CC BY
111
РАСЧЕТ ПОЖАРНОГО РИСКА С ПРИМЕНЕНИЕМ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ
ЧЕЛОВЕКА
М.В. Гравит, доцент, к.т.н.
О.В. Недрышкин, студент Санкт-Петербургский государственный политехнический университет,
г.Санкт-Петербург
Согласно существующему законодательству, определение расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности производится согласно методике, утвержденной приказом МЧС России от 30 июня 2009 года № 382. Данная методика является универсальным инструментом для расчета пожарного риска зданий следующих классов функциональной пожарной опасности: Ф1, Ф1.2, Ф2, Ф2.1, Ф2.2, Ф2.3, Ф2.4, Ф3.1, Ф3.2, Ф3.3, Ф3.4, Ф3.5, Ф3.6, Ф4.1, Ф4.2, Ф4.3, Ф4.4, Ф5 [1]. Из этого перечня для авторов научный интерес представляют здания с массовым пребыванием людей - театры (Ф2.1), концертные залы (Ф2.1), кинотеатры (Ф2.1), танцевальные залы, клубы (Ф2.2), торгово-развлекательные комплексы (Ф3.1) и т.д. При возникновении пожароопасной ситуации риск гибели возрастает из-за высокой плотности посетителей, низкой эвакуационной скорости (обусловленной высокой плотностью) и вероятностью возникновению паники, давки, которая приводит к травматизму на путях эвакуации. По существующей методике, которая не учитывает психологические факторы, невозможно рассчитать реальный пожарный риск как минимум для 25% классов функциональной пожарной опасности зданий.
Для оценки пожарного риска с учетом психологических факторов требуется создать модель поведения человека в условиях пожара, проанализировать его пешеходную динамику [2]. При движении человека можно выделить три различных уровня поведения: стратегический, тактический, операционный. На уровне стратегии человек решает, каких целей он хочет добиться и в каком порядке он будет их выполнять. Тактический уровень отвечает за принятие краткосрочных решений -оптимальный маршрут эвакуации с учетом геометрического пространства, интенсивности движения соседних индивидуумов или их групп. Операционный уровень описывает непосредственно движение человека в условиях эвакуации, т.е. мгновенные решения, необходимые, чтобы избежать столкновений, травм и т.п.
В условиях повышенного эмоционального состояния результат принятого решения о траектории движения корректируется эмоциональным воздействием [3], наблюдается неадекватное поведение
отдельных лиц в условиях паники, эффект «заражения» эмоциональным состоянием на толпу («взаимное усиление эмоций, взаимное заражение») [4]. Совокупность этих эффектов приводит к возникновению затруднения на путях эвакуации, увеличивает время эвакуации, в реальности повышает пожарный риск.
Для воссоздания правдоподобного поведения модели потока людей в случае эвакуации необходима обработка большого массива информации из психологии и социологических наблюдений. На сегодняшний день область науки, занимающаяся пешеходной динамикой, не обладает полным набором психолого-социологических данных для построения адекватной модели. В программном обеспечении для имитационного моделирования AnyLogic University researcher 7.0.3 была построена модель простейшего движения людей во время эвакуации из крупного торгового центра [5]. По сценарию модели, после объявления эвакуации поток людей направился к выходу, который был заблокирован. По достижению непреодолимой преграды, модель человека (агент) затрачивала время на принятие решения в условиях страха, паники, после двигалась к противоположному выходу. На рисунке 1 представлена графическая интерпретация опыта с распределением плотности людей.
-------------- . -----
чЧУЧЧУУУЙ
Экспликация:
1. Начальная точка движения людей
2. Коридор
3.Заблокированный выход 4. Рабочий выход
Рис. 1. Плотность людей во время эвакуации
Области красного цвета свидетельствуют о критической плотности людей на м2. В области коридора (2) увеличение плотности объясняется с точки зрения физики (резкое сужение). Увеличение плотности в областях пространства № 2, № 3 вызвано смоделированными процессами задержки реакции, случайными действиями, резкими увеличениями скорости и взаимодействие с другими агентами, которые приводят к различным травмам [5]. Данный опыт доказывает, что человек (агент) двигается с
разной скоростью, тратит время на принятие решения, взаимодействует с
другими участниками процесса эвакуации. Следовательно, существует
необходимость введения дополнительного коэффициента в формулу
расчета пожарного риска, который мог бы характеризовать вероятность
возникновения негативного психоэмоционального состояния, приводящего
к уменьшению вероятности безопасной эвакуации.
Рассмотрим расчет индивидуального пожарного риска,
выполненного в программных комплексах СИТИС Блок 2 и СИТИС
Спринт [6]. По условию, в концертном зале с антресолью общей площадью 2 2 309,5 м на площади в 20 м происходит возгорание. В зале находится 100
человек, эвакуация производится через выход в зале и на антресоли.
Модель помещения представлена на рисунке 2.
Общий вид Очаг пожара
Рис. 2. Модель расчетного помещения
Расчетная величина индивидуального пожарного риска для определенного сценария пожара рассчитывается по формуле:
& = ^п х(1-Кап)хРпр х(1-Рэ)х(1-Кпз) 1)
Где - частота возникновения пожара в здании в течение года определяется на основании статистических данных;
Кап - коэффициент, учитывающий соответствие установок автоматического пожаротушения (далее - АУП) требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
Рпр - вероятность присутствия людей в здании;
Рэ - вероятность эвакуации людей;
Кпз - коэффициент, учитывающий соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности.
В условиях расчетной модели, значения Рэ получилось равным 0,99. Индивидуальный пожарный риск составил 0,36х10-6 1/год, что соответствует нормативным значениям пожарного риска [7].
При расчете не учитывалась вероятность возникновения психоэмоционального состояния, которое впоследствии может привести к снижению вероятности эвакуации. В связи с тем, что эмоциональное состояние влияет на физические процессы движения человека, о чем пишется в работах по изучению поведения толпы и индивидуума в стрессовых ситуациях, вводится теоретическое предположение, что есть коэффициент в, зависящий от вероятности травмирования человека вследствие необдуманных действий, состояния паники или давки. Используя статистические данные (г. Санкт-Петербург) о количестве пожаров и травмированных в результате эвакуации людей значение в=0,083. Если считать, что в вероятность неудачной эвакуации, то расчетная формула индивидуального пожарного риска будет выглядеть следующим образом:
<2* = 2п х (1-Кап )х Рпр х (1-Рэ хр)х (1-Кт ) 2)
Значение риска будет равно 2,9х10-5 1/год, что не соответствует нормативным 1,0х10-6 1/год [7].
Коэффициент в оценивался достаточно грубо, поскольку его действительное значение пока не может быть определено с высокой точностью в связи с ограниченным доступом к информации о жертвах пожаров, а так же тем, что коэффициент в в данной интерпретации не учитывает психоэмоциональное состояние людей по возрастным категориям. Расчет пожарного риска с учетом психоэмоционального состояния применим только в условиях массового пребывания людей с большой плотностью в одном здании. Поэтому только при достаточно большом объеме информации о поведении людей в условиях пожара в зданиях с массовым пребыванием и ее анализе, можно будет использовать предложенный метод.
Список использованной литературы
1. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности: приказ МЧС России от 30.06.2009 г. № 382; введ. 30.06.2009 г. // Российская газета. - 2009. - № 161; ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009.
2. Яковлев В.В., Гравит М.В., Недрышкин О.В. Перспективы развития программных комплексов расчета пожарного риска и проектирования процессов пешеходной динамики в условиях пожара // НТВ СПбГПУ. Наука и образование, НТВ-ГО/2014 №1(190) 2014, Техносферная безопасность.
3. Короленко Ц.П. Психофизиология человека в экстремальных условиях. - Л., 1978.
4. Холщевников В.В., Самошин Д.А. Эвакуация и поведение людей при пожарах. Учеб. пособие. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. -212 с.
5. Карпов Ю.Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5. - СПб: БХВ-Петербург, 2006. - 400 с.
6. Сайт компании ООО «СИТИС», URL: http//www.sitis.ru (дата обращения: 30.08.2014 г.).
7. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности (в ред. Федер. закона № 117-ФЗ от 10.07.2012 г.): Федер. закон от 22.07.2008 г. № 123-ФЗ; принят Гос. Думой 04.07.2008 г.; одобр. Сов. Федерации 11.07.2008 г. // Российская газета. 2008. - № 163.
ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОТИВОПОЖАРНОГО
ВОДОПРОВОДА
А.В. Грищенко, доцент, к.ф.-м.н.
О.А. Трибунских, доцент, к.т.н., профессор Воронежский институт ГПС МЧС России, г.Воронеж С.П. Майорова, доцент, к.ф.-м.н., доцент Воронежский государственный технический университет, г.Воронеж
В данной работе рассматриваются динамическая модель противопожарного водопровода. Она представлена в виде начально-краевой задачи для системы дифференциальных уравнений в частных производных, заданных на геометрическом графе.
Противопожарный водопровод представляет собой комплекс сооружений и устройств, обеспечивающих подачу воды от источника водоснабжения по трубопроводам на нужды пожаротушения. Системы противопожарного водопровода включают следующие компоненты: вводы в здания, водомерные узлы, разводящую сеть, стояки, подводки к санитарным приборам и технологическим установкам, водоразборную, смесительную, запорную и регулирующую арматуру. Поэтому противопожарный водопровод является сложно разветвленной инженерной сетью.
Противопожарный водопровод во многих случаях является системой с изменяющейся топологией. Часть его элементов являются неизменными (трубы), а часть элементов (пожарные рукава) подключаются в зависимости от оперативной обстановки по решению руководителя тушения пожара. То есть в этом случае инженерная сеть содержит как статическую составляющую, так и динамическую. Кроме того, могут
