Ship pipeline collaborative layout optimization based on EPA-star algorithm

输入	$ [n_1[x_1,y_1,\text{z}_1],n_2[x_2,y_2,\text{z}_2],...,n_n[x_n,y_n,\text{z}_n]] $
输出	$ [S[x_s,y_s,\text{z}_s],b_1[x_1,y_1,\text{z}_1],...,E[x_e,y_e,\text{z}_e]] $
1	if len(path) >= 3:
2	for i in range(1,len(path)-1)：
3	last_node = path[i-1]
4	now_node = path[i]
5	next_node = path[i+1]
6	v1= now_node - last_node
7	v2= next_node - now_node
8	if v1和v2在3个方向上的乘积之和为0，
9	则path[i]为弯头点
10	else
11	不形成折弯
12	end for
13	end if

Table 2. Schematic diagram of adjacency table
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Table 2. Schematic diagram of adjacency table
标号对应点邻接表
1 P1 P1→2→4→5
2 P2 P2→1→3→6
3 P3 P3→2→4→7
4 P4 P4→1→3→8
5 P5 P5→1→6→8
6 P6 P6→2→5→7
7 P7 P7→3→6→8
8 P8 P8→4→5→7

Table 3. The pseudocode of the path pruning

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Table 3. The pseudocode of the path pruning

输入	path, obstacles
输出	pruning_path
1	pruning_path= [path[0]]
2	line_start = path[0]
3	for i in range(1,len(path))：
4	line_end = path[i]
5	if line_start与line_end的连线与障碍物发生干涉，
6	将line_end加入pruning_path
8	line_start = path[i]
9	else
10	pass
11	end if
12	end for

Table 4. Pipe interface information sheet for case 1

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Table 4. Pipe interface information sheet for case 1

编号	类型	接口坐标	延伸距离/mm
Pipe1	分支	（3 000，3 800，200）	x+100
		（7 800，3 410，500）	y+100
		（5 600，3 410，500）	0
Pipe2	分支	（3 000，2 400，250）	x+100
		（4 050，2 000，600）	x-100
		（4 050，1 000，600）	x-100
Pipe3	单管	（4 400，2 000，600）	x+100
Pipe3	单管	（5 350，1 700，500）	x-100
Pipe4	单管	（4 400，1 000，600）	x+100
Pipe4	单管	（7 550，1 700，500）	x-100
Pipe5	分支	（5 900，1 550，950）	y-350
		（8 500，1 150，950）	y-350
		（1 100，50，4 400）	x+100
		（9 300，50，4 400）	x+100
Pipe6	分支	（6 200，1 550，950）	y-100
		（8 200，1 150，950）	y-200
		（3 150，550，5 000）	x+100
		（7 150，550，5 000）	x+100
Pipe7	分支	（6 500，1 550，950）	y-100
		（7 900，1 550，950）	y-100
		（5 350，300，5 250）	x+100

Table 5. Optimization results of case 1 by different algorithms.

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Table 5. Optimization results of case 1 by different algorithms.

编号	对比目标	A-star	GA-A-star	EPA-star
Pipe1	长度	5 700	5 700	6 400
Pipe1	弯头数目	3	3	3
Pipe2	长度	4 750	4 750	3 000
Pipe2	弯头数目	6	5	3
Pipe3	长度	1 400	1 400	1 350
Pipe3	弯头数目	3	3	2
Pipe4	长度	4 000	4 000	3 950
Pipe4	弯头数目	3	3	2
Pipe5	长度	18 450	18 450	18 450
Pipe5	弯头数目	6	6	6
Pipe6	长度	15 400	15 400	15 350
Pipe6	弯头数目	8	4	4
Pipe7	长度	8 300	8 300	9 800
Pipe7	弯头数目	5	4	3
总计	长度	58 000	58 000	58 300
总计	弯头数目	34	28	23

Table 6. Diagonal coordinates of the device obstacles

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Table 6. Diagonal coordinates of the device obstacles

设备编号	最小对角坐标	最大对角坐标
E1	(2 200，5 400，550)	(4 400，7 600，2 700)
E2	(500，375，2 800)	(2 500，925，3 300)
E3	(2 800，1 800，150)	(3 900，2 400，600)
E4	(1 700，800，100)	(2 100，1 200，300)
E5	(1 650，300，1 900)	(4 200，600，2 400)
E6	(1 350，5 050，1 800)	(1 650，8 000，3 250)
E7	(4 950，6 350，1 050)	(5 150，6 550，1 350)
E8	(2 900，7 950，1 450)	(3 200，9 400，1 750)
E9	(650，6250，600)	(1 050，6 900，800)
E10	(2 350，2 550，800)	(2 500，2 700，950)
E11	(2 900，2 550，700)	(3 050，2 700，850)
E12	(1 150，800，1 450)	(1 250，950，1 600)
E13	(1 250，1 550，1 450)	(1 650，2 100，22 00)
E14	(2 500，750，3 550)	(3 250，950，4 000)
E15	(3 600，750，3 550)	(4 350，950，4 000)
E16	(1 100，2 700，1 400)	(1 400，3 100，1 700)
E17	(2 200，2 650，2 000)	(2 700，3 150，2 450)
E18	(1 150，1 100，1 450)	(1 250，1 250，1 600)
E19	(2 600，100，1 400)	(2 850，300，1 700)
E20	(3 000，100，1 400)	(3 250，300，1 700)
E21	(3 750，8 100，1 400)	(4 000，8 300，1 600)

Table 7. Pipe interface information sheet for case 2

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Table 7. Pipe interface information sheet for case 2

编号	类型	接口坐标	延伸距离/mm
Pipe1	单管	（2 700，2 100，200）	x -100
Pipe1	单管	（2 000，1 200，200）	y -100
Pipe2	单管	（5 000，6 500，1 400）	z -100
Pipe2	单管	（4 600，5 400，2 400）	x -100
Pipe3	单管	（1 750，5 200，3 200）	x -100
Pipe3	单管	（1 900，1 300，150）	y -100
Pipe4	单管	（2 800，2 900，2 200）	x -100
Pipe4	单管	（2 975，2 625，950）	z -100
Pipe5	单管	（2 600，700，3 700）	y+100
Pipe5	单管	（1 850，450，2 500）	z-100
Pipe6	单管	（3 800，700，3 600）	y+100
Pipe6	单管	（4 000，450，2 500）	z-100
Pipe7	单管	（3 250，8 200，1 650）	x-50
Pipe7	单管	（3 050，6 550，750）	y-50
Pipe8	单管	（2 800，8 300，1 500）	x+100
Pipe8	单管	（1 500，7 400，1 700）	z+100
Pipe9	分支	（2 150，5 400，900）	x+100
		（1 900，1 300，250）	y-100
		（2 700，2100，400）	x+100
		（1 100，6 500，500）	x-50
Pipe10	分支	（2 900，2 100，700）	z-100
		（1 500，525，2 700）	z+100
		（1 300，900，1 500）	x-50
Pipe11	分支	（2 425，2 625，1 050）	z-100
		（1 500，2 800，1 500）	x-100
		（1 700，1 800，1 700）	x-100

Table 8. Optimization results of case 2

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Table 8. Optimization results of case 2

编号	对比目标	优化前	优化后
Pipe1	长度	1 700	925
Pipe1	弯头数目	1	2
Pipe2	长度	2 700	490
Pipe2	弯头数目	2	1
Pipe3	长度	7 300	5 480
Pipe3	弯头数目	3	3
Pipe4	长度	1 900	395
Pipe4	弯头数目	2	1
Pipe5	长度	2 400	650
Pipe5	弯头数目	2	1
Pipe6	长度	3 350	785
Pipe6	弯头数目	2	2
Pipe7	长度	2 950	1 520
Pipe7	弯头数目	2	2
Pipe8	长度	2 600	1 720
Pipe8	弯头数目	2	2
Pipe9	长度	11 550	8 590
Pipe9	弯头数目	7	7
Pipe10	长度	5 800	6 075
Pipe10	弯头数目	4	4
Pipe11	长度	3 050	2 630
Pipe11	弯头数目	4	4
总计	长度	45 300	29 260
总计	弯头数目	31	29

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Zhiyao YANG, Hongshuo ZHANG, Yan LIN. Ship pipeline collaborative layout optimization based on EPA-star algorithm[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(6): 161

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