基于元胞自动机人员疏散仿真的客船布置优化研究

发布时间：2017-08-23 00:07

  本文关键词：基于元胞自动机人员疏散仿真的客船布置优化研究

  更多相关文章： 客船布置 元胞自动机 人员疏散 MATLAB仿真

【摘要】：人类文明起源于富集的水域，水上交通的历史源远流长，船舶也在不断地向大型化、高档化发展。随着人们生活档次的提高，国内沿海风光、岛屿景点，甚至异域胜地已经成为了很多人的首选。旅游热的不断增温，海上旅客运输的规模有了很大的提高，国内的琼州海峡、舟山群岛和港澳台等地区，都已经开通了大量的客运航线；此外，我国与东南亚诸国的旅游航线也逐渐增多。然而，客船一旦发生海上事故，造成的人命财产损失不可估量。从近100年发生的海难事故统计数据来看，船舶设计工作者将更多的时间和精力用于确保船舶安全性是十分必要的。 本文从人员疏散的角度出发，探索性地研究了客船在发生紧急情况后，不同布置方案的疏散效率问题，并以疏散时间为衡量指标，进一步优化了客船的甲板布置设计。 论文讨论了船舶布置方案的特殊性和人员心理的复杂性，并利用元胞自动机理论，建立了符合客船人员疏散的“场地模型”，并在MATLAB中编写了其仿真程序，成功地解决了多层疏散任务中的多出口目标问题。 运用本文建立的疏散模型，论文详细探讨了客船甲板的中轴式布局与周边式布局、不同走廊宽度、不同出口分布情况与人员疏散效率的关系，并通过程序运行的结果，画出了对应情况下的疏散时间变化曲线图，，从而得出了最优布置方案。同时，针对大型公共舱室，论文还研究了人员的不同初始分布方案对疏散过程与疏散路线的影响。在各程序的运行过程中，人员的拥堵、驻留、折回等现象都得到了很好的模拟，同时，各程序的演示过程也合理的解释了对应情况下疏散快慢的原因。 最后，论文以600客位客船为研究对象予以应用，验证了方法的有效性和可行性，对客船的优化布置提出了有益建议，为后续的船舶设计者提供了技术支持。
【关键词】：客船布置 元胞自动机 人员疏散 MATLAB仿真
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.11
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-6
• 目次6-8
• 第1章 引言8-17
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 船舶布置国内外研究现状9-11
• 1.3 人员疏散国内外研究现状11-14
• 1.3.1 发展历程11-12
• 1.3.2 国内外研究现状12
• 1.3.3 疏散模型与疏散软件12-14
• 1.4 研究内容14-17
• 1.4.1 主要研究工作14
• 1.4.2 论文创新点14-15
• 1.4.3 论文组织结构15-17
• 第2章 客船人员疏散模型17-29
• 2.1 客船布置特点17-18
• 2.2 当前常用的人员疏散模型分析18-27
• 2.2.1 格子气模型18-20
• 2.2.2 社会力模型20-21
• 2.2.3 元胞自动机模型21-27
• （一）元胞自动机的定义21-23
• （二）元胞自动机的组成23-26
• （三）元胞自动机的特征26-27
• 2.3 客船人员疏散模型27-29
• 第3章 元胞自动机理论的客船疏散模型建立29-41
• 3.1 疏散效率影响因素29-30
• a）总路程影响因素29
• b）人员速度影响因素29-30
• 3.2 FF 场地模型30-41
• 3.2.1 参数设定31-32
• 3.2.2 模型建立32-41
• 第4章 元胞自动机的 MATLAB 程序实现41-57
• 4.1 建模思路42-43
• 4.2 人员位置初始化43-45
• 4.3 静态场强计算程序45-49
• 4.4 动态场强计算程序49-50
• 4.5 人员位置更新50-52
• 4.6 矩阵转化图形52-57
• 第5章 客船优化布置实例应用57-76
• 5.1 优化对象57-58
• 5.2 系统开发环境58-59
• 5.3 起居舱室优化59-69
• 5.3.1 中轴式与周边式60-62
• 5.3.2 走廊宽度62-65
• 5.3.3 新增出口65-69
• 5.4 公共舱室优化69-76
• 5.4.1 随机分布情况72
• 5.4.2 整齐围坐情况72-76
• 第6章 结论与展望76-79
• 6.1 结论76-77
• 6.2 课题展望77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间的主要科研成果83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 宋卫国;于彦飞;张和平;;某大型商贸中心的人员疏散性能化分析[J];中国工程科学;2005年10期

2 房志明;宋卫国;胥旋;;一种多格子模型的实现及其对单室疏散过程的分析[J];火灾科学;2008年03期

3 朱孔金;杨立中;;房间出口位置及内部布局对疏散效率的影响研究[J];物理学报;2010年11期

4 谢灼利,张建文,魏利军,刘骥;地铁车站站台火灾中人员的安全疏散[J];中国安全科学学报;2004年07期

5 卢春霞;;人群流动的波动性分析[J];中国安全科学学报;2006年02期

6 陈晋;张盼娟;杨伟;李强;;基于系统动力学模型的影剧院人员疏散策略[J];自然灾害学报;2005年06期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 李健;考虑环境信息和个体特性的人员疏散元胞自动机模拟及实验研究[D];中国科学技术大学;2008年

2 朱诺;基于视频检测和元胞自动机的人群疏散机理研究[D];北京交通大学;2012年

3 朱孔金;建筑内典型区域人员疏散特性及疏散策略研究[D];中国科学技术大学;2013年

本文编号：721817