CC BY
11Харисов Г. Х., Тепаева О. А., Киселёв Л. Ю. СНИЖЕНИЕ СОЦИАЛьНОГО ПОЖАРНОГО РИСКА
при пожарах в зданиях и сооружениях
В статье анализируются используемые в настоящее время формулы для расчёта сил и средств, требуемых для проведения аварийно-спасательных работ в зданиях и сооружениях. Показано, что эти формулы являются детерминированными и не позволяют рассчитывать вероятность выполнения аварийно-спасательных работ и социальный пожарный риск в результате гибели спасаемых людей при отказе пожарной техники. Перечислены задачи, которые необходимо решить для модернизации указанных формул с целью возможности их применения для расчёта социального пожарного риска, регламентируемого Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности.
Ключевые слова: отказ пожарной техники, социальный пожарный риск, аварийно-спасательные работы.
Формулы для расчёта сил и средств, требуемых для проведения аварийно-спасательных работ (АСР) при пожарах в зданиях и сооружениях (высотой от двух этажей) впервые были представлены в [1]. Помимо расчёта сил и средств, в работе представлены формулы для определения времени, требуемого для проведения АСР имеющимися в наличии силами и средствами: при помощи эластичного рукава, коленчатого подъёмника, автолестницы, при спасании людей способом выноса на руках или с помощью спасательной верёвки. Проанализируем одну из типичных формул, по которой рассчитывается суммарное время Тс проведения спасательной операции с помощью автолестницы при пожаре в здании (сооружении):
К] К] К| К2
тс=+ТЛ +5>в +5>6, (1)
где Тс - время от начала проведения АСР подразделением пожарной охраны, при-
бывшим к месту пожара, до момента, когда последний спасаемый человек окажется в безопасном месте; К1 - число мест сосредоточения спасаемых людей (место, в котором люди при пожаре нашли временное безопасное убежище, и из которого их можно спасти при помощи автолестницы без её передислокации. Если требуется передислокация автолестницы на новую позицию, то место, где находятся другие спасаемые люди, будет уже следующим местом сосредоточения спасаемых людей); t1 - время приведения автолестницы в рабочее состояние на требуемой позиции (установка выдвижных опор, блокировка рессор и т. п.); ^ - время подъёма, поворота и выдвигания колен лестницы к месту сосредоточения спасаемых людей; Тф - фактическое время спуска на землю последнего спасаемого человека из одного места сосредоточения; tA - время сдвигания, поворота и опускания колен лестницы для её передислокации к следующей позиции для спасания людей из следующего места сосредоточения; t5 - время приведения автолестницы в транспортабельное состояние для её передислокации к следующему месту сосредоточения спасаемых людей (убирание выдвижных опор, разблокировка рессор и т. п.); ^ - время передислокации автолестницы с одной позиции на другую; К2 - число передислокаций автолестницы с одной позиции на другую
(К = К - 1).
На рисунке 1 представлена ситуация, когда при пожаре люди сосредоточились в трёх местах и для их спасания автолестницу необходимо дважды передислоцировать с одной позиции на другую.
В данном случае предполагается, что опасные факторы пожара (ОФП) появятся в точках А, Б, В через один и тот же
/ б О Б
лГ 4
V ни этаж
Рисунок 1. Схема к расчёту по формуле (2)
промежуток времени , то есть они угрожают всем людям в равной степени. Поэтому спасание целесообразно начинать с того места, где сосредоточено наибольшее количество людей. В противном случае его необходимо начинать с места, где ОФП угрожают людям в наибольшей степени.
Вычисление Тс для ситуации на рисунке 1 с помощью формул, представленных в [1], приводит к следующему результату:
К\ К] /С? К2
тс=+14=
= 360 с +250 с +2 947 с +160 с + (2)
+ 240 с +104 с =4061 с.
Из формулы (2) следует, что последний из 17 спасаемых людей из мест А, Б, В будет спасен через 4061 секунду после начала АСР. Этот результат является детерминированным, то есть заранее предопределённым, причём вероятность его получения неизвестна и вычислить её не представляется возможным.
Однако на самом деле, учитывая теорию вероятностей и математической статистики, практические данные (результаты проведения АСР при реальных пожарах, учениях, экспериментах), можно утверждать, что полученный результат (4 061 с) является случайным. Все слагаемые формул (1) и (2) являются случайными величинами, а значит, имеют некоторую плотность распределения вероятностей. В свою очередь, каждое слагаемое также представляет собой сумму большого числа слагаемых величин, вносящих пренебрежимо малый вклад в полученное в итоге число. Принимая во внимание центральную предельную теорему теории вероятностей [2], можно считать, что шесть указанных величин в формулах (1), (2), а также величина Тс имеют нормальное или близкое к нормальному распределение. Они, в силу ограниченных физических возможностей подразделений пожарной охраны и тактико-технических характеристик автолестницы, не могут быть меньше некоторых минимально возможных величин. С другой
стороны, указанные величины в некоторых случаях могут быть равными бесконечности, что возможно при отказе техники или гибели личного состава, занятого проведением АСР, с последующей возможной гибелью всех или части спасаемых людей. В данном случае имеется в виду физическая бесконечность, когда t > ^ОФП. С учётом этого, интегральная функция распределения случайной величины ( должна иметь следующий вид:
F(0=J/(0*=1,
вероятностью оно достигается. Дело в том, что Т , Т, a, f(t) являются неизвестными
мин7 7 7 J х '
величинами. Между тем, вероятность (социальный пожарный риск) того, что все 17 человек (рис. 1) погибнут, равна (рис. 2):
(3)
P(t>twa) = \-P(t<tom) =
Wll IJJ
= 1- \f{t)dt= \f{t)dt,
(5)
а вероятность того, что все они будут спасены:
где Р^) - вероятность того, что случайная величина t заключена в интервале от t = Тмин до t = да; t - суммарное время спасания 17 человек из трёх мест сосредоточения (случайная величина) (для ситуации на рис. 1 t = Тс = 4 061 с); t = Тмин -минимально возможное время спасания при самых благоприятных условиях как для личного состава подразделений пожарной охраны, так и для используемой пожарной техники; t = да - максимально возможное время спасания при самых неблагоприятных условиях как для личного состава подразделений пожарной охраны, так и для используемой пожарной техники (отказ пожарной техники, гибель личного состава и т. п.); /(^ - дифференциальная функция распределения случайной величины t,
■ ОФП Ш
Р(,
< ^ОФП
В выражениях (5) и (6) Р^ > ^ФП) - вероятность того, что суммарное время спасания 17 человек будет больше времени появления ОФП ^ФП в местах сосредоточения спасаемых людей; Р^ < ^ФП) - вероятность того, что суммарное время спасания будет меньше времени появления ОФП в местах сосредоточения спасаемых.
Воспользоваться формулами (5) и (6) в настоящее время не представляется возможным, так как неизвестны параметры функции /(0, а также значения Тмин и ^ФП. По этой причине вычислить социальный пожарный риск не представляется возможным.
1
y-v/Zn
■Ш
(4)
где а - среднее квадратическое отклонение случайной величины ^ Т - математическое ожидание случайной величины t.
На рисунке 2 представлена графическая интерпретация перечисленных величин.
Полученное по формуле (2) значение t = Тс = 4 061 с находится в интервале от t = Тмин до t = да, однако неизвестно его значение в этом интервале и с какой
Z«. Ъ*
Рисунок 2. Дифференциальные функции распределения слагаемых величин и их суммы в формулах (1), (2). Р^ > ^ФП) - социальный пожарный риск
В соответствии с п. 5 ст. 93 Технического регламента, величина социального пожарного риска воздействия опасных факторов пожара на производственном объекте для людей, находящихся в жилой зоне, общественно-деловой зоне или зоне рекреационного назначения вблизи объекта, не должна превышать одну десятимиллионную в год [3]. В пункте 4 этой же статьи говорится о том, что для производственных объектов, на которых для людей, находящихся в жилой зоне, общественно-деловой зоне или зоне рекреационного назначения вблизи объекта, обеспечение величины индивидуального пожарного риска одной стомиллионной в год и (или) величины социального пожарного риска одной десятимиллионной в год невозможно в связи со спецификой функционирования технологических процессов, допускается увеличение индивидуального пожарного риска до одной миллионной в год и (или) социального пожарного риска до одной стотысячной в год соответственно. При этом должны быть предусмотрены средства оповещения людей, находящихся в жилой зоне, общественно-деловой зоне или зоне рекреационного назначения, о пожаре на производственном объекте, а также дополнительные инженерно-технические и организационные мероприятия по обеспечению их пожарной безопасности и социальной защите.
Применяя формулу (5) к указанному регламентируемому социальному пожарному риску, можно вычислить требуемые для спасания людей силы и средства. Эта формула позволяет решать противоположную задачу: какова вероятность гибели людей (чему равно расчётное значение социального пожарного риска) при их спасании имеющимися в наличии силами и средствами. Таким образом, она позволяет обосновывать требуемые для спасания людей силы и средства с учётом нормативного значения социального пожарного риска, регламентируемого указанными статьями Технического регламента. Однако воспользоваться формулой (5) можно
в том случае, когда будут известны параметры функций распределения случайных величин, указанных слева от Тмин (рис. 2), или параметры дифференциальной функции распределения случайной величины / (формула (4)), а также Тмин и параметры случайной величины /ОфП и вид её распределения.
В качестве вывода отметим, что формулы расчёта сил и средств для проведения АСР при пожарах в зданиях и сооружениях, опубликованные в работе [1] и воспроизведённые в других работах, являются детерминированными. Они не дают возможности вычислять вероятность выполнения АСР, величину социального пожарного риска, регламентируемого ст. 93 Технического регламента [3], а также обосновывать силы и средства, соответствующие указанному риску.
Для соблюдения регламентируемой указанной статьей величины социального пожарного риска и обоснования требуемых для этой цели сил и средств, а также для расчёта социального пожарного риска, соответствующего имеющимся в наличии силам и средствам, необходимо:
- выявить на приемлемом уровне значимости вид распределения случайных величин и их суммы в формуле (1);
- вычислить выборочные средние и выборочные дисперсии указанных случайных величин;
- оценить с помощью доверительных интервалов генеральные средние (математические ожидания) и генеральные дисперсии указанных величин;
- выявить (или обосновать) Тмин -минимально возможное время спасания людей при самых благоприятных условиях как для личного состава подразделений пожарной охраны, так и для используемой пожарной техники;
- выявить (или обосновать) на приемлемом уровне значимости вид распределения случайной величины /ОфП - времени появления ОФП в местах сосредоточения спасаемых людей;
- вычислить (оценить) выборочную среднюю и выборочную дисперсию
величины /ОфП, а также оценить её генеральную среднюю (математическое ожидание) и генеральную дисперсию с помощью доверительных интервалов.
Указанные задачи могут быть решены путём анализа результатов проведения АСР при реальных пожарах в зданиях и со-
оружениях, экспериментов по спасанию людей из зданий и сооружений. Также это анализ опубликованных работ, содержащих данные о параметрах выполнения АСР при пожарах в зданиях и сооружениях, и результатов учений по проведению подобных АСР.
ЛИТЕРАТУРА
1. Харисов Г. Х. Аварийно-спасательные работы. Курс лекций. - М.: Московский институт пожарной безопасности МВД России, 1999. - 110 с.
2. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - М.: Наука, 1984. - 831 с.
3. Федеральный закон от 22.07.2008 г. №123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
Kharisov G., Tepayeva O., Kiselev L.
SOCIAL FIRE RISK MITIGATION IN BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS
ABSTRACT
Purpose. The article analyzes the currently used formulae for calculating manpower and means required for carrying out emergency-rescue operations in buildings and constructions.
Methods. The authors of the article use probabilistic and statistical analysis of formulae for calculating manpower and means for rescuing people during fires in buildings and constructions.
Findings. It is established that the formulae for calculating manpower and means for rescuing people in fires are non-deterministic. They do not allow to calculate the forces and means required to meet standardized social fire risk.
Research application field. The results can be used to justify manpower and means necessary for the protection of cities, towns, and settlements
in the quantity needed for maintaining social fire risk at the level not higher than normalized by Technical regulations on fire safety requirements.
Conclusions. The calculation of social fire risk in case of fires in buildings and constructions can be done only with the help of probabilistic-statistical method. For this purpose it is necessary to identify various parameters for conducting emergency-rescue operations during actual fires, exercises, in experiments and compute their fundamental probabilistic and statistical characteristics.
Key words: fire equipment failure, social fire risk, emergency and rescue operations.
REFERENCES
1. Kharisov G.Kh. Avariino-spasatel'nye raboty [Rescue work. A course of lectures]. Moscow, Moscow Institute of fire safety of Ministry of Internal Affairs of Russia Publ., 1999. 110 p.
2. Korn G., Korn T. Spravochnik po matematike dlia nauchnykh rabotnikov i inzhenerov [Handbook on mathematics for scientists and engineers]. Moscow, Nauka Publ., 1984. 831 p.
3. Federal law of the Russian Federation on June 22, 2008, No. 123 "Technical regulations on fire safety requirements".
GAYAZ KHARiSOV Olga Tepaeva LEONiD KiSELEV
Doctor of Technical Sciences, Professor
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
National Research Centre "Kurchatov Institute", Moscow, Russia
