Безопасность эвакуации людей из высотных зданий и требования ее обеспечения в МГСН 4. 19-2005

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

Канд. техн. наук, преподаватель
Д-р техн. наук, профессор                              Учебно-научного комплекса проблем
Московского государственного                           пожарной безопасности в строительстве
строительного университета                             Академии ГПС МЧС РФ
В. В. Холщевников                                      Д. А. Самошин

УДК 614.841

БЕЗОПАСНОСТЬ ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ ИЗ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

И ТРЕБОВАНИЯ ЕЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ В МГСН 4.19–2005

Рассматривается реализация основных критериев безопасности эвакуации людей в разделе 16 “Мероприятия по обеспечению требований безопасности” МГСН 4.19–2005 “Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве”, утвержденных постановлени- ем Правительства Москвы от 28 декабря 2005 г. № 1058-ПП.

Э     вакуация людей из зданий в случае пожара яв-
ляется первостепенным требованием по обес-
печению безопасности людей в строительных нор-
ний” (приложение 1, раздел 1). Это был первый
опыт внедрения в нормирование расчетного метода
объективной оценки соответствия проектных ре-
мах и правилах [1, п. 6.1]. Это вполне оправдано,             шений и систем противопожарной защиты требова-
поскольку эвакуация представляет собой процесс                ниям обеспечения безопасности людей при их эва-
самозащиты людей в чрезвычайных ситуациях от                  куации из здания. Введение расчетного метода
опасных воздействий. Известно [2], что самоза-                нормирования производилось с большой осторож-
щита и защита ближних — одна из первичных, жиз-               ностью из-за опасения, что проектировщики не
ненных потребностей человека. Объемно-плани-                  смогут освоить его вследствие их неподготовлен-
ровочные решения зданий и сооружений долж-                    ности после существовавшей до него единой упро-
ны “обеспечивать безопасную эвакуацию людей”                  щенной нормы: 0,6 м ширины эвакуационного пути
[1, п. 6.4]. Критериями безопасности эвакуации яв-            на каждые 100 эвакуирующихся по нему людей [4].
ляются ее своевременность и беспрепятственность               Эта осторожность привела к тому, что в нормах за-
[1, п. 6.1].                                                  фиксированы лишь основные положения теории
При проектировании ожидаемая продолжитель-                людских потоков, на которой базируется расчетный
ность эвакуации выражается расчетным временем                 метод [5]. Даже закономерности зависимостей
эвакуации tp . Этот показатель в настоящее время              между параметрами людских потоков [6] пришлось
определяет не только один из критериев безопасно-             давать в табличной форме, а не в виде математиче-
сти людей при эвакуации — ее своевременность.                 ских выражений.
Он также стал нормативом живучести автоматизи-                    Отражение в нормах только основных теорети-
рованных систем управления (АСУЗ) высотным                    ческих положений описания реального процесса
зданием: системы телефонной связи общего поль-                казалось вполне достаточным: нормы — не учеб-
зования [3, п. 13.2.3], системы местной телефонной            ник. Но российская специфика восприятия норм
связи [3, п. 13.2.4], системы кабельного телевиде-            как “священного Талмуда” ведет к тому, что если
ния [3, п. 13.2.8], системы оповещения и управле-             представитель утверждающей инстанции видит
ния эвакуацией [3, п. 13.2.47], системы обнаруже-             одну-другую не прописанную в нормах формулу,
ния людей [3, п. 2.50], системы видеонаблюдения               хотя они и получены на основании преобразований
[3, п. 13.2.57]. “Параметры противодымной защи-               формул норм, — это уже возможность наложения
ты следует определять по расчетному периоду эва-              “вето”. А между тем веяния жизни прорываются в
куации” [3, п. 14.7.7].                                       нормы и требуют рассматривать “расчетные сцена-
Определения расчетного времени эвакуации                  рии эвакуации людей независимо от их возраста и
впервые потребовали СНиП II-2–80 “Противопо-                  физического состояния” [1, п.4.1] и “вероятную
жарные нормы проектирования зданий и сооруже-                 оценку уровня пожарной опасности для людей”

62 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2006 ТОМ 15 № 3

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

[7, п.1.2]. Но тот же ГОСТ 12.1.004 продол-             что tр.л.к и tнб.л.к — это две величины, которые стоят
жает культивировать лишь заимствованные из              по разные стороны “барьера”, определяющего со-
СНиП II-2–80 основные положения, фактически             блюдение одного из критериев обеспечения без-
препятствуя их развитию применительно к описа-          опасности людей при эвакуации — ее своевре-
нию (моделированию) реальных ситуаций и тем са-         менность:
мым искажая оценку риска нанесения ущерба здо-
ровью и жизни людей в чрезвычайных ситуациях.                               tэв Ј tнб – tн.э ,               (1)
Положение усугубляется, когда в нормы каким-то
где tн.э — “интервал времени от возникновения по-
образом включаются некорректно сформулирован-
жара до начала эвакуации людей” [7].
ные положения. При проектировании высотных
Однако оказывается удобнее воспользоваться
зданий такое сочетание нормативной косности и
“корректорскими” неточностями. Тем самым все
некорректность занормированных положений со-
снимают с себя юридическую ответственность за
здает “чрезвычайную нормативную ситуацию”.
необходимость выполнения второго критерия обес-
Дело в том, что последний образец п. 1.115
печения безопасности эвакуации по незадымляе-
СНиП 2.08.02–89 “Общественные здания и соору-           мой лестничной клетке — ее беспрепятственности.
жения” гласит: “Время эвакуации по незадымляе-          Беспрепятственность эвакуации — это не только
мым лестничным клеткам в расчет времени эвакуа-         отсутствие механических препятствий на путях
ции из здания tнб.зд не следует принимать”. Весьма      эвакуации. Очевидно, что их не должно быть. Ме-
странно, что это “не следует принимать”, относя-        нее очевидно, что препятствие — это образование
щееся к незадымляемым лестничным клеткам, на-           скоплений людей, которые возникают из-за недо-
ходится в составе пункта, регламентирующего пути        статочной пропускной способности поперечных
эвакуации из зданий со спортивными залами, три-         сечений участков на маршрутах движения людских
бунами для зрителей, т.е. только для одного класса      потоков [5, 8]. Образующиеся в результате этого
зданий функциональной пожарной опасности. Ка-           максимальные плотности ведут к возникновению
залось бы, оно не должно распространяться на            таких сил давления людей друг на друга и на ограж-
здания других классов [1, п. 5.21], например Ф1         дающие конструкции, которые вызывают компрес-
(“для постоянного проживания и временного (в том        сионную асфиксию и гибель людей. Наглядным
числе круглосуточного) пребывания людей”) или           примером трагических последствий нарушения
Ф4 (“учебные заведения, научные и проектные ор-         беспрепятственности движения людских потоков
ганизации, учреждения управления”).                     является практически ежегодные жертвы хаджа в
Обращает на себя внимание некорректное тол-         Мекке (Саудовская Аравия). Моделирование одно-
кование этого пункта. Он разрешает не рассчиты-         временной эвакуации (да и элементарные расчеты
вать значение tнб.зд , т.е. необходимое (или допусти-   тоже) многонаселенных высотных зданий показы-
мое) время эвакуации по незадымляемым лестнич-          вает [5, 9], что в их лестничных клетках образуются
ным клеткам. Общеизвестно, что tнб = tб — это           людские потоки с плотностью до 7–9 чел./м2, что
“время от начала пожара до блокирования эвакуа-         чревато травмированием людей. Практическим
ционных путей в результате распространения на           подтверждением этого выступают многочисленные
них опасных факторов пожара, имеющих предель-           тренировочные эвакуации из многоэтажных зда-
но допустимые для людей значения” [7]. Поскольку        ний, проведенные в Канаде [10]. Не думать об
на начальной стадии развития пожара основным            устранении таких ситуаций — все равно что руко-
опасным фактором вне помещений является задым-          творно создавать чрезвычайную ситуацию (ЧС).
ление, то авторы п. 1.115 СНиП 2.08.02–89 и сочли       Недостаточно и деклараций благих намерений
возможным не определять tнб для незадымляемых           типа: “Алгоритм управления системой оповещения
лестничных клеток. Но они не отменяли необходи-         и управления эвакуацией (СОУЭ) формируется на
мости определения расчетного времени эвакуации          основе полученной информации о срабатывании
по незадымляемым лестничным клеткам.                    пожарных извещателей, а также результатов расче-
Совершенно очевидно, что смысл фразы “…в рас-       та развития пожара и процесса эвакуации людей”
чет времени эвакуации из здания tнб.зд не следует       [3, п. 14.93]. Как было показано, существующая
принимать” совсем не означает, что “расчетное           нормативная база противопожарного нормирова-
время эвакуации по лестничным клеткам tр.л.к не         ния не дает возможности управлять процессом эва-
следует учитывать”. Текст пункта правильнее было        куации людей из высотных зданий. Поэтому нужно
бы записать: “необходимое время эвакуации по не-        не алгоритмизировать ее недостатки, а нормативно
задымляемым лестничным клеткам tнб.л.к в расчет         расширять интеллектуальные возможности моде-
необходимого времени эвакуации из здания tнб.зд         лирования реальных процессов и реализации воз-
не следует принимать”. Специалисты же знают,            можных выходов из вероятных ЧС.

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2006 ТОМ 15 № 3

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

V, м/мин а

Пожар — не единственная чрезвычайная ситуа- ция. При эксплуатации многофункциональных вы- 110 Максимальное значение сотных зданий насчитывается более 20 возможных Среднее значение

100 Минимальное значение чрезвычайных и критических ситуаций, в которых может потребоваться эвакуация населяющих их людей [11, п. 10.7]. Поэтому при разработке норм и правил проектирования высотных зданий в г. Моск- ве [3] было невозможно ограничиваться устарев- шими положениями противопожарного нормиро- вания процессов эвакуации, которые практически вводят в заблуждение потребителей (т.е. население этих зданий) относительно достаточности мер по обеспечению защиты их жизни и здоровья при ЧС, что является прямым нарушением статьи 6.1 закона

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Di , м2/м2

“О техническом регулировании” [12]. Рассмат- ривая безопасность людей в высотных зданиях P(VD) б более широко, чем только противопожарную,

МГСН 4.19–2005 требуют разработки в составе 0,20 проекта раздела “Комплекс мероприятий по обес- 0,15 печению безопасности” [3, п. 16.13]. Создание

СОУЭ в этом комплексе базируется на следующих 0,10

основных положениях расчета своевременной и                           0,05
беспрепятственной эвакуации людей, которые ком-
пенсируют отмеченные в широкой печати [9] недо-                              32   34    36    38    40    42    44    46    48   V, м/мин
статки существующего противопожарного норми-
рования эвакуации людей.                                               Рис. 1. Распределение вероятных значений скорости лю-
Высотные здания должны предусматривать воз-                        дей в потоке при категории движения “Повышенная ак-
можность полной или частичной, одновременной                           тивность” по горизонтальному участку пути: а — при из-
менении плотности людского потока; б — при
или поэтапной эвакуации людей из здания при воз-                       фиксированном значении плотности потока, например
никновении ЧС (не только пожара). Организация                          Di = 0,4 м2/м2
эвакуации должна обеспечивать кратчайшее время
и беспрепятственность движения образующихся
людских потоков в зоне безопасности, расположен-                          Значения случайной величины времени начала
ной внутри здания или на прилегающей к этому зда-                     эвакуации в зависимости от функционального типа
нию территории. При этом следует учитывать воз-                       помещений, характеристик населения и вида при-
можный возрастной состав и физическое состояние                       меняемых СОУЭ также даются в МГСН 4.19–2005
эвакуирующихся людей, которые будут сказывать-                        [3, табл. 16.2.1]. Они установлены на основании
ся на вероятных показателях их мобильности, опре-                     международных и отечественных исследований
деляя плотность распределения вероятности их                          поведения людей перед началом эвакуации [13–15]
значений.                                                             и его нормирования в Великобритании [16]. В отли-
На рис. 1 в качестве примера приведены графи-                     чие от британских норм здесь tн.э — случайная ве-
ки элементарной случайной функции (2), описываю-                      личина, что позволяет более адекватно отразить
щей закономерность связи между скоростью люд-                         влияние возрастного и физического состава эвакуи-
ского потока и его плотностью при движении по го-                     рующихся из зданий различного класса функцио-
ризонтальному пути. Значения входящих в нее па-                       нальной пожарной опасности [1, п. 5.21]. Такие
раметров для всех видов k-го пути, в том числе и вне
данные как в отечественном, так и в международ-
здания, даны в табл. 16.2.2 МГСН 4.19–2005 [3]:
ном нормировании приводятся впервые.
мV D , k = V 0, k (1 - a k ln( D i D 0, k )) при D i > D 0, k             В МГСН 4.19–2005 приведены четкие определе-
нV                                                            ; (2)   ния понятий своевременности и беспрепятствен-
о D , k = V 0, k при D i Ј D 0, k
ности эвакуации [3, п.п. 16.2.3, 16.2.4] и даны веро-
qD ,k = VD ,k Di .                      (3)    ятностные критерии их выполнения. В нормах это
также сделано впервые. Для расчета параметров
Учет случайного характера скорости свободно-                      движения людских потоков на каждом участке пути
го движения людей в потоке V 0, k позволяет впер-                     их эвакуации и анализа выполнения условий без-
вые отобразить неоднородность состава потока.                         опасности эвакуации на каждом из них приведено

64        ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2006 ТОМ 15 № 3
БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ
F(t)
МГСН 4.19–2005 [3] впервые в нормировании обес-
0,999
печивается возможность требуемого практикой
0,866                                                   многовариантного анализа сценариев эвакуации
людей с учетом их возраста и физического состоя-
0,633                                                   ния. Они позволяют дать наиболее обоснованную
0,500                                                   оценку обеспечения безопасности людей, а отсюда
и уровня риска воздействия опасных факторов ЧС,
0,333                                                   в частности пожара, превышающих предельно до-
пустимые значения. В связи с этим следует обра-
0,133                                                   тить внимание на то, что методика ГОСТ 12.1.004
10     20     30     40     50     60 t, мин   [7], изложенная в его приложении 2, допуская обра-
зование скоплений людей на путях эвакуации
Рис. 2. График функции распределения вероятности       (п. 2.4), не учитывает влияния нарушения беспре-
расчетного времени эвакуации людей из высотного зда-   пятственности эвакуации на вероятность обеспече-
ния в интервале от 20,2 до 60,34 мин                   ния ее безопасности. Пользуясь терминологией те-
ории вероятности можно сказать, что событие Б —
описание модели [5, 17], имитирующей изменение          “обеспечение безопасности эвакуации” — состоит
состояния потока в последовательные моменты             в совместном появлении событий С — “своевре-
времени. Для реализации модели разработан про-          менность эвакуации” — и П — “беспрепятствен-
граммный комплекс, основывающийся на методо-            ность эвакуации”. Тогда вероятность событий Б
логии программы АDLPV (Анализ движения люд-             является произведением вероятностей событий С
ских потоков. Вероятность) [18]. Как показало           и П, т.е. Р (Б ) = Р (С )ЧР (П ).
изучение существующих в мире моделей и про-                 Если оценивать вероятность Р (С ) = 0,999
грамм для описания динамики движения людских            при tp + tн.э Ј tнб , как это сделано в ГОСТ, а веро-
потоков [19], использованная в МГСН 4.19–2005           ятность Р (П ) через время tск , проведенное при
модель имеет наиболее широкую практическую              этом людьми в скоплениях при движении с
проверку и дает наиболее адекватное реальности          плотностью более 4 чел./м 2 на лестнице, т.е.
описание динамики людских потоков.                      Р (П ) = (tp + tн.э – tск )/(tp + tн.э ), то становится оче-
Указанная модель позволяет учесть стохастиче-        видным, насколько существенное влияние беспре-
скую природу движения людского потока, посколь-         пятственность эвакуации оказывает на ее безопас-
ку в ней реализуются различные скорости свобод-         ность. Становиться очевидным и то заблуждение
ного движения людей, являющиеся индикатором их          относительно безопасности людей в высотных зда-
психологического состояния и физических возмож-         ниях, в которое попадают эксперты, не учитываю-
ностей. Моделирование в вероятностном режиме            щие нормативное требование обеспечения ее бес-
позволяет построить график функции распределе-          препятственности.
ния вероятности расчетного времени эвакуации в              Методы ликвидации скоплений людей при их
интервале от tэв min до tэв max (рис. 2). Обращает на   эвакуации по лестничным клеткам известны с
себя внимание, что при расчете в детерминирован-        1968–1969 гг. [20, 21] — это организация поэтапной
ном варианте, реализованном в ГОСТ 12.1.004 [7]         эвакуации людей в сочетании с использованием
более 25 лет назад, было бы получено среднее вре-       лифтов. МГСН 4.19–2005 [3] впервые своим
мя эвакуации. В приведенном на рис. 2 примере это       п. 16.2.2 нормативно позволяет ее осуществить. Ре-
значение составило 40,27 мин. Следовательно, из         ализация вариантов требуемой при этом организа-
анализа исключен интервал времени от 40,27 до           ции эвакуации является задачей СОУЭ. Однако не-
60,34 мин (т.е. 20,07 мин), необходимый для эвакуа-     обходима разработка алгоритмов управления,
ции самых неподготовленных и уязвимых людей в           соответствующих возникающим ситуациям. Нор-
здании.                                                 мативная база МГСН 4.19–2005 и разработанный
Таким образом, московскими городскими нор-           программный комплекс позволяют их создать при
мами и правилами проектирования многофункцио-           финансировании необходимых научно-исследова-
нальных высотных зданий и зданий-комплексов             тельских работ.

ЛИТЕРАТУРА

1. СНиП 21-01–97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений.

2. Котик М. А. Психология и безопасность. — Таллин: Валгус, 1981.

3. МГСН 4.19–2005. Временные нормы и правила проектирования многофункциональных вы- сотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве.

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2006 ТОМ 15 № 3

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

4. СНиП II-A.5–70*. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений.

5. Холщевников В. В. Исследование людских потоков и методология нормирования эвакуации людей из зданий при пожаре. — М.: МИПБ МВД РФ, 1999.

6. Закономерность связи между параметрами людских потоков: Диплом № 24-S на открытие в области социальной психологии / В. В. Холщевников // Международная академия авторов научных открытий и изобретений, Российская академия естественных наук, 2005.

7. ГОСТ 12.1.004–91*. Пожарная безопасность. Общие требования.

8. Предтеченский В. М. О расчете движения людских потоков в зданиях массового назначения

// Изв. Вузов. Серия: Строительство и архитектура. — 1958. — № 7.

9. Холщевников В. В. Безопасность людей в высотных зданиях: чем она обеспечена? // Строи- тельство. — 2005. — № 1–3.

10. Pauls J. L. Building Evacuation: Findings and Recommendations. Fires and Human Behaviour.

D. Canter, London, John Wiley and Sons, 1980. — Р. 251–276.

11. Любимов М. М., Дмитриев А. Н., Граник Ю. Г. и др. Требования к техническим средствам и системам комплексного обеспечения безопасности, автоматизации и связи многофункцио- нальных высотных зданий и комплексов: Пособие для специалистов проектных и монтажных организаций, заказчиков, страховых компаний и контролирующих органов. — М.: ВАНКБ,

2005.

12. Федеральный закон от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ “О техническом регулировании”.

13. Wood P. Behaviour Under Stress: People in Fires: PhD Thesis. — Loughborough University of Tech- nology, 1979.

14. Bryan J. L. Implications for Codes and Behaviour Model from the Analysis of Behavior Response

Patterns in Fire Situations as Selected from the Project People and Project People. II. Study Prog- rams. — University of Maryland, 1983.

15. Шильдс Т. Дж., Бойс К. Е., Самошин Д. А. Исследование эвакуации из торговых комплексов

// Пожаровзрывобезопасность. — 2002. — Т. 11, № 6. — C. 57–63.

16. British Standard BS DD240. Fire Safety Engineering in Buildings. Part 1: Guide to the Application of

Fire Safety Engineering Principles. — British Standards Institution, 1997.

17. Холщевников В. В. Моделирование людских потоков // В кн.: Моделирование пожаров и взрывов. — М.: Пожнаука, 2000.

18. Холщевников В. В., Никонов С. А., Шамгунов Р. Н. Моделирование и анализ движения люд- ских потоков в зданиях различного назначения. — М.: МИСИ, 1986.

19. Холщевников В. В., Самошин Д. А., Галушка Н. Н. Обзор компьютерных программ модели- рования эвакуации зданий и сооружений // Пожаровзрывобезопасность. — 2002. — Т. 11,

№ 5. — С. 40–49.

20. Великовский Л. Б., Холщевников В. В. Вопросы эвакуации из высотных зданий // Архитекту- ра СССР. — 1968. — № 1.

21. Холщевников В. В. Оптимизация путей движения людских потоков. Высотные здания: Дис.

канд. техн. наук. — М., 1969.

Поступила в редакцию 19.04.06.

66 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2006 ТОМ 15 № 3