CC BY
33УДК 614.842.4 DOI 10.25257/FE.2018.4.26-31
АНИСЬКИНА Юлия Андреевна
Главное управление МЧС России по Смоленской области, Вязьма, Россия E-mail: juliya-smol@mail.ru
САМОШИН Дмитрий Александрович Доктор технических наук, доктор философии (PhD), доцент Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: inbox-d@mail.ru
ВЛИЯНИЕ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЖАРА, ОПОВЕЩЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ЭВАКУАЦИЕЙ ЛЮДЕЙ НА ВРЕМЯ НАЧАЛА ЭВАКУАЦИИ
В статье рассмотрен вопрос влияния автоматических систем пожарной сигнализации и оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре на время начала эвакуации. Установлены основные этапы, определяющие время от момента возникновения пожара до начала оповещения: техническая инерционность систем пожарной автоматики, программируемые задержки оповещения, обусловленные действиями оператора.
Ключевые слова: время начала эвакуации, задержка оповещения, автоматическая пожарная сигнализация, система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре, эксперимент и экспериментальный стенд.
Время начала эвакуации - это интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуации людей.
В общем виде время начала эвакуации ^э определяется следующим образом [1]:
t = Гб + t + и + t ), (1)
н.э об оп 4 о под/т 4 7
где tоб - время обнаружения очага горения, с; -время оповещения, объявления тревоги, с; ^ - интервал времени, необходимый человеку для осознания информации и оценки сложившейся ситуации, с;
- время, необходимое для подготовки к эвакуации или для защиты помещения от воздействия опасных факторов пожара (ОФП), с.
Таким образом, можно выделить три характерных слагаемых, определяющих значения времени начала эвакуации:
1) время от начала возгорания до достижения параметров среды пороговых для пожарного извеща-теля значений t,;
об
2) время от момента достижения средой пороговых для извещателя значений до формирования сигнала оповещения t ;
оп
3) время, необходимое человеку на осознание сигнала оповещения и подготовку к эвакуации (^ +
Начиная с 80-х гг. прошлого столетия [2], исследованию времени начала эвакуации в нашей стране уделяется довольно большое внимание. Работы в данном направлении проводились Холщев-никовым В. В., Никоновым С. А., Самошиным Д. А., Парфененко А. П., Белосоховым И. Р., Слюсаревым С. В.,
Фан А. и другими авторами. Однако экспериментальная часть работ в основном была посвящена исследованию третьего слагаемого - времени от получения сигнала о пожаре до начала движения к выходам из здания +
Первое слагаемое - время от начала возгорания до достижения средой пороговых для пожарных извещателей значений to6, величина которого будет зависеть от ряда факторов: вида и количества пожарной нагрузки, места расположения очага пожара, газообмена в помещении и т. д. и может быть определена, например, с помощью различных программных продуктов, реализующих ту или иную модель пожара. Есть данные и об огневых испытаниях, проведенных в теплодымокамерах в целях определения данного параметра [3, 4, 5].
При оценке времени начала эвакуации, согласно работе [1], время от начала возгорания до достижения средой пороговых для пожарных извещателей значений to6 принимается равным 60 с.
Второе слагаемое - время от момента достижения средой пороговых значений до включения системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре (СОУЭ) toп. Данный параметр принято рассматривать как техническую инерционность систем автоматической пожарной сигнализации (АПС) и СОУЭ, определяемых, главным образом, инерционностью пожарного изве-щателя [6, 7].
В научной литературе это время фактически не рассматривается и является предметом исследования в настоящей статье.
26
© Аниськина Ю. А., Самошин Д. А., 2018
СТЕНДОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНЕРЦИОННОСТИ ДЫМОВОГО ПОЖАРНОГО ИЗВЕЩАТЕЛЯ И ПРИЕМНО-КОНТРОЛЬНОГО ПРИБОРА
В общем виде процессы, происходящие с момента возникновения пожара до включения системы СОУЭ с автоматическим управлением, показаны на рисунке 1.
Рассмотрим работу автоматической пожарной сигнализации и системы оповещения и управления эвакуацией при пожаре на примере здания психиатрического отделения ОГБУЗ «Вяземская ЦРБ» г. Вязьмы Смоленской области.
Стационар оборудован аналоговой системой автоматической пожарной сигнализации и системой оповещения и управления эвакуацией при пожаре III типа c автоматическим управлением. Зоны пожарного оповещения и задержка начала оповещения не предусмотрены.
Системы реализованы на базе следующих приборов: прибор приёмно-контрольный охранно-пожарный Сигнал-20М, речевой оповещатель Октава-80Ц-100В, оповещатель звуковой ПКИ-РС1, световой оповещатель Молния 12 и «Выход», извещатель пожарный дымовой оптико-электронный ИП 212-85 и ручной пожарный извещатель ИПР 513-10.
Момент возникновения
пожара •-
Интервал I
Интервал II
Момент включения
СОУЭ -•-
Время от момента возникновения пожара до момента достижения средой пороговых значений для пожарных извещателей Го6
Время от момента достижения средой пороговых значений для пожарных извещателей до включения системы оповещения Г
Рисунок 1. Время от момента возникновения пожара до начала оповещения (Ь + Ь )
t, с
Для оценки времени от момента достижения средой пороговых значений до начала оповещения был собран испытательный стенд (рис. 2), полностью овторяющий работу реальной системы здания психиатрического отделения ОГБУЗ «Вяземская ЦРБ» г. Вязьмы.
Работа извещателя была инициирована путём ввода в дымовую камеру металлического стержня диаметром 0,9 мм и длиной 4-5 см, что в соответствии с техническим паспортом позволяет имитировать необходимую для сработки датчика плотность оптической среды.
Экспериментальное значение времени от момента начала воздействия на извещатель до включения системы оповещения tоп в среднем составило 15 с. Эта сумма определяется двумя слагаемыми: инерционностью пожарного извещателя, которая составила 5 с, и инерционностью прибора приём-но-контрольного пожарного - 10 с.
Рисунок 2. Стенд, имитирующий работу аналоговой АПС и СОУЭ в здании
Таким образом, учитывая данные, приведённые в работе [1], о времени от начала возгорания до достижения средой пороговых для пожарных извещателей значений равных 60 с, получаем, что время от момента начала возгорания до начала оповещения будет определяться как сумма + = 60 с +15 с = 75 с.
Системы АПС и СОУЭ имеют следующие особенности:
- работа прибора приёмно-контрольного пожарного (ППКП), независимо от типа, требует определённых временных затрат, связанных в основном с необходимостью проведения переопроса состояния сработавшего извещателя (шлейфа);
- алгоритм работы приборов речевого оповещения позволяет программировать задержку начала оповещения в довольно широком диапазоне, что используется, например, для реализации механизма поэтапной эвакуации.
Как уже было сказано, программируемых задержек начала оповещения в рассматриваемой нами системе нет, тогда закономерно будет предположить, что увеличение времени подачи сигнала СОУЭ обусловлено работой ППКП.
Согласно п. 7.3.1 ГОСТ Р 53325-2012 ППКП должны обеспечивать регистрацию события и переход в соответствующий режим работы в зависимости от принимаемых сигналов и тактики работы ППКП за время не более 10 с после формирования извещателем пожарным или другим техническим средством тревожного сигнала.
Учитывая положение действующей нормативно-правовой базы, можно принять, что 10 с - это максимально допустимое значение времени ^ПКП для любого типа системы.
ВЛИЯНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНЕРЦИОННОСТИ НА ОРГАНИЗАЦИЮ ПРОЦЕССА ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ
В
ремя от момента возникновения пожара до начала оповещения ^ПС будет опреде-
ляться следующим образом:
'оп =',п+'гшкп =5 + 10 = 15 с; 'апс='о6+'оп=60 + 15 = 75С,
(2)
где to6 = 60 с - время от момента возникновения пожара до достижения параметров среды пороговых для извещателя значений [1]; = 15 с - время от момента достижения средой пороговых для извещателя значений до формирования сигнала оповещения; ^ = 5 с -техническая инерционность пожарного извещателя; ^ПКП = 10 с - время от регистрации извещателем превышения установленного допустимого значения контролируемого параметра до перехода ППКП в режим пожар.
С учетом полученных числовых значений рисунок 1 можно представить следующим образом (рис. 3):
Момент возникновения пожара
Интервал I I, = 60 с
Интервал II 1„ = 15 с
Момент включения СОУЭ
Время от момента возникновения пожара до момента достижения средой пороговых значений для пожарных извещателей Ь
Время от момента достижения средой пороговых значений для пожарных извещателей до включения системы оповещения Ь
Рисунок 3. Время от момента возникновения пожара до начала оповещения (I, + t )
Ь, с
ЬАПС = 75 с
Оценим полученное значение с точки зрения действующих нормативных документов в области пожарной безопасности.
Согласно п. 14.1 СП 5.13130.2009 формирование сигналов на управление в автоматическом режиме установками оповещения, дымоудаления или инженерным оборудованием объекта должно осуществляться за время, не превышающее разности между минимальным значением времени блокирования путей эвакуации и временем эвакуации после оповещения о пожаре, следовательно,
'АПС^бл-М'о+'под).
(3)
Для примера стационара психиатрического отделения получим: t6 = 91 с - минимальное время блокирования путей эвакуации, принятое в соответствии с расчётами, приведёнными в работах [8, 9]. Здесь учитывается, что расстояние по коридору до помещения с очагом пожара для рассматриваемого случая не превышает 12 м; ^ - расчётное время движения людей по путям эвакуации к выходу, в данном случае время эвакуации одного этажа; to - интервал времени, необходимый человеку для осознания информации и оценки сложившейся ситуации; ^од - время на подготовку к эвакуации или к защите помещения от воздействия ОФП.
Время t + t + t = 105,8 с - данные, полу-
г р о под 1 1 •>
ченные при проведении тренировочной эвакуации психиатрического отделения, где ^ + ^ = 55,8 с.
Время ^ + ^ было получено по методике, приведенной в работе [10] для случая, когда персонал
медицинского учреждения при получении сигнала СОУЭ приступает к немедленной эвакуации больных.
Тогда неравенство (3) будет иметь следующий
вид:
^ПС = 75 с < 91 - 105,8 = -14,8 с,
то есть требование п. 14.1 СП 5.13130.2009 для рассматриваемого стационара психиатрического отделения не выполняется.
Для выполнения данного требования необходимо, чтобы эвакуация по коридору заканчивалась не более чем за 16 с, что в рассматриваемых условиях невозможно.
Для того чтобы данный объект защиты соответствовал действующим требованиям пожарной безопасности, необходимо выполнение каких-либо компенсирующих мероприятий, например, обеспечение незадымляемости путей эвакуации.
При этом в соответствии с п. 13.2.1 СП 5.13130.2009 шлейфы пожарной сигнализации должны объединять помещения таким образом, чтобы время установления места возникновения пожара дежурным персоналом tд при полуавтоматическом управлении не превышало 1/5 времени, по истечении которого можно реализовать безопасную эвакуацию людей и тушение пожара. Требование приводится для неадресных систем.
Данное условие можно записать как зависимость
^ < 0,2 ^ (4)
Передача информации по линиям связи прибору приемно-контрольному пожарному
Действия оператора
Обнаружение извещателем превышения допустимого значения контролируемого параметра среды
Формирование сигнала пожар
Включение системы СОУЭ оператором (начало оповещения)
Рисунок 4. Общая последовательность процессов при работе АПС и СОУЭ с полуавтоматическим управлением
Предположим, что рассматриваемое в данной статье здание психиатрического отделения оборудовано СОУЭ с полуавтоматическим управлением, тогда включение оповещения произойдёт только по команде оператора (рис. 4).
Следовательно, время, необходимое для установления персоналом места пожара, не должно превышать:
t < 0,2 t, = 0,2 • 91 = 18,2 с.
д ' бл ' '
Психиатрическое отделение расположено в отдельно стоящем двухэтажном здании общей площадью 446 м2. ППКП расположен на посту дежурной медсестры на первом этаже здания. По показаниям ППКП можно определить только приблизительное расположение очага пожара, например, первый этаж правое крыло. Для установления места пожара медработник, который находится на посту, должен будет проследовать, например, в противоположное крыло первого этажа, пройдя все помещения, затем подняться на второй этаж в ординаторскую оповестить коллег о необходимости эвакуации.
На совершение данной последовательности действий дежурной медсестре потребовалось 66 с (время ^ получено экспериментально, фиксировалось с помощью секундомера).
Таким образом, требование неравенства (4) не выполняется, а значит, реализация СОУЭ с полуавтоматическим управлением для анализируемого объекта защиты недопустима.
Согласно проведенной работе, стало известно, что незамедлительная организация эвакуации не всегда будет первым действием медицинских работников. Наиболее вероятно то, что сотрудники будут исследовать ситуацию, особенно для случая срабатывания системы СОУЭ, то есть пытаться выяснить достоверность факта пожара, что, в свою очередь, приведёт к дополнительным временным затратам.
Для случая реализации систем АПС и СОУЭ с автоматическим управлением, при условии, что эвакуации будет предшествовать исследование ситуации с целью подтвердить достоверность угрозы, время начала эвакуации в данном случае увеличится на t = 66 с.
Тогда условие (3) можно записать следующим образом:
'АПС^бл-Ь+'о+'под+О;
^ПС = 75 < 91 - 105,8 - 66 = - 80,8 с.
Очевидно, что условие (3) в данном случае также не выполняется, следовательно, для данного медицинского учреждения проверка достоверности сигнала и сбор дополнительной информации недопустимы, так как это приводит к дополнительным временным затратам.
Системы АПС и СОУЭ предназначены для обеспечения своевременной, а значит, безопасной эвакуации.
Время от момента возникновения пожара до начала оповещения при условии наличия и исправной работы АПС и СОУЭ будет складываться из двух интервалов:
- интервал I - время от начала возгорания до достижения средой пороговых для извещателей значений, равных 60 с;
- интервал II - время от момента достижения средой пороговых значений до момента включения оповещения, которое в общем случае можно принять рагаым ^ + + ^ + ^ где ^ - программируемые задержки оповещения, которые для рассмотренного примера отсутствуют (^зо = 0, ^ = 0).
Следует учесть, что в настоящее время в нормативных документах нет однозначного понимания требований к допустимому времени, необходимому на формирование сигнала оповещения системами АПС и СОУЭ. Данный параметр нормируется только для систем с автоматическим управлением. В то же время очевидно, что при полуавтоматическом режиме управления данный временной показатель также должен быть регламентирован.
Для случая автоматического управления время не регламентировано, так как, вероятно, не предполагается влияние на него человека.
Кроме того, на сегодняшний день какие-либо требования, предъявляемые к оператору, отсутствуют, также нет программ по их обучению и подготовке. В настоящее время нет однозначного понимания того, каким образом в реальных условиях эксплуатации объекта защиты выполняется требование формулы (4).
Полученные в настоящей работе данные позволяют сделать вывод, что проверка достоверности сигнала о пожаре не является задачей персонала, который должен действовать согласно инструкции -приступить к эвакуации людей.
Важное для безопасности людей обстоятельство заключается в том, что системы пожарной автоматики должны проектироваться на основе расчётов времени эвакуации и времени блокирования путей эвакуации, чего на практике, как правило, не делается.
ЛИТЕРАТУРА
1. Самошин Д. А. Методологические основы нормирования безопасной эвакуации людей из зданий при пожаре: дис. ... д-ра техн. наук: 05.26.03 / Самошин Дмитрий Александрович. М.: Академия ГПС МЧС России, 2017. 357 с.
2. Никонов С. А. Разработка мероприятий по организации эвакуации при пожарах в зданиях с массовым пребыванием людей на основе моделирования движения людских потоков : дис. ... канд. техн. наук / Никонов Сергей Александрович. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985. 230 с.
3. Варламова Т. Адресно-аналоговые системы пожарной сигнализации как средства раннего обнаружения пожара // Алгоритм безопасности. 2009. № 1. 5 с. Режим доступа: http:// www.algoritm.org (дата обращения 24.10.2018).
4. Федоров В. Ю. Метод и устройство групповой обработки сигналов извещателей в системе пожарной сигнализации // Технологии техносферной безопасности. 2011. Вып. 4(38). 6 с. Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb (дата обращения 24.10.2018).
5. Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. Учебное пособие. М.: Академия ГПС МВД России, 2000. 118 с.
6. Холщевников В. В., Самошин Д. А., Парфененко А. П., Кудрин И. С., Истратов Р. Н, Белосохов И. Р. Эвакуация и поведение людей при пожарах. Учебное пособие. М.: Академия ГПС МЧС России, 2015. 262 с.
7. Новацкий А. А, Бабуров В. П., Бабурин В. В., Фомин В. И., Фёдоров А. В. Производственная и пожарная автоматика. Ч. 1. Производственная автоматика для предупреждения пожаров и взрывов. Пожарная сигнализация. Учебник. М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. 335 с.
8. Самошин Д. А, Истратов Р. Н. План эвакуации при пожаре. Учебное пособие. М.: Академия ГПС МЧС России, 2016. 80 с.
9. Кудрин И. С. Влияние параметров движения людских потоков при пожаре на объемно-планировочные решения высотных зданий: дис. ... канд. техн. наук: 05.26.03 / Кудрин Иван Сергеевич. М.: Академия ГПС МЧС России, 2013. 190 с.
10. Аниськина Ю. А, Хасуева З. С., Самошин Д. А. К вопросу о влиянии степени готовности к действиям при пожаре медицинского персонала на время начала эвакуации больниц // Технология техносферной безопасности. 2016. Вып. 6(70). Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb (дата обращения 24.10.2018).
Материал поступил в редакцию 24 июля 2018 года.
Yuliya ANISKINA
Main Department of EMERCOM of Russia in Smolensk region,
Vyazma, Russia
E-mail: juliya-smol@mail.ru
Dmitriy SAMOSHIN
Grand Doctor of Philosophy in Engineering Sciences, doctor of philosophy (PhD), Associate Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: inbox-d@mail.ru
INFLUENCE OF AUTOMATIC SYSTEMS OF FIRE DETECTION, WARNING AND MANAGING THE EVACUATION OF PEOPLE IN CASE OF FIRE ON THE EVACUATION START TIME
ABSTRACT
Purpose. The work deals with quantifying the time from the beginning of a fire to initiating an emergency alert, subject to the availability and proper operation of the automatic fire alarm system and the system of warning and managing evacuation of people in case of fire at the object to be protected. The sequence of the processes occurring from the beginning of a fire to initiating an emergency alert has been established and their duration has been analyzed.
Methods. The methods of analysis, experiment, field observations and simulation have been used.
Findings. The evacuation start time is a time interval covering the period from the occurrence of a fire to the beginning of the emergency evacuation which is determined by the three components: the time of the fire source detection, the warning time and the time interval that a person needs for information awareness and preparation for evacuation.
The time from the reaching of environmental threshold values to initiating an emergency alert has been
obtained for the first time on the basis of an analytical study and confirmed by experimental data.
Research application field. The data obtained in this study can be used to estimate the evacuation start time when carrying out an independent fire risk assessment, as well as developing the automatic fire alarm system and the system of warning and managing the evacuation of people in case of fire.
Conclusions. The plausibility check of a fire warning signal is not the task of the personnel at the object to be protected. Fire automatic systems should be developed on the basis of calculating the evacuation time and the time of blocking escape routes. As a rule, it is not done in practice.
Key words: evacuation start time, warning delay, an automatic fire alarm, the system of warning and managing the evacuation of people in case of fire, an experiment and a test stand
REFERENCES
1. Samoshin D.A. Metodologicheskie osnovy normirovaniya bezopasnoy evakuatsii lyudey iz zdaniy pri pozhare [Methodological bases of rationing of safe evacuation of people from buildings in case of fire. Grand PhD in Engin.Sci. diss.]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2017. 357 p. (in Russ.).
2. Nikonov S.A. Razrabotka meropriyatiy po organizatsii evakuatsii pri pozharakh v zdaniyakh s massovym prebyvaniem lyudey na osnove modelirovaniya dvizheniya lyudskikh potokov [Development of measures for the organization of evacuation during fires in buildings with a massive stay of people based on the simulation of the movement of people flows. PhD in Engin.Sci. diss.]. Moscow, Hiher engineering fire-technical school of the Ministry of Internal Affairs of the Soviet Union Publ., 1985. 230 p.
3. Varlamova T. Address and analog fire alarm systems as a means of early fire detection. Algoritm bezopasnosti: internet-zhurnal, 2009, no. 1, 5 p., available at: http://www.algoritm.org (accessed October 24, 2018). (in Russ.).
4. Fedorov V.Yu. Method and device for group processing of signal from detectors in fire alarm system. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti: internet-zhurnal, 2011. no. 4 (38), 6 p., available at: http://ipb.mos.ru/ttb(accessed October 24, 2018). (in Russ.).
5. Koshmarov Yu.A. Prognozirovanie opasnykh faktorov pozhara v pomeshchenii [Prediction of fire hazards in the room]. Moscow, Academy of the State Fire Service of the Ministry of Internel Affairs of Russia Publ., 2000. 118 p.
6. Kholshchevnikov V.V., Samoshin D.A., Parfenenko A.P., Kudrin I.S., Istratov R.N., Belosokhov I.R. Evakuaciya i povedenie lyudey pripozharakh [Evacuation and behavior of people during fires]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2015. 262 p.
7. Novackiy A.A., Baburov V.P., Baburin V.V., Fomin V.I., Fedorov A.V. Proizvodstvennaya i pozharnaya avtomatika. Ch.1. Proizvodstvennaya avtomatika dlya preduprezhdeniya pozharov i vzryvov. Pozharnaya signalizaciya [Production and fire equipment. Part 11. production equipment for the prevention of fires and explosions. Fire alarm system]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2005. 335 p.
8. Samoshin D.A., Istratov R.N. Plan evakuacii pri pozhare [An evacuation plan in case of fire]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2016. 80 p.
9. Kudrin I.S. Vliyanie parametrov dvizheniya lyudskikh potokov pri pozhare na obemno-planirovochnye resheniya vysotnykh zdaniy [Influence of movement parameters of human flows during a fire on space-planning solutions for high-rise buildings. PhD in Engin. Sci. diss.]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2013. 190 p. (in Russ.).
10. Aniskina Yu.A., Khasueva Z.S., Samoshin D.A. About influence of the degree of preparedness the medical personnel to action in case of fire at the start time of evacuation for hospital. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti: internet-zhurnal, 2016, vol. 6 (70), available at: http:// ipb.mos.ru/ttb (accessed October 24, 2018). (in Russ.).
© Aniskina Yu., Samoshin D., 2018
31
