基于蚁群算法的山区高速铁路隧道火灾应急疏散最优路径研究

发布时间：2020-08-12 15:06

【摘要】：随着困难艰险山区高速铁路的大力建设,隧道在高速铁路中的比重越来越大,长大隧道和隧道群越来越多,隧道火灾发生的可能性也日益增大。由于高速列车行驶速度快,运输旅客数量大,一旦列车发生火灾,人员的生命财产和列车的正常运行将受到严重威胁,甚至影响铁路系统的运输秩序。如何实现列车火灾发生后人员的高效安全疏散,已成为山区高速铁路建设亟待解决的问题。本文以中国中铁股份有限公司重点课题“困难艰险山区高速铁路救援系统研究”为依托展开研究,主要从以下几个方面展开研究工作：首先,通过对目前山区铁路疏散逃生救援路径优化的研究分析和目前主要几种路径优化算法的比较,提出利用蚁群算法进行隧道疏散路径优化,并总结其可行性与相对其他算法的优势。然后,结合山区隧道疏散救援的实际环境,提出利用自适应蚁群算法进行优化,从自适应调整信息素挥发因子、信息素更新策略、引入当量长度等方面进行算法的改进与适应。接着,通过研究对比目前国内外隧道救援定点设置方式与隧道安全疏散方案,从洞内疏散和洞外疏散两种方式上设计隧道的疏散模块,确定利用蚁群算法进行全局路径优化的基本思路,并确立疏散路径的结点的划分方法。最后,以某隧道和某隧道群为实例,分别从洞内疏散和洞外疏散两方面展开分析,利用蚁群算法进行全局疏散路径优化,得到疏散路径库和疏散总时间。并且与基本蚁群算法相比较疏散结果与优化代数,证明自适应蚁群算法的可靠性和良好的全局搜索能力；与Pathfinder等传统算法比较疏散时间,证明蚁群算法在山区应急疏散路径优化过程中的良好表现。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U458
【图文】：

疏散通道,路况,系数,有毒有害气体

现定义各种不同路况疏散通道的通行难易程度系数为（＝＾，式中：Ｖ。表示人员逡逑Ｖ，逡逑在平直通道上的正常行走速度；Ｖ，表示不考虑热自ｇ、能见度、有毒有害气体等影响的逡逑情况下，人在不同路径环境下的通行速度。根据相关学者对人员步行速度的研究Ｐ７１，逡逑不同路况疏散通道通行速度Ｖ与难易系数《的取值见表３－２。逡逑表３－２不同路况疏散通道的通行速度与难易系数逡逑步行状态逦ｖ（ｍ／邋Ｓ）逦《逦步行状态逦ｖ（ｍ／邋Ｓ）逦《逡逑用手巧脚爬争于逦0７＾逦２７＾逦用手和膝爬行逦0￣４0逦３７３３逡逑下楼梯逦０．８６逦１．５４逦上楼梯逦０．６５逦２．０５逡逑平直通道逦１．３３逦１逦弯腰走逦０．６０逦２．邋２２逡逑设桥梁独立梯道的斜率为４，下楼梯的难易系数《取１．５４，路径的当量系数可表示逡逑为：逡逑

示意图,梯道,示意图,疏散通道

示意图,下滑速度,布设位置,倾斜角度

具有较高的逃生效率。在工程建设方面，已在国内多个越江隧道中普遍采用Ｐ８Ｕ３９］。桥逡逑梁疏散通道建设可Ｗ在此基础上进行改进，通过在梁翼处设计预留疏散入口，进行疏逡逑散如图３－５所示。逡逑图３－５逃生滑梯布设位置示意图逡逑经试验研究表明，当逃生滑梯的倾斜角度为３０°时，人员的下滑速度约为２ｗ／ｓ，逡逑对应疏散难易系数《为化６７。为方便计算，现作出如下假设：滑梯斜率为／ｔ，逃生人员逡逑依次每隔Ｉｓ从滑梯滑下，间隔距离为２邋ｍ，由于不存在并行情况，故将逃生滑梯的疏逡逑散过程简化为排队模型。考虑到平面疏散通道的并行容量０约为２￣２．５，与当行人自由逡逑行走时前后方向不受干扰的最小距离９。为ｌ．ＵｉｉＪＷｆＷ，其路径的当量系数为：逡逑／３（５，）邋＝邋—＝逦（３－１５）逡逑－２泌邋Ｖ＊２＋ｌ邋化＋］＿逡逑（３）柔性滑袋逃生模式逡逑柔性淆袋是一种广泛应用于欧美国家的高空火灾逃生设施，能够保证逃生人员在逡逑不受到高温、烟气、有毒有害气体的干扰的前提进行逃生疏散

【参考文献】