Методология моделирования людских потоков и практика программирования их движения при эвакуации

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

А. П. ПАРФЁНЕНКО, канд. техн. наук, доцент кафедры комплексной безопасности в строительстве Московского государственного строительного университета

(Россия, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26; e-mail: parf01@inbox.ru)

УДК 614.842.65–056.24

МЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛЮДСКИХ

ПОТОКОВ И ПРАКТИКА ПРОГРАММИРОВАНИЯ

ИХ ДВИЖЕНИЯ ПРИ ЭВАКУАЦИИ

Рассмотрено развитие методологии моделирования процессов эвакуации людей и распростра- нения опасных факторов пожара, используемая при нормировании размеров эвакуационных путей и выходов в зданиях и сооружениях. Проведен обзор моделей, применяемых в существу- ющих программно-вычислительных комплексах эвакуации людей, разработанных как в России, так и за рубежом. Даны оценки по использованию моделей эвакуации, исходя из их соответ- ствия данным натурных наблюдений в реальных ситуациях.

Ключевые слова: моделирование; эвакуация; людской поток; пожар.

Технический регламент о требованиях пожарной                         2. Для обеспечения безопасной эвакуации людей
безопасности (Федеральный закон № 123-ФЗ) [1],                    должны быть:
принятый “в целях защиты жизни, здоровья… от                         1) установлены необходимое количество, разме-
пожаров” (ч. 1 ст. 1 [1]), в качестве первоочередных              ры и соответствующее конструктивное исполне-
способов защиты людей определяет:                                 ние эвакуационных путей и эвакуационных выходов;
“1) применение объемно-планировочных решений                     2) обеспечено беспрепятственное движение лю-
и средств, обеспечивающих ограничение распростра-                 дей по эвакуационным путям и через эвакуацион-
нения пожара за пределы очага;                                    ные выходы.
2) устройство эвакуационных путей, удовлет-
3. Безопасная эвакуация людей из зданий, со-
воряющих требованиям безопасной эвакуации лю-
оружений и строений при пожаре считается обеспе-
дей при пожаре;
3) устройство систем обнаружения пожара (уста-                ченной, если интервал времени от момента обнару-
новок и систем пожарной сигнализации), оповеще-                   жения пожара до завершения процесса эвакуации
ния и управления эвакуацией людей при пожаре”                     людей в безопасную зону не превышает необходи-
(ст. 52 [1]).                                                     мого времени эвакуации людей при пожаре”. Это
В соответствии с ч. 1 ст. 1 [1] “система обеспече-            требование в развернутом виде представлено в Ме-
ния пожарной безопасности объекта защиты в обя-                   тодике [2]:
зательном порядке должна содержать комплекс меро-
приятий, исключающих возможность превышения                            м 0,8t бл - t p
значений допустимого пожарного риска”.                                 п               , если t p < 0,8t бл < t p + t нэ
t нэ
п                  и t ск Ј 6 мин;
Кроме того, в ч. 1 ст. 79 [1] установлено, что “ин-           Pэ = н
дивидуальный пожарный риск в зданиях, сооруже-                         п 0,999, если t p + t нэ Ј 0,8t бл и t ск Ј 6 мин ;
ниях и строениях не должен превышать значение                          п 0,000, eсли t і 0,8t
о                p        бл или t ск > 6 мин,
одной миллионной в год при размещении отдельно-
го человека в наиболее удаленной от выхода из зда-
ния, сооружения и строения точке”.                                где Рэ — вероятность эвакуации людей;
Ст. 53 [1] содержит требования по безопасности                    tр — расчетное время эвакуации людей;
эвакуации людей:                                                      tнэ — время начала эвакуации (интервал време-
“1. Каждое здание, сооружение или строение                        ни от возникновения пожара до начала эвакуа-
должно иметь объемно-планировочное решение и                          ции людей);
конструктивное исполнение эвакуационных путей,                        tбл — время от начала пожара до блокирования
обеспечивающие безопасную эвакуацию людей при                         эвакуационных путей в результате распростра-
пожаре. При невозможности безопасной эвакуации                        нения на них ОФП, имеющих предельно допус-
людей должна быть обеспечена их защита посред-                        тимые для людей значения (время блокирования
ством применения систем коллективной защиты.                          путей эвакуации);

46 ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 12

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

tск — время существования скоплений людей на      любой математической моделью зависит прежде
участках пути (плотность людского потока на       всего от адекватности этому явлению теории, лежа-
путях эвакуации превышает значение 0,5).          щей в ее основе.
Эвакуационные пути являются частью (как пра-          Развитие математического моделирования рас-
вило, более чем на 98 %) коммуникационных (от лат.    пространения ОФП, отражающего “всю совокуп-
communico — делаю общим, связываю) путей зда-         ность взаимосвязанных и взаимообусловленных про-
ния. Площадь коммуникационных путей входит в          цессов, присущих пожару”, описано д-ром техн. наук,
состав площади пространства, определяемого фи-        проф. Академии ГПС Ю. А. Кошмаровым [5]. В своей
зическими факторами создаваемой в здании среды,       работе он отмечает, что реализация этих моделей
необходимой для жизнедеятельности людей (рис. 1).     возможна лишь путем численного решения, кото-
Их площадь достигает 30 % общей площади обще-         рое “можно выполнить только с помощью современ-
ственных зданий [3].                                  ных компьютеров. Именно поэтому разработка и
Однако, из каких бы соображений ни определя-      реализация математических моделей пожара нача-
лись размеры элементов (помещения, этажи, лест-       лась сравнительно недавно” [5]. Для широкой прак-
ничные клетки) объемно-планировочной структу-         тической реализации этих моделей разработаны про-
ры зданий, они лимитируются допустимой длиной         граммно-вычислительные комплексы [6, 7]. Даль-
и шириной коммуникационных путей при исполь-          нейшее развитие математическое моделирование
зовании их в качестве эвакуационных путей при по-     динамики ОФП получило в работах заслуженных
жаре, а те в свою очередь определяются необхо-        деятелей науки России профессоров Академии ГПС
димым временем эвакуации tнб, скоростью Vj и ин-      С. В. Пузача и В. М. Есина [8–10].
тенсивностью движения qj эвакуирующихся люд-              Аналогичная зависимость широкого практиче-
ских потоков.                                         ского использования методов математического мо-
Длина L и ширина B помещений определяются         делирования процессов эвакуации от развития ма-
предельно допустимой длиной проходов lп от вы-        териальной базы ЭВМ и ее программно-вычисли-
ходов до наиболее удаленных от них точек помеще-      тельного обеспечения, а также от степени освоения
ний: L + В Ј lп = Vj tнб.                             разработчиками положений теории людских пото-
Длина коридоров Lк определяется предельно         ков наблюдается и в нормировании размеров эваку-
допустимым расстоянием lк от входа в лестничную       ационных путей и выходов. Первая модель описыва-
клетку до наиболее удаленного выхода из помеще-       ла людской поток как ряды “элементарных потоков”
ния: Lк Ј lк = Vj tнб.                                людей, идущих в затылок друг другу с одинаковой
Длина пути по лестнице вдоль лестничного мар-     скоростью, наподобие строя солдат [11]. Такое пред-
ша достигает, как показывают последние исследо-       ставление (модель) о структуре людского потока
вания [4], lл = 4hэт .                                внедряется в нормирование размеров эвакуацион-
Минимальная ширина всех эвакуационных пу-         ных путей и выходов: “Суммарная ширина маршей
тей bj min зависит от числа двигающихся по ним        лестничных клеток в зависимости от числа людей,
людей Nj и максимально возможной интенсивно-          находящихся на наиболее населенном этаже, кроме
сти движения по тому или иному виду пути qmax j :     первого, а также ширина дверей, коридоров или про-
bj min = Nj /(qmax j tнб).                            ходов на путях эвакуации на всех этажах должны
Моделирование эвакуации людей и динамики          приниматься из расчета 0,6 м на 100 человек…” [12].
опасных факторов пожара всегда, в том или ином        Почему берется норма “100 человек”, установить
виде, используется в нормировании эвакуационных       невозможно. В то же время в п. 4.2 [13] указано:
путей в зданиях и сооружениях различного назна-       “Ширина путей эвакуации и их протяженность, ко-
чения. Нормы — всегда отображение тех пред-           личество и ширина эвакуационных выходов (две-
ставлений (моделей), которые имеют их разработ-       рей) и лестниц определяются расчетом исходя из:
чики на текущий период времени о явлениях реаль-          а) установленной продолжительности эвакуа-
ного мира, и возможностей их представления в нор-     ции, скорости движения людей…;
мировании.                                                б) пропускной способности 1 м ширины прохо-
Очевидно, что математическое описание долж-       да, дверей или лестниц 50 чел./мин при их ширине
но содержать наиболее точное и однозначное пред-      менее 1,5 м…”.
ставление свойств реального явления, учитываемых          При этом время эвакуации людей из помеще-
его моделью, но его реализация зависит от исполь-     ний здания театра регламентировалось п. 4.1 СНиП
зуемого для этого математического аппарата, от име-   II-Л.20–69 [13].
ющихся средств вычислительной техники и про-              Сопоставление положений этих, существовав-
граммного обеспечения. Однако понятно, что сте-       ших практически одновременно норм [12, 13] по-
пень точности воспроизведения реального явления       казывает различную степень интерпретации данных

ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 12 47

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

е b j = N j ( q max j t нб )

е l п Ч b п Fоб = 30 % Fоб = BL

Рис. 1. Схема взаимного влияния на элементы объемно-планировочной структуры зданий физических параметров функцио- нальных процессов и опасных факторов пожара

имеющихся теоретических исследований. СНиП                в минуту. То и другое способствует снижению ско-
II-А.5–70 [12] использует модель, описывающую             рости. Однако при этом скорость становится неоп-
лишь структуры людского потока в виде элементар-          ределенной, что затрудняет не только установление
ных потоков шириной 0,6 м, выхолащивая тем са-            связи между плотностью и пропускной способно-
мым из модели ее суть — зависимость пропускной            стью, но и разрешение вопроса о том, увеличивает
способности от времени использования любого               или уменьшает пропускную способность уплотне-
элемента эвакуационного пути. Автор же этой (пер-         ние потоков. Между тем, выявление этой связи не-
вой) модели людского потока постоянно подчерки-           обходимо для разрешения основных задач эвакуации.
вает: “Только те нормы можно считать практи-              Только на основе этой связи возможно по уплотне-
чески обоснованными, которые непосредственно              нию определять пропускную способность эвакуа-
учитывают время эвакуации; разработка же та-              ционного пути в минуту и необходимую ширину его
ких норм возможна лишь на основе изучения эвакуа-         для осуществления эвакуации в заданный срок. По-
ционного движения” [11].                                  требовалось 50 лет “практических обследований” и
Степень изучения этого процесса в то время            теоретических исследований для установления
была на таком уровне, что С. В. Беляев в 1938 г. [11]     “этой связи” [14]. На протяжении этого времени
писал: “При неорганизованном движении, имеющем            была разработана модель людских потоков на осно-
место при эвакуации, …уплотнение потока сопро-            ве выявления кинематических закономерностей их
вождается уменьшением длины шага и числа шагов            движения, описываемых детерминированными за-

48 ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 12

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

Рис. 2. Расчетный график образования и рассасывания скопления людей [3]

висимостями [3]. Эта модель реализовывалась гра-                При невозможности выполнения условия (1) ин-
фоаналитическим методом расчета (рис. 2). Затем             тенсивность и скорость движения по участку пути j
людской поток был описан более адекватно его                определяется по таблице при значении D = 0,9 и
природе как случайный процесс, и для его матема-            более” [16]. Такое требование означает, что для по-
тического воспроизведения была создана имитаци-             тока принимаются минимальные значения скорости
онно-стохастическая модель [15].                            и интенсивности движения по рассматриваемому и
На момент, когда появилась возможность реали-            следующему за ним участкам пути из-за возмож-
зовать эту модель в нормировании [16], знания прак-         ности образования скопления на границе смежных
тикующих архитекторов ограничивались положени-              участков пути, которое, таким образом, распростра-
ями СНиП II-А.5–70 [12]. В этих условиях перво-             няется на всю длину участков. Это искажает дейст-
степенной задачей нормирования было внедрение в             вительную картину движения людского потока в сто-
практику проектирования хотя бы основных поло-              рону увеличения времени эвакуации, но тем самым
жений теории людских потоков в противовес арха-             стимулирует назначение такой ширины участков
ичным “0,6 м на 100 человек”. В связи с этим в              путей эвакуации, которая обеспечивает ее беспре-
СНиП II-2–80 [16] были изложены только основные             пятственность.
положения, содержащие понятия о плотности люд-                  Имитационно-стохастическая модель воспроиз-
ского потока, о зависимости скорости его движения           водит движение людского потока путем описания
от плотности и вида пути, о связи между плотно-             его состояния на последовательно расположенных
стью, скоростью и интенсивностью движения по-               (смежных) участках малой протяженности (эле-
тока, о слиянии людских потоков и возможности               ментарных) в последовательные моменты времени,
образования скоплений, и эти связи описаны всего            задавая наблюдаемые в натуре правила перехода
восемью простейшими математическими соотно-                 через их границы в зависимости от соотношения
шениями. Зависимости от плотности, скорости и               плотностей потока на них. Модель описывает ско-
интенсивности движения при повышенной актив-                рость и, следовательно, интенсивность движения как
ности по различным видам пути приведены в таб-              случайную функцию, значения которой выбирают-
личной форме.                                               ся случайным образом на каждом шаге моделирова-
Совокупность приведенных данных образует                 ния, и тем самым учитываются в составе потока на-
упрощенную математическую модель. Ввиду от-                 личие и поведение людей с различными мобиль-
сутствия в составе “основных положений” описа-              ными возможностями и их влияние на скорость
ний переформирования потока, его разуплотнения              движения окружающих их людей. Имитационно-
и растекания разработчики разд. 1 вынуждены
стохастическая модель названа имитационной по-
были ввести требование: “Если значение qj і qmax,
тому, что она не описывает, а воспроизводит (ими-
то ширину d j данного участка пути следует увели-
тирует) людской поток, давая его участникам про-
чивать на столько, чтобы соблюдалось условие:
явить особенности их поведения при движении. Она
qj Ј qmax.                   (1)     разработана на основании натурных наблюдений

ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 12

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

реализации моделей людских потоков различной сложности. В России последовательно, вслед за со- вершенствованием ЭВМ разных поколений, разви- вались методы их использования в моделировании людских потоков. Стохастическая модель людского потока впервые была реализована вводом исходных данных с перфокарт на ЭВМ класса ЕС в программе

АDLP [20]. Позже для реализации этой модели был разработан сертифицированный программный про- дукт АDLPV-2.0 (Анализ движения людских пото- ков, вероятность) [21]. Далее появился программ- ный продукт Флоутек ВД [22], реализующий два ал- горитма расчета — упрощенный аналитический и имитационно-стохастический.

Благодаря интенсивному развитию электронно- вычислительной техники и методологии программ- ного обеспечения, за рубежом стало активно разви- ваться имитационное (imitation — подражать) моде-

Рис. 3. Сопоставительный анализ результатов эксперимен- лирование [23]. В области моделирования людских тов и натурных наблюдений (·) с результатами численного потоков наибольший интерес представляет методо- моделирования: а — изменение плотности потока перед логия имитационного моделирования сложных си- дверным проемом во времени; б — изменение интенсивно- сти движения в зависимости от плотности людских потоков стем. Мощность современных компьютеров в соче- детей тании с искусством программирования дает возмож- ность имитировать движение каждого человека как элемента сложной системы “людской поток”. Ана- лизируя с этой точки зрения международный опыт современного уровня моделирования движения лю- дей, можно видеть, что достигнут огромный про- гресс в компьютерном воспроизведении индивиду- ального движения человека в достаточно многочис- ленных людских потоках в различных ситуациях.

Это создает возможность рассмотреть все стадии формирования людского потока: от индивидуально- го движения отдельных людей до их объединения в поток возрастающей плотности (индивидуально-

Рис. 4. Изменение числа людей N, проходящих через попе- поточное, затем — поточное движение), т. е. имити- речное сечение пути в последовательные моменты времени ровать индивидуально-поточное движение. В этом в вестибюле общественного здания: 1 — эксперимент; 2 — отношении наиболее удачными из известных зару- моделирование бежных компьютерных моделей являются Simulex

[24], Pathfinder [25], Steps [26], Building Exodus [27] за людскими потоками (в настоящее время получе- (рис. 5).

но около 40 тысяч данных более чем в 90 сериях), Компьютерный продукт Simulex способен ана- проведенных в том числе как для людских потоков лизировать выход большого числа людей из боль- смешанного состава [17], так и для детей дошколь- шого, геометрически сложного здания. Simulex ис- ного возраста [18]. Как показывают исследования, пользует мелкую расчетную сетку, которая создается результаты имитационно-стохастического модели- автоматически, для деления плана помещения на рования наиболее адекватны процессам движения блоки размером 0,2ґ0,2 м. Система позволяет гене- людских потоков, наблюдаемым в реальных усло- рировать время задержки эвакуации случайным об- виях (рис. 3 и 4). разом, а также учитывать пол, возраст человека и

В нормировании имитационно-стохастическая его физические параметры.

модель впервые использована в МГСН 4.19–2005 [19], Программа Building Exodus имитирует самый а также в Методике [2]. полный набор социально-психологических призна-

С развитием компьютерной техники коренным ков и характеристик людей, таких как возраст, пол, образом расширились возможности выполнения мно- скорость и т. д., учитывает степень ориентации че- гочисленных расчетных операций, необходимых для ловека в здании. Программа позволяет моделиро-

50 ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 12

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

Рис. 5. Интерфейс зарубежных программно-вычислительных комплексов эвакуации людей: а — Pathfinder; б — Building

Exodus; в — Simulex; г — Steps

вать задержку и прекращение движения людей при           характер и даже статистически не обобщены долж-
наступлении критических значений ОФП.                    ным образом. В итоге отсутствует количественное
“В модели Pathfinder реализован более точный          описание влияния перечисленных многочисленных
алгоритм движения, учитывающий маневрирование            факторов, которые могут определять значения вре-
людей в потоке (например, ускорение при наличии          мени начала эвакуации tнэ, а также закономерности
свободного пространства либо уклонение от столк-         изменения параметров людских потоков.
новений с другими пешеходами).                              Таким образом, можно констатировать отсутст-
Программный комплекс Steps имеет два режима           вие на международном уровне научного описания
моделирования: нормальный и эвакуация. Режим эва-        реального объекта моделирования: человека, люд-
куации принципиально не отличается от описанных          ского потока, закономерностей их поведения. По-
выше программ, за исключением возможности учи-           этому очевидно, что каждый из авторов компьютер-
тывать лифты для эвакуации. В нормальном режиме          ных программ, возложив на себя бремя “разложе-
можно моделировать, например, целые транспорт-           ния сложного процесса функционирования системы
ные узлы: пешеходные потоки с учетом прибытия            в целом в последовательность простых явлений и
общественного транспорта, покупку пассажирами            событий”, интерпретирует (истолковывает) их субъ-
билетов, проход через турникеты, движение по рас-        ективно, не имея для этого необходимых знаний или
пределительному залу станции метрополитена и             объективных данных, “доступных непосредствен-
убытие с учетом движения поездов” [28, 29].              ному математическому описанию”. В этом отноше-
Несмотря на подкупающее обилие возможно-              нии нужно отдать дань уважения откровению авто-
стей этих программ, остается открытым вопрос о           ров программы Simulex, название которой проис-
достоверности имитации в них процессов эвакуа-           ходит от латинского Simulatio (притворство), что
ции людей, тем более после ознакомления с содер-         далеко не эквивалентно Imitatio (в переводе с латин-
жанием ISO/TR 16738 “Пожарная безопасность —             ского — подражание).
Техническая информация о методах прогнозирова-              Математические модели движения людских по-
ния поведения и движения людей”. Этот отчет де-          токов, реализованные в программных продуктах,
монстрирует низкий научный уровень исследова-            позволяют проследить динамику изменения пара-
ний данных процессов за рубежом. Приведенные в           метров потока во времени в процессе эвакуации,
отчете результаты носят в основном эмпирический          выявить наиболее загруженные участки пути дви-

ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 12

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

жения. Анализ развития моделирования процессов              можность использовать модели, достаточно адекват-
эвакуации людей и распространения ОФП показы-               но воспроизводящие реальную динамику этих про-
вает, что в настоящее время при нормировании раз-           цессов, и отсеять те, в которых искусство про-
меров эвакуационных путей и выходов, а также их             граммирования подменяет психофизические зако-
структуры в зданиях и сооружениях имеется воз-              номерности реального явления [14].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности : Федер. закон от 22.07.2008 г.

№ 123-ФЗ; принят Гос. Думой 04.07.2008 г.; одобр. Сов. Федерации 11.07.2008 г. // Собр. законо- дательства РФ. — 2012. — № 29, ст. 3997.

2. Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строени- ях различных классов функциональной пожарной опасности (с изм. от 12.12.2011 г., приказ

МЧС РФ № 749) : утв. приказом МЧС России от 30.06.2009 г. № 382 ; введ. 30.06.2009 г. // Рос- сийская газета. — 2009. — № 161.

3. Предтеченский В. М., Милинский А. И. Проектирование зданий с учетом организации движения людских потоков. — М. : Изд. лит. по строительству, 1969; Berlin, 1971; Koln, 1971; Praha, 1972;

U. S., New Delhi, 1978. — Изд. 2. — М. : Стройиздат, 1979.

4. Кудрин И. С. Влияние параметров движения людских потоков на объемно-планировочные ре- шения высотных зданий : дис. … канд. техн. наук. — М. : Академия ГПС МЧС России, 2013.

5. Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении : учебное пособие.

— М. : Академия ГПС МВД России, 2000.

6. Программный продукт “ВИМ”. Госстандарт России, № РОСС RU.СП15.Н00346.

7. Программный продукт “Evacuation (Necessary time) Basic”. Госстандарт России, № РОСС

RU.СП15.Н00337.

8. Пузач С. В. Математическое моделирование тепломассообмена при решении задач пожаровзры- вобезопасности : монография. — М. : Академия ГПС МЧС России, 2003.

9. Пузач С. В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности : монография. — М. : Академия ГПС

МЧС России, 2005.

10. Есин В. М. Исследование распространения продуктов горения по многоэтажным зданиям и со- оружениям и противодымная защита : дис. … д-ра техн. наук. — М. : ВНИИПО МВД СССР,

1991.

11. Беляев С. В. Эвакуация зданий массового назначения. — М. : Изд-во Всесоюзной академии архи- тектуры, 1938. — 71 с.

12. СНиП II-А.5–70. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений : утв. поста- новлением Госстроя СССР от 16.09.70 г. № 126; введ. 01.01.71 г. — М. : Стройиздат, 1971.

13. СНиП II-Л.20–69. Театры. Нормы проектирования : утв. постановлением Госстроя СССР от

21.03.69 г. № 31. — М. : Стройиздат, 1969.

14. Холщевников В. В. Закономерность связи между параметрами людских потоков : диплом № 24–S на открытие в области социальной психологии. — М. : Российская академия естественных наук,

Международная академия авторов научных открытий и изобретений, Международная ассоциа- ция авторов научных открытий, 2005.

15. Холщевников В. В. Людские потоки в зданиях, сооружениях и на территории их комплексов :

дис. … д-ра техн. наук. — М. : МИСИ, 1983.

16. СНиП II-2–80. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений : утв. постанов- лением Госстроя СССР от 18.12.80 г. № 196; введ. 01.01.82 г. — М. : Стройиздат, 1981.

17. Исаевич И. И. Разработка основ многовариантного анализа объемно-планировочных решений станций и пересадочных узлов метрополитена на основе моделирования закономерностей дви- жения людских потоков : дис. … канд. техн. наук. — М. : МИСИ, 1990.

18. Парфёненко А. П. Нормирование требований пожарной безопасности к эвакуационным путям и выходам в зданиях детских дошкольных образовательных учреждений : дис. … канд. техн. наук.

— М. : Академия ГПС МЧС России, 2012.

19. МГСН 4.19–2005. Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высот- ных зданий и зданий-комплексов в городе Москве : утв. постановлением Правительства Москвы от 28.12.2005 г. № 1058-ПП; введ. 28.12.2005 г. // Вестник Мэра и Правительства Москвы. —

2006. — № 7.

52 ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 12

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

20. Холщевников В. В., Никонов С. А., Шамгунов Р. Н. Моделирование и анализ людских потоков в зданиях различного назначения : учебное пособие. — М. : МИСИ, 1986.

21. Программный продукт: Анализ движения людских потоков, вероятность. Версия V 2.0

(ADLPV-2.0). — Госстандарт России, № РОСС RU.СП05.Н00220.

22. Программный продукт: Флоутек ВД. Госстандарт России, № РОСС RU.СП15.Н00345.

23. Kubawara H., Doi H., Ishimi A. A fire-escape simulation method by describing actions of evacuees as probabilistic phenomena // CIB Symposium “Systems Approach to Fire Safety in Building”, Tzukuba

(Japan). — 1979. — Vol. 1. — P. 105–122.; Muta K., Sato H., Ouchi T., Hara V. Study on total safety system // CIB Symposium “Systems Approach to Fire Safety in Building”, Tzukuba (Japan). — 1979.

— Vol. 1. — P. 79–92.

24. Thompson P., Marchant E. A computer model for the evacuation of large building populations // Fire

Safety Journal. — 1995. — Vol. 24, Issue 2. — P. 131–148.

25. Pathfinder: Technical reference. Thunderhead Engineering, 2009. URL : http://www.thunderhea- deng.com/pathfinder (дата обращения: 20.08.2014 г.).

26. Интернет-ресурс Mott MacDonald — global engineering management and development consultants.

Evacuation modeling. URL : http://www.mottmac.com (дата обращения: 20.08.2014 г.).

27. Owen M., Galea E. R., Lawrence P. J. The Exodus evacuation model applied to building evacuation scenarios // Journal of Fire Protection Engineering. — 1996. — 8(2). — Р. 65–84. doi:

10.1177/104239159600800202.

28. Холщевников В. В., Самошин Д. А., Галушка Н. Н. Обзор компьютерных программ моделирова- ния эвакуации зданий и сооружений // Пожаровзрывобезопасность. — 2002. — Т. 11, № 5. —

С. 40–49.

29. Самошин Д. А. Современные программные комплексы для моделирования процесса эвакуации

// Пожарная безопасность в строительстве. — 2011. — № 1. — С. 62–65.

Материал поступил в редакцию 28 августа 2014 г.

English

METHODOLOGY FOR MODELING HUMAN MOVEMENTS

AND PRACTICE OF PROGRAMMING THEIR MOVEMENT

DURING EVACUATION

PARFYENENKO A. P., Candidate of Technical Sciences, Associated Professor of Department of Complex Safety in Construction, Moscow State University of Civil Engineering (Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337, Russian Federation;

e-mail address: parf01@inbox.ru)

ABSTRACT

Due to the extensive use of the theory of human flows at standardizing the evacuation of people in emergency situations there are being developed both in our country and abroad, software and com- puter systems, which make it possible to analyze the different situations the calculated when solving engineering problems of fire safety in buildings of various purposes. Use only reliable software sys- tems based on the results of field observations and established psychophysical regularities adequately assess the evacuation process model, thereby advance to identify the most loaded path sections movement of people in an emergency and provide the best solutions for standardizing the size of escape routes and exits.

Comparative analysis of the models leads to the conclusion that using formulas that implement a simplified analytical model, possible to calculate only the most simple cases pedestrian traffic. With that for the simulation of evacuation process it should be used simulation and stochastic model of pedestrian traffic, which most accurately reflects the dynamics of the process under different ope- rating conditions of the building.

Keywords: modeling; evacuation; flow of people; fire.

ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 12

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

REFERENCES

1. Technical regulations on fire safety requirements. Federal Law of Russian Federation on 22.07.2008

No. 123. Sobraniye zakonodatelstva RF — Collection of Laws of the Russian Federation, 2012, no. 29, art. 3997 (in Russian).

2. Technique of determination of settlement sizes of fire risk in buildings, constructions and structures of various classes of functional fire danger. Order of Emercom of Russia on 30.06.2009 No. 382. Rossiy- skaya gazeta — Russian Newspaper, 2009, no. 161 (in Russian).

3. Predtechenskiy V. M., Milinskiy A. I. Proektirovaniye zdaniy s uchetom organizatsii dvizheniya lyud- skih potokov [Planing for foot traffic flow in buildings]. Мoscow, Stroyizdat, 1979. 375 p.

4. Kudrin I. S. Vliyaniye parametrov dvizheniya lyudskikh potokov na obyemno-planirovochnyye reshe- niya vysotnykh zdaniy. Dis. cand. tekhn. nauk [Rationing of fire safety requirements for evacuation routes and exits in buildings of preschool educational institutions. Cand. techn. sci. diss.]. Moscow,

State Fire Academy of Emercom of Russia Publ., 2013.

5. Koshmarov Yu. A. Prognozirovaniye opasnykh faktorov pozhara v pomeshchenii. Uchebnoye poso- biye [Modeling and analysis of human movements in various buildings. Schoolbook]. Мoscow, State

Fire Academy of Emercom of Russia Publ., 2000.

6. Software Product: VIM. State Standard of Russia, no. ROSS RU.SP15.N00346.

7. Software Product: Evacuation (Necessary time) Basic. State Standard of Russia, no. ROSS

RU.SP15.N00337.

8. Puzach S. V. Matematicheskoye modelirovaniye teplomassoobmena pri reshenii zadach pozharo- vzryvobezopasnosti. Monografiya [Mathematical modeling of heat and mass transfer in the solution of problems of fire and explosion safety. Scientific monograph]. Moscow, State Fire Academy of Emer- com of Russia Publ., 2003.

9. Puzach S. V. Metody rascheta teplomassoobmena pri pozhare v pomeshchenii i ikh primeneniye pri re- shenii prakticheskikh zadach pozharovzryvobezopasnosti. Monografiya [Methods of calculation of heat and mass transfer in case of fire in the premises and their use in solving practical problems of fire and explosion safety. Scientific monograph]. Moscow, State Fire Academy of Emercom of Russia,

2005.

10. Esin V. M. Issledovaniye rasprostraneniya produktov goreniya po mnogoetazhnym zdaniyam i sooru- zheniyam i protivodymnaya zashchita: Dis. dokt. tekhn. nauk [The study of the spread of combustion products in multi-storey buildings and structures and smoke protection. Dr. tech. sci. diss.]. Moscow,

VIPTSh MVD Rossii Publ., 1991.

11. Belyaev S. V. Evakuatsiya zdaniy massovogo naznacheniya [Public evacuation from buildings].

Moscow, All-Russian Academy of the Architecture, 1938. 71 p.

12. Construction norms and rules of Russian Federation II-A.5–70. Fire regulations for designing of buil- dings and structures. Moscow, Stroyizdat, 1971 (in Russian).

13. Construction norms and rules of Russian Federation II-L.20–69. Theatres. Design standards. Moscow,

Stroyizdat, 1969 (in Russian).

14. Kholshchevnikov V. V. Zakonomernost svyazi mezhdu parametrami lyudskikh potokov. Diplom № 24-S na otkrytiye v oblasti sotsialnoy psikhologii [Relationship between parameters of human flow. Diploma

No. 24-S on the discovery in the field of social psychology]. Moscow, Russian Academy of Natural

Sciences, International Academy of Authors of Scientific Discoveries and Inventions, International As- sociation of Authors of Scientific Discoveries Publ., 2005.

15. Kholshchevnikov V. V. Lyudskiye potoki v zdaniyakh, sooruzheniyakh i na territorii ikh kompleksov.

Dis. dokt. tekhn. nauk [Human flows in buildings, structures and their adjoining territory. Dr. tech. sci.

diss.]. Moscow, MISI Publ., 1983. 442 p.

16. Construction norms and rules of Russian Federation II-2–80. Fire regulations for designing of buil- dings and structures. Moscow, Stroyizdat, 1981 (in Russian).

17. Isaevich I. I. Razrabotka osnov mnogovariantnogo analiza obyemno-planirovochnykh resheniy stan- tsiy i peresadochnykh uzlov metropolitena na osnove modelirovaniya zakonomernostey dvizheniya lyudskikh potokov. Dis. kand. tekhn. nauk [Development of the principles of multivariate analysis volu- metric-planning decisions stations and subway hubs based on modeling patterns of human traffic. Cand.

tech. sci. diss.]. Moscow, MISI Publ., 1990. 245 p.

54 ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 12

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

18. Parfyenenko A. P. Normirovaniye trebovaniy pozharnoy bezopasnosti k evakuatsionnym putyam i vykhodam v zdaniyakh detskikh doshkolnykh obrazovatelnykh uchrezhdeniy. Dis. kand. tekhn. nauk

[Rationing of fire safety requirements for evacuation routes and exits in buildings of preschool educa- tional institutions. Cand. tech. sci. diss.]. Moscow, State Fire Academy of Emercom of Russia Publ.,

2012. 145 p.

19. Moscow city construction norms 4.19–2005. Temporary regulations multifunctional design of high- rise buildings and complexes of buildings in Moscow. Vestnik Mera i Pravitelstva Moskvy — Statement of the Mayor and the Government of Moscow, 2006, no. 7 (in Russian).

20. Kholshchevnikov V. V., Nikonov S. A., Shamgunov R. N. Modelirovaniye i analiz lyudskikh potokov v zdaniyakh razlichnogo naznacheniya. Uchebnoye posobiye [Modeling and analysis of human move- ments in various buildings. Schoolbook]. Мoscow, MISI Publ., 1986.

21. Software Product: Analysis of foot traffic, the probability version V 2.0 (ADLPV-2.0). State Standard of

Russia, no. ROSS RU.SP05.N00220.

22. Software Product: Flowtech VD. State Standard of Russia, no. ROSS RU.SP15.N00345.

23. Kubawara H., Doi H., Ishimi A. A fire-escape simulation method by describing actions of evacuees as probabilistic phenomena. CIB Symposium “Systems Approach to Fire Safety in Building”, Tzukuba

(Japan), 1979, vol. 1, pp. 105–122.; Muta K. Sato H., Ouchi T., Hara V. Study on total Safety System.

CIB Symposium “Systems Approach to Fire Safety in Building”, Tzukuba (Japan), 1979, vol. 1, pp. 79–92.

24. Thompson P., Marchant E. A computer model for the evacuation of large building populations. Fire

Safety Journal, 1995, vol. 24, issue 2, pp. 131–148.

25. Pathfinder: Technical reference. Thunderhead Engineering, 2009. Available at: http://www.thunder- headeng.com/pathfinder (Accessed 20 August 2014).

26. Mott MacDonald — global engineering management and development consultants. Evacuation mode- ling. Available at: http://www.mottmac.com (Accessed 20 August 2014).

27. Owen M., Galea E. R., Lawrence P. J. The Exodus evacuation model applied to building evacuation sce- narios. Journal of Fire Protection Engineering, 1996, 8(2), рp. 65–84. doi: 10.1177/104239159600800202.

28. Kholshchevnikov V. V., Samoshin D. A., Galushka N. N. Obzor kompyuternykh programm modeli- rovaniya evakuatsii zdaniy i sooruzheniy [Review of computer simulation models for computation build environment evacuation]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2002, vol. 11, no. 5, pp. 40–49.

29. Samoshin D. A. Sovremennyye programmnyye kompleksy dlya modelirovaniya protsessa evakuatsii

[Modern software products for simulation of the evacuation process]. Pozharnaya bezopasnost v stroi- telstve — Fire Safety in Construction, 2011, no. 1, pp. 62–65.

ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 12