本文關(guān)鍵詞：高層建筑人員疏散的蟻群算法數(shù)學(xué)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(zāi)救災(zāi)最短路徑研究

第9期王偉杰：基于蟻群算法的礦井火災(zāi)救災(zāi)最短路徑研究

表2當(dāng)量長(zhǎng)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(dāng)量長(zhǎng)度如下：

Eij Eij Eij Eij Eij +β2 +…+βn 1+β1 L = ·l （2）由此可計(jì)算井下各條巷道的當(dāng)量長(zhǎng)度。

設(shè)井下受災(zāi)人員所在地點(diǎn)到安全地點(diǎn)的某條避災(zāi)路徑用P表示,且該路徑包含n條巷道,救災(zāi)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(zāi)路徑的當(dāng)量長(zhǎng)度為

Ek Li=ΣL ,Ek∈P

k=1n

7Inf

InfInfInfInf36060

8InfInf356Inf524Inf600

表3最小路徑計(jì)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(zhǎng)度/m

205329454402781745685

2煤礦應(yīng)用實(shí)例

在搜索最短避災(zāi)路徑的計(jì)算程序中，首先對(duì)巷

道的通行進(jìn)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(dāng)避災(zāi)人員通過該高溫巷道所需要的時(shí)間大于耐受時(shí)間,則分別在救災(zāi)路線和避災(zāi)路線的選擇中視該條路線的當(dāng)量長(zhǎng)度為無窮大,即不可通行。對(duì)其它可通行巷道,按上述方式計(jì)算出當(dāng)量長(zhǎng)度,從而形成巷道當(dāng)量長(zhǎng)度的新數(shù)組。

該例選取神東煤炭集團(tuán)柳塔煤礦的12107工作面附近巷道數(shù)據(jù)進(jìn)行救援最短路徑設(shè)計(jì),為了方便敘述與設(shè)計(jì),選取其中8個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之間的巷道分支進(jìn)行計(jì)算。這8個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離矩陣如表1所示,如果兩節(jié)點(diǎn)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(jì)算巷道當(dāng)量長(zhǎng)度的方法，計(jì)算得到這10條巷道的通行難易程度系數(shù)及當(dāng)量長(zhǎng)度，如表1所示。

表1

巷道E12

E13E24E34E35E38E46E58E67E78

實(shí)際長(zhǎng)度/m158274274114612743373083030

通行難易程度系數(shù)及當(dāng)量長(zhǎng)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(dāng)量長(zhǎng)度/m205329274125733565395243660

路徑，計(jì)算如表3所示。

從而得知從起點(diǎn)到其它各節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)路徑以及路徑長(zhǎng)度，為礦并火災(zāi)救援提供決策支持，指導(dǎo)礦井火災(zāi)救援工作�？紤]巷道有效寬度、巷道有效高度、巷道坡度、巷道風(fēng)速、路面濕度和粘度、障礙物、有毒有害氣體及高溫?zé)熈鞯纫蛩兀�引入蟻群算法求解最�?yōu)路徑的運(yùn)算過程。結(jié)合選取節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，蟻群算法的參數(shù)設(shè)置同上，基于Matlab軟件進(jìn)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(zhǎng)度為1.46km。

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

3結(jié)語(yǔ)

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

（2）應(yīng)用于柳塔礦的礦井火災(zāi)應(yīng)急救援設(shè)計(jì)中，得到始點(diǎn)到各點(diǎn)的最短路徑，及遍歷各個(gè)點(diǎn)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(xiàn)：

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（責(zé)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(fēng)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(dāng)量長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)，即可得到救災(zāi)始點(diǎn)到各個(gè)可能存在被困人員的巷道節(jié)點(diǎn)的最短

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