Моделирование процесса эвакуации людей при пожаре

М.З. Максимова
Уральский институт государственной противопожарной службы МЧС России,
г. Екатеринбург

В настоящее время оценка пожарной безопасности зданий и сооружений проводится с привлечением расчета индивидуального пожарного риска в соответствии с Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности [1] и утвержденными методиками расчета [2].

При этом требуется оценка необходимого t_нб и расчетного t_р времени эвакуации; t_нб определяется с учетом наступления критических значений опасных факторов пожара. Расчетное время оценивается экспериментально, что далеко не всегда возможно, и с использованием симуляционных моделей. Наиболее известной из них является СИТИС Флоутек ВД 2.55 [2].

При этом отсутствуют методики оценки движения детей и подростков при эвакуации, тогда как одним из факторов, учитываемых в расчете, является площадь проекции человека на пол. Кроме того, не рассматриваются оптимальные траектории движения.

Анализ имеющихся данных и существующих методик привел к разработке программы «Поток людей», целью которой является вычисление времени эвакуации людей из построек одноэтажного типа, либо расчет эвакуации с одного из этажей с учетом изменения скорости индивида при движении в лестничном пролете. Расчет ведется на основе математической модели потока людей в соответствии с «Упрощенной аналитической моделью движения людского потока» [3]. В качестве модели, принятой в данной программе, принимается движение независимых индивидов (объектов), обладающих своими площадью вертикальной проекции на пол и скоростью.

Существенным отличием разработанной программы является то, что в ней моделируется поведение толпы с возможностью выбора вида и размера проекции - типов людей (не только взрослых, но также детей и подростков).

Особенностью предлагаемой модели является обеспечение возможности нахождения кратчайшего пути до выхода, согласно которой каждый индивидуум старается выйти из помещения, используя кратчайший путь, и обходя препятствия, встречающиеся на пути, в том числе других «людей», которые также могут создать помеху движению. За основу модели взята игра «Холодно/горячо» - программа создает массив пикселей размерностью, равной разрешению загруженного изображения и каждому пикселю присваивает нулевую «температуру». Далее, программа находит все выходы, существующие на плане, центральным пикселям каждой двери присваивается очень высокое значение виртуальной «температуры», куда будут стремиться объекты во время эвакуации. Начиная с центрального пикселя в двери, программа проверяет «температуру» соседних пикселей, присваивая им значение, меньшее на градус, затем аналогичные операции проходят с остальными пикселями по степени отдаления от выхода, пока всем не присвоятся свои «температуры». В итоге объект, выбирая наиболее «горячую» точку, будет двигаться к выходу.

Предлагаемая модель процесса эвакуации «Поток людей» позволяет моделировать движение, как отдельных индивидуумов, так и толпы людей, выявлять зависимость времени эвакуации от различных факторов с учетом оптимизации траектории. Это отличает ее от имеющихся моделей и позволяет провести анализ зависимости времени эвакуации от количества людей в определенном помещении.

Вид обобщенной кривой эвакуации

Из рисунка видно, что функция зависимости времени эвакуации от количества людей линейна на I участке, линейная медленно возрастающая на II, на III - слабо возрастающая положительно вогнутая показательная функция, на IV – снова линейно возрастающая.

Применение предлагаемой модели позволяет строить подобные кривые для анализируемых помещений и принимать решения о допустимости пребывания запланированного количества людей в помещении; это важно при оценке пожарной безопасности зданий и помещений с массовым пребыванием людей.

Список литературы

1 Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 года
№ 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» («Собрание законодательства РФ», 2008, 28 июля, № 30 (ч. 1), ст. 3579).

2 http://www.sitis.ru/soft/flowtech.

3 Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности: Приказ МЧС России от 30.06.2009 № 382. – М.: МЧС России, 2009 – 48 с.

Назад к списку