CC BY
80
УДК 614.84
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАЛИЧИЯ ПОВОРОТОВ НА ПУТИ ДВИЖЕНИЯ ЛЮДСКОГО ПОТОКА НА ОБЩЕЕ ВРЕМЯ ЭВАКУАЦИИ ИЗ ЗДАНИЯ С.А. Колодяжный, И.И. Переславцева
Мировые статистические данные, свидетельствующие о первом месте России по числу погибших на пожарах в зданиях и на транспорте, показывают недостаточность существующих в нашей стране мер пожарной безопасности.
В связи с этим возникает необходимость уточнения основных параметров определения пожарного риска и совершенствования методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности. Авторами проведены натурные исследования движения групп людей по различным видам коридоров, выполнены расчеты времени эвакуации людей по соответствующим участкам пути.
Полученные результаты выявили несоответствие расчетного значения времени движения групп людей экспериментальным данным и подтвердили влияние наличия поворотов на пути движения на общее время эвакуации из здания.
Ключевые слова: пожарный риск, опасный фактор пожара, людской поток, участок пути.
время эвакуации,
Введение. В настоящее время в нашей стране утверждена методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности [1], согласно которой определение расчетных величин пожарного риска заключается в расчете индивидуального пожарного риска для жильцов, персонала и посетителей в здании. Численным выражением индивидуального пожарного риска является частота воздействия опасных факторов пожара на человека, находящегося в здании.
Индивидуальный пожарный риск Qb отвечает требуемому, если его расчетное значение меньше или равно нормативному значению Qb . В свою очередь, определение расчетного значения величины индивидуального пожарного риска включает определение ряда параметров:
- вероятность эффективного срабатывания установок автоматического пожаротушения;
- вероятность присутствия в здании людей;
- вероятность эвакуации людей;
- вероятность эффективной работы системы противопожарной защиты, направленной на
Колодяжный Сергей Александрович, профессор, к.т.н., доцент, Воронежский государственный архитектурностроительный университет, г. Воронеж, e-mail: [email protected]
Переславцева Инна Игоревна, старший преподаватель, Воронежский государственный архитектурностроительный университет, г. Воронеж, e-mail: [email protected]
© Колодяжный С.А., И.И. Переславцева, 2014
обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре.
Данные центра пожарной статистики (Center of Fire Statistics of CTIF), который располагает информацией о 85 странах и более чем 100 крупнейших городах мира, утверждают, что Россия стоит на первом месте в мире по числу погибших при пожарах в зданиях и на транспорте [2]. Для сравнения: Россия опережает по этому показателю ближайшего преследователя США более чем в 3 раза, при том что общее количество пожаров в США более чем в 4 раза, превышает количество пожаров в России [3].
Согласно статистическим данным МЧС России [4] за I полугодие 2013 года (Рис. 1) основными причинами гибели людей при пожарах является отравление продуктами горения и воздействие высокой температуры. Вследствие указанных причин погибло 3783 и 333 человека, соответственно, что составляет 72,95 % от общего количества погибших. Эти данные показывают, что гибель людей обусловлена тем, что они не успевают покинуть здание до наступления опасных факторов пожара.
Огромное количество погибающих при пожарах в России, на наш взгляд, свидетельствует о необходимости более глубокого анализа отдельных параметров определения пожарного риска и, как следствие, уточнения и совершенствования методики [1].
Анализ существующих расчетных методик времени эвакуации. Расчетное время эвакуации людей из помещений и зданий определяется на основе моделирования движения людей до выхода наружу одним из следующих способов:
Рис. 1. Основные причины гибели людей при пожарах
- по упрощенной аналитической модели движения людского потока;
- по математической модели индивидуально-поточного движения людей из здания;
- по имитационно-стохастической модели движения людских потоков [1].
Каждый из данных способов имеет свои достоинства и недостатки. Однако наиболее распространенной является упрощенная аналитическая модель движения людского потока, которая не требует, в отличие от остальных, специального программного обеспечения. Основным недостатком данной модели остается невозможность учесть некоторые параметры движения людского потока: переформирование потока, его растекание, разуплотнение, образование и рассасывание скоплений, что в результате может привести как к завышению, так и занижению расчетного времени эвакуации [5, 6].
Согласно методике [1] повороты на пути эвакуации не влияют на параметры движения людского потока, что вызывает определенные
сомнения, так как в зоне поворота происходит перераспределение параметров движения и деформация траекторий, по которым перемещаются люди. Эти явления отрицательно сказываются на режиме процесса движения, особенно в аварийных условиях [7, 8].
Для проверки влияния поворотов на пути эвакуации на изменение скорости движения людского потока были проведены экспериментальные исследования движения групп людей по коридорам.
Экспериментальные исследования.
Проведенные натурные эксперименты заключались в измерении времени движения различного количества людей по эвакуационным путям. В качестве характерного пути эвакуации был выбран коридор шириной 1,87 м. Испытуемые сначала двигались по прямому отрезку коридора длиной 9 м, а затем - по двум отрезкам пути по 4,5 м с поворотом на 90°, то есть такой же общей длиной (Рис. 2).
Рис. 2. Экспериментальные коридоры а) прямой коридор б) коридор с поворотом на 90°
В ходе эксперимента засекалось время движения для различного количества людей - 1, 10,
20 и 30 человек. Каждая группа имела по пять попыток прохождения предполагаемого пути эвакуации. Чтобы 10, 20 и 30 человек бесконечно не растягивались по пути движения, они были перевязаны плотной резинкой, которая при этом давала им возможность перемещаться внутри потока.
Таблица 1.
Время движения людей по прямому коридору
Результаты эксперимента и расчет по существующей методике. Результаты
эксперимента по движению различного количества людей по прямому коридору длиной 9 м и по коридору, состоящему из двух участков по 4,5 м с поворотом 90 °, представлены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.
Таблица 2.
Время движения людей по коридору с поворотом 90 °
N° попытки Время, с Среднее значение времени, с
1 человек
1. 5,0 4,6
2. 4,1
3. 4,7
4. 4,6
5. 4,7
10 человек
1. 6,8 7,1
2. 7,7
3. 6,8
4. 7,0
5. 7,4
20 человек
1. 8,4 7,9
2. 7,5
3. 7,6
4. 8,2
5. 7,6
30 человек
1. 9,3 9,0
2. 8,8
3. 8,9
4. 9,2
5. 9,0
N° попытки Время, с Среднее значение времени, с
1 человек
1. 3,9 4,2
2. 4,3
3. 4,3
4. 4,3
5. 4,2
10 человек
1. 7,7 7,2
2. 6,5
3. 7,4
4. 7,3
5. 6,9
20 человек
1. 8,6 8,6
2. 8,4
3. 8,7
4. 9,1
5. 8,3
30 человек
1. 9,8 10,1
2. 10,5
3. 10,3
4. 9,7
5. 10,0
В соответствии с методикой [1] рассчитаем значения времени движения по коридору длиной 9 м. В данном случае коридор является первым участком пути, поэтому время движения людского потока по нему ^, мин рассчитывается по формуле:
<1 = ^ (1),
где 11 - длина первого участка пути, м; У1 - скорость движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, м/мин (определяется по таблице П2.1 [1] в зависимости от плотности В).
Плотность однородного людского потока на первом участке пути В1 рассчитывают по формуле:
D, =
N1 • f І1S
(2)
где N - число людей на первом участке, чел.; / -средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2/чел., принимаемая в соответствии с пунктом
6 приложения №5 [1]; 51 - ширина первого участка пути, м.
Люди, участвовавшие в эксперименте, были в летней одежде, поэтому площадь горизонтальной проекции человека 7=0,1 м2/чел. [9].
При N=1 чел.:
1 • 01 9 9
Б1 = —-1 = 0,006м 2 / м 2.
9 4,87
При N=10 чел.:
D1 = і0-01 = 0,06м2 / м2.
9 4,87
При N=20 чел.:
D1 = 20^0,1 = 0,12м 2 / м 2 .
9 4,87
При N=30 чел.:
D1 =
30:01 = 0,18м 2 / м 2 . 9 4,87
Скорость движения людского потока при N=1 чел.: ¥1 = 100 м/мин.; при N=10 чел.: VI = 96 м/мин.; при N=20 чел.: VI =76 м/мин.; при N=30 чел.: VI =64 м/мин.
Следовательно, время движения по коридору для различного количества людей составит при N=1 чел.:
9
Л =-----= 0,09мин. = 5,4с
1 100
При N=10 чел.:
9
Л = — = 0,094мин. = 5,6с 1 96
При N=20 чел.:
9
= — = 0,118ммн. = 7,1с 1 76
При N=30 чел.:
9
и = — = 0,141ммн. = 8,5с 1 64
Выводы. Анализ результатов
экспериментальных исследований при движении группы из 30 человек выявил значительное увеличение времени движения при наличии
Библиографический список
1. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности: приказ МЧС РФ от 30.06.2009 г. М» 382 // Российская газета. - 2009. -N 161.
2. Brushlinsky, N.N. World Fire Statistics. CTIF I N.N. Brushlinsky, J.R. Hall, S.V. Sokolov, P.Wagner II Center of fire statistics. - 2012. - N° 17. - 64 p.
3. Ботнарь, М.И. Анализ пожарной безопасности объектов строительства в Российской Федерации / М.И. Ботпарь, А.В. Дерепасов, И.И. Переславцева, Д.Г. Титков, С.А. Яременко // Научное обозрение. - 2013. - М 9. - С. 426-430.
4. Анализ обстановки с пожарами и последствиями от них на территории Российской Федерации за шесть месяцев 2013 года. М.: Департамент падзорпой деятельности МЧС России. - 2013. - 12 с.
5. Холщевников, В.В. Людские потоки в зданиях, сооружениях и на территории их комплексов: дис. ... д. техн. паук / Холщевников В.В. - М.: МИСИ, 1983.
6. Яременко, С.А. Энергетические спектры пульсационной скорости в свободных турбулентных вентиляционных потоках / С.А. Яременко, С.А. Переславцева,
Н.А. Рудпева, В.А. Малин // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. - 2012. - М 3 (8). - С. 32-38.
7. Предтеченский, В.М., Милинский, А.И.
Проектирование зданий с учетом организации движения людских потоков: Учеб. пособие для вузов / В.М.
Предтеченский, А.И. Милинский. - 2-е изд. - М.: Стройиздат, 1979. - 375 с.
8. Полосин, И.И. Защита жилых зданий от
аэродинамического и структурного шума автономных котельных / И.И. Полосин, С.А. Яременко // Эпергобезопаспость и энергосбережение. - 2010. - М 2. - С. 3-
5.
9. Переславцева, И.И. Экспериментальные
исследования времени эвакуации групп людей по лестничным клеткам зданий и сооружений / И.И. Переславцева, С.А. Яременко // Вестпик гражданских инженеров. - 2013. - М 5 (40). - С. 122-126.
поворота 90° по сравнению с прямым коридором. При этом время движения группы из 10 человек в экспериментальном коридоре практически не зависит от наличия поворота, а 1 человек при наличии поворота проходит данный участок быстрее, чем по прямой.
Расчетные значения времени движения всех групп людей по методике [1] не соответствуют экспериментальным данным. На наш взгляд, это обусловлено тем, что 1 человек в реальных условиях сокращает свой путь, срезая угол на пути движения. При увеличении количества человек в группе наличие местного сопротивления в виде поворота на пути движения вызывает увеличение времени прохождения участка эвакуации за счет неизбежного переформирования потока и уменьшения его скорости.
Полученные результаты подтвердили значительное влияние поворотов на пути движения на время прохождения участка, а, следовательно, и на общее время эвакуации людей из зданий. Таким образом, весьма актуальными представляются дальнейшие исследования, направленные на выявление закономерностей времени эвакуации от количества людей в потоке и различных параметров отдельных участков пути движения.
References
1. Metodika opredeleniya raschetnyih velichin pozharnogo riska v zdaniyah, sooruzheniyah i stroeniyah razlichnyih klassov funktsionalnoy pozharnoy opasnosti: prikaz MChS RF ot 30.06.2009 g. № 382 // Rossiyskaya gazeta.
- 2009. - N 161.
2. Brushlinsky, N.N. World Fire Statistics. CTIF / N.N. Brushlinsky, J.R. Hall, S.V. Sokolov, P.Wagner // Center of fire statistics. - 2012. - № 17. - 64 p.
3. Botnar, M.I. Analiz pozharnoy bezopasnosti ob'ektov stroitelstva v Rossiyskoy Federatsii / M.I. Botnar, A.V. Derepasov, I.I. Pereslavtseva, D.G. Titkov, S.A. Yaremenko // Nauchnoe obozrenie. - 2013. - № 9. - S. 426-430.
4. Analiz obstanovki s pozharami i posledstviyami ot nih na territorii Rossiyskoy Federatsii za shest mesyatsev 2013 goda. M.: Departament nadzornoy deyatelnosti MChS Rossii. - 2013. - 12 s.
5. Holschevnikov, V.V. Lyudskie potoki v zdaniyah, sooruzheniyah i na territorii ih kompleksov: dis. ... d. tehn. nauk / Holschevnikov V.V. - M.: MISI, 1983.
6. Yaremenko, S.A. Energeticheskie spektryi pulsatsionnoy skorosti v svobodnyih turbulentnyih ventilyatsionnyih potokah / S.A. Yaremenko, S.A. Pereslavtseva, N.A. Rudneva, V.A. Malin // Nauchnyiy zhurnal. Inzhenernyie sistemyi i sooruzheniya. - 2012. - N 3 (8). - S. 32-38.
7. Predtechenskiy, V.M., Milinskiy, A.I. Proektirovanie zdaniy s uchetom organizatsii dvizheniya lyudskih potokov: Ucheb. posobie dlya vuzov / V.M. Predtechenskiy, A.I. Milinskiy. - 2-e izd. - M.: Stroyizdat, 1979. - 375 s.
8. Polosin, I.I. Zaschita zhilyih zdaniy ot aerodinamicheskogo i strukturnogo shuma avtonomnyih kotelnyih / I.I. Polosin, S.A. Yaremenko // Energobezopasnost i energosberezhenie. - 2010. - № 2. - S. 3-5.
9. Pereslavtseva, I.I. Eksperimentalnyie issledovaniya vremeni evakuatsii grupp lyudey po lestnichnyim kletkam zdaniy i sooruzheniy / I.I. Pereslavtseva, S.A. Yaremenko // Vestnik grazhdanskih inzhenerov. - 2013. - № 5 (40). - S. 122126.
RESEARCH OF INFLUENCE OF TURNS ON THE WAY OF MOVEMENT OF THE HUMAN STREAM FOR THE GENERAL TIME OF EVACUATION FROM THE BUILDING
Kolodyazhny Sergey Aleksandrovich
Voronezh state university of architecture and civil engineering,
department of fire and industrial safety
Professor, candidate of technical sciences, associate professor
e-mail: [email protected]
Pereslavtseva Inna Igorevna
Voronezh state university of architecture and civil engineering, department of fire and industrial safety senior lecturer
e-mail: [email protected]
The world statistical data testifying to the first place of Russia on a death toll on fires in buildings and on transport, show insufficiency of measures of fire safety existing in our country. In this regard there is a need of specification of key parameters of definition offire risk and improvement of a technique of determination of settlement sizes of fire risk for buildings, constructions and structures of various classes offunctional fire danger. Authors conducted natural researches of movement of groups of people on different types of corridors. Calculations of time of evacuation ofpeople for the corresponding sites of a way of evacuation are executed. The received results reveal discrepancy of a calculated value of time of movement of groups of people with experimental data and confirm influence of turns on movement ways on the general time of evacuation from the building.
Keywords: fire risk, dangerous factor of a fire, evacuation time, human stream, way site
ФГБОУ ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России приглашает принять участие в III Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций»,
19 декабря 2014 года
Работа конференции будет проходить по следующим направлениям:
1. Эколого-правовые проблемы обеспечения безопасности при чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера; промышленная экология; физический и химический контроль за состоянием окружающей среды.
2. Организация межведомственного взаимодействия при ликвидации последствий ЧС природного и техногенного характера.
3. Научно-теоретические и инженерно -технические разработки в области проблем безопасности, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.
По результатам конференции планируется издание сборника материалов и электронная публикация тезисов участников на сайте института: http://www.vigps.ru, http://вигпс.рф, а также их размещение в РИНЦ.
Регистрационный взнос не предусмотрен.
По всем вопросам обращаться в оргкомитет конференции:
Электронный адрес: [email protected] Почтовый адрес: 394052, г. Воронеж, ул. Краснознаменная, 231.
Телефоны: (473) 236-33-05 - дежурная часть института;
(473)242-12-63 - организационно-научный и редакционно-издательский отдел.
4. Применение информационных технологий в области обеспечения безопасности при чрезвычайных ситуациях социального, природного и техногенного характера.
5. Совершенствование форм и методов профессиональной подготовки будущих специалистов МЧС России. Актуальные вопросы теории и практики высшего профессионального образования.
6. Развитие Службы 112 в Российской Федерации
