船舶作为人类最具运载能力的交通运输工具，在现代国际社会的交流发展中扮演着重要的角色。当水上险情发生时，合理高效地展开疏散活动，意味着对船上人员人身安全的最大保障。对船上人员疏散行为的模拟与预测，对降低水上交通事故损失，引导船上逃生作业，优化船舱安全设计，有着深远的指导意义。与陆上建筑人群疏散问题相比，船舶场景中人群的疏散问题有其自身的特殊性。船上舱室结构布局的复杂与独特性，船体漂浮运动对船上行人运动能力的影响作用等因素，对船上人群疏散的分析与研究造成了极大的干扰。为了准确刻画与分析水上环境中客船人员疏散行为的规律，本文结合行人在船舶上移动受到船体运动影响的特点建立理论模型，以计算机仿真技术作为实验模拟手段，对船上乘客的疏散活动开展深入研究。
　　本文在使用多格子模型准确刻画疏散场景与行人移动的基础上，提出了一种采用行动邻域引导行人移动的新模型。在该模型中，行人在疏散进程的每一个下一步落点根据其行动邻域内的各个落点概率进行选择确定。邻域内的各落点选择概率的计算采用了拓展的经典场域模型计算方法，并通过对稀疏人群和密集人群两类场景的疏散仿真实验，对静态场系数、格子分辨度以及更新序列等参数的影响进行了研究。相比传统离散模型，本文方法对行人移动的引导使得行人在下一个时刻的落点位置和移动方向更具选择性，弱化了传统模型中轨迹呈锯齿化的问题，使得模拟轨迹更加接近现实。在前述基础上，同时考虑船上乘客密度与行动速度的关系以及避让行为，进一步对行动邻域的描述定义进行了修正，并采用不同出口宽度的实验场景进行了模拟验证，仿真结果与人群疏散实验数据相符。
　　对于水上的客船，船体运动对行人速度的影响在各个方向上具有不一致性。我们改变行动邻域的形态以匹配行人在各方向上速度的衰减。在船舶运动作用下，对于行动邻域形态的确定，提出了一个近似估算策略：首先，通过立体几何理论的分析推导，对船舶在横倾和纵倾复合作用的下倾角方向以及下倾角大小进行计算；然后，以下倾方向为指引，结合世界各海事研究机构对行人速度受船体运动影响的经验公式，计算下倾方向、右倾方向、左倾方向、上倾方向四个方向行人的移动速度；最后，以四个方向上的移动速度为轴，使用椭圆公式对行人在各个方向上的衰减速度进行近似估计。本文模型通过上述步骤，将船舶运动作用下行人的行动邻域近似描绘成一个向下倾方向延伸的椭圆形态。通过计算机实验仿真，模拟结果显示了在矩形舱室内，船体下倾方向对行人在出口的拱形分布形态特征呈现规律性的影响。当船体下倾方向与出口方向夹角越接近0°时，人群拱形越扁平，而当船体下倾方向与出口方向夹角越接近180°时，人群拱形在疏散过程中将会呈现越明显的纵向拉伸。
　　针对船舶场景中的人群疏散模拟，我们结合前文的研究成果提出了一种全局疏散模拟算法。该算法分为场景准备与疏散模拟两个阶段。在场景准备阶段，依据安全区域的相对位置，在对人群流动趋势进行合理预测的基础上，按照“整船—甲板—区块”将船舶空间分解为各个区块，并计算相应的局部静态场。进一步结合人群流向，对模拟流程中“甲板序列—区块序列—最优序列”三个层次的执行顺序进行确定。在模拟疏散阶段，将对行人在船舶中的运动特性进行考虑，并按设定顺序对船体各个区块内的行人疏散模拟仿真。我们采用一个具有两层载客甲板，300载客量，8名船员的客船作为模拟场景，对所提出的算法在客船处于水平、横倾、纵倾以及横倾纵倾复合作用等情况中的情形进行疏散仿真，实验中船上人员类型的分布参考了IMO的相关规定。在船体横倾的疏散实验中，横向下倾侧的行人通道比上浮侧积累更大流量。横倾角度相反时，整体疏散人群的分布形态规律关于船体航向呈现一定的对称性，整体疏散完成时间差异不大。在船体纵倾的疏散实验中，行人在纵倾方向具有更大移动速度，当疏散目的区域与纵倾侧方向一致时，比相反时具有更高的疏散效率，前者整体疏散时间短于后者。在同时考虑纵倾与横倾的疏散实验中，下倾方向与目的区域方向夹角呈锐角时，整体疏散时间相比该夹角呈钝角的情况短。在整船倾斜的疏散模拟仿真中，船体下倾方向与安全位置相对船体大部分人员的方向更为接近0°时，疏散时间相对更短。整船乘客疏散模拟的人群流动形态和疏散时间的规律都与实际疏散经验观测相符。
　　全文对行人移动的基本模型，船体倾斜对疏散活动的影响，以及复杂的客船空间中行人疏散模拟三个部分展开深入的研究，为船上人员疏散活动规律的分析提供了新的理论工具。