Обзор моделей и программ для расчёта времени эвакуации

Уральский Институт ГПС МЧС России

Материалы учебного семинара

«РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ

ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ»

Екатеринбург 19-21 мая 2009 года

ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ

Карькин Илья Николаевич

Директор ООО «Ситис», кандидат физико-математических наук

Добрый день. Меня зовут Карькин Илья Николаевич. Я являюсь директором компании

СИТИС. Основное направление нашей деятельности – разработка программного обеспечения в области строительного проектирования. Сегодня, в течение дня у меня будет четыре доклада. В основном они будут посвящены инструментарию, которым вам можно будет пользоваться при расчетах.

Предлагаю вашему вниманию первый доклад, он называется «Обзор моделей и программ для расчета времени эвакуации». Вначале хотелось бы обсудить то, что же заложено в методике оценки пожарного риска для общественных зданий.

Методика оценки пожарного риска для объектов общественного назначения

(разработчики: ВНИИПО МЧС РФ, МГСУ, АГПС МЧС РФ, ДНД МЧС РФ)

Вероятность эвакуации

⎧ 0,8 ⋅ t бл − t р

⎪ , если t р < 0,8 ⋅ t бл < t р + t нэ и t ск ≤ 6 мин

⎪ t нэ

⎪

Р э = ⎨0,999, если t р + t нэ ≤ 0,8 ⋅ t бл и t ск ≤ 6 мин

⎪

⎪⎩0,000, если t р ≥ 0,8 ⋅ t бл или t ск > 6 мин

Данное выражение является математической записью двух требований: своевременности и беспрепятственности процесса эвакуации людей при пожаре.

где tр – расчетное время эвакуации людей, мин;

tнэ – время начала эвакуации (интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуа ции людей), мин;

tбл – время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распро странения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирова ния путей эвакуации), мин;

tск – время существования скоплений людей на участках пути (плотность людского потока на путях эвакуации превышает значение 0,5).

Если говорить непосредственно про расчет времени эвакуации, то Методика ВНИИПО предлагает существенно больший аппарат, по сравнению с имеющимся в наличии раньше. Я гово рю о ГОСТ 12.1.004.91, Приложении 2, где, как вы наверное знаете, был всего лишь один метод расчета времени эвакуации, по нескольким формам. В рамках Методики он тоже остался и носит название «Упрощенная аналитическая модель». Об этом мы поговорим позже.

На данном слайде вверху я перечислил разработчиков методики. Хочу обратить внимание, что, помимо ВНИИПО, в разработке участвовали сотрудники Московского Государственного

Строительного Университета и Академии ГПС МЧС. Благодаря их участию, особенно хотелось бы отметить роль Холщевникова Владимира Васильевича, в методику вошла, помимо известной вам упрощенной аналитической модели, имитационно-стохастическая и модель индивидуального поточного движения.

Если говорить про эвакуацию, то здесь имеется два основных требования. Это своевремен ность и беспрепятственность. Это качественные требования, которые имеют количественное вы ражение. Своевременность эвакуации считается обеспеченной, если расчетное время эвакуации плюс время начала эвакуации меньше или равно 0,8 от времени блокирования. Беспрепятствен-

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ».Карькин И.Н ность эвакуации обеспечивается, если время существования скопления людей на участках меньше или равно 6 минут. Что значит «существование скопления»? Это значит, что плотность людского потока превышает значение 0,5. То есть больше половины квадратного метра заполнено людьми.

В этом случае считается, что есть скопление, и время скопления не должно превышать шести ми нут. Хочу обратить ваше внимание, что выполнение этого условия, для реального объекта, воз можно только при наличии каких-либо систем. При отсутствии систем, согласно методике, время начала эвакуации очень большое, поэтому левая часть формулы будет достаточно большой и, если у вас нет системы дымоудаления, за это время, t блокирования уже настанет. То есть оно будет больше расчетного времени, то есть времени начала эвакуации. Из этой ситуации можно выйти двумя способами – или уменьшать время начала эвакуации, вводя систему оповещения и управле ния эвакуацией, или увеличивать время блокирования, добавляя системы дымоудаления и подпора воздуха.

Рассмотрим методологические проблемы, которые возникают в процессе расчета времени эвакуации.

Расчетное время эвакуации - методологические проблемы расчета.

1. Время начала эвакуации (при использовании формулы, является основополагающим).

Зачастую, особенно если рассматривать время эвакуации непосредственно с одного этажа, определяющим является именно время начала эвакуации, а не расчетное время.

2. Обоснование маршрута движения людей – составление расчетных схем эвакуации.

Куда и как пойдут люди? То есть составление расчетного сценария.

3. Расчетные зависимости между параметрами людского потока. Здесь идет речь о том, что если у нас в здании находятся разные по мобильности группы: М1, М2, М3, подростки, то учет характеристик движения, присущих различным группам безусловно важен.

4. Инструментарий для расчета. Дальше станет понятно, что все три предлагаемые ма тематические модели - нетривиальные и «вручную» посчитать по ним время эвакуации невоз можно. Нужны какие-то вычислительные модели и программы обеспечения. Таким образом, для того, чтобы посчитать время эвакуации с помощью одной или другой модели не обойтись без ин струментария. То есть программного обеспечения, реализующего ту или иную модель. И выбор инструментария зависит как раз от того, есть у вас соответствующая программа или нет. К сожа лению, разработчики моделей не предоставляют бесплатных программ, реализующих эти модели.

Поэтому придется приобретать их за деньги.

5. Оценка результатов расчетов: своевременность и беспрепятственность эвакуации.

Сейчас я постараюсь по порядку по всем этим пяти пунктам пройтись.

Время начала эвакуации, Приложение 5:

« 1. Значение времени начала эвакуации tнэ для помещения очага пожа ра следует принимать равным 0,5 мин. Для остальных помещений значение времени начала эвакуации tнэ следует определять по таблице П5.1.

Таблица П5.1

№ Класс функциональной пожарной опас- Значение времени начала эвакуации людей п/п ности зданий и характеристика контин- tнэ, мин гента людей Здания, оборудован- Здания, не оборудо ные системой опове- ванные системой опо щения и управления вещения и управления эвакуацией людей эвакуацией людей

I-II типа    III –V типа
1     Здания детских дошкольных образова тельных учреждений, специализиро ванных домов престарелых и инвалидов
(неквартирные), больницы, спальные                   6,0            4,0                 9,0
корпуса образовательных учреждений
интернатного типа и детских учрежде-

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ».Карькин И.Н.

ний; многоквартирные жилые дома; од ноквартирные жилые дома, в том числе блокированные. (Ф1.1, Ф1.3, Ф1.4) Лю ди могут находиться в состоянии сна, но знакомы со структурой эвакуацион ных путей и выходов.

2 Гостиницы, общежития, спальные кор пуса санаториев и домов отдыха обще го типа, кемпингов, мотелей и пансио натов. (Ф1.2) Жильцы могут находиться 3,0 2,0 6,0 в состоянии сна и не достаточно знако мы со структурой эвакуационных путей и выходов.

3 Здания зрелищных и культурно просветительных учреждений; здания организаций по обслуживанию населе ния (Ф2, Ф3). Посетители находятся в 3,0 1,0 6,0 бодрствующем состоянии, но могут быть не знакомы со структурой эвакуа ционных путей и выходов

4 Здания научных и образовательных уч реждений, научных и проектных орга низаций, органов управления учрежде ний (Ф4). Посетители находятся в 3,0 1,5 6,0 бодрствующем состоянии и хорошо знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов.

В соответствии с одним из приложений Методики, устанавливается время начала эвакуации.

Все общественные здания разделены на четыре группы, согласно классам функциональной опас ности. И для каждой группы, в зависимости от того, есть ли в здании система оповещения управ ления эвакуации или ее нет, устанавливается нормативное время начала эвакуации. Для помеще ний, в которых находится очаг пожара, следует принимать, время начала эвакуации равным пол минуты. Вчера эта таблица уже была продемонстрирована. И видно, что если в здании нет систе мы оповещения, то время начала эвакуации 6-9 минут. За это время, безусловно, пути эвакуации, скорее всего, будут заблокированы.

Следующий этап – это выбор маршрутов движения при эвакуации.

Маршруты движения при эвакуации

Установлены следующие наблюдаемые правила выбора людьми направления (маршрута) движения при эвакуации:

1) движение по тому пути, которым люди попали в здание;

2) исключение путей движения, проходящих рядом с зоной горения, хотя люди могут эва куироваться через задымленные коридоры;

3) влияние персонала. В общественных зданиях, как правило, посетители при пожаре сле дуют указаниям персонала, даже если эти указания не соответствуют оптимальным, то есть крат чайшему пути;

4) при эвакуации с первого этажа – движение к открытому выходу, в проем которого видна уличная территория;

5) сложная логистическая зависимость, описывающая выбор выхода с этажа расположения зрительного зала (в методике, приводится схема);

6) при прочих равных условиях – движение к ближайшему выходу.

В большинстве расчетных программ, которые вы можете использовать для моделирования процесса эвакуации, реализован алгоритм поиска кратчайшего пути. И, если ни один из первых

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ».Карькин И.Н.

пяти пунктов, вы насильно в сценарии и расчетной схеме эвакуации не задаете, то выполняется шестое условие, то есть движение к ближайшему выходу.

Зависимости между параметрами людского потока

В российской методологии, для расчетов времени эвакуации, для моделирования процесса эвакуации, используется основополагающая зависимость скорости от плотности потока. В се редине 70-60-х годов прошлого века учеными Предтеченским и Мелинским было проведено большое количество исследований, натурных экспериментов, в результате которых они получили зависимости скорости людского потока от его плотности для разного типа людей (летняя/зимняя одежда) разного типа пути движения (горизонтальный путь, лестница вверх/вниз). Эти зависимо сти были обобщены и включены в ГОСТ 12.1.004. Собственно, они вошли в методику. И эти же зависимости после уточнения были включены в СНиП 35-01-2001 «Доступность зданий и соору жений для маломобильных групп населения». И точно так же эти зависимости, для групп М2, М3 и М4, перешли в приложения к Методике по оценке пожарного риска. В настоящее время, сотруд ники Академии, как раз проводят натурные эксперименты по моделированию процесса эвакуации детей и подростков различных возрастных групп, для того, чтобы выявить зависимости от возрас та детей. И вероятно потом эти данные будут тоже доступны, и их можно будет использовать.

Расчетные модели движения людского потока

Теперь прейдем непосредственно к расчетным моделям движения людского потока. В соот ветствии с Методикой, расчетное время эвакуации людей допускается определять одним из сле дующих способов:

1) По упрощенной аналитической модели людского потока.

2) С помощью математической модели индивидуально-поточного движения людей из зда ния.

3) И с помощью имитационно-стохастической модели движения людских потоков.

Что здесь стоит отметить? К сожалению, в методике нет четких критериев выбора той или

иной модели. Предполагается, что вы можете проводить любой расчет времени эвакуации, с по мощью любой модели. Безусловно, здесь как я сказал в начале, нужно оценивать, а какой же инст рументарий есть в вашем распоряжении. Есть ли программное обеспечение, которое позволяет

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ».Карькин И.Н.

вам сделать расчет с помощью имитационно-стохастической модели или индивидуально поточной. Я позже постараюсь показать, в чем же их существенное отличие.

Инструментарий для расчета

Итак, упрощенная аналитическая модель движения людского потока.

Это модель полностью перешла в Методику из приложения 2 ГОСТа 12.1.004. Были исправ лены некоторые неточности, которые присутствовали в ГОСТе. И, собственно говоря, заключается она в том, что весь расчетный путь эвакуации делится на прямоугольные участки. Далее последо вательно, по каждому участку, производится расчет. Расчет заключается в том, что на участке определяется плотность, по плотности определяется интенсивность движения, в зависимости от изменяющейся ширины следующего участка. По интенсивности, согласно известной зависимости, определяется скорость, и зная длину участка, определяет собственно время движения по участку.

Дальше все эти времена суммируются. Если есть слияние потоков, то предлагается еще учитывать

по соответствующей формуле слияние потоков на участке. Если попытаться представить визуаль но, чему же соответствует такой процесс моделирования – это движение вот такой коробки сол дат, идущих строем. Почему, я чуть позже скажу. Еще раз хочу здесь обратить ваше внимание, что это последовательный расчет по участкам движения.

Имитационно-стохастическая модель движения людских потоков

Основные расчетные формулы

Плотность потока на участке:

N it0 − N it,1i +1 + N it−1 1,i + N tj1, j

D =t0

bi Δl i

Количество людей переходящих на следующий участок:

N it,1i +1 = Dito biVперt

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.
Доклад «ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ».Карькин И.Н.
Момент времени t
t
N0                               t      t
i                       Di 0 = Ni 0 /bi Δ l
t0                                                                                                                  t0
t                     t                 D                                                                                                                   D                      t                    t
0              i- 1                                                                                                                   i+ 1
= ϕ (D                                                                                                                                                                                 = ϕ (D
0                                                                                                                                                                                      0                 0
V                                     )                                                                                                                                        V                                  )
i-1                       i-1                                                                                                                                                      i-1                     i-1
bi - 1                                                           i+1                                                               i                                                 i-1                                                    bi + 1
t                                                                                                                                                t
N
N 0
i-1                                                                                                                                                  i+ 1

Δl                                                           Δl
t     t     t
0     0     0
Nj                                                       Dj , Vj = ϕ(Dj )

j bj

Момент времени t = t + Δ t

1 0

t1           t1   t1                                          t1                  t1                        t1                     t1
D            = (N - N                                 +N                    +N                )/bΔl; V                  = ϕ(D                      )
i                i            i,i+ 1                          i- 1 ,i         j,i                           i                      i

t

VA 0 = i-1 t

V 0 , если D 0 < Dq i t max r r rr A B

t

VB 0 = t i t

V 0 , если D 0 i+ 1

< Dq max

r
t                             t                                  V                                                                       V                                                     t                       t
V 0 , если D 0 > Dq                                                           A                                                                        B                                        V 0                     , если D 0          >Dq
i                             i                       max                                                                                                                                      i+ 1                             i+ 1          max

t               C                                                       C
N 0               A                                                     B                t
i- 1 ,i
V                                         N 1
Nj,i                                     C                                          i,i+ 1

t t t Vj 0 , если D 0 < Dq i t t t t VC =

0 max

N 0 -N 1 = N 0 (1 - V 0 Δt/Δl); t t i i ,i - 1 i B V 0

, если D 0

> Dq i i max t t t t t t

N

=N

V

Δt/Δl; N

=D b V 0

Δt i-1 ,i i- 1 A j,i j j C

Доля участия при образовании скопления на участке i
t     t     t    t    t    t         t t
1     1     1    1    1     1        1  1
Δ N / ΔN = P / P = D        V     b /D V b
i-1              j                i-1             j                   i-1       i-1            i-1         j            j      j

Рис.8.4. Изменения в последовательные моменты времени.

⎧⎪Vi t0 , если...Dit+01 ≤ Dqma ;

Скорость перехода на следующий участок: Vcr = ⎨ t

⎪⎩Vi +01 , если...Di +0 1 f Dqma ;

t

Время перехода на следующий участок:

Δl t пер =

Vi t0

Здесь, скажем так, все гораздо прогрессивнее. В каком смысле? Во-первых, эта модель, как и первая, является поточной, но здесь предлагается разделить весь путь эвакуации не на какие-то абстрактные участки, а на участки фиксированной длины, предположим 1 метр, и проводить мо-

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ».Карькин И.Н.

делирование, с заданным шагом по времени. То есть запускается общий цикл по времени, с шагом,

например, одна сотая секунды. И на каждом временном шаге оценивается, сколько человек с од ного участка перешло на следующий. Именно поэтому в названии присутствует слово «имитаци онная». Опять же здесь на каждом участке точно так же считается плотность, по плотности опре деляется скорость, а по скорости время. В названии присутствует «стохастическая модель», пото му что в каждый момент времени мы имеем возможность изменять скорость, согласно какому нибудь закону распределения, например нормальному или равномерному. То есть варьировать

скорость и, таким образом, проведя несколько вариантов моделирования, получить не одно кон кретное значение времени эвакуации в какой-то точке, а некоторое распределение, то есть рас смотреть математическое ожидание, выбрать среднюю величину.

Модель индивидуально-поточного движения

Следующая модель, в Методике описана достаточно скупо. В том смысле, что, по тем сло вам, которые приведены в приложении, описывающем Методику, невозможно полностью постро ить, например, программное обеспечение. Но суть передана. В данном случае, моделируется дви жение не потоков людей, а каждого конкретного человека. Есть общий цикл по времени, на каж дом следующем временном шаге рассчитываются новые координаты каждого человека. Считается плотность вокруг человека и по тем же самым зависимостям скорости от плотности, определяется его скорость. И на каждом следующем шаге пересчитываются новые координаты, в зависимости от того, как изменилась скорость каждого человека.

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ».Карькин И.Н.

Оценка результатов расчетов

Это такие общие представления по каждой из трех предлагаемых моделей. Сейчас я пред ставлю вашему вниманию таблицу, которая сравнивает математический аппарат этих трех моде лей расчетов. Три столбца: упрощенная, имитационно-стохастическая и индивидуально-поточная модели. В левой части представлены характеристики моделей, которые или описываются точно, или не учитываются или описываются не точно. Как вы видите, старая ГОСТовская модель, кото рая перешла в методику, с названием «упрощенная», не учитывает ни переформирования потоков, ни растекания, ни неодновременного слияния, это выделено красным цветом. При моделировании с помощью имитационно-стохастической и индивидуально-поточной моделей, все эти процессы учитываются.

(Презентация, Слайд 1)

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ».Карькин И.Н.

Отличие имитационно-стохастической модели от упрощенной, показано на видео (слайд 1).

Здесь одна и та же расчетная схема. Достаточно простая, но в тоже время она выбрана таким обра зом, чтобы продемонстрировать как качественные, так и количественные отличия в получаемом

результате, при использовании той или иной модели. В случае с упрощенной моделью, пути эва куации разбиты на достаточно большие участки. При использовании имитационно стохастическая модели, идет дробление на более мелкие, участки одинакового размера. Давайте посмотрим, как выглядит процесс эвакуации, при использовании имитационно-стохастической модели. Потоки начали течь. На рисунке цветом показана плотность. Они спокойно вытекают в общий коридор, проходят по коридору и плотность нигде не превышает даже 0,1 – 0,2. Расчетное время эвакуации в этом случае составляет 40 секунд. А теперь посмотрим, как эта же схема будет рассчитана по упрощенной модели. По первым участкам потоки так же протекли, а в месте слия ния образовалась пробка, которая медленно движется по коридору. Это именно та самая «коробка солдат», если визуально представить, что как это происходило: люди выходили в данное место

(участок слияния), останавливались, чтобы подождать всех остальных, формировались в «короб ку» с высокой плотностью, и потом, когда все люди вышли уже продолжили движение по коридо ру. То есть это как раз демонстрация того, что в данной модели нет растекания потока, то есть от рыва его «головы», также нет учета неодновременности слияния. То есть согласно модели: если считается, что на этом участке потоки могут слиться, то они должны слиться полностью. Как вы видите, расчетное время отличается более чем в два раза. Это один пример.

Сейчас я приведу другой пример, опять же сравнения этих двух моделей (слайд 2). Более сложный, но демонстрирующий несколько другие результаты. На четырех этажах находятся чуть больше тысячи человек. То есть больше 300 человек на одном этаже, это достаточно много. Все люди направляются на одну лестницу, шириной 1м 20см. В левой части рисунка - визуализация при моделировании по упрощенной модели, в правой - по имитационно-стохастической. Давайте

посмотрим, что происходит, когда мы делаем расчет по упрощенной модели. Люди выходят в ко ридоры, начинают движение к лестнице. Уже начали образовываться пробки, (отображены крас ным цветом), участки с высокой плотностью. Они движутся по лестнице, но обратите внимание на второй этаж. Здесь люди спокойно ушли со своего этажа, преодолели дверь. Данная модель, я еще раз напомню – это последовательный расчет по участкам. То есть мы посчитали первый участок, следующий, участок перед дверью, дверь, дошли до лестничной площадки, и на лестничной пло щадке у нас люди сливаются с потоками, идущими с более высоких этажей. Если бы мы делали расчет именно по упрощенной модели, то бы получили следующее значение: общее время выхода из здания 11 минут, а время выхода со второго этажа 4 минуты. Потому что слияние происходит уже на лестнице.

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ».Карькин И.Н.

Какая же картина наблюдается, если мы будем делать расчет, с теми же исходными данны ми, но используя имитационно-стохастическую модель? Опять же эвакуация начинается одно моментно на всех четырех этажах. Вы видите, что здесь качественно другая картина процесса движения. Из-за того, что на лестничной клетке сейчас образуется высокая плотность 0,9, люди со второго этажа не смогут выйти на лестничную клетку. Это становится понятно, потому что модель учитывает количество людей, перешедших с одного участка на другой. Участок скопления обо значен красным цветом. Соответственно, весь этот хвост стоит и ждет, пока лестничная клетка освободится. Время выхода со второго этажа 7 минут, что в два раза, ну в полтора почти что больше, чем в упрощенной модели. Это демонстрация того, насколько разный результат можно

получить при одних и тех же исходных данных, используя разные модели. На предыдущем при мере я продемонстрировал, что расчетное время выхода с этажа в два раза больше. Здесь получа ется в два раза меньше. Чуть позже я постараюсь рассказать, как же можно выйти из этой ситуа ции.

Пример:

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ».Карькин И.Н.

Мы проводили моделирование, используя модель здания Всемирного Торгового Центра. По сле того, как в Америке произошли трагические события одиннадцатого сентября, была проведена достаточно большая работа по анализу этого события. В частности американцами было проведено моделирование процесса эвакуации с помощью различных программ. Отчет абсолютно бесплатен и доступен всем желающим. Мы построили эту же модель, в нашей программе «СИТИС - Фло утек». И решили провести сравнение, что же получится.

На данном рисунке представлены результаты. В отчете было использовано две разные моде ли. Это, реализующая модель «тонкой сети», программа EXODUS. Если говорить нашим языком – это индивидуально-поточное движение. Также американскими коллегами было проведено моде лирование с использованием поточного алгоритма, где используется несколько другая, но тоже зависимость скорости от плотности потока.

Во «Флоутеке», который реализует упрощенную модель, время эвакуации из здания целиком при нулевом времени задержки, где-то на 30-50% больше, чем получается при применении дру гих моделей. Но если мы зададим распределение времени начала эвакуации, то в зависимости от его задания, можно добиться нивелирования недостатков данной упрощенной модели. При этом качественная картина процесса эвакуации не изменится. Как люди шли с пробками, так они и бу дут идти. В конце я расскажу все-таки свое видение, как можно избежать недостатков, которые есть в упрощенной модели, и как с ними можно бороться.

Невыполнение условий безопасности

Несколько слов про то, что говорится в методике, о случаях невыполнения условий безопас ности. В соответствии с методикой, в проекте необходимо предусмотреть одно или несколько до полнительных противопожарных мероприятий:

• применение дополнительных объемно-планировочных решений и средств, обеспечи вающих ограничение распространения пожара за пределы очага;

• устройство дополнительных эвакуационных путей, удовлетворяющих требованиям безо пасной эвакуации людей при пожаре;

• устройство систем оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре повышенно го типа;

• применение систем коллективной защиты (в том числе противодымной) от воздействия опасных факторов пожара;

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ».Карькин И.Н.

• ограничение количества людей в здании или сооружении до значений, гарантирующих безопасность их эвакуации из здания или сооружения при пожаре.

Красным цветом я выделил то, что относится непосредственно к процессу моделирования эвакуации. И как раз именно устройство систем оповещения и управления эвакуацией может по мочь выйти из ситуации с недостатками упрощенной аналитической модели. Каким образом? У нас есть требование – беспрепятственность эвакуации. Когда мы используем упрощенную анали тическую модель, на самом деле это требование становится для нас основополагающим. Потому что, когда мы используем упрощенно-аналитическую модель, если люди не разнесены во времени и пространстве по зданию, образование пробок неизбежно. Причем эти пробки безусловно будут

долгими, время скопления будет превышать 6 минут. Мы можем даже не считать ни время блоки рования, ни просто оценивать расчетное время, нам нужно добиться выполнения беспрепятст венности процесса эвакуации. Так вот, если мы зададим в расчете начало эвакуации для третье го этажа не одновременно со вторым, а через три минуты, и время начала эвакуации с четвертого этажа зададим еще через три минуты.

Во-первых, общее время эвакуации, из здания практически не изменится: как было 11 минут, так и будет. А картина станет другой: люди спокойно выходят со второго этажа, здесь, конечно, образуются пробки, но длительность их не превышает шести минут. После того, как люди уже ушли, начинается эвакуация с третьего этажа и, далее, с четвертого. То есть, задав таким образом начало эвакуации, мы решили все проблемы. Во-первых, выполнили условие беспрепятственной эвакуации. Во-вторых, нивелировали недостатки упрощенной модели.

Если сделать этот же расчет, с помощью имитационно-стохастической модели, то время вы хода с одного этажа, (без учета того, что кто-то идет выше), по двум этим моделям будет совпа дать. По упрощенной модели, будет составлять 4,3 минуты, а по имитационно-стохастической -

4,5. Это рекомендация, как и в каких случаях, можно использовать упрощенную модель.

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ».Карькин И.Н.

И в конце, хотел бы привести пример индивидуально-поточной модели. В настоящее время, нам известно только одна коммерческая отечественная программа, реализующая положения, опи сывающие эту модель. Это наша программа «СИТИС: Эватек». Область ее применения – это

сложная планировка, где затруднено формирование потоков и важен учет индивидуального дви жения человека. В случае, когда нужно замоделировать процесс эвакуации, при сложной плани ровке, например торговый зал, то предпочтительней использовать индивидуально-поточные моде ли.

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ».Карькин И.Н.