基于改進蟻群算法的船舶人員疏散問題研究
1 引 言
現代艦船體系是一個非常復雜的系統,它有著體積龐大、結構復雜、艦載人員眾多等特點。一旦船體受到意外打擊如:艙室起火,安全通道損壞,海水倒灌等嚴重影響艦載人員生命的情況時,研究如何快速有效的將眾多船載人員疏散到安全區域是極其必要的。由于艦船通道普遍比較狹窄,艙室眾多并且通往安全區域的出口有限,如何建立合理的疏散模型成功的解決大規模疏散成為棘手的問題。
人員疏散是一個非常復雜的過程,近年來應用計算機仿真技術來研究緊急情況下人員疏散問題已經成為了一種廣為接收的方法[1]。比較成功的疏散模型有Helbing的社會力模型[2],元胞自動機模型[3]、以及基于Agent[4]的建模方法。國內外的一些專家的研究方向主要是針對火災發生時的人員疏散問題,對于大型艦船內的人員疏散問題研究較少幾乎為空白,也有一些學者做過一些常識性的工作,EVI是當今艦船疏散系統較典型的代表,但在人員疏散路線方面過分的依賴于較短路徑問題,雖然仿真效果很好但缺少嚴格理論依據,在疏散模型方面較早的宏觀模型是由Fruin[5]提出的著重從全局角度研究系統特性,但對于個體行為運動細節描述過于粗糙,Florian[6]于2011年提出了運動模型,能夠描述出節點處的動態變化,但仍不能描述個體之間的相互作用,兩種模型都無法運用到艦船當中。余為波[7]基于較短路徑的方法對艦船通道逃逸路線進行了研究,但沒有考慮到艦船人員疏散的綜合因素只用當量較短路徑來優化逃生路徑顯然缺乏說服力,陳淼[8]對艦船的通達性做出了分析,但只是對性能進行了分析沒有給出較好的疏散模型。崔喜紅[9]等給出了基于多智能體技術的人員疏散模型,計算復雜適用于小型精確疏散,卻很難應用到艦船人員大型疏散中來。本文提出了一種大型艦船內部人員疏散問題的精確數學模型,并嘗試用改進的蟻群算法解決疏散問題,在算法中構造了一種新的啟發式函數,增加人員疏散過程中的社會因素及心理因素影響。同時對艦船疏散相關內容進行了精確的數學描述,根據國際海事安全委員會(MSC)的數據要求進行了實驗仿真,為快速高效解決大規模艦船人員疏散問題提供新的思路。
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