Общая закономерность изменения параметров движения людских потоков различного функционального контингента в зданиях и сооружениях
Эта закономерность позволяет с высокой степенью достоверности устанавливать расчетные зависимости при проектировании эвакуационных путей зданий и производить расчет процесса эвакуации людей при определении величины пожарного риска в зданиях различных классов функциональной пожарной опасности.
Прямых ссылок нет — публикация используется как справочный материал.
Объём оцифровки: 41,570 знаков. Ссылки внутри текста ведут на карточки источников и публикаций библиотеки.
БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ
В. В. Холщевников А. Н. Гилетич Д. В. Ушаков А. П. Парфененко д-р техн. наук, профессор Акаде- канд. техн. наук, заместитель начальник отдела старший инженер-программист мии ГПС МЧС РФ и Московского директора Департамента над- ФГБУ ВНИИПО МЧС УНК проблем пожарной безопас- государственного строительного зорной деятельности МЧС РФ, РФ, г. Балашиха МО, ности в строительстве Академии университета, г. Москва, Россия г. Москва, Россия Россия ГПС МЧС РФ, г. Москва, Россия
УДК 614.8
ОБЩАЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
ДВИЖЕНИЯ ЛЮДСКИХ ПОТОКОВ РАЗЛИЧНОГО
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТИНГЕНТА В ЗДАНИЯХ
И СООРУЖЕНИЯХ
Рассматриваются результаты цикла многолетних натурных наблюдений и экспериментальных исследований дви- жения людских потоков, различных по возрастному составу и мобильности людей, в зданиях различного функцио- нального назначения, а также теоретических исследований, которые привели к установлению общей закономер- ности связи между параметрами людских потоков. Эта закономерность позволяет с высокой степенью достоверности устанавливать расчетные зависимости при проектировании эвакуационных путей зданий и произ- водить расчет процесса эвакуации людей при определении величины пожарного риска в зданиях различных клас- сов функциональной пожарной опасности.
Ключевые слова: эвакуация людей; людской поток; скорость; плотность; интенсивность движения; своевремен- ность эвакуации; беспрепятственность эвакуации; безопасность людей.
Введение п. 8 прил. 1 Методики [2] в общем случае может быть принято Qп = 4 · 10–2); С т. 79 Федерального закона № 123-ФЗ “Техни- ческий регламент о требованиях пожарной без- опасности” [1] устанавливает, что индивидуальный Rа.п — вероятность эффективного срабатывания установок автоматического пожаротушения; при- нимается Rа.п = 0,9 (п. 8 прил. 1 [2]); пожарный риск пребывания людей в зданиях и со- Рп.з — вероятность эффективной работы систе- оружениях любого функционального назначения не мы противопожарной защиты, направленной на должен превышать одной миллионной в год при на- обеспечение безопасной эвакуации людей при хождении отдельного человека в наиболее удален- пожаре: ной от выхода из здания точке. Для реализации это- го требования “Методика определения расчетных Рп.з = 1 – (1 – Rобн RСОУЭ)(1 – Rобн RПДЗ); (2) величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и Rобн — вероятность эффективного срабатывания строениях различных классов функциональной по- системы пожарной сигнализации; Rобн = 0,8*; жарной опасности” [2] устанавливает, что значение RСОУЭ — условная вероятность эффективного расчетной вероятности Qв воздействия опасных срабатывания системы оповещения людей о по- факторов пожара (ОФП) не должно превосходить жаре и управления эвакуацией людей в случае значения нормативной вероятности Q нв : эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации; RСОУЭ = 0,8*; Qв = Qп (1 – Rа.п)(1 – Pп.з)Pпp (1 – Рэ) Ј Q нв = 10–6 , (1) * При данных значениях величин Rобн, RСОУЭ, RПДЗ, приведен- где Qп — частота (вероятность) возникновения по- ных по статистическим данным разд. IV Методики [2], значе- жара в здании в течение года (согласно данным ние Рп.з, рассчитанное по формуле (2), составляет 0,87.
32 ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2011 ТОМ 20 № 12
БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ
RПДЗ — условная вероятность эффективного сра- рую необходимо учитывать при формулировке мате- батывания системы противодымной защиты в матической модели. случае эффективного срабатывания системы по- жарной сигнализации; RПДЗ = 0,8*; Параметры людских потоков Рпр — вероятность присутствия людей в здании; и эмпирические зависимости между ними Рпр = tфункц /24; Параметрами движения людских потоков, опре- tфункц — время нахождения людей в здании, ч; деляющими своевременность и беспрепятственность Рэ — вероятность эвакуации людей. эвакуации людей, являются скорость движения V Вероятность Рэ определяется условиями: (м/мин), его интенсивность q (м/мин) и плотность м ( 0,8t бл - t p )/t н. э , если t p < 0,8 t бл < t p + t н. э потока D (чел./м2) (или м2/м2 при выражении плот- п ности через площадь горизонтальной проекции че- п и t cк Ј 6 мин; Рэ = н (3) ловека f, м2/чел.). п 0,999, если t р + t н. э Ј 0,8t бл и t ск Ј 6 мин; Впервые на факт существования зависимости п 0, если t р і 0,8 t бл или t ск > 6 мин , о скорости людского потока от его плотности и вида пу- ти (горизонтальный, лестница вниз, лестница вверх) где tр — расчетное время эвакуации людей, мин; было указано в результате натурных наблюдений, tн.э — время начала эвакуации, мин; выполненных в начале 30-х годов прошлого столе- tбл — время от начала пожара до блокирования тия [3]. Эти немногочисленные (около 200) наблюде- эвакуационных путей в результате распростра- ния выполнялись методом, который сегодня приня- нения на них опасных факторов пожара, име- то называть “методом включенного наблюдения”, ющих предельно допустимые для людей значе- т. е. наблюдатель включался в поток людей и под- ния, мин; считывал количество сделанных им шагов за ми- tск — время существования скоплений людей на нуту при измеряемом им расстоянии до идущего участках пути, мин. впереди человека. Низкая точность данного метода Рассчитаем значение Qв для случая, когда без- и незначительное количество замеров обусловили опасность людей обеспечивается только за счет си- необходимость проведения дальнейших наблюде- стем пожарной безопасности зданий. При этом Рэ = 0. ний визуальным методом [4]. Принимая вероятность эффективного срабатывания В связи с этим в период с 1946 по 1948 гг. сотруд- установок автоматического пожаротушения Rа.п = 0,9 никами ВНИИПО были проведены одновременные для случая присутствия людей в здании в течение замеры плотности и скорости движения потока лю- 8 ч (Рпр = 0,333), получим: дей (3587 замеров) по горизонтальным путям, по Qв = Qп (1 – Rа.п)(1 – Pп.з)Pпp (1 – Рэ) = лестницам вниз и вверх в зданиях театров, учебных = 0,04 (1 – 0,9) (1 – 0,87) · 0,333(1 – 0) = 1,731 · 10–4 , заведений, промышленных и транспортных пред- приятий, расположенных в 11 крупнейших городах что на два порядка выше нормативного значения страны [5]. В дальнейшем натурные наблюдения Q нв = 10–6 . проводились сотрудниками МИСИ и АГПС кино- Исходя из этого, обеспечение безопасной эваку- фотометодом, значительно повысившим их точность ации людей при пожаре становится необходимым и оперативность, что позволило создать к концу условием для соблюдения требования (1), посколь- 80-х годов самую крупную в мире (около 25 тыс.) ку выполнение второго условия в выражении (3) на базу эмпирических данных [6]. В это время были три порядка снижает величину индивидуального организованы также уникальные эксперименталь- пожарного риска. Поэтому эвакуацию людей следу- ные исследования на трансформируемом манеже ет рассматривать как обязательное требование обес- (рис. 1) с целью получить значения параметров дви- печения безопасности людей при пожаре в общест- жения людских потоков в условиях, приближенных венных зданиях и сооружениях. к аварийным [7]. В связи с этим точность моделирования процес- Графики эмпирических зависимостей V = j(D), са эвакуации людей при определении величины ин- построенные по полученным данным, представле- дивидуального пожарного риска приобретает реша- ны на рис. 2–4. Каждый из исследователей, прово- ющее значение. дивших ту или иную серию натурных наблюдений, Индивидуальное разнообразие физических и пси- аппроксимировал эмпирические зависимости по- хологических свойств людей и различие их реакции линомами наилучшего приближения от четвертой на влияние множества трудно учитываемых фак- степени [8] до линейной функции. Графики эмпи- торов определяют стохастическую (случайную) рических зависимостей, полученных в результате природу параметров движения людей в составе об- натурных наблюдений, проведенных к этому вре- разующихся при эвакуации людских потоков, кото- мени за рубежом, показаны на рис. 5. Они также
ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2011 ТОМ 20 № 12 33
БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ
Рис. 1. Эксперименты, проводившиеся на трансформи- руемом манеже
Рис. 3. Эмпирические зависимости скорости людского по- тока от его плотности при движении по лестнице вниз:
1 — здания различного назначения; 2, 3 — спортивно- зрелищные комплексы; 4 — университет; 5, 6 — соответ- ственно средняя и младшая группы школы; 7 — транс- портный узел; 8 — эксперимент
Рис. 2. Эмпирические зависимости скорости людского по- тока от его плотности при движении по горизонтальным путям: 1, 5 — театры, кинотеатры; 2 — университеты; 3 — промышленные здания; 4, 13, 14 — транспортные здания; 6 — спортивно-зрелищные комплексы; 7 — зда- Рис. 4. Эмпирические зависимости скорости людского по- ния различного назначения; 8 — торговые здания; 9, 10, тока от его плотности при движении по лестнице вверх: 11 — соответственно старшая, средняя и младшая груп- 1 — здания различного назначения; 2 — спортивно-зре- пы школы; 12 — торговый центр; 15, 16, 18, 19 — транс- лищные комплексы; 3 — университет; 4, 5 — соответст- портный и промышленный узлы; 20, 21 — метрополитен; венно средняя и младшая группы школы; 6 — транспорт- 22, 23 — эксперимент ный узел; 7 — эксперимент
34 ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2011 ТОМ 20 № 12
БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ
Рис. 6. Графики зависимости функции q = y(D) от выра- жения функции V: q* = V*D = 57 – 5,256D; q** = V**D =
= 112D4 – 380D3 + 434D2 – 217D + 57
Рис. 5. Зависимости скорости людского потока от его плот- четного метода эвакуации в нормировании [18], впер- ности по горизонтальному пути (——) и по лестнице вверх вые реализованного в СНиП II-2–80 “Пожарная без- (– – –) по данным зарубежных авторов: 1 — K. Reimer [10]; 2 — D. Oeding [11]; 3 — [12]; 4 — F. P. D. Navin, опасность зданий и сооружений”, а затем в ГОСТ R. A. Wright [13]; 5 — [14]; 6 — K. Kimura, S. Ihara [15]; 12.1.004–91 “Пожарная безопасность. Общие тре- 7 — K. Togawa [16]; 8 — H. Kubawara, H. Doi, A. Ishigmi [17] бования”. Как видно из приведенных графиков, в за- висимости от вида функции V = j(D) изменяется и не давали какого-либо объяснения сути наблюдаемо- максимальное значение qmax, и значение плотности, го явления — изменения скорости людского потока, при котором оно достигается, Dqmax , т. е. то значение связанного с изменениями его плотности. плотности, по достижении которого очень быстро Фундаментальное значение интенсивности дви- (в течение десятка секунд) начинается скопление жения людского потока (q = DV) для непрерывности людей на границе смежных участков пути, что на- процесса эвакуации было установлено впервые [9] рушает беспрепятственность эвакуации. в результате анализа движения людских потоков через границы смежных (n-го и (n + 1)-го) участков Установление закономерности связи пути: между скоростью движения и плотностью людского потока qn+1 = qndn /dn+1, (4) Наблюдаемая скорость потока при движении по где d — ширина соответствующего участка. любому виду пути всегда является результатом вли- Это соотношение позволило установить две рас- яния не только плотности потока, но и уровня обще- четных ситуации в организации движения людских го эмоционального состояния людей в потоке. На- потоков: глядный повседневный пример влияния общего эмо- l при qn+1 Ј qmax — беспрепятственность эвакуации; ционального состояния — повышенная скорость l при qn+1 > qmax — образование скопления людей движения людей в утренние часы “пик” в метропо- с максимальной плотностью, ведущего не только литене. Разделить это одновременное влияние двух к задержке эвакуации, но и к возможной гибели факторов никогда не удавалось. Однако различная людей в результате компрессионной асфиксии. степень влияния плотности потока на характер дви- Значение и положение точки qmax зависят от вида жения людей в нем, можно сказать, буквально ося- функции V = j(D) (рис. 6). заема и находит свое отражение в классификации Однако вид функции, описывающей закономер- [8], приведенной в табл. 1. ность связи между скоростью движения людского по- Первый интервал* плотности потока (один взрос- тока и его плотностью, проявляющуюся во всем при- лый человек в уличной одежде на 2,5 м2 горизонталь- веденном множестве зависимостей V = j(D), оставал- ного пути) характеризует движение как свободное ся неизвестным. Установление этой закономерности превратилось из теоретической задачи в актуальней- * В натурных наблюдениях исследуемый диапазон плотности шую практическую проблему при применении рас- потока подразделяют на интервалы.
ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2011 ТОМ 20 № 12 35
БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ
Таблица 1. Классификация движения при увеличении плотности потока Плотность, 0–0,05 0,05–0,15 0,15–0,4 0,4–0,7 0,7–0,9 0,9–1,0 1,0–1,15 м2/м2 Характерис- Индивидуальное Поточное тика движе- Свободное Свободное Без кон- С контакт- С силовыми воздействиями ния людей поточное тактных ными в потоке Слитное Деформация тел Сдавливание тел помех помехами
индивидуальное. “При такой плотности люди могут ренним отношениям между явлениями или, во обгонять друг друга и двигаться в поперечном на- всяком случае, отражает эти отношения с достаточной правлении” [8], т. е. плотность потока практически степенью приближения. Поэтому необходимо вы- не оказывает влияния на характер (а следовательно, брать вид аппроксимирующей функции, способной и на скорость) движения людей в нем. Очевидно, отобразить суть описываемой взаимосвязи между что скорость движения людей при отсутствии влия- интенсивностью воздействия плотности и реакцией ния плотности потока D0 является результатом вли- на него человека, выражающейся в изменении ско- яния их эмоционального состояния Э и вида пути j. рости его движения. Известно, что закономерности Обозначим скорость свободного движения людей в формирования ощущений человека под воздейст- эмоциональном состоянии по j-му виду пути V0,э j . вием внешней среды — область исследований пси- Точные значения пороговой величины плотности хофизики [19]. потока D0, j , по достижении которых она начинает Расположение точек эмпирических значений RD, j оказывать влияние на скорость движения по тому указывает на то, что в данном случае корректно ис- или иному виду пути, неизвестны, но ясно, что они пользование психофизического закона Вебера– Фех- находятся в первом интервале плотности — от 0 до нера. Пример аппроксимации, выполненной для го- 1 чел./м2 (или 0,1 м2/м2 при f = 0,1 м2/чел.). Это со- ризонтальных путей, приведен на рис. 7. ображение дает возможность нивелировать влияние Оценка тесноты корреляционной связи между ис- эмоционального состояния людей и выявить стати- следуемыми величинами проводилась при помощи стическую тенденцию влияния плотности потока теоретического корреляционного отношения, значе- на скорость его движения по относительным изме- ния которого составили: нениям средних значений последней в последова- l для горизонтальных путей: в зданиях — 0,990; тельных интервалах плотности. вне зданий — 0,984; Вполне естественно, что снижение скорости на l для лестницы: вниз — 0,985; вверх — 0,996. DVDэ, j = V0,э j - VDэ, j является реакцией человека на Столь высокие значения теоретического корре- увеличивающееся влияние комплекса факторов, свя- ляционного отношения характеризуют установлен- занных с ростом плотности потока при любом эмо- ную связь практически как функциональную. циональном состоянии людей. Чтобы уловить тен- Установление закономерности этой связи дает денцию этого влияния по данным натурных наблю- возможность описать зависимость между пара- дений, выразим искомую реакцию в виде функции: метрами людского потока как стохастического процесса в виде элементарной случайной функции: R D , j = (V0э, j - VDэ , j ) V0э, j . (5) DVDе , j = V0е, j [1 - a j ln ( D D0, j )] . (7) Нетрудно понять, что функция RD, j описывает относительное снижение скорости потока с увели- Элементарная случайная функция представляет чением его плотности при любом уровне психоло- собой произведение случайной величины скорости гической напряженности ситуации, определяющей свободного движения людейV0,е j в потоке на неслу- эмоциональное состояние людей. Тогда скорость дви- чайную функцию (выражение в скобках формулы (7)), жения людского потока будет описываться функ- описывающую влияние его плотности. ЗначенияV0,е j цией зависят от состава людей в потоке и уровня их эмо- DVDэ , j = V0э, j (1 - R D , j ). (6) ционального состояния в ситуациях различной пси- хологической напряженности. Зависимости матема- Эмпирические значения RD, j для каждого вида тического ожидания скорости свободного движения пути могут быть определены по данным натурных людей от их эмоционального состояния приведены наблюдений. Затем следует найти аппроксимиру- на рис. 8, что позволило категорировать движение ющую их функцию. При этом следует учитывать, что по уровню эмоционального состояния (табл. 2). математическая формула только тогда получа- Таким образом, по данным статистической со- ет реальное значение, когда она адекватна внут- вокупности серий проведенных натурных наблю-
36 ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2011 ТОМ 20 № 12
БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ
D, Rт = 0,295ґ ж DD ц RD DD = Rт – RD зз чч Ч 100 % чел./м2 ґ ln(D/0,51) и RD ш
1,5 0,270 0,282 +0,012 4,44 2,5 0,434 0,433 –0,001 –0,23
3,5 0,555 0,532 –0,023 –4,14 4,5 0,610 0,606 –0,004 –0,66 5,5 0,655 0,665 +0,010 1,53 6,5 0,705 0,714 +0,009 1,28 7,5 0,750 0,757 +0,007 0,93 8,5 0,789 0,794 +0,005 0,63 9,5 0,842 0,826 – 0,016 –1,9
Рис. 7. График изменения значений m(Rj, D) при увеличении плотности людского потока при движении по горизонталь- ному пути
Таблица 2. Значения скоростей свободного движения людей в потоке при различных категориях движения
Скорость свободного движения V0,
Категория м/мин, по видам пути движения Горизонтальный,
Лестница вверх лестница вниз, проем
Комфортное < 49,0 < 27,0
Спокойное 49,0–66,0 27,0–38,0
Активное 66,0–90,0 38,0–55,0
Повышенной активности 90,0–120,0 55,0–75,0
Таблица 3. Значения коэффициентов aj и D0, j в зависи- мости от вида пути
Вид пути aj D0, чел./м2 Горизонтальный: вне зданий 0,407 0,69 в зданиях 0,295 0,51 Рис. 8. Изменение средней скорости свободного движе- ния людей в зависимости от их эмоционального состояния: Проем 0,295 0,65 1 — по горизонтальным путям, через проемы, по лестни- це вниз; 2 — по лестнице вверх Лестница: вниз 0,400 0,89 вверх 0,305 0,67 дений и экспериментов была получена возможность определить конкретные значения всех членов фор- мулы, описывающей закономерность связи между в качестве математического ожидания m(V0,е j ) сле- параметрами людских потоков (см. табл. 2 и 3). дует принимать среднее значение соответствующего Статистика натурных наблюдений показывает нор- интервала скорости, указанного в табл. 2, а значе- мальный (или близкий к нему) закон распределения ние s(V0,е j ) — равным 1/6 этого интервала. скорости свободного движения людей в потоке, по- Нормирование значений интенсивности и ско- этому случайная величинаV0,е j может быть описана рости движения людского потока в зависимости от числовыми характеристиками: m(V0,е j ) ± 3s(V0,е j ). его плотности в настоящее время производится в Для каждой из установленных категорий движения детерминированном виде. Оно было выполнено для
ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2011 ТОМ 20 № 12
БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ
СНиП II-2–80 “Пожарная безопасность зданий и со- Явные физические и возрастные особенности оружений” в табличной форме (табл. 4 СНиП II-2–80) людей в составе основного функционального кон- при значениях V0, j, соответствующих категории дви- тингента, состоящего из инвалидов и престарелых жения повышенной активности. людей, сказываются на их мобильных возможно- Ввиду широты области применения установлен- стях, поэтому поставленный вопрос стал основным ных зависимостей скорости и интенсивности дви- при разработке разд. “Пути эвакуации” в СНиП 35-01– жения людских потоков от их плотности (обще- 2001 “Доступность зданий и сооружений для мало- ственные здания любого назначения) в качестве мобильных групп населения”. Были организованы расчетных значений для нормирования были при- специальные натурные наблюдения движения лю- е е няты значения m(V0, j ) – s(V0, j ). Это не только со- дей различных групп мобильности [22, 23], в ре- здавало определенный “запас”, но и обеспечивало зультате которых были получены расчетные значе- высокую степень достоверности нормируемых зна- ния скорости и интенсивности движения людских чений, поскольку их можно наблюдать ежедневно в потоков с различными группами мобильности повседневной жизни. Табл. 4 из СНиП II-2–80 со- (прил. Б СНиП 35-01–2001). хранена и в ГОСТ 12.1.004–91 в виде табл. 2, и в Ме- Серии натурных наблюдений движения под- тодике [2] — табл. П2.1. ростков различных возрастных групп в школьных зданиях были проведены ранее [24, 25]. Данные, Итоги и перспективы полученные в них, вошли в общую совокупность Цикл серий, данные которых послужили базой эмпирических данных (см. рис. 2–4) и были про- для установления значений величин, входящих в за- анализированы отдельно [21, 26]. Движение пото- висимость (7), говорит о том, что эти значения соот- ков людей, учащихся в вузах, в условиях, близких к ветствуют людскому потоку смешанного состава. аварийным, наблюдалось при проведении экспери- Это было оптимально для условий, когда нормиро- мента [7] (см. рис. 2–4). Соответствующие экспери- вание не дифференцировало состав потока в здани- ментальные зависимости тщательно проанализи- ях различного назначения. Однако СНиП 21-01–97* рованы при установлении общей зависимости [21]. “Пожарная безопасность зданий и сооружений” В настоящее время они могут быть дополнены дан- ввели классификацию зданий по функциональной ными натурных наблюдений, проведенных недавно пожарной опасности в зависимости от “вида основ- в учебных зданиях МГСУ [27]. ного функционального контингента”, которая со- Круг исследований влияния возрастного соста- хранена и в Техническом регламенте [1]. Такая клас- ва эвакуирующихся людей на закономерности связи сификация предопределяет необходимость диффе- между параметрами людских потоков замыкается ренциации состава потока прежде всего “с учетом результатами исследований в зданиях дошкольных возраста и физического состояния” людей в нем. образовательных учреждений — детских садов [28]. Такой “учет” должен был бы отразиться в нормиру- Данные этих исследований представляют особый емых зависимостях между параметрами людских интерес. Во-первых, потому, что в результате натур- потоков эвакуируемого “основного функциональ- ных наблюдений и игровых экспериментов с деть- ного контингента”, характерного для зданий каж- ми впервые (и не только в нашей стране) получена дого класса функциональной пожарной опасности. достаточно обширная база (около 4 тыс.) значений Но в существующих нормативных документах и скорости и интенсивности движения потоков детей нормативно-правовых актах этого не сделано, по- младшей, средней и старшей возрастных групп при этому вопрос, что же изменяется в установленных различных уровнях их эмоционального состояния [20, 21] закономерностях связи между параметра- и плотности потоков во время движения по гори- ми людских потоков и, вообще, корректны ли они зонтальным путям, через дверные проемы, по лест- для различного функционального контингента, ницам вверх и вниз. Во-вторых, потому, что в этом остается открытым. возрасте у человека формируется психофизиологи- Учет возраста и соответствующего ему физиче- ческая модель собственного тела, называемая в ского состояния людей предполагает существование психофизиологии “схемой тела”. “Схема тела” “ори- классификации населения страны по этим показа- ентируется” на двигательную задачу в конкретных телям. В архитектурно-строительном проектирова- условиях и “позволяет” в чувственной форме полу- нии она проявляется лишь косвенно, при классифи- чить ощущение скорости различными частями тела кации зданий по функциональному назначению, и темпа движений. В этот период формируются которая выделяет в отдельные виды здания дошколь- основные двигательные умения и навыки, накапли- ных образовательных учреждений, школьные зда- вается двигательный опыт. Формирование двига- ния (школы, гимназии, лицеи и т. д.), здания вузов, тельной программы включает в себя несколько ком- дома и интернаты для престарелых и инвалидов. понентов: шаги, ориентировку в пространстве,
38 ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2011 ТОМ 20 № 12
БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ
Таблица 4. Скорости свободного движения возрастных и в нормировании. Прежде всего это относится групп детей дошкольного возраста по видам пути при раз- к разработке и обоснованию объемно-планиро- ных категориях движения вочных решений в части путей эвакуации для Скорость свободного движения V0, м/мин, зданий детских дошкольных учреждений. Категория по видам пути Интересно было бы проанализировать проявле- движения Горизонтальный, проем Лестница ние установленной закономерности изменения ско- Комфортное < 40 < 29 рости людского потока от его плотности в результа- тах зарубежных исследований. Однако это сложно Спокойное 40–60 29–47 сделать как из-за отсутствия точных данных, так и Активное 60–100 47–84 из-за неуверенности в корректности методики про- Повышенной ведения этих натурных наблюдений и статистиче- активности 100–190 – ской обработки их результатов [4]. Совершенно оче- видно, что приведенные на рис. 5 графики могут реакцию на сигнал к началу или изменению движе- иметь неточности относительно оригиналов, опреде- ния. Но и в этом возрасте, как показывают результа- ляемые процессом их графического переноса. Од- ты исследований (табл. 4 и 5), зависимости между нако столь же очевидно, что они демонстрируют как параметрами людских потоков подчиняются тем же качественную, так и количественную идентичность закономерностям (7) при значениях теоретического эмпирическим зависимостям, установленным в корреляционного отношения выше 0,98. России. Так, данные, полученные при натурных на- Таким образом, анализ дифференцированных за- блюдениях японскими исследователями, можно с вы- висимостей между параметрами людских потоков сокой степенью точности аппроксимировать уста- различных возрастных групп людей, характерных новленной зависимостью (7) приV0,е j = 80 м/мин и для зданий всех классов функциональной пожар- значениях aj и D0, j для горизонтальных путей, при- ной опасности, показывает, что они подчиняются веденных в табл. 3; данные же натурных наблюдений общей закономерности, вид которой описывается в лондонском метрополитене (при D < 5 чел./м2) функцией (7). Возрастные особенности реакции описываются практически той же зависимостью людей на увеличение плотности потока и психоло- (при V0,е j = 88 м/мин), которая была установлена гической напряженности при движении в различ- при обширных обследованиях на станциях и пере- ных условиях находят свое отражение в соответст- садочных узлах Московского метрополитена [29, 30]: вующих изменениях значений входящих в нее ве- V = 106,2[1 – 0, 4 ln(D/0,56)]. Эти факты еще раз личин V0,е j , aj, D0, j . Эти значения определены и свидетельствуют о корректности общей закономер- могут быть учтены в практике проектирования ности изменения параметров людских потоков и ее использования в нормировании. Таблица 5. Значения aj и D0, j при движении возрастных Оценка влияния пожаров на безопасность зда- групп детей по различным видам пути в зданиях дошколь- ний общественного назначения наилучшим образом ных учреждений может быть проведена путем сочетания детермини- Темп рованного и вероятностного подходов, реализован- Вид пути Группа aj D0, j , чел./м2 движения ных в Методике [2], учитывающих специфические Горизон- Старшая Бег 0,275 0,780 свойства объекта, возможные сценарии развития тальный Шаг 0,275 0,780 пожара и варианты эвакуации людей с учетом пси- хофизиологических характеристик контингента. Средняя Бег 0,275 0,780 В действующей редакции Методика [2] предпо- Шаг 0,275 0,780 лагает в основном “двоичную” (0 или 0,999) оценку Младшая Бег 0,275 0,780 вероятности эвакуации людей Pэ при пожаре (соот- Шаг 0,275 0,780 ношение (3) [2]). Изложенные в настоящей статье Проем Старшая, Шаг 0,350 1,200 результаты исследований позволят в дальнейшем cредняя более точно и дифференцированно определять па- Лестница Старшая 0,190 0,645 раметр Pэ. Это, в свою очередь, обеспечит необхо- вниз Средняя 0,190 0,645 димые предпосылки для выполнения более коррект- Младшая 0,190 0,645 ной оценки величины индивидуального пожарного Лестница Старшая 0,275 0,760 риска, позволит разрабатывать более обоснованные вверх противопожарные мероприятия и тем самым обес- Средняя 0,275 0,760 печит необходимые условия для оптимального Младшая 0,275 0,760 управления пожарными рисками.
ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2011 ТОМ 20 № 12 39
БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности : Федер. закон от 22 июля
2008 г. № 123-ФЗ : принят Гос. Думой 4 июля 2008 г. : одобр. Сов. Федерации 11 июля 2008 г.
// Российская газета. — 2008. — № 163.
2. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строе- ниях различных классов функциональной пожарной опасности : приложение к приказу МЧС
России от 30 июня 2009 г. № 382 // Российская газета. — 2009. — № 161.
3. Беляев С. В. Эвакуация зданий массового назначения. — М. : Изд-во Всесоюзной академии архитектуры, 1938.
4. Холщевников В. В., Самошин Д. А., Исаевич И. И. Натурные наблюдения людских потоков.
— М. : АГПС МЧС РФ, 2010.
5. Милинский А. И. Исследование процесса эвакуации зданий массового назначения : дис.
канд. техн. наук. — М. : МИСИ, 1951.
6. Холщевников В. В. Статистика зависимостей между параметрами людских потоков // Иссле- дования по основам архитектурного проектирования (Методологические, функциональные, эстетические и физико-технические проблемы архитектуры). — Томск : Томский государст- венный университет, 1983.
7. Копылов В. А. Исследование параметров движения людей при вынужденной эвакуации : дис.
канд. техн. наук (науч. руковод. В. М. Предтеченский, М. Я. Ройтман). — М. : МИСИ, 1974.
8. Предтеченский В. М., Милинский А. И. Проектирование зданий с учетом организации дви- жения людских потоков. — М. : Изд-во лит. по стр-ву, 1969; Berlin, 1971; Koln, 1971; Praha,
1972; U. S., New Delhi, 1978; Изд. 2. — М. : Стройиздат, 1979.
9. Предтеченский В. М. О расчете движения людских потоков в зданиях массового назначения
// Известия вузов. Строительство и архитектура. — 1958. — № 7.
10. Reimer K. Die Bewegung der Menschenmasen in Verkehrsraumen. // Zehtschrift “Glasera Annlen”.
— 1947. — № 71. — Heft 7. — S. 121–131.
11. Oeding D. Verkehersbelastung und Dimensionierung von Gehwegen und anderen Aulagen der Fus- sgangverkehrs // Bonn : Strassenbau und Strassenverkehrsrstehnik, 1963. — Heft 22.
12. Passenger flow in subways and stain-comes // Engineering. — 1958. — Nо. 34. — P. 32–48.
13. Navin F. P. D., Wright R. A. Pedestrian Flow Characteristics // Traffic Engineering. — 1969. — Vol. 19,
No. 7. — P. 30–33, 36.
14. ITE Technical Council Committee 5-R. Characteristics and Service Requirements of Pedestrians and Pedestrian Facilities // Traffic Engineering. — 1976. — Vol. 14. — P. 34–45.
15. Kimura K., Ihara S. Observations of Multitude Current of People in Buildings // Transaction of Archi- tectural Institute of Japan. — 1937. — Nо. 5.
16. Togawa K. Study on fire escapes based on observations of multitude currents // Japanese Building
Research Institute Report, Tokyo, 1955. — Nо. 14.
17. Kubawara H., Doi H., Ishigmi A. A fier-escap simulation method by describing actions of evacuees as probabilistic phenomena // Systems Approach to Fire Safety in Building : CIB Symposium. Tzukuba
(Japan). — 1979. — Vol. 1. — P. 105–122.
18. Холщевников В. В. Исследование людских потоков и методологии нормирования эвакуации людей из зданий при пожаре. — М. : МИПБ МВД РФ, 1999.
19. Забродин Ю. М., Лебедев А. Н. Психофизиология и психофизика. — М. : Наука, 1977.
20. Холщевников В. В. Людские потоки в зданиях, сооружениях и на территории их комплексов :
дис. д-ра техн. наук. — М. : МИСИ, 1983.
21. Закономерность связи между параметрами людских потоков : диплом № 24-S Открытие в об- ласти социальной психологии (авт. открытия В. В. Холщевников) // Научные открытия. — М. :
РАЕН; МААНОИ; МААНО, 2006.
22. Кирюханцев Е. Е., Холщевников В. В., Шурин Е. Т. Первые экспериментальные исследова- ния движения инвалидов в общем потоке // Безопасность людей при пожарах : сб. науч. тр. —
М. : ВИПТШ МВД РФ, 1999.
23. Шурин Е. Т., Апаков А. В. Выделение групп населения по мобильным качествам и индивиду- альное движение в людском потоке как основа моделирования движения “смешанных” людских потоков при эвакуации // Проблемы пожарной безопасности в строительстве : сб. науч. тр. —
М. : АГПС МВД России, 2001.
40 ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2011 ТОМ 20 № 12
БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ
24. Иccледование и расчет закономерностей движения школьников : отчет / МИСИ (науч. руко- вод. В. М. Предтеченский, отв. исп. В. В. Холщевников). — № ГР 75006136; инв. № Б 378487.
— М., 1975.
25. Еремченко М. А. Движение людских потоков в школьных зданиях : дис. канд. техн. наук
(науч. руковод. В. М. Предтеченский). — М. : МИСИ, 1979.
26. Холщевников В. В. Нормирование путей эвакуации в учебных заведениях // Пожарное дело.
— 1980. — № 12.
27. Заикин С. В., Бушманов С. А., Парфененко А. П., Белосохов И. Р. Обеспечение безопасно- сти людей при пожарах в зданиях посредством применения самоспасателей // Пожаровзры- вобезопасность. — 2011. — Т. 20, № 3. — С. 41–51; № 4. — С. 31–39.
28. Холщевников В. В., Парфененко А. П. Эвакуация детей из зданий учебно-воспитательных уч- реждений // Пожарная безопасность в строительстве. — 2011. — № 4. — С. 48–61.
29. Разработать и внедрить новые объемно-планировочные и конструктивные решения станций метрополитенов с учетом высокоскоростного движения поездов : отчет НИР / МИСИ ; руково- дитель В. В. Холщевников, отв. исп. А. С. Дмитриев. — № 01860005733. — М., 1989.
30. Исаевич И. И. Разработка основ многовариантного анализа объемно-планировочных реше- ний станций и пересадочных узлов метрополитена на основе моделирования закономерно- стей движения людских потоков : дис. канд. техн. наук (науч. руковод. В. В. Холщевников).
— М. : МИСИ, 1990.
Материал поступил в редакцию 15 ноября 2011 г.
Электронные адреса авторов: reglament2004@mail.ru; parf01@inbox.ru.
ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2011 ТОМ 20 № 12
Ключевые слова
Похожие публикации
Доклад · 2009Использование расчётных моделей для оценки пожарного риска
Доклад · 2009Обзор моделей и программ для расчёта времени эвакуации
Доклад · 2009Программное обеспечение СИТИС «Флоутек» и «Эватек» для расчёта времени эвакуации
Доклад · 2009Беляев С. В. Эвакуация из зданий с массовым пребыванием людей
КнигаДутов А. В. Физиология человека при пожаре
Книга