Описание методики сбора исходных данных для определения вероятности эвакуации людей из зданий с многосветными пространствами

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

И. В. КОСТЕРИН, канд. техн. наук, начальник отделения организации научных исследований экспертно-консалтингового отдела, ФГБОУ ВПО “Ивановский институт Государственной противопожарной службы МЧС России” (Россия, 153040, г. Иваново, просп. Строителей, 33; e-mail: kosteriniv@gmail.com)

В. И. ПРИСАДКОВ, д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник отдела моделирования пожаров и нестандартного проектирования, ФГБУ “Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России”

(Россия, 143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12)

УДК 614.841+519.2

ОПИСАНИЕ МЕТОДИКИ СБОРА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ

ИЗ ЗДАНИЙ С МНОГОСВЕТНЫМИ ПРОСТРАНСТВАМИ

Дано описание методики сбора исходных данных для определения вероятности эвакуации лю- дей из зданий с многосветными пространствами на основе анализа двух стохастических про- цессов: распространения опасных факторов пожара в зданиях с многосветными пространства- ми с дальнейшим блокированием эвакуационных путей и процесса эвакуации людей при пожаре в таких зданиях. Показано, что исходные данные можно разделить на два блока – де- терминированные и вероятностные данные. Рассмотрено их содержание.

Ключевые слова: детерминированные данные; вероятностные данные; система входных фак- торов; генератор случайных чисел.

Статья является продолжением исследований, пред-                   l   удельную скорость выгорания yуд (кг/(м2·с));
ставленных в работах [1, 2]. В [2] приведена блок-                 l   линейную скорость распространения пламени
схема имитационной системы, предлагаемой для                           по пожарной нагрузке Vл (м/с);
расчета вероятности эвакуации. Конкретные число-                   l   дымообразующую способность D (Нп·м2/кг);
вые значения входных факторов, используемых в ра-                  l   максимальную площадь пожара Smax (м2);
боте для определения вероятности эвакуации, будут                  l   высоту расположения очага пожара Hоп (м);
приведены авторами в обзорах результатов дальней-                  l   количество эвакуирующихся с уровней атриума
ших исследований.                                                      людей N/S (чел./м2);
Необходимые исходные данные можно разделить                    l   скорость движения людей при пожаре Vдв (м/с);
на два блока — детерминированные и вероятност-                     l   расположение эвакуирующихся на уровнях ат-
ные данные. После описания детерминированные                           риума людей (x, y);
данные подаются в блок вычисления распределе-                      l   время начала эвакуации tн.э (мин).
ний времени блокирования и времени эвакуации.
Вероятностные данные разыгрываются с помощью                           Удельная скорость выгорания
генераторов случайных чисел, а затем также пере-
даются в блок вычисления распределений времени                        Для нахождения параметров распределения
блокирования и времени эвакуации.                                  данного фактора определяется набор веществ и ма-
К блоку детерминированных данных относятся                     териалов, составляющих горючую нагрузку на ис-
объемно-планировочные характеристики исследу-                      следуемом объекте.
емого объекта, а также количество статистических                      С помощью справочной литературы устанавли-
испытаний. При моделировании процесса эвакуа-                      ваются удельные скорости выгорания видов горючей
ции рассматриваются размеры путей эвакуации,                       нагрузки, их соотношение. Затем выбирается закон
помещений, при моделировании распространения                       распределения фактора и рассчитываются парамет-
опасных факторов пожара (ОФП) — тип горючей                        ры принятого закона распределения с помощью из-
нагрузки, ее расположение, количество.                             вестных элементов теории вероятностей.
Количество статистических испытаний задает-
ся исходя из требуемой степени точности проводи-                       Линейная скорость распространения
пламени по пожарной нагрузке
мых расчетов.
В блок вероятностных данных предложено                            Для установления параметров распределения
включать следующие:                                                данного фактора определяется набор веществ и ма-

ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 8

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

териалов, составляющих горючую нагрузку на ис-       количества людей на протяжении времени работы
следуемом объекте.                                   объекта для каждого этажа. Далее в расчетах ис-
С помощью справочной литературы принима-         пользуется отношение количества людей на этаже
ются линейные скорости распространения пламени       в данный момент времени к площади этого этажа,
по всем видам горючей нагрузки, характерным для      т. е. оценивается вероятность количества людей на
объекта, а также их соотношение. Затем выбирает-     этаже без привязки к конкретному времени суток.
ся закон распределения фактора и находятся пара-     Максимальное число людей может задаваться ис-
метры принятого закона распределения с помощью       ходя из требований нормативных документов в об-
известных элементов теории вероятностей.             ласти пожарной безопасности по максимальной
площади, приходящейся на человека в зависимости
Дымообразующая способность                        от типа объекта (к примеру, для торговли — 3 м2 на
Для определения параметров распределения         1 чел., для кафе, фудкортов и т. д. — по фактическо-
данного фактора устанавливается перечень веществ     му числу посадочных мест и т. п.).
и материалов, составляющих горючую нагрузку на            Экспериментальные данные, полученные с объ-
исследуемом объекте.                                 екта, могут быть проверены на принадлежность к
С помощью справочной литературы определя-        определенному закону распределения путем вы-
ются: дымообразующая способность всех видов го-      движения гипотезы и использования известных
рючей нагрузки, характерных для объекта, а также     критериев согласия.
их соотношение. Затем выбирается закон распреде-
ления фактора и рассчитываются параметры при-           Скорость движения людей при пожаре
нятого закона распределения с помощью известных          При решении задачи по обоснованию закона из-
элементов теории вероятностей.                       менения и установления области значений данного
Максимальная площадь пожара                       случайного фактора учитываются данные норма-
тивно-технических документов, а также результаты
Распределение максимальной площади пожара         экспериментальных исследований в данной облас-
определяется исходя из анализа объемно-планиро-      ти. Возможно также проведение эксперименталь-
вочных решений здания экспертным путем на осно-      ных исследований по установлению скорости дви-
вании прогнозных оценок площадей распростране-       жения людей на конкретном объекте [3].
ния пожара в здании.
В здании последовательно рассматриваются по-         Расположение людей на уровнях атриума
мещения объекта, для которых оцениваются макси-
С помощью генератора случайных чисел на осно-
мальные площади возможных пожаров исходя из
ве анализа объемно-планировочных решений иссле-
видов горючей нагрузки, находящейся в помеще-
дуемого объекта сначала определяется максималь-
нии, места ее расположения, количества, наличия в
ное количество людей в рассматриваемом сценарии
помещении автоматической установки пожароту-
пожара на уровне атриума, а затем с помощью гене-
шения, ее характеристик. Затем составляется таб-
ратора определяются координаты каждого человека
лица с указанием прогнозных оценок площадей по-
на рассматриваемом объекте.
жаров в конкретных помещениях, выбирается закон
распределения фактора. Параметры принятого за-          Время начала эвакуации
кона распределения определяются с помощью из-
вестных элементов теории вероятностей.                   Характеристики данного фактора принимаются
на основе анализа соответствующих нормативных
Высота расположения очага пожара                  документов в области пожарной безопасности [4, 5],
Высота расположения очага пожара задается         могут также использоваться данные эксперимен-
исходя из объемно-планировочных характеристик        тальных исследований процесса эвакуации людей
рассматриваемого объекта, т. е. высоты этажа, мест   из зданий [3, 6]. На основе анализа принимается за-
расположения горючей нагрузки. Диапазон измене-      кон распределения фактора, находятся параметры
ния величины ограничен уровнем пола и высотой        закона, а также параметры распределения.
вероятного очага пожара, не превышающей высоту           В статье приведена методика определения слу-
рассматриваемого объекта.                            чайных входных факторов, используемых в алго-
ритме определения вероятности эвакуации с целью
Число эвакуирующихся людей                        возможности самостоятельного использования дан-
на 1 м2 помещения                                 ной методики для проведения научных исследова-
На исследуемом объекте с помощью натурных         ний, расчетов, а также ее дальнейшего совершенст-
наблюдений устанавливается динамика изменения        вования.

54 ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 8

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Костерин И. В., Присадков В. И., Лицкевич В. В. Вероятностная модель оценки времени блоки- рования эвакуационных путей при развитии пожара в зданиях с многосветными пространства- ми // Пожаровзрывобезопасность. — 2012. — Т. 21, № 12. — С. 45–48.

2. Костерин И. В., Присадков В. И., Лицкевич В. В., Федоринов А. В. Совершенствование методоло- гии оценки вероятности эвакуации людей из многосветных объемов при пожаре в обществен- ных зданиях // Пожаровзрывобезопасность. — 2012. — Т. 21, № 3. — С. 76–79.

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

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

4. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности : приказ МЧС России от 30.06.2009 г.

№ 382; введ. 30.06.2009 г. — М. : ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009.

5. МГСН 4.19–05. Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высот- ных зданий и зданий-комплексов в городе Москве : постановление Правительства Москвы от

28.12.2005 г. № 1058-ПП; введ. 28.12.2005 г. // Вестник Мэра и Правительства Москвы. — 2006.

— № 7.

6. Белосохов И. Р. К проблеме формирования продолжительности времени начала эвакуации лю- дей при пожаре // Технологии техносферной безопасности : Интернет-журнал. — Вып. 2(36). —

Апрель 2011 г.

Материал поступил в редакцию 29 апреля 2014 г.

English

DESCRIPTION OF REFERENCE DATA COLLECTION METHODS

TO DETERMINE THE PROBABILITY FOR EVACUATION

OF RESIDENTS FROM STRUCTURES WITH NUMEROUS

CLERESTORY SPACES

KOSTERIN I. V., Candidate of Technical Sciences, Head of Research

Expertise and Consulting Department, Ivanovo Institute of State Fire

Service of Emercom of Russia (Stroiteley Avenue, 33, Ivanovo, 153040,

Russian Federation; e-mail: kosteriniv@gmail.com)

PRISADKOV V. I., Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Researcher of Modeling of Fires and Non-Standard Design Department, Federal State

Establishment All-Russian Research Institute for Fire Protection of Emercom of Russia (VNIIPO, 12, Balashikha, Moscow Region, 143903, Russian Federation)

ABSTRACT

The article continues the authors’ research devoted to the working out a new mechanism to calculate the probability for fire emergency evacuation of residents from structures with numerous free spaces

(the atrium), based on the accounting of probabilistic nature of the processes of fire evacuation and the spread of combustion products.

Baseline data include blocks of deterministic and probabilistic data. Deterministic data include space-planning characteristics of the object, as well as the number of statistical tests.

The authors have proposed the list of factors considered as random, and the mechanism of their collection and processing, based on the usage of the known elements of the theory of probability

(choice of the law of distribution of each factor, the definition of the parameters of the adopted law).

The developed method can be applied to conduct scientific researches, calculations, as well as its further improvement.

Keywords: deterministic data; probabilistic data; system of entrance factors; random number gene- rator.

ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 8

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

REFERENCES

1. Kosterin I. V., Prisadkov V. I., Litskevich V. V. Veroyatnostnaya model otsenki vremeni blokirovaniya evakuatsionnykh putey pri razvitii pozhara v zdaniyakh s mnogosvetnymi prostranstvami [Probabilistic model of estimation of the time of evacuation routes blocking the development from atrium at the fire in public buildings]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2012, no. 12, pp. 45–48.

2. Kosterin I. V., Prisadkov V. I., Litskevich V. V., Fedorinov A. V. Sovershenstvovaniye metodologii otsenki veroyatnosti evakuatsii lyudey iz mnogosvetnykh prostranstv pri pozhare v obshchestvennykh zdaniyakh [Perfection of Methodology of the Estimation of Probability of Evacuation of People from

Atrium at the Fire in Public Buildings]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2012, no. 3, pp. 76–79.

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

Dis. dokt. tekhn. nauk [Outflows in buildings, structures and their complexes on the territory. Dr. techn.

sci. diss.]. Moscow, Moscow State University of Civil Engineering Publ., 1983.

4. 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. Moscow,

All-Russian Research Institute for Fire Protection of Emercom of Russia Publ., 2009 (in Russian).

5. Moscow state construction norms 4.19–05. Multifunction high-rise buildings and complexes. Vestnik mera i pravitelstva Moskvy — Moscow Government Bulletin, 2006, no. 7 (in Russian).

6. Belosokhov I. R. K probleme formirovaniya prodolzhitelnosti vremeni nachala evakuatsii lyudey pri pozhare [On the problem of the formation of the length of time beginning of the evacuation in case of fire]. Tekhnologii tekhnosfernoy bezopasnosti. Internet-zhurnal — Technology Technospheric Secu- rity. Internet Journal, issue 2(36), April 2011.

56 ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2014 ТОМ 23 № 8