摘 要

随着现代全球化战略构想的提出，中国与世界各国的联系日益密切，尤其是海上经济的增长，海上旅游业取得了长足的发展。近年来，邮轮越来越多，游客数量也随之增加，这给我们带来经济的同时也带来了各种挑战。为了缓解这种情况，大型邮轮数量在不断增加，与此同时安全问题也日益尖锐。一般情况下，在邮轮建设过程中由于考虑到成本问题，通常邮轮内部结构会十分紧密，空间狭小，有些地方甚至只能允许一人通行。在如此狭窄而封闭的环境下，一旦发生应急事件，需要组织人员撤离时，如果没有合理的逃生系统指引，这将造成非常严重的后果，人员堵塞场面失控现象也会接踵而至，这会使得人们的生命财产安全受到非常严重的威胁。因此，对于邮轮人员疏散进行研究尤为重要。基于此，本文主要研究了以下几个方面的内容：

1. 研究了应急疏散情景下邮轮人员的行为情况，通常情况下，人们会对船上陌生的环境里会从容的熟悉身边的环境，并有效的记住这些，但是当发生紧急事件时，人们会对陌生的环境心生恐惧，加之事件的影响，人们往往会产生非正常的心理，从而使自己失去判断能力。而这些应急行为，人们通常会有一些共同的特征，因此我们需要研究这些应急情况下人们的心理，从而更好地设计逃生系统。
2. 介绍了邮轮的舱体结构，了解其具体环境参数，并通过栅格网络法建立邮轮的空间模型，定义和描述了邮轮的网络节点和疏散通道的属性和位置，最终通过比例缩小，完成对邮轮结构的建模。
3. 通过群集智能算法中蚁群算法来对邮轮逃生系统做路径规划，在matlab环境中采用蚁群算法，并设置了合适参数来进行仿真测试，最终模拟出人员在疏散时采用的路径，得到了邮轮应急疏散时最优路径选择。

关键词：应急疏散；matlab；蚁群算法；栅格标识法

Abstract

With the proposal of the modern globalization strategy, China is increasingly in close contact with other countries in the world, especially with the growth of the marine economy, and the marine tourism industry has made great progress. In recent years, there are more and more cruise ships, and the number of tourists is also increasing, which brings us economy and challenges. In order to alleviate this situation, the number of large-scale cruise ships is increasing, at the same time, the safety problem is becoming increasingly acute. In general, due to the consideration of the cost during the cruise construction, the internal structure of the cruise ship will be very close and the space will be narrow, and some places can only allow one person to pass. In such a narrow and closed environment, in the event of an emergency, when it is necessary to organize the evacuation of personnel, if there is no reasonable escape system guidance, this will cause very serious consequences, and the phenomenon of people blocking the scene out of control will come one after another, which will make people's life and property safety be seriously threatened. Therefore, we need to study the evacuation of cruise ship personnel. Based on this, this study will start from the following points:

1. Studied the behavior of cruise ship personnel under the emergency evacuation situation. Usually, people will be familiar with the surrounding environment calmly in the unfamiliar environment on board and remember these effectively. However, when an emergency occurs, people will be afraid of the unfamiliar environment. In addition to the impact of the event, people will often have abnormal psychology, so that they lose their judgment Ability. And these emergency behaviors, people usually have some common characteristics, so we need to study people's psychology in these emergency situations, so as to better design the escape system.

2. Introduce the cabin structure of cruise ship, understand its specific environmental parameters, establish the space model of cruise ship by grid network method, define and describe the attributes and positions of network nodes and evacuation channels of cruise ship, and finally complete the modeling of cruise ship structure by reducing the proportion.

3. The ant colony algorithm in the cluster intelligent algorithm is used to plan the route of the cruise ship escape system. The ant colony algorithm is used in the MATLAB environment, and the appropriate parameters are set to carry out the simulation test. Finally, the route adopted by the personnel in the evacuation is simulated, and the best route selection in the emergency evacuation of the cruise ship is obtained.

Key Words：Emergency evacuation; MATLAB; ant colony algorithm; grid identification method

目 录

第1章 绪论 1

1.1 设计的目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外人员疏散研究现状 1

1.2.2 国内人员的疏散研究现状 2

1.3 研究的基本内容及目标 3

第2章 群集智能算法 4

2.1 群集智能算法的原理 4

2.1.1 蚁群算法（AS） 4

2.1.2粒子群算法（PSO） 5

2.1.3鱼群算法 5

2.2 蚁群算法的数学结构模型 5

2.2.1 蚂蚁觅食行为与信息素 5

2.2.2 蚁群觅食策略的优化机理 6

2.2.3 蚁群算法的数学模型 6

2.2.3 各参数的作用及影响 7

第3章 应急疏散理论研究 9

3.1客观因素 9

3.1.1火灾过程中有毒性物质的影响 9

3.1.2辐射热的危害 9

3.1.3耗氧量的危害 9

3.2疏散时间的主要影响因素 10

3.2.1从感知到开始疏散的时间 10

3.2.2从开始疏散到疏散结束的时间 10

3.3疏散人员行为分析 10

第4章 邮轮建模及MATLAB仿真 13

4.1 邮轮环境结构 13

4.2 栅格标识法 14

4.2.1建模方法 14

4.2.2栅格环境到图的逻辑对应关系 15

4.2.3邮轮环境建模 16

4.3 matlab仿真 16

4.3.1算法参数的设置 16

4.3.2 邮轮路径规划 17

第5章 结论 19

参考文献 20

致谢 24

第1章 绪论

1.1 设计的目的及意义

目前由于邮轮的大规模投入使用，围绕邮轮而展开的经济链也成为最近最炙手可热的领域，来邮轮观光旅游的游客数量也在与日俱增。由于人们物质生活水平的不断提高，人们对邮轮观光旅游渐渐产生了浓厚的兴趣，因此世界对邮轮的需求也在不断地增长，这也促进了游客对邮轮安全保护问题的担忧。而在现代邮轮运营中，如果发生灾害，其损失将是非常巨大的。所以，为了解决邮轮的安全疏散和救援管理的问题，现在许多疏散学者展开了对邮轮应急疏散和逃生系统的设计，借此希望解决目前所遇到的难题和困扰。

应急疏散问题是公共安全和消防安全工程的研究的重要领域，像美国的911事件、四川汶川大地震以及日本的地震海啸等，疏散问题已经成为世界各国研究者的焦点，与此同时，一些人员密集场所在发生紧急情况时，人们快速而安全的逃生，不仅关乎社会公共安全卫生，同时牵扯到每个人生命财产安全。现代邮轮结构复杂，空间狭小，在运营时，疏散问题尤为重要，尤其是在发生应急灾难、恐怖袭击等突发事件时，如何确保人们的生命财产安全，快速而安全的逃离事故场所，这是迫切需要解决的问题。而游客在疏散时，不仅会受到相互之间吸引力的影响，而且还会受到自身的行为等诸多因素的干扰。因此，我们需要对邮轮逃生疏散过程中的游客行为反应进行研究，因此对于邮轮结构、舱体环境、游客应急疏散路线等方面有着深远的研究意义。上世纪70年代，应急疏散的研究还处于初步阶段，那是主要途径是对灾后一些幸存者的问卷调查，以及对人员的心理、行为等进行了研究观察与记录。到了80年代中后期，计算机的迅猛发展给研究带来了便利，国内外很多研究人员采用了计算机仿真技术、系统建模方法以及VR技术等，在许多不同的软件里开发了关于应急疏散行为的计算机模型。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外人员疏散研究现状

全球客船市场规模化，近年来客运量逐步增加（李和才，2019年，瓦内姆和斯琼，2006年）。根据劳埃德船级社Fairplay和劳埃德海事信息部数据库的数据，2011年全球滚装客船数量为2020艘，占全球客船数量的2/3，同样，运输能力为1372871名乘客，占全球客船数量的65%（Corrignan等人，2011年）。大型客船的事故概率被认为是很低的，但一旦发生事故，后果被认为是灾难性的。这在1994年沉没的爱沙尼亚客轮（船上有852名人员）遇难、1999年失火后沉没的大顺滚装客轮（船上有22名人员）获救、直接经济损失约9000万日元、2014年沉没的西沃滚装客轮等悲剧中都有体现，有304次哭泣被宣布死亡或失踪（Kim等人，2016年，Nevalainen，2015年，Sun等人，2018a）。因此，大型客船的撤离逐渐成为安全领域的首要关注问题（Ahola and Mugge，2017，Ahola et al.，2014，Vanem and Skjong，2006）。