Расчет пожарного риска с применением моделирования психоэмоционального состояния человека

РАСЧЕТ ПОЖАРНОГО РИСКА С ПРИМЕНЕНИЕМ

МОДЕЛИРОВАНИЯ ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ

ЧЕЛОВЕКА

М.В. Гравит, доцент, к.т.н.

О.В. Недрышкин, студент

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, г.Санкт-Петербург

Согласно существующему законодательству, определение расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности производится согласно методике, утвержденной приказом МЧС России от 30 июня 2009 года

№ 382. Данная методика является универсальным инструментом для расчета пожарного риска зданий следующих классов функциональной пожарной опасности: Ф1, Ф1.2, Ф2, Ф2.1, Ф2.2, Ф2.3, Ф2.4, Ф3.1, Ф3.2,

Ф3.3, Ф3.4, Ф3.5, Ф3.6, Ф4.1, Ф4.2, Ф4.3, Ф4.4, Ф5 [1]. Из этого перечня для авторов научный интерес представляют здания с массовым пребыванием людей – театры (Ф2.1), концертные залы (Ф2.1), кинотеатры

(Ф2.1), танцевальные залы, клубы (Ф2.2), торгово-развлекательные комплексы (Ф3.1) и т.д. При возникновении пожароопасной ситуации риск гибели возрастает из-за высокой плотности посетителей, низкой эвакуационной скорости (обусловленной высокой плотностью) и вероятностью возникновению паники, давки, которая приводит к травматизму на путях эвакуации. По существующей методике, которая не учитывает психологические факторы, невозможно рассчитать реальный пожарный риск как минимум для 25% классов функциональной пожарной опасности зданий.

Для оценки пожарного риска с учетом психологических факторов требуется создать модель поведения человека в условиях пожара, проанализировать его пешеходную динамику [2]. При движении человека можно выделить три различных уровня поведения: стратегический, тактический, операционный. На уровне стратегии человек решает, каких целей он хочет добиться и в каком порядке он будет их выполнять.

Тактический уровень отвечает за принятие краткосрочных решений – оптимальный маршрут эвакуации с учетом геометрического пространства, интенсивности движения соседних индивидуумов или их групп.

Операционный уровень описывает непосредственно движение человека в условиях эвакуации, т.е. мгновенные решения, необходимые, чтобы избежать столкновений, травм и т.п.

В условиях повышенного эмоционального состояния результат принятого решения о траектории движения корректируется эмоциональным воздействием [3], наблюдается неадекватное поведение

отдельных лиц в условиях паники, эффект «заражения» эмоциональным состоянием на толпу («взаимное усиление эмоций, взаимное заражение»)

[4]. Совокупность этих эффектов приводит к возникновению затруднения на путях эвакуации, увеличивает время эвакуации, в реальности повышает пожарный риск.

Для воссоздания правдоподобного поведения модели потока людей в случае эвакуации необходима обработка большого массива информации из психологии и социологических наблюдений. На сегодняшний день область науки, занимающаяся пешеходной динамикой, не обладает полным набором психолого-социологических данных для построения адекватной модели. В программном обеспечении для имитационного моделирования

AnyLogic University researcher 7.0.3 была построена модель простейшего движения людей во время эвакуации из крупного торгового центра [5]. По сценарию модели, после объявления эвакуации поток людей направился к выходу, который был заблокирован. По достижению непреодолимой преграды, модель человека (агент) затрачивала время на принятие решения в условиях страха, паники, после двигалась к противоположному выходу.

На рисунке 1 представлена графическая интерпретация опыта с распределением плотности людей.

2

Экспликация:

1. Начальная точка движения людей

2. Коридор

3.Заблокированный выход

4. Рабочий выход

Рис. 1. Плотность людей во время эвакуации

Области красного цвета свидетельствуют о критической плотности людей на м2. В области коридора (2) увеличение плотности объясняется с точки зрения физики (резкое сужение). Увеличение плотности в областях пространства № 2, № 3 вызвано смоделированными процессами задержки реакции, случайными действиями, резкими увеличениями скорости и взаимодействие с другими агентами, которые приводят к различным травмам [5]. Данный опыт доказывает, что человек (агент) двигается с

разной скоростью, тратит время на принятие решения, взаимодействует с другими участниками процесса эвакуации. Следовательно, существует необходимость введения дополнительного коэффициента в формулу расчета пожарного риска, который мог бы характеризовать вероятность возникновения негативного психоэмоционального состояния, приводящего к уменьшению вероятности безопасной эвакуации.

Рассмотрим расчет индивидуального пожарного риска, выполненного в программных комплексах СИТИС Блок 2 и СИТИС

Спринт [6]. По условию, в концертном зале с антресолью общей площадью

309,5 м2 на площади в 20 м2 происходит возгорание. В зале находится 100 человек, эвакуация производится через выход в зале и на антресоли.

Модель помещения представлена на рисунке 2.

Общий вид

Общий вид

Очаг пожара

Очаг пожара

Рис. 2. Модель расчетного помещения

Расчетная величина индивидуального пожарного риска QB, для определенного сценария пожара рассчитывается по формуле:

QB  QП  1 Кап   Рпр  1 Рэ   1 Кпз  1)

Где Qп – частота возникновения пожара в здании в течение года определяется на основании статистических данных;

Kап – коэффициент, учитывающий соответствие установок автоматического пожаротушения (далее - АУП) требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;

Pпр – вероятность присутствия людей в здании;

Pэ – вероятность эвакуации людей;

Kпз – коэффициент, учитывающий соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности.

В условиях расчетной модели, значения Pэ получилось равным 0,99.

Индивидуальный пожарный риск составил 0,36Ч10 -6 1/год, что соответствует нормативным значениям пожарного риска [7].

При расчете не учитывалась вероятность возникновения психоэмоционального состояния, которое впоследствии может привести к снижению вероятности эвакуации. В связи с тем, что эмоциональное состояние влияет на физические процессы движения человека, о чем пишется в работах по изучению поведения толпы и индивидуума в стрессовых ситуациях, вводится теоретическое предположение, что есть коэффициент β, зависящий от вероятности травмирования человека вследствие необдуманных действий, состояния паники или давки.

Используя статистические данные (г. Санкт-Петербург) о количестве пожаров и травмированных в результате эвакуации людей значение β=0,083. Если считать, что β вероятность неудачной эвакуации, то расчетная формула индивидуального пожарного риска будет выглядеть следующим образом:

QB  QП  1 Кап   Рпр  1 Рэ     1 Кпз  2)

Значение риска будет равно 2,9Ч10-5 1/год, что не соответствует нормативным 1,0Ч10-6 1/год [7].

Коэффициент β оценивался достаточно грубо, поскольку его действительное значение пока не может быть определено с высокой точностью в связи с ограниченным доступом к информации о жертвах пожаров, а так же тем, что коэффициент β в данной интерпретации не учитывает психоэмоциональное состояние людей по возрастным категориям. Расчет пожарного риска с учетом психоэмоционального состояния применим только в условиях массового пребывания людей с большой плотностью в одном здании. Поэтому только при достаточно большом объеме информации о поведении людей в условиях пожара в зданиях с массовым пребыванием и ее анализе, можно будет использовать предложенный метод.

Список использованной литературы

1. 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. // Российская газета. – 2009. – № 161; ФГУ ВНИИПО МЧС

России, 2009.

2. Яковлев В.В., Гравит М.В., Недрышкин О.В. Перспективы развития программных комплексов расчета пожарного риска и проектирования процессов пешеходной динамики в условиях пожара //

НТВ СПбГПУ. Наука и образование, НТВ-НО/2014 №1(190) 2014,

Техносферная безопасность.

3. Короленко Ц.П. Психофизиология человека в экстремальных условиях. - Л., 1978.

4. Холщевников В.В., Самошин Д.А. Эвакуация и поведение людей при пожарах. Учеб. пособие. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. –

212 с.

5. Карпов Ю.Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5. - СПб: БХВ-Петербург, 2006. - 400 с.

6. Сайт компании ООО «СИТИС», URL: http//www.sitis.ru (дата обращения: 30.08.2014 г.).

7. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности (в ред. Федер. закона № 117-ФЗ от 10.07.2012 г.): Федер. закон от

22.07.2008 г. № 123-ФЗ; принят Гос. Думой 04.07.2008 г.; одобр. Сов.

Федерации 11.07.2008 г. // Российская газета. 2008. – № 163.

ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОТИВОПОЖАРНОГО

ВОДОПРОВОДА

А.В. Грищенко, доцент, к.ф.-м.н.

О.А. Трибунских, доцент, к.т.н., профессор

Воронежский институт ГПС МЧС России, г.Воронеж

С.П. Майорова, доцент, к.ф.-м.н., доцент

Воронежский государственный технический университет, г.Воронеж

В данной работе рассматриваются динамическая модель противопожарного водопровода. Она представлена в виде начально- краевой задачи для системы дифференциальных уравнений в частных производных, заданных на геометрическом графе.

Противопожарный водопровод представляет собой комплекс сооружений и устройств, обеспечивающих подачу воды от источника водоснабжения по трубопроводам на нужды пожаротушения. Системы противопожарного водопровода включают следующие компоненты: вводы в здания, водомерные узлы, разводящую сеть, стояки, подводки к санитарным приборам и технологическим установкам, водоразборную, смесительную, запорную и регулирующую арматуру. Поэтому противопожарный водопровод является сложно разветвленной инженерной сетью.

Противопожарный водопровод во многих случаях является системой с изменяющейся топологией. Часть его элементов являются неизменными

(трубы), а часть элементов (пожарные рукава) подключаются в зависимости от оперативной обстановки по решению руководителя тушения пожара. То есть в этом случае инженерная сеть содержит как статическую составляющую, так и динамическую. Кроме того, могут