CC BY
114
SCIENCE TIME
МОДЕЛИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЛЮДСКИХ ПОТОКОВ ПРИ ЭВАКУАЦИИ ИЗ ЗДАНИЙ И ПОМЕЩЕНИЙ
Р;У 1
Лабунец Олег Александрович, Северный (Арктический) федеральный университет, г. Архангельск
E-mail: pechenuh@gmail.com
Аннотация. Данная статья посвящена вопросам моделирования поведения человека при эвакуации из зданий и помещений. Рассмотрены основные существующие модели перемещения людских потоков при эвакуации, проанализированы их достоинства и недостатки.
Ключевые слова: моделирование, поведение человека, модель, людской поток, эвакуация.
Моделирование поведения человека при эвакуации из зданий и помещений, а также модели динамики распространения опасных факторов пожара нашли свое применение в нормировании проектируемых путей в зданиях и сооружениях различного назначения. Границы нормирования моделей устанавливаются непосредственно разработчиками исходя из их представлений о явлениях реального мира, известных на текущий момент.
Математическое описание позволяет наиболее точно указать свойства реального явления, которые в дальнейшем будут учитываться моделью. Это достаточно сложная задача, поскольку рассматриваемое явление необходимо представить в виде адекватной теории, которая в свою очередь определит точность воспроизведения реального явления при помощи математической модели. При этом ключевыми элементами в реализации такой модели будут специально разработанный математический аппарат, а также средства вычислительной техники и программного обеспечения, обладающие достаточной вычислительной мощностью.
МЧС России утвердила специальную методику, на основании которой принимается решение о соответствии или несоответствии требованиям норм пожарной безопасности. На данный момент существует несколько моделей движения людских потоков.
Одной из таких моделей является модель расчета фактического времени
SCIENCE TIME
эвакуации. Расчетное время эвакуации людей tp из помещений и зданий определяется через расчет времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей.
Весь путь движения людского потока подразделяется на участки. Участками могут быть проходы, дверные проемы, коридоры, лестницы длиной 1 и шириной Проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т.п. являются начальными участками.
Для расчета времени эвакуации людей из построенных зданий длину и ширину участков определяют по их фактическому положению. Длину пути по лестничным пролетам, а также по пандусам измеряют по длине пролетов. В дверном проеме длина пути равна нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур следует считать самостоятельными участками горизонтального пути, имеющими конечную длину
Расчетное время эвакуации людей рассчитывается, как сумма времени движения людского потока по отдельным участкам пути ^ по формуле:
где - время движения людского потока на первом (начальном) участке,
, , Ч, ~ время движения людского потока на каждом из
следующих после первого участка пути, мин.
Время движения людского потока по первому участку пути й, мин, рассчитывают по формуле:
где 1Л - длина первого участка пути, м;
У1 - скорость движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, м/мин.
В математической модели индивидуально-поточного движения людей из здания расчетное время эвакуации устанавливается по времени выхода из него последнего человека. Сперва указывается схема эвакуационных путей в здании. Все эвакуационные пути состоят из эвакуационных участков. Длина таких участков равна a, ширина равна Ь. Длина и ширина каждого участка пути эвакуации для проектируемых зданий принимаются по проекту, а для построенных - по фактическому положению. Длина пути по лестничным маршам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме равна нулю.
tp = t1 + t2 + i3 + - + ti
мин;
Эвакуационные участки могут быть горизонтальные и наклонные (лестница вниз, лестница вверх и пандус).
Человек в индивидуально-поточной модели представляет собой эллипс, при этом толщина его тела равна 0,25 м, а ширина в плечах равна 0,5 м. Каждому человеку присваивается координата хь которая определяет расстояние от центра эллипса до конца эвакуационного участка. Двое или более людей будут находиться рядом друг с другом, если разность их координат составит меньше 0,25 м. С помощью таких габаритов человека определяются максимальное количество человек, находящихся рядом друг с другом, а также максимальное количество человек на конкретном участке. Координаты каждого человека х; в начальный момент времени задаются в соответствии со схемой расстановки людей в помещениях (рабочие места, места для зрителей, спальные места и т.п.). Такие данные могут быть неизвестны, например, в случае магазинов и выставочных залов. В таком случае допускается располагать людей равномерно по всей площади помещения, учитывая при этом находящееся в здании оборудование. Поочередно с помощью формул определяются координаты каждого человека в момент времени 1:, локальная плотность потока, координата человека на следующем эвакуационном участке, количество людей, переходящих с одного участка на другой, интенсивность движения на выходе с участка. Все расчеты повторяются для каждого момента времени до тех пор, пока люди не будут эвакуированы из здания.
В имитационно-стохастической модели движения людских потоков все люди при эвакуации одновременно идут в одном направлении по общим участкам пути и образуют общий людской поток. Общие людские потоки, как правило, образуются на участках, в которых присутствуют проходы (например, проходы между оборудованием). Участками формирования людских потоков в помещениях следует принимать проходы между оборудованием. При этом такие участки будут первичными для следующих участков путей эвакуации. Все люди располагаются равномерно на эвакуационных участках, которые являются формирующими. При дальнейшем движении людских потоков из первичных источников по общим участкам пути происходит их слияние. Образуется общий поток, части которого имеют различную плотность. Происходит выравнивание плотностей различных частей людского потока - его переформирование. Следует учитывать, что его головная часть, имеющая перед собой свободный путь, растекается - люди стремятся идти свободно. За текущий интервал времени часть людей переходит с элементарных участков на последующие и происходит изменение состояния людского потока, его движение.
Несмотря на то, что все модели позволяют рассчитать время эвакуации людских потоков, у них есть свои достоинства и недостатки. Так, упрощенная аналитическая модель не позволяет учитывать такие расчетные случаи движения
SCIENCE TIME
людских потоков, как переформирование, растекание, неодновременность слияния, образование и ликвидация скоплений, разуплотнение, учет эмоционального состояния людей в потоке, неоднородность состава эвакуирующихся. С другой стороны аналитическая модель движения людского потока является наиболее простой в реализации моделью расчета фактического времени эвакуации. Математическая модель индивидуально-поточного движения людей и имитационно-стохастическая модель движения людских потоков более точны и подробны, но при этом являются излишне сложными для реализации. Эти модели также крайне требовательны к большой вычислительной мощности, большим объемам исходных данных, что в следствие приводит к дороговизне расчета. Следовательно, при необходимости точных расчетов для небольших типовых объектов данные модели могут не подходить. Для подобных задач необходимо разработать наиболее оптимизированную модель, которая будет достаточно точной и не требовательной к объемам исходных данных и вычислительным мощностям.
Литература:
1. Эвакуация при пожаре [Электронный ресурс]. -URL: http:// www.fireevacuation.ru/
2. Станкевич Т. С. Определение оптимального пути спасения людей из горящего здания // Технологии техносферной безопасности. - 2013. - № 5 (51). - С. 3-12
3. Холщевников В.В., Самошин Д.А., Исаевич И.И. Натурные наблюдения людских потоков: учеб. пособие. М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. - 191 с.
