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原文传递船体倾斜状态下人员运动特征研究

论文题名：	船体倾斜状态下人员运动特征研究
关键词：	客船运输;人员撤离;运动特征;船体倾斜
摘要：	海洋交通运输是国家交通运输大动脉的重要组成部分，作为海上输运最可靠的手段之一，大型客船尤其是豪华邮轮近年来备受关注。大型客船载客量动辄上千，一旦发生火灾或浸水等事故，后果将不堪设想，而有效的撤离疏散则成为减小事故影响的唯一手段。由于大型客船人员撤离存在一定特殊性，船体的横倾和纵倾浮态对人员运动行为有明显影响，因此无法直接将陆地建筑内人员疏散的相关理论直接应用于船载人员撤离领域，需针对该特殊性开展进一步研究。　　本文采用实验和理论相结合的研究方法，对船体倾斜状态下人员的运动特征进行了研究，主要研究工作和结论如下: 　　(1)发明了双自由度倾斜平台行走体验装置。该体验装置的支撑框架由相互垂直的两条导轨组成，导轨内布置有一段低端开口的船舶走廊模拟器，该模拟器尺寸为10.0m(L)×1.8m(W)×2.2m(H)，船舶走廊模拟器的一侧和一端分别与两组液压系统相连，通过操纵液压装置船舶走廊模拟器可沿导轨滑动从而实现其倾斜，倾斜方向和倾角大小均可通过液压装置控制器进行调整，从而为本文研究提供处于横/纵倾浮态的船舶走廊模拟环境。　　(2)研究了横/纵倾角综合作用下船载人员个体行走速度的变化规律。在不同倾斜工况下分别对男性和女性开展了单人快速行走和自由行走实验研究，获取并分析了个体的行走速度分布。发现个体行走速度在横倾角α=0°且纵倾角-15°＜β＜-5°时达到最大值，在横倾角α=15°且纵倾角/=20°时取得最小值。与横倾角相比，纵倾角对个体行走速度的衰减作用更为明显;与纵倾向下状态相比，纵倾向上状态下横/纵倾角对个体行走速度的衰减作用较强。女性的个体行走速度比男性略小，该差异在倾斜状况恶化时会加强。自由和快速行走模式中个体行走速度呈相同分布，验证了EXODUS中采用一个固定系数关联自由和快速行走速度的合理性。此外，本文建立了船体倾斜状态下平均个体行走速度衰减比模型。　　(3)研究了横/纵倾角作用下船载人员的时空步态特征。在不同倾斜工况下分别对男性和女性开展了快速行走和自由行走实验研究。通过对个体行走路线的分析，发现倾斜状态下个体受文化习惯影响倾向于靠右前进;横倾角较大时，个体的行走路线会受到重力在运动平面分力的作用发生横向偏移;纵倾角较大时，个体倾向于靠有扶手的左侧行走。通过对步宽、步长和步频等步态参数与个体行走速度数据的综合分析，发现倾斜状态下个体行走速度的增加与步长和步频的增大有直接关系;步宽数据可以反应步态稳定性，步宽越窄，步态的稳定性越差;在较为恶劣的纵倾向下环境中，以较大步频和较低个体行走速度即小碎步方式前进有利于保持自身平衡。　　(4)研究了横/纵倾角作用下单列船载人员的运动特征。分别在不同倾斜工况下对男性和女性开展了单列运动实验研究。通过对人员密度和行走速度的综合分析，发现倾斜状态下人员密度不再是影响行走速度的主导因素;单列运动中群体行走速度与单人运动实验中个体行走速度呈相似分布;倾角较大或个体行走速度较低的倾斜工况中，相邻实验对象间的速度相关系数相对较高;与队列中前方不相邻的个体相比，个体在单列运动中更容易受到前方与其相邻的个体的影响。通过对前向距离和时间间隔与行走速度的综合分析，发现男性和女性个体在不同倾斜工况下对前向距离的要求几乎没有明显变化;个体行走速度较低的个体，通常需要更大的时间间隔以保证与其前方相邻的个体保持一定的距离。
作者：	孙锦路
专业：	安全科学与工程
导师：	陆守香;卢兆明
授予学位：	博士
授予学位单位：	中国科学技术大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文