一种船舶进水情况下的人员应急逃生路径规划方法及计算机设备技术

本发明专利技术公开了一种船舶进水情况下的人员应急逃生路径规划方法。所述人员应急逃生路径规划方法包括以下步骤：步骤1：模拟船舶进水，监测船体进水量变化情况、进水舱室水位高度变化情况以及船体运动角度；步骤2：以进水时间作为暂时安全校核因素对进水区域人员逃离至进水区域出口的路径进行规划；步骤3：以MSC规定撤离时间作为安全指标校核步骤2的规划路径。本发明专利技术用以解决船舶发生进水时如何选择最优逃生路径的问题。逃生路径的问题。逃生路径的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶进水情况下的人员应急逃生路径规划方法及计算机设备


[0001]本专利技术涉及路径规划领域，具体涉及一种船舶进水情况下的人员应急逃生路径规划方法及计算机设备。

技术介绍

[0002]随着海洋能源开发技术的发展，各国对船舶的需求量在增大，船舶大型化已经成为船舶行业发展的趋势。海面上海洋结构物增多将增大船舶发生破损事故的概率，有极大的安全隐患。大型船舶一旦发生外板破损，海水将涌入，将导致货物受损、人员恐慌、造成经济损失及人员伤亡。
[0003]船舶破损可能会造成船体内出现大量压载水和自由水，这可能导致船舶在达到静力平衡前倾覆，并且该倾覆过程的持续时间非常短。相对于人员疏散来说，对于在极短时间发生倾覆的情况无研究意义。而对于在破损发生后，破损进水并未导致船舶在短时间内发生倾覆，而是由船舶剧烈晃动后逐渐趋于平稳并达到新的平衡，此时船舶在某个倾角平衡或者在某个倾角范围内小幅波动，虽然船舶逐渐稳定并未倾覆但是由于海上存在诸多不稳定因素对于船上人员来说也需要迅速撤离。由于舱室进水的缘故，人员撤离路径也需要做出调整，不同区域(区域是指在分舱长度范围内沿纵向划分的区间)的人员所选择的逃生路径也不相同，因此需要针对不同区域规划人员逃生路线。进水区域内的人员首先需要逃离发生进水的区域，然后再从相对较安全的区域前往集合站，未发生进水区域的人员在收到报警信号后则按照规划的路线(将进水区域作为不可用区域进行规避)前往集合站。
[0004]本专利技术针对船舶进水情况，将进水时间作为暂时安全校核因素对进水区域人员逃离进水区域的路径进行优化，将MSC规定撤离时间作为安全校核因素对全船撤离路径进行路径优化，最终构建出进水情况下的人员应急疏散逃生最优撤离路线的一种船舶进水情况下的人员应急逃生路径规划方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种船舶进水情况下的人员应急逃生路径规划方法及计算机设备，本专利技术用以解决船舶发生进水时如何选择最优逃生路径的问题。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种船舶进水情况下的人员应急逃生路径规划方法，所述人员应急逃生路径规划方法包括以下步骤：
[0008]步骤1：模拟船舶进水，监测船体进水量变化情况、进水舱室水位高度变化情况以及船体运动角度；
[0009]步骤2：以进水时间作为暂时安全校核因素对进水区域人员逃离至进水区域出口的路径进行规划；
[0010]步骤3：以MSC规定撤离时间作为安全指标校核步骤2的规划路径。
[0011]进一步的，将流体求解域被分为有限数量相互毗邻的控制体，将守恒方程应用于每一个控制体上，所述守恒方程为：
[0012][0013]其中，φ为通用变量；V为控制体积；Γ为广义扩散系数；S为广义源项；t为时间；ρ为密度。
[0014]进一步的，所述步骤2具体包括以下步骤：
[0015]步骤2.1：获取从起点到进水区域出口所有撤离路线；
[0016]步骤2.2：求解步骤2.1中从起点到进水区域出口所有撤离路线的行进时间T
S
，
[0017]步骤2.3：确定进水时间；
[0018]步骤2.4：判断T
S
是否小于船舶进水时间，从符合进水时间的路线中选取时间最短的路径为进水区域的最优撤离路径，其余符合要求的路径作为备选路径。
[0019]进一步的，所述步骤2.2求解从起点到进水区域出口所有撤离路线的行进时间T
S
具体方法为：
[0020][0021]其中，R为人员疏散反应时间；T
L
为撤离路线长度；v为人员行走速度；
[0022]所述人员行走速度的计算方法为：
[0023]v＝v0·
γ
·
k
ꢀꢀꢀ
(3)
[0024]其中，v0表示人员初始速度，k为船舶倾斜对行走速度的影响，γ为水深对人员速度的折减系数
[0025]所述水深对人员速度的折减系数γ为为：
[0026]γ＝
‑
0.00526x+1
ꢀꢀꢀ
(4)
[0027]其中，x为水深。
[0028]进一步的，所述步骤2.3具体为：进水时间是瞬时进水和持续进水的总时间，当破口处瞬时进水速度趋于0时，则表明船舶不再进水即可认定为进水结束，此阶段为进水时间，破口处进水速度为s通过船体单位时间内总进水量变化计算，不考虑破口各处流速差异，具体公式为：
[0029][0030]其中，q为船体内总进水量；q(t)为t时间段内船体总进水量；q(t+Δt)为t+Δt时间段船体内总进水量；A为破口面积；q(t+Δt)
‑
q(t)为在Δt时间船体的进水量，除以破口面积A则得到t时刻破口瞬时进水速度；
[0031]由公式(11)对船舶进水量变化曲线进行处理，得到瞬时进水速度变化曲线，当v趋于0时即可判定为进水结束。
[0032]进一步的，所述步骤3具体包括以下步骤：
[0033]步骤3.1：获取从起点到集合站的所有撤离路线，将进水区域作为不可用区域进行规避，并获取各撤离路线分支路径人数N和船体倾斜角度；
[0034]步骤3.2：基于步骤1的所有撤离路线，计算撤离路线上人员行走速度v和具体流量
F
S
；
[0035]步骤3.3：计算撤离时间T；
[0036]步骤3.4：基于步骤3.1至3.3，判断每条撤离路线的撤离时间T是否符合MSC规定，撤离时间T符合MSC规定的撤离路线中选取撤离时间最短的路径为最优路径，其他符合MSC规定的为备选路径。
[0037]进一步的，所述疏散安全性按下式计算：
[0038][0039]其中R为人员疏散反应时间；n为最大允许疏散时间。
[0040]进一步的，计算总撤离时间T，可按下式计算：
[0041][0042][0043][0044]其中，由步骤2计算得出t
l
为起点撤离至集合站行进时间；δ为修正系数，取1.3；L
j
为路径方案，i为疏散人流，该条撤离路线中共含有j条分支路径；L
y
为该条撤离路线中第y条分支路径的长度；v
y
为该条撤离路线中第y条分支路径中的人员速度；N
y
为该条撤离路线中第y条分支路径中的总人数；F
sy
为该条撤离路线中第y条分支路径中的具体流量；W
cy
为该条撤离路线中第y条分支路径中的静宽度。
[0045]进一步的，所述步骤3.4具体为：
[0046]步骤3.4.1：若在MSC规定撤离时间内所有人员均安全撤离则认定为该路径为人员应急逃生优选路径，若只有一条优选路径，则其为最优路径；若出现多条优选路径，则所有优选路径中撤离时间最短的路径为最优路径，其余为备选路径；
[0047]步骤3.4.2：若在MSC规定撤离时间内所有人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶进水情况下的人员应急逃生路径规划方法，其特征在于，所述人员应急逃生路径规划方法包括以下步骤：步骤1：模拟船舶进水，监测船体进水量变化情况、进水舱室水位高度变化情况以及船体运动角度；步骤2：以进水时间作为暂时安全校核因素对进水区域人员逃离至进水区域出口的路径进行规划；步骤3：以MSC规定撤离时间作为安全指标校核步骤2的规划路径。2.根据权利要求1所述一种船舶进水情况下的人员应急逃生路径规划方法，其特征在于，将流体求解域被分为有限数量相互毗邻的控制体，将守恒方程应用于每一个控制体上，所述守恒方程为：其中，φ为通用变量；V为控制体积；Γ为广义扩散系数；S为广义源项；t为时间；ρ为密度。3.根据权利要求2所述一种船舶进水情况下的人员应急逃生路径规划方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：步骤2.1：获取从起点到进水区域出口所有撤离路线；步骤2.2：求解步骤2.1中从起点到进水区域出口所有撤离路线的行进时间T
S
，步骤2.3：确定进水时间；步骤2.4：判断T
S
是否小于船舶进水时间，从符合进水时间的路线中选取时间最短的路径为进水区域的最优撤离路径，其余符合要求的路径作为备选路径。4.根据权利要求3所述一种船舶进水情况下的人员应急逃生路径规划方法，其特征在于，所述步骤2.2求解从起点到进水区域出口所有撤离路线的行进时间T
S
具体方法为：其中，R为人员疏散反应时间；T
L
为撤离路线长度；v为人员行走速度；所述人员行走速度v的计算方法为：v＝v0·
γ
·
k
ꢀꢀꢀꢀ
(3)其中，v0表示人员初始速度，k为船舶倾斜对行走速度的影响，γ为水深对人员速度的折减系数所述水深对人员速度的折减系数γ为为：γ＝
‑
0.00526x+1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，x为水深。5.根据权利要求3所述一种船舶进水情况下的人员应急逃生路径规划方法，其特征在于，所述步骤2.3具体为：进水时间是瞬时进水和持续进水的总时间，当破口处瞬时进水速度趋于0时，则表明船舶不再进水即可认定为进水结束，此阶段为进水时间，破口处进水速度s通过船体单位时间内总进水量变化计算，不考虑破口各处流速差异，具体公式为：
其中，q为船体内总进水量；q(t)为t时间段内船体总进水量；q(t+Δt)为t+Δt时间段船体内总进水量；A为破口面积；q(t+Δt)
‑
q(t)为在Δt时间船体的进水量，除以破口面积A则得到t时刻破口瞬时进水速度；由公式(11)对...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淼，郭明阳，张海鹏，韩端锋，赵楠，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：