被特種人員占據時的人數；公共處所的最大容量有1/3 被占據時的船員人數；被1/3 船員占據的服務處所；被1/3 船員占據的船員起居處所。

按此條規則該船白天人員大致分布情況見表3。

表3 情況2-白天人員分布人

3 撤離分析假定

評定撤離分析時間的這一方法是基礎性的，因此，需應作出如下一般的撤離分析假定：

（1）所有特種人員和船員同時開始撤離時并不互相干擾；

（2）所有特種人員和船員通過主脫險通道撤離；

（3）人員的初始走路速度取決于人員密度，假設流動是沿脫險通道的方向，且無超越；

（4）除非另有說明，脫險布置計為完全有效；

（5）人員可無干擾地移動；

（6）以逆流系數說明逆流，一般取2.3；

（7）以安全系數說明船舶運動、布置的靈活性、通道的不可用性及煙引起的可見度限制的影響。

4 撤離系統

4.1 集合站的識別

該船撤離人員為398 人，按第75 屆海上安全委員會通過的決議和通函MSC.1/Circ.1238 及消防安全系統（FSS）規則的相關要求，在人員棄船逃生時，可以安全快捷地到達救生設備。該船共有4個集合站，其中B 甲板2 個、C 甲板2 個，B 甲板2 個集合站也為登乘站。

登乘甲板即B 甲板兩舷各設有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，見圖2 和下頁圖3。

圖2 集合站平面圖

4.2 撤離路線的識別

按照海安會通函MSC.1/Circ.1238 30 October 2007 的要求，采用模擬的計算方法，規劃最佳的撤離路線，合理疏導所有人員有序撤離，縮短撤離時間，提高安全性。

人員撤離時，同層甲板每個同等級別的逃生口人員應盡量均勻分布，且應盡量能夠首先選擇逃離圍蔽處所，到達甲板室外再通過外部通道到達集合站和登乘站。

根據表2、表3 可知，情況1 和情況2 人員主要集中在E、C、D、B 甲板。該船E、C、D 甲板艙室布置相同，所以布置的撤離路線也很相似。

圖3 集合站側視圖

經過對該船人員的分配、撤離路線的布置及集合站的位置相結合的分析以及初步計算發現該船夜晚撤離時間最長的是D 甲板；白天撤離時間最長的是B 甲板。

以下通過情況1 著重介紹D 甲板撤離路線及時間分析，情況2 著重介紹B 甲板撤離路線及時間分析。

情況1： D 甲板撤離路線（見圖4）共有4 個出口即門D00A1、D00B1、D00C1、D00D1，人員均勻分布且左右舷對稱，所以下面只介紹了左舷具體的路線：

圖4 D甲板撤離路線（情況1）

路線1：走廊9—走廊8—走廊7—門D00C1—門D00C—樓梯DL1—C 集合站—樓梯CL1—B 集合站；

路線2：走廊6—走廊7—門D00C1—門D00C—樓梯DL1—C 集合站—樓梯CL1—B 集合站；

路線3：走廊4—走廊5—走廊7—門D00C1—門D00C—樓梯DL1—C 集合站—樓梯CL1—B 集合站；

路線4：走廊4—走廊3—走廊2—門D00A1—門D00A—樓梯DL2—C 集合站—樓梯CL1—B 集合站；

路線5：走廊1—走廊2—門D00A1—門D00A—樓梯DL2—C 集合站—樓梯CL1—B 集合站。

情況2：B 甲板撤離路線見圖5，撤離人員有303 人，大部分人員（257 人）集中在餐廳和影音室，餐廳和影音室包括廚房（6 人）撤離路線是同一路線。若263 人如果都往B 登乘站跑必然會非常擁擠，雖然路程短但不代表時間就短，為縮短撤離時間便安排餐廳一部分人員110 人改道從梯道BL1 到達C 甲板再通過梯道CL1&2 到達B甲板登乘站。所以B 甲板餐廳和影音室撤離路線有3 條如下方式：

路線1：走廊1—門B00A1—門B00A—門B33A—B 登乘站（P）；

路線2：走廊4—門B00B1—門B00B—門B28A—B 登乘站（S）；

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

另B 甲板健身房和娛樂室共40 人，有單獨的路線，初步分析計算下來撤離到左右舷的時間不長，這里就不作詳談了。

圖5 B甲板撤離路線（情況2）

4.3 撤離路線尺寸及人員分布

撤離通道好比水力網絡，其中走廊和樓梯為管道，門為筏，人員所在場所為液艙。我們都知道水的流量及流速由管道的直徑而決定，細窄的地方單位時間流出的水量比寬的地方少，自然撤離通道也是一樣。所以撤離時間的計算，自然離不開撤離通道的尺寸，比如走廊、樓梯的凈寬度和長度，門的通孔尺寸等。

表4 和下頁表5 為針對情況1 的D 甲板以及情況2 的B 甲板所作的一些統計。

表4 情況1-D甲板主脫險通道凈寬和長度

續表5

表5 情況2-B甲板餐廳影音室廚房的主脫險通道凈寬和長度

4.4 撤離過程的分析

4.4.1 撤離初始流量

人員從開始撤離到走廊，由于通道的面積限制，在初始走廊里就會形成一初始密度D，見式（1）、初始特定流量Fs以及初始速度S。初始特定流量Fs指單位時間單位寬度內通過人數，單位為人/ms。初始特定流量Fs以及初始速度S數據是根據MSC.1/Circ.1238 中的TABLE1.1 插值所得。單位時間內通過某一通道的人數為人流Fc，見式（2）。

式中：D為初始人員密度，人/m2；P為需通過的總人數；A為初始走廊的面積，m2。

式中：Fc為計算的人流，人/s；Fs為初始特定流量，人/（m·s）；Wc為通道凈寬，m。

結合表4 和表5 的脫險通道的尺寸及人員分布，情況1 的D 甲板和情況2 的B 甲板的初始流量見表6 和表7。

表6 情況1-D甲板脫險通道初始狀態

表7 情況2-B甲板脫險通道初始狀態

4.4.2 撤離轉換情況計算

轉換點指撤離路線中類型變化（如從走廊到樓梯到門）、尺寸變化，或者路線合并或分叉的那些點。在轉換點處，流入該點的流量之和等于流出的流量之和：

式中：∑Fc（進）i= 達到轉換點的通道（i）的計算流量；∑Fc（出）j= 離開轉換點的通道（j）的計算流量。

若進來的流量FSin（指進入該點的流量乘以該點的寬度）大于該點能承受的最大特定流量FSmax，則該點就會形成隊伍呈擁擠狀態。

經分析情況1-D 甲板人員撤離的擁擠點（參見下頁表8）有：D 甲板走廊2、D 甲板門D00A1、D 甲板走廊7、D 甲板門D00C1、D 甲板樓梯DL1、D 甲板樓梯DL2、C 甲板樓梯CL1；右舷的擁擠點與左舷對稱。

情況2-B 甲板人員撤離的擁擠點（見下頁表9）有：B 甲板門B33A、B 甲板門B01A、B 樓梯BL1 以及C 甲板樓梯CL1；同樣右舷的擁擠點與左舷對稱。

4.5 撤離時間的計算

4.5.1Tf、T甲板和T樓梯的計算

Tf為從脫險通道至集合站的所經過的樓梯和走廊的流動時間；

表8 情況1-D甲板撤離轉換情況

表9 情況2-B甲板撤離轉換情況

T甲板為從甲板脫險通道的最遠點至樓梯的時間；

T樓梯為從脫險通道至集合站的通過樓梯時間。

情況1 的D 甲板人員撤離時間與情況2 的B甲板撤離人員時間相關計算見下頁表10 和表11。

4.5.2 撤離時間匯總

結合人員分布和撤離路線分析，D 甲板5 條撤離路線，只有路線1、4、5 具有可比性（見下頁表12）；B 甲板因路線1 與路線2 是左右對稱，且人員也是對稱分布，所以下頁表13 只對路線1 與路線3 進行了比較。

由表12 各路線比較可知，路線1 的移動時間是最長的，故該5 000 t 起重鋪管船人員在夜間撤離移動時間為1 023.13 s。由表13 路線比較可知，路線3 的移動時間是最長的，故該船人員在白天撤離移動時間為1 488.88 s.

表10 情況1-D甲板Tf 、T甲板、T樓梯計算

表11 情況2-B甲板Tf 、T甲板、T樓梯計算

表12 情況1—D甲板撤離路線時間匯總s

表13 情況2—B甲板撤離路線時間匯總s

5 安全撤離時間評估

根據海安會通函MSC.1/Circ.1238，人員安全撤離時間是由覺察期（A）、計算移動時間（T）、登乘時間（E）及下水時間（L）組成：

式中：E+L≤30 min，覺察期A指人員對狀況產生反應的時間，夜間為10 min，白天為5 min。

安全撤離時間標準：海安會通函MSC.1/Circ.1238 中對于客滾船n= 60 min。 對于客滾船以外的客船，如果船舶的主豎區不超過3 個，則n= 60 min ；如果船舶的主豎區超過3 個，則n= 80 min。由于本船不屬于客滾船，而只有一個主豎區，所以n= 60 min。

由表12 可知該5 000 t 起重鋪管船夜間計算移動時間為1 023.13 s，即T= 17.1 min，則總撤離時 間 ：1.25（A+T）+ 2/3（E+L）= 1.25（10 + 17.1）+2/3×30 = 53.8 min 。該值小于60 min， 滿足安全撤離時間標準。

由表13 可知該5 000 t 起重鋪管船白天計算移動時間為1 488.88 s，即T= 24.8 min，則總撤離時間：1.25（A+T）+ 2/3（E+L）= 1.25（5+24.8）+2/3×30=57.3 min。該值小于60 min， 滿足安全撤離時間標準。

由此可知，本船安全撤離時間滿足海安會通函MSC.1/Circ.1238 的要求，因此，本船的總布置設計合理。

6 結 語

本文是在5 000 t 起重鋪管船撤離分析計算的基礎上分別挑選夜間和白天逃生耗時相對最長的D甲板和B 甲板作分析介紹。通常情況下的船舶撤離路線為對稱分布，人員分布也遵循均勻分布原則，所以在進行撤離分析計算時，只需計算一舷的撤離時間。如果設計時發現撤離時間超過標準，就應及時修改撤離路線，如對走廊、門和梯道的寬度進行修改或增加幾條撤離路線進行分流等。