本文關(guān)鍵詞：高層建筑人員疏散的蟻群算法數(shù)學模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

基于蟻群算法的礦井火災救災最短路徑研究

第9期王偉杰：基于蟻群算法的礦井火災救災最短路徑研究

表2當量長度鄰接矩陣

L（Eij）1

2345678

10205329InfInfInfInfInf

22050Inf274InfInfInfInf

3329Inf012573InfInf356

4Inf2741250Inf539InfInf

5InfInf73Inf0InfInf524

6InfInfInf539Inf036Inf

··69

Eij Eij Eij ，巷道各通行難易程度系數(shù)為β1 ，，β2 ，

Eij …，βn ，則定義巷道當量長度如下：

Eij Eij Eij Eij Eij +β2 +…+βn 1+β1 L = ·l （2）由此可計算井下各條巷道的當量長度。

設(shè)井下受災人員所在地點到安全地點的某條避災路徑用P表示,且該路徑包含n條巷道,救災路徑中的第k條巷道用Ek表示,且Ek∈E，則該路徑P可E1,E2,…,Ek,…,En∈描述為:P=∈，且該條救災路徑的當量長度為

Ek Li=ΣL ,Ek∈P

k=1n

7Inf

InfInfInfInf36060

8InfInf356Inf524Inf600

表3最小路徑計算表

（3）

最短路徑1→21→31→3→41→3→51→3→8→7→61→3→8→71→3→8

路徑長度/m

205329454402781745685

2煤礦應用實例

在搜索最短避災路徑的計算程序中，首先對巷

道的通行進行判別，如果某條巷道已有煙流或氣溫超過允許通行的溫度,或當避災人員通過該高溫巷道所需要的時間大于耐受時間,則分別在救災路線和避災路線的選擇中視該條路線的當量長度為無窮大,即不可通行。對其它可通行巷道,按上述方式計算出當量長度,從而形成巷道當量長度的新數(shù)組。

該例選取神東煤炭集團柳塔煤礦的12107工作面附近巷道數(shù)據(jù)進行救援最短路徑設(shè)計,為了方便敘述與設(shè)計,選取其中8個關(guān)鍵節(jié)點之間的巷道分支進行計算。這8個節(jié)點之間的距離矩陣如表1所示,如果兩節(jié)點不直接相連,就把它們之間的距離設(shè)為無窮大,用Inf表示。

利用上文提出的計算巷道當量長度的方法，計算得到這10條巷道的通行難易程度系數(shù)及當量長度，如表1所示。

表1

巷道E12

E13E24E34E35E38E46E58E67E78

實際長度/m158274274114612743373083030

通行難易程度系數(shù)及當量長度

β10.50.40.20.30.10.10.20.10.20.3

β20.40.10.10.20.20.40.30.50.30.2

β30.20.30.20.30.30.50.20.40.50.6

β400.40.500.400.50.400.4

β50.2000.30.20.30.40.30.20.5

當量長度/m205329274125733565395243660

路徑，計算如表3所示。

從而得知從起點到其它各節(jié)點的最優(yōu)路徑以及路徑長度，為礦并火災救援提供決策支持，指導礦井火災救援工作�？紤]巷道有效寬度、巷道有效高度、巷道坡度、巷道風速、路面濕度和粘度、障礙物、有毒有害氣體及高溫煙流等因素，引入蟻群算法求解最優(yōu)路徑的運算過程。結(jié)合選取節(jié)點的坐標，蟻群算法的參數(shù)設(shè)置同上，基于Matlab軟件進行路徑優(yōu)化，得到結(jié)果如下：救援的最短路徑為2→1→3→5→8→7→6→4，最短救援總路徑長度為1.46km。

從而得知從救援起點到其它各節(jié)點的最短路徑及路徑當量長度,以及最短救援總路徑長度及搜索遍歷各點的順序，為礦井應急救援中的應用提供輔助決策支持，節(jié)約了救援時間，提高了救援效率。

3結(jié)語

（1）定義巷道通行難易程度系數(shù)，并闡述了其計算方法，基于救援工作的路徑選擇問題，建立了巷道當量長度體系。

（2）應用于柳塔礦的礦井火災應急救援設(shè)計中，得到始點到各點的最短路徑，及遍歷各個點的最短路徑，為救援最短路徑的選擇提供理論支撐。參考文獻：

[1][2][3][4][5]

王德明，王省身.計算機選擇礦井火災時期最佳避災路線研究[J].中國礦業(yè)大學學報，1994,23（3）:27-28.

陳金國,朱金福.降低礦井災難程度的危機逃逸路徑模型研究[J].人類工效學,2007,13（3）:38-40.

曹樹剛，王延釗，盧華瑋.高層建筑人員疏散的蟻群算法數(shù)學模型[J].重慶大學學報：自然科學版，2007（12）:47-50.段海濱.蟻群算法原理及其應用[M].北京:科學出版社，2005.崔崗,王德明,王省身.礦井火災時期井巷可通行性及選擇最佳救災與避災路線的研究[J].煤炭學報，1994（1）:58-64.

（責任編輯

王鳳英）

表中，β1，β2，β3，β4，β5分別表示基于巷道有效寬度、巷道有效高度、巷道坡度、巷道風速、路面濕度和

粘度的巷道通行難易程度系數(shù)。

從而可得以當量長度為權(quán)重的鄰接矩陣如表2所示。

將蟻群算法用MATLAB編程實現(xiàn)，即可得到救災始點到各個可能存在被困人員的巷道節(jié)點的最短

  本文關(guān)鍵詞：高層建筑人員疏散的蟻群算法數(shù)學模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。