CC BY
149
А. П. ПАРФЁНЕНКО, канд. техн. наук, доцент кафедры комплексной безопасности в строительстве Московского государственного строительного университета (Россия, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26; e-mail: parf01@inbox.ru)
УДК 614.842.65-056.24
МЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛЮДСКИХ ПОТОКОВ И ПРАКТИКА ПРОГРАММИРОВАНИЯ ИХ ДВИЖЕНИЯ ПРИ ЭВАКУАЦИИ
Рассмотрено развитие методологии моделирования процессов эвакуации людей и распространения опасных факторов пожара, используемая при нормировании размеров эвакуационных путей и выходов в зданиях и сооружениях. Проведен обзор моделей, применяемых в существующих программно-вычислительных комплексах эвакуации людей, разработанных как в России, так и за рубежом. Даны оценки по использованию моделей эвакуации, исходя из их соответствия данным натурных наблюдений в реальных ситуациях.
Ключевые слова: моделирование; эвакуация; людской поток; пожар.
Технический регламент о требованиях пожарной безопасности (Федеральный закон № 12Э-ФЗ) [1], принятый "в целях защиты жизни, здоровья... от пожаров" (ч. 1 ст. 1 [1]), в качестве первоочередных способов защиты людей определяет:
"1) применение объемно-планировочных решений и средств, обеспечивающих ограничение распространения пожара за пределы очага;
2) устройство эвакуационных путей, удовлетворяющих требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре;
3) устройство систем обнаружения пожара (установок и систем пожарной сигнализации), оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре" (ст. 52 [1]).
В соответствии с ч. 1 ст. 1 [1] "система обеспечения пожарной безопасности объекта защиты в обязательном порядке должна содержать комплекс мероприятий, исключающих возможность превышения значений допустимого пожарного риска".
Кроме того, в ч. 1 ст. 79 [1] установлено, что "индивидуальный пожарный риск в зданиях, сооружениях и строениях не должен превышать значение одной миллионной в год при размещении отдельного человека в наиболее удаленной от выхода из здания, сооружения и строения точке".
Ст. 53 [1] содержит требования по безопасности эвакуации людей:
"1. Каждое здание, сооружение или строение должно иметь объемно-планировочное решение и конструктивное исполнение эвакуационных путей, обеспечивающие безопасную эвакуацию людей при пожаре. При невозможности безопасной эвакуации людей должна быть обеспечена их защита посредством применения систем коллективной защиты.
2. Для обеспечения безопасной эвакуации людей должны быть:
1) установлены необходимое количество, размеры и соответствующее конструктивное исполнение эвакуационных путей и эвакуационных выходов;
2) обеспечено беспрепятственное движение людей по эвакуационным путям и через эвакуационные выходы.
3. Безопасная эвакуация людей из зданий, сооружений и строений при пожаре считается обеспеченной, если интервал времени от момента обнаружения пожара до завершения процесса эвакуации людей в безопасную зону не превышает необходимого времени эвакуации людей при пожаре". Это требование в развернутом виде представлено в Методике [2]:
P =
0,8¿бл - tp
ttrn
если tp < 0,8t6jI < tp + tH
и tCK < 6 мин; 0,999, если tp + tнэ < 0,8t6jj и tCK < 6 мин; 0,000, если tp > 0,8t6jj или tCK > 6 мин,
где Рэ — вероятность эвакуации людей; ^ — расчетное время эвакуации людей; tнэ — время начала эвакуации (интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуации людей);
tбл — время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования путей эвакуации);
© Парфёненко А. П., 2014
iCK — время существования скоплении людей на участках пути (плотность людского потока на путях эвакуации превышает значение 0,5). Эвакуационные пути являются частью (как правило, более чем на 98 %) коммуникационных (от лат. communico — делаю общим, связываю) путей здания. Площадь коммуникационных путей входит в состав площади пространства, определяемого физическими факторами создаваемой в здании среды, необходимой для жизнедеятельности людей (рис. 1). Их площадь достигает 30 % общей площади общественных зданий [3].
Однако, из каких бы соображений ни определялись размеры элементов (помещения, этажи, лестничные клетки) объемно-планировочной структуры зданий, они лимитируются допустимой длиной и шириной коммуникационных путей при использовании их в качестве эвакуационных путей при пожаре, а те в свою очередь определяются необходимым временем эвакуации ?нб, скоростью Vj и интенсивностью движения qj эвакуирующихся людских потоков.
Длина L и ширина B помещений определяются предельно допустимой длиной проходов 1п от выходов до наиболее удаленных от них точек помещений: L + В < 1п= Vj^.
Длина коридоров Lк определяется предельно допустимым расстоянием 1к от входа в лестничную клетку до наиболее удаленного выхода из помещения: ^ < 1к = Vjtнб.
Длина пути по лестнице вдоль лестничного марша достигает, как показывают последние исследования [4], 1л = 4йэт.
Минимальная ширина всех эвакуационных путей bj min зависит от числа двигающихся по ним людей Nj и максимально возможной интенсивности движения по тому или иному виду пути qmaxj:
bj min = Nj /(qmax j ^нб).
Моделирование эвакуации людей и динамики опасных факторов пожара всегда, в том или ином виде, используется в нормировании эвакуационных путей в зданиях и сооружениях различного назначения. Нормы — всегда отображение тех представлений (моделей), которые имеют их разработчики на текущий период времени о явлениях реального мира, и возможностей их представления в нормировании.
Очевидно, что математическое описание должно содержать наиболее точное и однозначное представление свойств реального явления, учитываемых его моделью, но его реализация зависит от используемого для этого математического аппарата, от имеющихся средств вычислительной техники и программного обеспечения. Однако понятно, что степень точности воспроизведения реального явления
любой математической моделью зависит прежде всего от адекватности этому явлению теории, лежащей в ее основе.
Развитие математического моделирования распространения ОФП, отражающего "всю совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов, присущих пожару", описано д-ром техн. наук, проф. Академии ГПС Ю. А. Кошмаровым [5]. В своей работе он отмечает, что реализация этих моделей возможна лишь путем численного решения, которое "можно выполнить только с помощью современных компьютеров. Именно поэтому разработка и реализация математических моделей пожара началась сравнительно недавно" [5]. Для широкой практической реализации этих моделей разработаны программно-вычислительные комплексы [6, 7]. Дальнейшее развитие математическое моделирование динамики ОФП получило в работах заслуженных деятелей науки России профессоров Академии ГПС С. В. Пузача и В. М. Есина [8-10].
Аналогичная зависимость широкого практического использования методов математического моделирования процессов эвакуации от развития материальной базы ЭВМ и ее программно-вычислительного обеспечения, а также от степени освоения разработчиками положений теории людских потоков наблюдается и в нормировании размеров эвакуационных путей и выходов. Первая модель описывала людской поток как ряды "элементарных потоков" людей, идущих в затылок друг другу с одинаковой скоростью, наподобие строя солдат [11]. Такое представление (модель) о структуре людского потока внедряется в нормирование размеров эвакуационных путей и выходов: "Суммарная ширина маршей лестничных клеток в зависимости от числа людей, находящихся на наиболее населенном этаже, кроме первого, а также ширина дверей, коридоров или проходов на путях эвакуации на всех этажах должны приниматься из расчета 0,6 м на 100 человек..." [12]. Почему берется норма "100 человек", установить невозможно. В то же время в п. 4.2 [13] указано: "Ширина путей эвакуации и их протяженность, количество и ширина эвакуационных выходов (дверей) и лестниц определяются расчетом исходя из:
а) установленной продолжительности эвакуации, скорости движения людей.;
б) пропускной способности 1 м ширины прохода, дверей или лестниц 50 чел./мин при их ширине менее 1,5 м...".
При этом время эвакуации людей из помещений здания театра регламентировалось п. 4.1 СНиП П-Л.20-69 [13].
Сопоставление положений этих, существовавших практически одновременно норм [12, 13] показывает различную степень интерпретации данных
Функциональные процессы
Умственный труд Учебные занятия Движение Питание Отдых
Физические факторы, определяющие качество среды
Воздушная среда Звуковой режим Пространство Световой режим, включая цвет Зрительное восприятие и видимость
1. Температура 2. Влажность 3. Чистота воздуха 1. Слышимость в помещении 2. Защита от шума 1. Дня размещения людей и оборудования 2. Для движения лкщей
ОФП
о2, со2, с
Тепловой поток Температура Видимость
Рис. 1. Схема взаимного влияния на элементы объемно-планировочной структуры зданий физических параметров функциональных процессов и опасных факторов пожара
имеющихся теоретических исследований. СНиП П-А.5-70 [12] использует модель, описывающую лишь структуры людского потока в виде элементарных потоков шириной 0,6 м, выхолащивая тем самым из модели ее суть — зависимость пропускной способности от времени использования любого элемента эвакуационного пути. Автор же этой (первой) модели людского потока постоянно подчеркивает: "Только те нормы можно считать практически обоснованными, которые непосредственно учитывают время эвакуации; разработка же таких норм возможна лишь на основе изучения эвакуационного движения" [11].
Степень изучения этого процесса в то время была на таком уровне, что С. В. Беляев в 1938 г. [11] писал: "При неорганизованном движении, имеющем место при эвакуации, .. .уплотнение потока сопровождается уменьшением длины шага и числа шагов
в минуту. То и другое способствует снижению скорости. Однако при этом скорость становится неопределенной, что затрудняет не только установление связи между плотностью и пропускной способностью, но и разрешение вопроса о том, увеличивает или уменьшает пропускную способность уплотнение потоков. Между тем, выявление этой связи необходимо для разрешения основных задач эвакуации. Только на основе этой связи возможно по уплотнению определять пропускную способность эвакуационного пути в минуту и необходимую ширину его для осуществления эвакуации в заданный срок. Потребовалось 50 лет "практических обследований" и теоретических исследований для установления "этой связи" [14]. На протяжении этого времени была разработана модель людских потоков на основе выявления кинематических закономерностей их движения, описываемых детерминированными за-
Время выхода первого человека головной части потока
Дверной проем
Длина скопления I,
Время выхода Время выхода
первого человека последнего человека
основной части потока замыкающей части потока
Начальная плотность на участке Б = 0,4 м2/м2
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 мин
Рис. 2. Расчетный график образования и рассасывания скопления людей [3]
висимостями [3]. Эта модель реализовывалась графоаналитическим методом расчета (рис. 2). Затем людской поток был описан более адекватно его природе как случайный процесс, и для его математического воспроизведения была создана имитационно-стохастическая модель [15].
На момент, когда появилась возможность реализовать эту модель в нормировании [16], знания практикующих архитекторов ограничивались положениями СНиП П-А.5-70 [12]. В этих условиях первостепенной задачей нормирования было внедрение в практику проектирования хотя бы основных положений теории людских потоков в противовес архаичным "0,6 м на 100 человек". В связи с этим в СНиП 11-2-80 [16] были изложены только основные положения, содержащие понятия о плотности людского потока, о зависимости скорости его движения от плотности и вида пути, о связи между плотностью, скоростью и интенсивностью движения потока, о слиянии людских потоков и возможности образования скоплений, и эти связи описаны всего восемью простейшими математическими соотношениями. Зависимости от плотности, скорости и интенсивности движения при повышенной активности по различным видам пути приведены в табличной форме.
Совокупность приведенных данных образует упрощенную математическую модель. Ввиду отсутствия в составе "основных положений" описаний переформирования потока, его разуплотнения и растекания разработчики разд. 1 вынуждены были ввести требование: "Если значение qj > дтах, то ширину ду данного участка пути следует увеличивать на столько, чтобы соблюдалось условие:
qj < qmax. (1)
При невозможности выполнения условия (1) интенсивность и скорость движения по участку путиу определяется по таблице при значении О = 0,9 и более" [16]. Такое требование означает, что для потока принимаются минимальные значения скорости и интенсивности движения по рассматриваемому и следующему за ним участкам пути из-за возможности образования скопления на границе смежных участков пути, которое, таким образом, распространяется на всю длину участков. Это искажает действительную картину движения людского потока в сторону увеличения времени эвакуации, но тем самым стимулирует назначение такой ширины участков путей эвакуации, которая обеспечивает ее беспрепятственность.
Имитационно-стохастическая модель воспроизводит движение людского потока путем описания его состояния на последовательно расположенных (смежных) участках малой протяженности (элементарных) в последовательные моменты времени, задавая наблюдаемые в натуре правила перехода через их границы в зависимости от соотношения плотностей потока на них. Модель описывает скорость и, следовательно, интенсивность движения как случайную функцию, значения которой выбираются случайным образом на каждом шаге моделирования, и тем самым учитываются в составе потока наличие и поведение людей с различными мобильными возможностями и их влияние на скорость движения окружающих их людей. Имитационно-стохастическая модель названа имитационной потому, что она не описывает, а воспроизводит (имитирует) людской поток, давая его участникам проявить особенности их поведения при движении. Она разработана на основании натурных наблюдений
D, чел./м2
+15 % !
-15%
20 16
12 g
4
О
q, чел./(м-мин) 250 :
10
15
20
25
30 t, с
210 170 130 90
^А + 15%
•К/
-15 %
\
О
8
10
12 14 D, чел./м2
Рис. 3. Сопоставительный анализ результатов экспериментов и натурных наблюдений (•) с результатами численного моделирования: а — изменение плотности потока перед дверным проемом во времени; б — изменение интенсивности движения в зависимости от плотности людских потоков детей
чел.
250 200 150 100 50
У \ \ "А/
к « и \\ \\ 1 -----
/ А / 1 t ----- V /
! 2
//
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 г, мин
Рис. 4. Изменение числа людей N проходящих через поперечное сечение пути в последовательные моменты времени в вестибюле общественного здания: 1 — эксперимент; 2 — моделирование
за людскими потоками (в настоящее время получено около 40 тысяч данных более чем в 90 сериях), проведенных в том числе как для людских потоков смешанного состава [17], так и для детей дошкольного возраста [18]. Как показывают исследования, результаты имитационно-стохастического моделирования наиболее адекватны процессам движения людских потоков, наблюдаемым в реальных условиях (рис. 3 и 4).
В нормировании имитационно-стохастическая модель впервые использована в МГСН 4.19-2005 [19], а также в Методике [2].
С развитием компьютерной техники коренным образом расширились возможности выполнения многочисленных расчетных операций, необходимых для
реализацни моделей людских потоков различной сложности. В России последовательно, вслед за совершенствованием ЭВМ разных поколений, развивались методы их использования в моделировании людских потоков. Стохастическая модель людского потока впервые была реализована вводом исходных данных с перфокарт на ЭВМ класса ЕС в программе ADLP [20]. Позже для реализации этой модели был разработан сертифицированный программный продукт ADLPV-2.0 (Анализ движения людских потоков, вероятность) [21]. Далее появился программный продукт Флоутек ВД [22], реализующий два алгоритма расчета — упрощенный аналитический и имитационно-стохастический.
Благодаря интенсивному развитию электронно-вычислительной техники и методологии программного обеспечения, за рубежом стало активно развиваться имитационное (imitation — подражать) моделирование [23]. В области моделирования людских потоков наибольший интерес представляет методология имитационного моделирования сложных систем. Мощность современных компьютеров в сочетании с искусством программирования дает возможность имитировать движение каждого человека как элемента сложной системы "людской поток". Анализируя с этой точки зрения международный опыт современного уровня моделирования движения людей, можно видеть, что достигнут огромный прогресс в компьютерном воспроизведении индивидуального движения человека в достаточно многочисленных людских потоках в различных ситуациях. Это создает возможность рассмотреть все стадии формирования людского потока: от индивидуального движения отдельных людей до их объединения в поток возрастающей плотности (индивидуально-поточное, затем — поточное движение), т. е. имитировать индивидуально-поточное движение. В этом отношении наиболее удачными из известных зарубежных компьютерных моделей являются Simulex [24], Pathfinder [25], Steps [26], Building Exodus [27] (рис. 5).
Компьютерный продукт Simulex способен анализировать выход большого числа людей из большого, геометрически сложного здания. Simulex использует мелкую расчетную сетку, которая создается автоматически, для деления плана помещения на блоки размером 0,2x0,2 м. Система позволяет генерировать время задержки эвакуации случайным образом, а также учитывать пол, возраст человека и его физические параметры.
Программа Building Exodus имитирует самый полный набор социально-психологических признаков и характеристик людей, таких как возраст, пол, скорость и т. д., учитывает степень ориентации человека в здании. Программа позволяет моделиро-
Рис. 5. Интерфейс зарубежных программно-вычислительных комплексов эвакуации людей: а — Pathfinder; б — Building Exodus; в — Simulex; г — Steps
вать задержку и прекращение движения людей при наступлении критических значений ОФП.
"В модели Pathfinder реализован более точный алгоритм движения, учитывающий маневрирование людей в потоке (например, ускорение при наличии свободного пространства либо уклонение от столкновений с другими пешеходами).
Программный комплекс Steps имеет два режима моделирования: нормальный и эвакуация. Режим эвакуации принципиально не отличается от описанных выше программ, за исключением возможности учитывать лифты для эвакуации. В нормальном режиме можно моделировать, например, целые транспортные узлы: пешеходные потоки с учетом прибытия общественного транспорта, покупку пассажирами билетов, проход через турникеты, движение по распределительному залу станции метрополитена и убытие с учетом движения поездов" [28, 29].
Несмотря на подкупающее обилие возможностей этих программ, остается открытым вопрос о достоверности имитации в них процессов эвакуации людей, тем более после ознакомления с содержанием ISO/TR 16738 "Пожарная безопасность — Техническая информация о методах прогнозирования поведения и движения людей". Этот отчет демонстрирует низкий научный уровень исследований данных процессов за рубежом. Приведенные в отчете результаты носят в основном эмпирический
характер и даже статистически не обобщены должным образом. В итоге отсутствует количественное описание влияния перечисленных многочисленных факторов, которые могут определять значения времени начала эвакуации tнэ, а также закономерности изменения параметров людских потоков.
Таким образом, можно констатировать отсутствие на международном уровне научного описания реального объекта моделирования: человека, людского потока, закономерностей их поведения. Поэтому очевидно, что каждый из авторов компьютерных программ, возложив на себя бремя "разложения сложного процесса функционирования системы в целом в последовательность простых явлений и событий", интерпретирует (истолковывает) их субъективно, не имея для этого необходимых знаний или объективных данных, "доступных непосредственному математическому описанию". В этом отношении нужно отдать дань уважения откровению авторов программы Б1ши1ех, название которой происходит от латинского БшыШю (притворство), что далеко не эквивалентно ¡шНаИо (в переводе с латинского — подражание).
Математические модели движения людских потоков, реализованные в программных продуктах, позволяют проследить динамику изменения параметров потока во времени в процессе эвакуации, выявить наиболее загруженные участки пути дви-
жения. Анализ развития моделирования процессов эвакуации людей и распространения ОФП показывает, что в настоящее время при нормировании размеров эвакуационных путей и выходов, а также их структуры в зданиях и сооружениях имеется воз-
можность использовать модели, достаточно адекватно воспроизводящие реальную динамику этих процессов, и отсеять те, в которых искусство программирования подменяет психофизические закономерности реального явления [14].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности : Федер. закон от 22.07.2008 г. № 123-Ф3; принят Гос. Думой 04.07.2008 г.; одобр. Сов. Федерации 11.07.2008 г. // Собр. законодательства РФ. — 2012. — № 29, ст. 3997.
2. Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности (с изм. от 12.12.2011 г., приказ МЧС РФ № 749): утв. приказом МЧС России от 30.06.2009 г. № 382 ; введ. 30.06.2009 г. // Российская газета. — 2009. — № 161.
3. Предтеченский В. М., Милинский А. И. Проектирование зданий с учетом организации движения людских потоков. — М. : Изд. лит. по строительству, 1969; Berlin, 1971; Koln, 1971;Praha, 1972; U. S., New Delhi, 1978. — Изд. 2. — М. : Стройиздат, 1979.
4. Кудрин И. С. Влияние параметров движения людских потоков на объемно-планировочные решения высотных зданий : дис. ... канд. техн. наук. — М. : Академия ГПС МЧС России, 2013.
5. Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении : учебное пособие.
— М. : Академия ГПС МВД России, 2000.
6. Программный продукт "ВИМ". Госстандарт России, № РОСС Ки.СП15.Н00346.
7. Программный продукт "Evacuation (Necessary time) Basic". Госстандарт России, № РОСС Ки.СП15.Н00337.
8. Пузач С. В. Математическое моделирование тепломассообмена при решении задач пожаровзры-вобезопасности : монография. — М. : Академия ГПС МЧС России, 2003.
9. Пузач С. В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности : монография. — М. : Академия ГПС МЧС России, 2005.
10. Есин В. М. Исследование распространения продуктов горения по многоэтажным зданиям и сооружениям и противодымная защита : дис. ... д-ра техн. наук. — М. : ВНИИПО МВД СССР, 1991.
11. Беляев С. В. Эвакуация зданий массового назначения. — М.: Изд-во Всесоюзной академии архитектуры, 1938. — 71 с.
12. СНиП II-A.5-70. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений : утв. постановлением Госстроя СССР от 16.09.70 г. № 126; введ. 01.01.71 г. — М. : Стройиздат, 1971.
13. СНиП П-Л.20-69. Театры. Нормы проектирования : утв. постановлением Госстроя СССР от 21.03.69 г. №31. —М. : Стройиздат, 1969.
14. Холщевников В. В. Закономерность связи между параметрами людских потоков : диплом№ 24-S на открытие в области социальной психологии. — М. : Российская академия естественных наук, Международная академия авторов научных открытий и изобретений, Международная ассоциация авторов научных открытий, 2005.
15. Холщевников В. В. Людские потоки в зданиях, сооружениях и на территории их комплексов : дис. ... д-ра техн. наук. —М. : МИСИ, 1983.
16. СНиП II-2-80. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений : утв. постановлением Госстроя СССР от 18.12.80 г. № 196; введ. 01.01.82 г. — М. : Стройиздат, 1981.
17. Исаевич И. И. Разработка основ многовариантного анализа объемно-планировочных решений станций и пересадочных узлов метрополитена на основе моделирования закономерностей движения людских потоков : дис. ... канд. техн. наук. — М. : МИСИ, 1990.
18. Парфёненко А. П. Нормирование требований пожарной безопасности к эвакуационным путям и выходам в зданиях детских дошкольных образовательных учреждений : дис.... канд. техн. наук.
— М. : Академия ГПС МЧС России, 2012.
19. МГСН 4.19-2005. Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве : утв. постановлением Правительства Москвы от 28.12.2005 г. № 1058-ПП; введ. 28.12.2005 г. // Вестник Мэра и Правительства Москвы. — 2006. — № 7.
20. Холщевников В. В., Никонов С. А., Шамгунов Р. Н. Моделирование и анализ людских потоков в зданиях различного назначения : учебное пособие. — М. : МИСИ, 1986.
21. Программный продукт: Анализ движения людских потоков, вероятность. Версия V2.0 (ADLPV-2.0). — Госстандарт России, № РОСС RU.Cn05.H00220.
22. Программный продукт: Флоутек ВД. Госстандарт России, № РОСС RU.Cni5.H00345.
23. Kubawara H., Doi H., Ishimi A. A fire-escape simulation method by describing actions of evacuees as probabilistic phenomena // CIB Symposium "Systems Approach to Fire Safety in Building", Tzukuba (Japan).— 1979.—Vol. 1. —P. 105-122.; Muta K., Sato H., OuchiT.,Hara V. Study on total safety system // CIB Symposium "Systems Approach to Fire Safety in Building", Tzukuba (Japan). — 1979. — Vol. 1.—P. 79-92.
24. Thompson P., Marchant E. A computer model for the evacuation of large building populations // Fire Safety Journal. — 1995. — Vol. 24, Issue 2. — P. 131-148.
25. Pathfinder: Technical reference. Thunderhead Engineering, 2009. URL : http://www.thunderhea-deng.com/pathfinder (дата обращения: 20.08.2014 г.).
26. Интернет-ресурс Mott MacDonald — global engineering management and development consultants. Evacuation modeling. URL : http://www.mottmac.com (дата обращения: 20.08.2014 г.).
27. Owen M., Galea E. R., Lawrence P. J. The Exodus evacuation model applied to building evacuation scenarios // Journal of Fire Protection Engineering. — 1996. — 8(2). — Р. 65-84. doi: 10.1177/104239159600800202.
28. Холщевников В. В., Самошин Д. А., Галушка Н. Н. Обзор компьютерных программ моделирования эвакуации зданий и сооружений // Пожаровзрывобезопасность. — 2002. — Т. 11, № 5. — С. 40-49.
29. Самошин Д. А. Современные программные комплексы для моделирования процесса эвакуации // Пожарная безопасность в строительстве. — 2011. — № 1. — С. 62-65.
Материал поступил в редакцию 28 августа 2014 г.
= English
METHODOLOGY FOR MODELING HUMAN MOVEMENTS AND PRACTICE OF PROGRAMMING THEIR MOVEMENT DURING EVACUATION
PARFYENENKO A. P., Candidate of Technical Sciences, Associated Professor of Department of Complex Safety in Construction, Moscow State University of Civil Engineering (Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337, Russian Federation; e-mail address: parf01@inbox.ru)
ABSTRACT
Due to the extensive use of the theory of human flows at standardizing the evacuation of people in emergency situations there are being developed both in our country and abroad, software and computer systems, which make it possible to analyze the different situations the calculated when solving engineering problems of fire safety in buildings of various purposes. Use only reliable software systems based on the results of field observations and established psychophysical regularities adequately assess the evacuation process model, thereby advance to identify the most loaded path sections movement of people in an emergency and provide the best solutions for standardizing the size of escape routes and exits.
Comparative analysis of the models leads to the conclusion that using formulas that implement a simplified analytical model, possible to calculate only the most simple cases pedestrian traffic. With that for the simulation of evacuation process it should be used simulation and stochastic model of pedestrian traffic, which most accurately reflects the dynamics of the process under different operating conditions of the building.
Keywords: modeling; evacuation; flow of people; fire.
REFERENCES
1. Technical regulations on fire safety requirements. Federal Law of Russian Federation on 22.07.2008 No. 123. Sobraniye zakonodatelstva RF — Collection of Laws of the Russian Federation, 2012, no. 29, art. 3997 (in Russian).
2. 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. Rossiy-skaya gazeta — Russian Newspaper, 2009, no. 161 (in Russian).
3. Predtechenskiy V. M., Milinskiy A. I. Proektirovaniye zdaniy s uchetom organizatsii dvizheniya lyud-skihpotokov [Planing for foot traffic flow in buildings]. Moscow, Stroyizdat, 1979. 375 p.
4. Kudrin I. S. Vliyaniyeparametrov dvizheniya lyudskikhpotokov na obyemno-planirovochnyye reshe-niya vysotnykh zdaniy. Dis. cand. tekhn. nauk [Rationing of fire safety requirements for evacuation routes and exits in buildings of preschool educational institutions. Cand. techn. sci. diss.]. Moscow, State Fire Academy of Emercom of Russia Publ., 2013.
5. Koshmarov Yu. A. Prognozirovaniye opasnykh faktorov pozhara v pomeshchenii. Uchebnoye poso-biye [Modeling and analysis of human movements in various buildings. Schoolbook]. Moscow, State Fire Academy of Emercom of Russia Publ., 2000.
6. Software Product: VIM. State Standard of Russia, no. ROSS RU.SP15.N00346.
7. Software Product: Evacuation (Necessary time) Basic. State Standard of Russia, no. ROSS RU.SP15.N00337.
8. Puzach S. V. Matematicheskoye modelirovaniye teplomassoobmena pri reshenii zadach pozharo-vzryvobezopasnosti. Monografiya [Mathematical modeling of heat and mass transfer in the solution of problems of fire and explosion safety. Scientific monograph]. Moscow, State Fire Academy of Emercom of Russia Publ., 2003.
9. Puzach S. V. Metody rascheta teplomassoobmenapripozhare vpomeshchenii i ikhprimeneniyepri re-shenii prakticheskikh zadach pozharovzryvobezopasnosti. Monografiya [Methods of calculation of heat and mass transfer in case of fire in the premises and their use in solving practical problems of fire and explosion safety. Scientific monograph]. Moscow, State Fire Academy of Emercom of Russia, 2005.
10. Esin V. M. Issledovaniye rasprostraneniyaproduktov goreniyapo mnogoetazhnym zdaniyam i sooru-zheniyam i protivodymnaya zashchita: Dis. dokt. tekhn. nauk [The study of the spread of combustion products in multi-storey buildings and structures and smoke protection. Dr. tech. sci. diss.]. Moscow, VIPTSh MVD Rossii Publ., 1991.
11. Belyaev S. V. Evakuatsiya zdaniy massovogo naznacheniya [Public evacuation from buildings]. Moscow, All-Russian Academy ofthe Architecture, 1938. 71 p.
12. Construction norms and rules of Russian Federation II-A.5-70. Fire regulations for designing of buildings and structures. Moscow, Stroyizdat, 1971 (in Russian).
13. Construction norms and rules of Russian Federation II-L.20-69. Theatres. Design standards. Moscow, Stroyizdat, 1969 (in Russian).
14. Kholshchevnikov V. V. Zakonomernost svyazi mezhdu parametrami lyudskikh potokov. Diplom № 24-S na otkrytiye v oblasti sotsialnoy psikhologii [Relationship between parameters of human flow. Diploma No. 24-S on the discovery in the field of social psychology]. Moscow, Russian Academy of Natural Sciences, International Academy of Authors of Scientific Discoveries and Inventions, International Association of Authors of Scientific Discoveries Publ., 2005.
15. Kholshchevnikov V. V. Lyudskiyepotoki v zdaniyakh, sooruzheniyakh i na territorii ikh kompleksov. Dis. dokt. tekhn. nauk [Human flows in buildings, structures and their adjoining territory. Dr. tech. sci. diss.]. Moscow, MISI Publ., 1983. 442 p.
16. Construction norms and rules of Russian Federation II-2-80. Fire regulations for designing of buildings and structures. Moscow, Stroyizdat, 1981 (in Russian).
17. Isaevich I. I. Razrabotka osnov mnogovariantnogo analiza obyemno-planirovochnykh resheniy stan-tsiy i peresadochnykh uzlov metropolitena na osnove modelirovaniya zakonomernostey dvizheniya lyudskikh potokov. Dis. kand. tekhn. nauk [Development of the principles of multivariate analysis volumetric-planning decisions stations and subway hubs based on modeling patterns of human traffic. Cand. tech. sci. diss.]. Moscow, MISI Publ., 1990. 245 p.
18. Parfyenenko A. P. Normirovaniye trebovaniy pozharnoy bezopasnosti k evakuatsionnym putyam i vykhodam v zdaniyakh detskikh doshkolnykh obrazovatelnykh uchrezhdeniy. Dis. kand. tekhn. nauk [Rationing of fire safety requirements for evacuation routes and exits in buildings of preschool educational institutions. Cand. tech. sci. diss.]. Moscow, State Fire Academy of Emercom of Russia Publ., 2012. 145 p.
19. Moscow city construction norms 4.19-2005. Temporary regulations multifunctional design of high-rise buildings and complexes of buildings in Moscow. VestnikMera i Pravitelstva Moskvy—Statement of the Mayor and the Government of Moscow, 2006, no. 7 (in Russian).
20. Kholshchevnikov V. V., Nikonov S. A., Shamgunov R. N. Modelirovaniye i analiz lyudskikhpotokov v zdaniyakh razlichnogo naznacheniya. Uchebnoye posobiye [Modeling and analysis of human movements in various buildings. Schoolbook]. Moscow, MISI Publ., 1986.
21. Software Product: Analysis of foot traffic, the probability version V2.0 (ADLPV-2.0). State Standard of Russia, no. ROSS RU.SP05.N00220.
22. Software Product: Flowtech VD. State Standard of Russia, no. ROSS RU.SP15.N00345.
23. Kubawara H., Doi H., Ishimi A. A fire-escape simulation method by describing actions of evacuees as probabilistic phenomena. CIB Symposium "Systems Approach to Fire Safety in Building", Tzukuba (Japan), 1979, vol. 1,pp. 105-122.; MutaK. Sato H., OuchiT., HaraV. Study on total Safety System. CIB Symposium "Systems Approach to Fire Safety in Building", Tzukuba (Japan), 1979, vol. 1, pp. 79-92.
24. Thompson P., Marchant E. A computer model for the evacuation of large building populations. Fire Safety Journal, 1995, vol. 24, issue 2, pp. 131-148.
25. Pathfinder: Technical reference. Thunderhead Engineering, 2009. Available at: http://www.thunder-headeng.com/pathfinder (Accessed 20 August 2014).
26. Mott MacDonald — global engineering management and development consultants. Evacuation modeling. Available at: http://www.mottmac.com (Accessed 20 August 2014).
27. OwenM., Galea E.R., Lawrence P. J.The Exodus evacuation model applied to building evacuation scenarios. Journal of Fire Protection Engineering, 1996,8(2), pp. 65-84. doi: 10.1177/104239159600800202.
28. Kholshchevnikov V. V., Samoshin D. A., Galushka N. N. Obzor kompyuternykh programm modeli-rovaniya evakuatsii zdaniy i sooruzheniy [Review of computer simulation models for computation build environment evacuation]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2002, vol. 11, no. 5, pp. 40-49.
29. Samoshin D. A. Sovremennyye programmnyye kompleksy dlya modelirovaniya protsessa evakuatsii [Modern software products for simulation of the evacuation process]. Pozharnaya bezopasnost v stroi-telstve — Fire Safety in Construction, 2011, no. 1, pp. 62-65.
