CC BY
17
Безопасность людей при пожарах
УДК 614.841
ПО ПОВОДУ СТАТЬИ А. А. ТАРАНЦЕВА "ОБ ОДНОЙ ЗАДАЧЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭВАКУАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОРИИ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ"
И. И. Исаевич
Ульяновский государственный технический университет
Рассматривается антология моделирования процесса эвакуации людей, предпринятого А. А. Таранцевым в публикации "Моделирование параметров людских потоков при эвакуации с использованием теории массового обслуживания" [2].
Невозможно остаться в стороне от обсуждения вопросов, касающихся проблем эвакуации людей [1 - 3]. Очень хочется в самом начале согласиться с господином А. А. Таранцевым [1], что дискуссия безусловна "полезна, а тем более, когда это касается такого важного вопроса, как эвакуация людей", так как результат эвакуации — спасенные жизни.
В связи с этим необходимо сразу разобраться в следующем:
• какой процесс понимается под процессом эвакуации;
• какие параметры движения людей при этом моделируются, учитывая различия терминов, используемых в теории людских потоков и теории массового обслуживания;
• может ли служить эскалатор эвакуационным участком пути;
• каков результат применения теории массового обслуживания к движению людских потоков. Итак, возможна ли эвакуация людей при помощи эскалатора? Если речь идет об эвакуации людей при возникновении пожара, то эвакуационные пути действительно не должны включать лифты и эскалаторы [4] — пути сообщения, связанные с механическим приводом, "так как всякий механический привод связан с источником энергии, который может при пожаре или аварии выйти из строя" [5]. И это ярко проявилось при недавних глобальных энергетических отключениях в крупнейших городах ведущих стран мира. Если допустить, что после выхода из строя механического привода эскалатор сохранит свою конструктивную прочность и устойчивость, то эскалатор, с точки зрения движения людей, становится лестницей, причем не очень удобной, в силу высокой ступени.
Рекомендаций по использованию эскалатора в качестве эвакуационного пути со станций метро-политенане дают и специальные СНиП 11-4-80 [6],
на которые ссылается в своей статье господин А. А. Таранцев.
Немаловажным моментом в данном вопросе является защита людей от опасных факторов пожара. Работы, проведенные специалистами ВНИИПО (гидромоделирование процессов распространения опасных факторов пожара [7], математическое моделирование процесса развития пожара [8]), свидетельствуют, что наиболее опасным фактором пожара для станций метрополитена является окись углерода, а самым опасным участком станции — участок перед эскалатором, как раз тот участок, движение по которому является предметом пристального внимания. Позволю себе не согласиться с господином А. А. Таранцевым, что из заглубленной станции можно эвакуироваться только по эскалатору. Это, конечно, самый короткий путь, но, учитывая вышесказанное, не самый безопасный. А если очаг пожара находится непосредственно перед эскалатором, да и станция имеет только один выход? В этом случае есть возможность эвакуировать людей через тоннель, в крайнем случае пешком.
Приведенные соображения относятся к тем случаям, когда пожар возникает на станциях или участках, непосредственно примыкающих к ним. Если речь идет о пожаре в поезде [9,10], то, несомненно, пассажиров высаживают из вагонов и эвакуируют по эскалаторам на поверхность. Но при этом, в случае развития пожара, опасность остановки эскалатора или превышения содержания окиси углерода на участках непосредственно перед ним не исключается.
Следовательно, выбор эскалатора в качестве участка пути эвакуации зависит от многих факторов: месторасположения очага пожара, системы вентиляции, планировочного решения станции и т.д. Было бы целесообразнее назвать эскалаторы аварийным участком пути, которым можно воспользоваться в крайнем случае для спасения людей.
Как известно [5], аварийные пути не учитываются при расчете эвакуации. Это одна из причин, по которой отсутствуют нормы для таких особых участков пути, как эскалаторы, аварийные выходы, аварийные лестницы и т.д. Кроме того, для движения по некоторым из них — вертикальные штанги, наклонные трубы — требуется некоторая физическая подготовленность [5, 11], более того, вертикальные штанги рекомендуется использовать для пожарных команд, т.е. для хорошо физически подготовленных специалистов.
Как правило, многие чрезвычайные ситуации связаны с возникновением пожара. Но предположим, что может возникнуть необходимость массового подъема пассажиров метрополитена на поверхность или, наоборот, спуск вниз, при этом опасные факторы пожара им не угрожают. Кстати, очень похожая ситуация возникает на станциях и пересадочных узлах метрополитена в час "пик". И, конечно, эскалаторы в такие моменты являются важным коммуникационным участком пути людского потока.
Неясно, почему в статье [1] господин А. А. Та-ранцев подменяет содержание работ [12, 13], при этом ссылаясь на авторов. Именно в этих и ряде других работ [14-17] рассматриваются зависимость пропускной способности эскалатора от различных факторов: скорости движения полотна эскалатора, параметров движения людского потока непосредственно перед эскалатором, конструкции портала эскалатора, а также особенности перехода людей на подвижный участок пути. Конечно, если человек уже зашел на полотно, то его скорость движения определяется скоростью движения полотна и не зависит от того, с какой плотностью люди стоят на полотне, опять же, если опустить возможность движения людей по эскалатору. Но на него, эскалатор, еще нужно попасть. И сколько человек сможет зайти на эскалатор зависит от вышеперечисленных факторов. Ни в одной из работ [12 - 17] не говорится о постоянной пропускной способности эскалатора. Разброс значений пропускной способности существенный, так зачем отвергать то, что уже установлено и подтверждено натурными наблюдениями?
Не скрою, заманчиво применить теорию массового обслуживания к поточному движению людей, и такие попытки предпринимались автором данной статьи и В. В. Холщевниковым. Напрасно обвинение в его адрес по поводу неприятия ТМО. Причины невозможности применения ее — все те же, они достаточно хорошо описаны в статье [3]. Кроме того, мнение автора статьи и В. В. Холщевникова по данному вопросу совпадают с мнением классиков ТМО [18, 19]. "... поток пассажиров, входящих на станцию метро", является пуассоновским [18], но затем характер потока меняется, так как движе-
ние отдельного человека в людском потоке на последующих участках пути зависит от других участников движения, т.е. от плотности потока, т.е. от свободы движения, и, следовательно, заявки не могут поступать "в систему независимо друг от друга" [19], и, следовательно, некорректно принимать такой поток в качестве потока стационарного, без последействия. Удивительно, что ссылаясь постоянно наработыЕ. С. Вентцель, господин А. А. Таранцев не понимает, на каком основании В. В. Холщевников "отрицает, что поток эвакуирующихся, подходящих к аварийному выходу, не является пуассо-новским". Да потому, что, позволю себе еще раз сослаться на выдержку из работы, которая использовалась в дискуссии, ". поток пассажиров, покидающих станцию метро, уже не может считаться потоком без последействия, так как моменты выхода пассажиров, прибывающих одним и тем же поездом, зависимы между собой" [19]. Можно добавить: ". также как и их распределение по вагонам поезда". И даже после слияния потоков каждый человек, участвующий в движении, не свободен в своем выборе. Его движение зависит от окружающих людей, следовательно, опять же, заявки не могут поступать "в систему независимо друг от друга" [19].
В своей статье господин А. А. Таранцев [1], на мой взгляд, противоречит сам себе. Все-таки не ясно, какой процесс моделируется? Процесс свободного движения (В < 0,05) или процесс, при котором "при В >0,9 столь плотный поток можно рассматривать как своеобразную очередь", и средняя скорость движения уже не зависит от плотности? Довольно странно вначале задаться значением плотности, а затем утверждать, что далее скорость от нее не зависит. Или, все-таки, поток случайный?
Обращаясь к результатам применения А. А. Та-ранцевым ТМО к процессу эвакуации [1, пример 1], возникает вопрос: что означает "сразу встать на его ступени"? Имеются в виду ступени эскалатора? За какой промежуток времени? Встать одновременно? Встать за промежуток времени At ? Ни в первом, ни во втором случаях этот процесс невозможен для 16 человек. О каком промежутке времени идет речь? Это чрезвычайно важно, так как при эвакуации счет идет на секунды, и цена этих секунд — жизнь людей, а результаты натурных наблюдений показывают, что график на рис. 3 [1] не соответствует реальности, и время в примере 2 [2] — это не "время выхода на поверхность" — до нее еще нужно доехать на эскалаторе.
Факторами, которые необходимо учитывать при численном моделировании людских потоков на станциях и в пересадочных узлах метрополитена, являются: формирование источников людских потоков, интенсивность выхода людей из источников,
Безопасность людей при пожарах
ширина выходов из источников, ширина участков путей движения, их длина, мощность людского потока. Только тогда возможно определить необходимые для организации движения людских потоков параметры: время движения людских потоков по системе коммуникационных путей, время задержки движения, длину и продолжительность скопления людей на участках (в том числе и перед эскалатором), максимальную ширину людского потока и его максимальную плотность на участках, коэффициент заполнения эскалаторного полотна. Все необходимые для этого исследования проведены и модели разработаны. Они должны быть известны А. А. Таранцеву, поскольку он ссылается в своей статье [1] на соответствующие работы (в частности, [6] в его статье). Однако он их почему-то игнорирует, занимаясь лишь одним сечением в системе коммуникационных путей при неизвестно откуда взятых данных.
Процесс эвакуации людей при пожаре в качестве времени эвакуации рассматривает время эвакуации всех людей, поэтому и нормы [4, 6] разработаны с учетом движения человека, наиболее удаленного, в момент начала эвакуации, от эвакуационного выхода. В связи с этим очень важно знать время движения потока людей, включая последнего в потоке участника движения, как и участника, отличающегося по своим психофизиологическим возможностям от среднестатистического. К сожалению, среднее время ожидания (ТМО) перед эскалатором не дает таких результатов. Очевидно, что его нельзя считать временем эвакуации, так как для всех остальных участников движения, для которых время ожидания больше среднего, процесс эвакуации может закончиться плачевно.
Кроме того, одним из опасных факторов пожара является скорость распространения огня по конструкции. Для защиты людей от такого рода факторов необходимо четко знать местоположение эвакуирующихся в каждый момент времени. Средняя длина очереди (ТМО) — среднее количество людей, ожидающих перед эскалатором, — также не позволяет отразить картину скопления людей перед эскалатором — длину этого скопления, так как последнее определяется планировочными решениями станции.
В заключение хочу сказать, действительно, ТМО не нуждается в какой-либо защите, ее широкое применение говорит само за себя. Но для того, чтобы применить ТМО к процессу эвакуации, необходимо все-таки разобраться в физических процессах движения людских потоков, так как за допущениями, которые тем более не подтверждены натурными наблюдениями, стоит жизнь людей. Что же касается того, что в нормировании "преобладает детерминированный подход" [1, с. 81], то это недостаток возможностей нормирования, которые, как показано в работе [20], пока отстают от теории. В теории же людских потоков уже давно вероятностные методы применяются не только "лишь для установления некоторых статистических зависимостей и распределений" [1, с. 81], но и для описания (моделирования) процесса движения людей в потоке, причем на базе не надуманных, а фактических данных. Эти данные отображают и физиологию, и психологию поведения людей, и не зависящие от людей закономерности движения их потока, не идентичного ни потоку "вызовов", ни потокам твердых частиц, ни потокам жидкостей. Здесь иная кинематика и математика, чем в математической теории массового обслуживания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Таранцев А. А. Об одной задаче моделирования эвакуации с использованием теории массового обслуживания // Пожаровзрывобезопасность. 2003. Т. 12. № 3. С. 80 - 87.
2. Таранцев А. А. Моделирование параметров людских потоков при эвакуации с использованием теории массового обслуживания // Пожаровзрывобезопасность. 2002. Т. 11. №6. С. 54 - 56.
3. Холщевников В. В. Что моделируем с использованием теории массового обслуживания // Пожаровзрывобезопасность. 2003. Т. 12. № 3. С. 39 - 40.
4. СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений.
5. Ройтман М. Я. Пожарное нормирование в строительстве. — М.: Стройиздат, 1985.
6. СНиП 11-40-80. Метрополитены.
7. Виноградов Ю. И., Федоров А. М. // Противопожарная защита подземных сооружений метрополитенов. — М.: ВНИИПО, 1986.
8. Беляцкий В. П., Бондарев В. Ф. // Там же.
9. Пожарная тактика / Под ред. Я. С. Повзика. — М.: ВИПТШ МВД СССР, 1984.
10. Рекомендации по тушению пожаров в подземных сооружениях Петербургского метрополитена. — СПб.: Филиал ВНИИПО, 1999.
11. Предтеченский В. М., Милинский А. М. Проектирование зданий с учетом организации движения людских потоков. — М.: Стройиздат, 1979. — 375 с.
12. Еремеев Ю., Белов Е., Исаевич И., Барановская Т. Выбор оптимальной производительности эскалаторов // Метрострой. 1989. № 1.
13. Исаевич И. И. Разработка основ многовариантного анализа объемно-планировочных решений станций и пересадочных узлов метрополитена на основе моделирования закономерностей движения людских потоков: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — М.: МИСИ, 1990.
14. Fruin Ph. D. Pedestrian Traffic Consultant // Building circulation, 1987.
15. Холщевников В. В., Балакин С. А., Хетчиков А. И. Методика выбора числа эскалаторов для станций метрополитена // Вестник ВНИИЖТ. 1986. № 2.
16. Буга П. Г., Шелков Ю. Д. Организация пешеходного движения в городах. — М.: Высшая школа, 1980.
17. Горбанев Р. На метро в 21 век // Наука и жизнь. 1987. № 2.
18. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. — М.: Наука, 1969.
19. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. Изд. 5-е, стереотип. — М: Высшая школа, 1998.
20. Холщевников В. В. Моделирование людских потоков // Моделирование пожаров и взрывов. — М.: Пожнаука, 2000.
Поступила в редакцию 29.09.03.
