劉天奇，賈瑞衡

摘要：本文以波音737-800飛機客艙為研究對象，通過Pathfinder軟件對客艙以及艙內(nèi)乘客進行建模，并設(shè)置了艙內(nèi)乘客的不同疏散性質(zhì)，如肩寬、身高、步行速度等，研究了客艙中部起火影響應(yīng)急艙門無法開啟的情況下，乘客的疏散時間、擁擠程度，得到結(jié)論如下：客艙內(nèi)乘客完全完成疏散時間為108s，公務(wù)艙乘客首先完成疏散，其次是明珠經(jīng)濟艙乘客，經(jīng)濟艙乘客最晚完成疏散。

關(guān)鍵詞：客艙；煙氣蔓延；火焰溫度；人員疏散

引言

在現(xiàn)代航空運輸中，航空安全一直是全球關(guān)注的焦點，飛機客艙火災(zāi)及其人員疏散更是航空安全領(lǐng)域中備受關(guān)注的重要問題，機組人員操作失誤和乘客攜帶的可燃物品均可能釀成重大火災(zāi)，導致機毀人亡的同時造成重大損失。過去的航空事故調(diào)查和統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，飛機客艙火災(zāi)事故的發(fā)生會產(chǎn)生很大影響。盡管航空業(yè)對于飛機客艙火災(zāi)采取了多種預(yù)防和應(yīng)對措施，但仍存在著火災(zāi)發(fā)生風險。

目前，學者們針對飛機客艙火災(zāi)和特定空間內(nèi)人員疏散問題展開了一定研究。王智愚等通過FDS數(shù)值模擬方法探究了低壓環(huán)境下空中客車320客艙火災(zāi)的煙氣傳播規(guī)律，研究表明在低壓環(huán)境下，飛機客艙中火源熱釋放速率、溫度以及有害氣體濃度都有所降低[1]；張青松等研究了飛機客艙設(shè)計對于飛機客艙防火性能的影響，首次提出了火災(zāi)疏散安全指數(shù)的概念，所提出的概念不僅可以對現(xiàn)有飛機的防火能力進行評估，還可以優(yōu)化飛機的客艙布局以及人員疏散方案[2]；王準等利用FDS數(shù)值模擬重構(gòu)了飛機客艙火災(zāi)全尺寸燃燒實驗場景，得出飛機客艙發(fā)生火災(zāi)時模擬轟燃時間與實驗轟燃時間基本吻合，驗證了利用數(shù)值模擬方法用于模擬飛機客艙火災(zāi)的有效性[3]；張海鵬等利用元胞自動機理論，構(gòu)建了一種火災(zāi)環(huán)境下行人受溫度和可見度影響的疏散模型，并通過實例展開研究，研究表明提出的疏散模型可以更準確模擬行人因為溫度和可見度導致疏散能力下降的行為狀況[4]；Zhang Chunhua等提出了利用自動扶梯來增加疏散路徑的思路，模擬了自動扶梯防火卷簾對自動扶梯疏散路徑使用的影響，研究表明自動扶梯防火卷簾的不同狀態(tài)對應(yīng)急疏散過程有很大影響[5]。綜上可知，目前對于飛機客艙火災(zāi)研究主要集中在特殊環(huán)境下飛機客艙火災(zāi)的傳播規(guī)律和飛機客艙防火性能方面，且由于飛機客艙內(nèi)人員安全疏散是最根本的問題，對波音737-800飛機客艙火災(zāi)情況下人員疏散問題研究至關(guān)重要。

鑒于此，利用Pathfinder軟件模擬客艙內(nèi)不同類型人員疏散情況，研究結(jié)果對突發(fā)火災(zāi)情況下乘客疏散路線和疏散出口的選擇具有參考價值，還可以為客艙內(nèi)主動滅火設(shè)施布置提供理論依據(jù)。

一、波音737-800客艙模型建立與參數(shù)設(shè)置

如圖1，波音737-800客艙共164個座位，其中公務(wù)艙8個座位，明珠經(jīng)濟艙24個座位，經(jīng)濟艙132個座位。公務(wù)艙前部是1、2號艙門，經(jīng)濟艙中部是3、4、5、6號艙門，經(jīng)濟艙后部是7、8號艙門，其中3、4、5、6號艙門是應(yīng)急艙門，用于應(yīng)急環(huán)境下乘客逃生疏散。假設(shè)火災(zāi)開始時客艙內(nèi)滿載164人，客艙內(nèi)乘客分為青年男性、青年女性、成年男性、成年女性、老年男性、老年女性，根據(jù)中國民航局CCAR-25-R4中對正常的人群組成比例規(guī)定：女性至少占比總?cè)藬?shù)的40%，老年人至少占比總?cè)藬?shù)的35%，老年女性至少占比總?cè)藬?shù)的15%[6]，參考此規(guī)定，對客艙內(nèi)乘客參數(shù)設(shè)置如表1，并將不同類型乘客隨機分配到客艙內(nèi)。

在飛機客艙發(fā)生火災(zāi)的情況下，乘客首先需要認識到火災(zāi)的存在。另外，客艙火災(zāi)會引發(fā)乘客們的恐慌，導致混亂并迷失方向，而后才開始解開安全帶并從座位上站起來開始逃生。因此，延遲反應(yīng)時間的設(shè)置是非常重要的，以考慮乘客在火災(zāi)緊急情況下的心理和行為因素[7]。由于客艙內(nèi)包含多種類型的乘客，所以設(shè)置乘客的延遲反應(yīng)時間為3.862s-4.43s。客艙發(fā)生火災(zāi)時，機組人員需要一定時間打開機艙門，其中包括應(yīng)急艙門，設(shè)置火災(zāi)開始后艙門打開時間為15s[8]。

二、火災(zāi)情況下波音737-800客艙人員疏散模擬分析

由于火源距離3號、5號應(yīng)急艙門距離較近，人員無法從3號、5號應(yīng)急艙門進行疏散，所以設(shè)置整個模擬過程中3號、5號艙門始終處于關(guān)閉狀態(tài)。使用Pathfinder軟件中的“Run Simulation”功能，對波音737-800客艙火災(zāi)情況下的人員疏散情況開始模擬，為保證疏散過程的普遍性，疏散過程均使用模擬10次后的平均值，具體人員疏散過程如圖2。

由圖2可知，t=0s時，火災(zāi)剛剛開始，由于反應(yīng)延遲時間的設(shè)定，艙內(nèi)人員還未開始疏散，只是剛剛注意到了火災(zāi)的發(fā)生，公務(wù)艙人員密度較低，明珠經(jīng)濟艙和經(jīng)濟艙人員密度較大；t=5s時，人員已經(jīng)開始疏散，延遲反應(yīng)時間較短的乘客已經(jīng)離開座位開始疏散，此時公務(wù)艙人員密度較小，明珠經(jīng)濟艙后部過道處人員密度較大，靠近應(yīng)急艙門的乘客已經(jīng)開始向距離較近的應(yīng)急艙門疏散，經(jīng)濟艙過道處人員密度開始增大；t=10s時，由于機組開啟艙門需要15s的時間，公務(wù)艙乘客已經(jīng)到達1號、2號艙門進行等待，此時由于明珠經(jīng)濟艙、經(jīng)濟艙乘客都已經(jīng)離開座位進行疏散且人員比較密集，所以明珠經(jīng)濟艙、經(jīng)濟艙過道處人員都比較密集。因為經(jīng)濟艙人員較多、過于擁擠，到達經(jīng)濟艙后部艙門的乘客只有2人；t=15s時，此時機組人員剛剛打開艙門，乘客從此時開始向外疏散?？团搩?nèi)的擁擠程度仍未有明顯變化，但各個艙門處的人員密度已經(jīng)達到最大；t=20s時，隨著艙門的開啟，艙門處的人員密度開始降低，但明珠經(jīng)濟艙和經(jīng)濟艙過道處的人員擁擠情況仍未得到改善，此時頭等艙的乘客已經(jīng)疏散完成；t=25s時，根據(jù)艙內(nèi)人員密度圖可以觀察到明珠經(jīng)濟艙隨著人員的疏散完成，其擁堵情況已經(jīng)得到改善；t=30s時，明珠經(jīng)濟艙的乘客已經(jīng)可以開始進行快速圖2客艙人員疏散過程及人員分布密度圖

疏散，經(jīng)濟艙乘客的擁堵情況已經(jīng)得到一定的改善；t=50s時，明珠經(jīng)濟艙的乘客已經(jīng)疏散完成，經(jīng)濟艙中部的擁堵情況一直沒有得到改善；t=70s時，經(jīng)濟艙中部的擁堵情況已經(jīng)得到改善，經(jīng)濟艙前部的乘客已經(jīng)可以開始進行快速疏散；t=90s時，艙內(nèi)僅剩7名經(jīng)濟艙后部的乘客未完成疏散；t=108s時，客艙人員疏散完成。

結(jié)語

本文針對波音737-800飛機客艙中部起火條件下，運用Pathfinder軟件對客艙內(nèi)部乘客在火災(zāi)情況下的人員疏散情況進行模擬仿真，研究了乘客整體疏散時間以及不同時刻乘客的疏散狀態(tài)特性，得到結(jié)論如下：客艙內(nèi)乘客完全完成疏散時間為108s，公務(wù)艙乘客首先完成疏散，其次是明珠經(jīng)濟艙乘客，經(jīng)濟艙乘客最晚完成疏散。

參考文獻

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