火灾环境下船舶人员疏散路径优化算法研究

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近年来船舶安全事故频发,国际海事组织和各船级社等对船舶安全性愈发关注。本文基于国际海事组织对船舶人员撤离评估的指导意见和评估方法,以及通过对国内外船舶疏散能力评估、普通条件下的路径优化算法和船舶人员路径优化算法等领域的研究分析,提出了一种遍历式求解船舶人员所有可选疏散路径方案,并且将严格按照MSC.1/Circ.1533求解下的撤离时间作为评估参考量,评估分析得到船舶人员最优疏散路径方案。本文的主要研究内容如下:(1)基于国际海事组织其海上安全委员会颁发的MSC.1/Circ.1533导则中,对船舶人员撤离时间的计算要求,使用数学公式演化得出船舶人员撤离时间求解方法,对船舶人员疏散时撤离时间进行数值定义,并考虑人员静态叠加分析分别对人员流速和计算流量两种撤离时间求解中间变量进行多段式线性函数定义,给出船舶人员撤离时间的求解方法。(2)基于国家标准中消防安全工程指导文件,对船舶人员火灾环境下撤离时间进行分析研究,定义了探测报警时间和火灾发生区域的房间内撤离时间的计算方法;定义了船舶人员火灾环境下人员疏散的精准数学模型,引入火灾环境下的路径当量距离,以权衡火灾中其他因素,如:烟气因子的影响、障碍物的影响、坡度的影响等等;最后,定义了火灾环境下船舶人员撤离时间的求解方法。(3)基于对路径优化算法原理进行分析研究,主要使用算法——Dijkstra算法;然后,结合火灾环境下人员撤离时间求解方法,使用回溯法进行深度递归思想优化了Dijkstra算法,得到火灾环境下船舶人员应急逃生优化算法,并通过Matlab程序对算法进行实现,其中包括:最短路径算法、路径遍历算法、流速流量求解算法以及撤离时间求解算法。(4)基于现实疏散条件和图论理论提出了路径优化算法输入参数中关键元素——节点,提出了对疏散区域节点的定义和优化方法;通过火灾环境下人员疏散路径优化算法,对半潜式生活平台中部分住舱人员,火灾环境下进行应急逃生疏散路径优化求解,撤离时间作为评估要素,得出最优撤离方案;最后,应用Pathfinder软件对该半潜式平台部分住舱人员应急逃生进行仿真模拟,并对路径优化算法求解得到的可选路径方案进行仿真模拟,得出时间影响因子,进行评估对比分析。
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