к.т.н. Самошин Д.А.

Современные методы моделирования процессов эвакуации людей из зданий и

сооружений

Академия ГПС МЧС России

УНК Проблем пожарной безопасности в строительстве

Условия соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности

Статья 6 Федеральный закон от 21 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»

Часть1. Пожарная безопасность объекта защиты считается обеспеченной, если:- в полном объеме выполнены обязательные требования пожарной безопасности, установленные федеральными законами о технических регламентах;- пожарный риск не превышает допустимых значений, установленных настоящим Федеральным законом.

Метод подлежит применению при: - выполнении не в полном объеме обязательных требований пожарной безопасности, установленных законодательством и нормативными документами по пожарной безопасности (статья 6 Технического регламента о требованиях пожарной безопасности);- создание систем противопожарной защиты (обнаружения пожара, оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре) с целью защиты людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и (или) ограничении его последствий (статья 54 Технического регламента о требованиях пожарной безопасности);- составлении декларации пожарной безопасности в рамках реализации мер пожарной безопасности (статьи 6 и 64 Технического регламента о требованиях пожарной безопасности).- обосновании требований пожарной безопасности при разработке специальных технических условий на проектирование систем пожарной безопасности для зданий, сооружений, строений, для которых отсутствуют нормативные требования пожарной безопасности.

Область применения «Методики оценки пожарного риска для объектов общественного назначения»

(разработчики: ВНИИПО МЧС РФ, МГСУ, АГПС МЧС РФ, ДНД МЧС РФ)

Сущность метода расчета пожарного риска

1. Уровень обеспечения безопасности людей при пожарах отвечает требуемому, если:

где QВН– нормируемый индивидуальный риск, = 10-6 год-1, QВ –

расчетный индивидуальный риск.2. Расчетный индивидуальный риск Qв в каждом здании (помещении)

рассчитывают по формуле:

Qв = Qп Pпp (1 - Рэ) (1 - Pп.з)

где Qп – частота возникновения пожара в здании в течение годаРпр – вероятность присутствия людей в здании, определяемая из

соотношения Рпр= tфункц/24, где tфункц – время нахождения людей на объекте в часах.

Рэ – вероятность эвакуации людей;Рп.з – вероятность эффективной работы технических решений

противопожарной защиты, направленных на обеспечение безопасной эвакуации людей.

НВВ QQ

Сущность метода расчета пожарного риска. Продолжение

3. Вероятность эвакуации Рэ рассчитывают по зависимости

гдеtр – расчетное время эвакуации людей, мин; tнэ – интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуации

людей, мин. tбл – время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в

результате распространения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования путей эвакуации), мин;

;ttесли0,000,

;tttесли0,999,

;ttttесли,t

tt

Р

блр

блнэр

нэрблрнэ

рбл

э

Условия безопасности людей при пожаре. Вероятность эвакуации Рэ

Федеральный закон №123-ФЗ «Технический регламент отребованиях пожарной безопасности», ст. 53, ГОСТ 12.1.004-91* «Пожарная безопасность. Общие требования» п. 3.3, СНиП 21-10-97 п. 6.1 «Пожарная безопасность зданий и сооружений», требуют организации своевременной и беспрепятственной эвакуации людей из здания. Своевременность обеспечивается выходом людей из помещений до наступления в них критических значений опасных факторов пожара. Беспрепятственность – отсутствием высоких плотностей (>5

м2/м2) на участках эвакуационного пути.

Своевременность эвакуации

где, tн.э. – интервал времени от получения сигнала о пожаре до начала эвакуации людей; tp – расчетное значение максимального времени выхода замыкающей части людского потока с момента начала эвакуации. tбл – время блокирования путей эвакуации ОФП;

tр+ tнэ<0,8tбл

Условие своевременности эвакуации:

(1)

Беспрепятственность эвакуации

где,tск – время существования скоплений людей на участках пути (плотность людского потока на путях эвакуации превышает значение 0,5 м2/м2)

(2)tск 6 мин

Условие беспрепятственности эвакуации:

19,0

iприD

ск bq

Nft (3)

где, N – количество людей, чел; f – площадь горизонтальной проекции, м2; qпри D=0.9 - интенсивность движения через участок i+1 при плотности 0,9 и более, м/мин; bi+1 – ширина участка, м, при вхождении на который образовалось скопление людей;

Беспрепятственность эвакуации. Продолжение

Инциденты, в которых причиной гибели людей является

компрессионная асфиксия.

№ Год Место, мероприятие Количество погибших

/пострадавших 1 1953, 9 марта Россия, Москва, Трубная площадь, похороны

И.В. Сталина, Около 2000/-

2 1968, 23 июня Аргентина, Буэнос-Айрес, стадион, (футбольный матч)

74/150

3. 1982, 20 октября Россия, Москва, стадион (футбольный матч) 340/- 4 1990, январь Мекка, хадж 1426/- 5 1994, январь Мекка, хадж 270/- 6 1996, 16 октября Гватемала, стадион 83/180 7 1998, январь Мекка, хадж 118/- 8 1999, 31 мая Беларусь, Минск, вход в станцию метро 53/150 9 2000, декабря Бразилия, стадион (футбольный матч) 200/- 10 2001, 9 мая Западная Африка, Хана стадион (футбольный

матч) 100/-

11 2004, январь Мекка, хадж 244/- 12 2005, 25 января Индия, Вай, религиозное мероприятие 150/- 13 2006, январь Мекка, хадж 345/- 14 2006 февраль Филиппины, Манила, стадион 80/322

1. Время начала эвакуации;

2. Обоснование маршрута движения людей –

составление расчетных схем эвакуации;

3. Расчетные зависимости между параметрами людского потока;

4. Инструментарий для расчета;

5. Оценка результатов расчетов: своевременность

и беспрепятственность эвакуации;

Расчетное время эвакуации - методологические проблемы расчета

Время начала эвакуации - поведение людей при получении сигнала о пожаре

Первые действия совершаемые людьми при пожаре

Факторы, влияющие на поведение людей при пожаре

Факторы, влияющие на поведение при пожаре можно разделить на две группы:

• устойчивые факторы: пол, возраст, темперамент ограничение органов чувств,

физические ограничения; • временные факторы: сон/бодрствование, усталость, стресс, состояние опьянения,

система оповещения, действия персонала, динамика ОФП, социальные и родственные связи человека, противопожарный тренинг и обучение, тип здания;

Время начала эвакуации по ГОСТ 12.1.004-91*

•Значение времени начала эвакуации tн.э для зданий (сооружений) без систем оповещения определяется по результатам исследования поведения людей при пожарах в зданиях конкретного назначения. При отсутствии необходимых исходных данных величину tн.э, следует принимать равной 0,5 мин — для этажа пожара и 2 мин — для вышележащих этажей.

•При наличии в здании системы оповещения о пожаре значение tн.э ГОСТ допускает принимать равным 0. Однако, при анализе временных параметров эвакуации, необходимо учесть инерционность СОУЭ.

•Если местам возникновения пожара является зальное помещение, где пожар может быть обнаружен одновременно всеми находящимися в нем людьми, то tн.э допускается принимать равным нулю.

Время начала эвакуации в соответствии с методикой

Маршруты движения при эвакуации

Установлены следующие правила выбора людьми направления (маршрута) движения при эвакуации:1) движение по тому пути, которым люди попали в здание;2) исключение путей движения, проходящих рядом с зоной горения, хотя люди могут эвакуироваться через задымленные коридоры; 3) влияние персонала. В общественных зданиях, как правило, посетители при пожаре следуют указаниям персонала, даже если эти указания не соответствуют оптимальным; 4) при эвакуации с первого этажа – движение к открытому выходу, в проем которого видна уличная территория;5) сложная логистическая зависимость, описывающая выбор выхода с этажа расположения зрительного зала. 6) при прочих равных условиях – движение к ближайшему выходу.

Маршрутизация движения людских потоков при эвакуации на примере залов с местами для

зрителей

Расчетная схема эвакуации

Слайд 7 из 26

Расчетная схема эвакуации представляет собой отдельно выполненную или, возможно, нанесенную на план здания, схему, на которой отражены:– количество людей на начальных участках – источниках (проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т. п.);– направление их движения (маршруты); – геометрические параметры участков пути (длина, ширина) и виды участков пути.

Пример составления расчетной схемы эвакуации людей по части этажа до входав лестничную клетку: N – количество людей; b – ширина; l – длина; b0 – ширина проема

Площадь горизонтальной проекции людей

Площадь горизонтальной проекции человека:а – расчетная;

б – действительная

а) б)

Зависимости между параметрами людского потока

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

V, м/мин

D, м2/м2

Горизонтальный путь

Лестница вверх

Лестница вниз

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

V, м/минVср= 41,2 м/мин

Группа мобильности

М1

(ГОСТ 12.1.004)

Группы мобильности М2, М3 и М4

(СНиП 35-01-2001)

Дети и подростки различных возрастных групп

(результаты научных исследований)

Расчетные модели движения людского потока

В соответствии с методикой, расчетное время эвакуации людей допускается определять одним из следующих способов:

-по упрошенной аналитической модели движения людского потока;- с помощью математической модели индивидуально-поточного движения людей из здания;- с помощью имитационно-стохастической модели движения людских потоков.

Упрощенная аналитическая модель движения людского потока

(по прил. 2 ГОСТ 12.1.004-91*)

Имитационно-стохастическая модель движения людских потоков (модель ADLPV)

М ом е н т в р ем е н и t0

i

D N b li i i

= / t

0t

0t

0Ni

t0

i + 1 i - 1

Di + 1

Di - 1

t0

Ni - 1

t0 N

i + 1

t0

V Di i- 1 - 1

= ( )

t0

V Di i- 1 - 1

= ( )t

0t

0t

0t

0

bi + 1

bi - 1

j

l l

N j

D j , V j = D j ( )t

0 t

0 t

0

b j

М ом е н т в р ем е н и t = t + t1 0

D N N N N b l V Di i i , i i i j , i i i + 1 - 1 ,

= ( - + + ) / ; = ( ) t

1t

1t

1t

1t

1t

1t

1

N j,i

V

AV

B

A B

VC

V D Di i- 1

, е сли < t

0t

0q

V D Di i

, е с ли > t

0t

0

VA

=t

0V D D

i i +, е с ли <

1

t0

t0

V D Di + i +1 1

, е с ли >t

0t

0

VB

=t

0

A BCC

Ni , i + 1

Ni - i1 ,

t0

t1

V j D D, е сли < i

t0

t0

V D Di i

, е сли > t

0t

0

VC

=t

0

N N N V t li i , i i B

- = (1 - / );- 1

t

0t

1t

0t

0

N N V t l N D b V ti - , i i A j , i j j C 1 - 1

= / ; = t

1t

0t

0t

1t

0t

0

Д о л я уч а с ти я п р и о бр а зова н и и с коп л ен и я на у ч аст ке i

N N P P D V b D V bi j i j i i i j j j- 1 - 1 - 1 - 1 - 1

/ = / = / t

1t

1t

1t

1t

1t

1t

1t

1

m a x

qm ax

qm a x

qm a x

qm ax

qm a x

lb

NNNND

i

tjj

tii

tii

tit

i

1110

0 ,,11,

tVbDN перiti

tii

o1

1,

;...,

;...,

00

00

11

1

ma

ma

qti

ti

qti

ti

crDDеслиV

DDеслиVV

0ti

пер V

lt

Изменения в последовательные моменты времени Основные расчетные формулы

Плотность потока на участке:

Количество людей переходящих на следующий участок:

Скорость перехода на следующий участок:

Время перехода на следующий участок:

Модель индивидуально-поточного движения

3

1

2

4

5

67

ХХ1Х2

Х3 Х4 Х5 Х6 Х7

Х

а

b

0

В основе расчетов лежит возможность учета координат каждого человека, движущегося со скоростью, определяемой локальной плотностью.

Зарубежные модели эвакуации

STEPS

EVI

Simulex

BuildingEXODUS

Модель индивидуально-поточного движения - Эватек

Подробнее >>> www.FireEvacuation.ru www.sitis.ru

Сравнение математического аппарата моделей расчета

Упрощенная модель (формулы ГОСТ

12.1.004)

Имитац.-стохастич.

модель

Модель иннд. –поточного движения

Пересечение границы смежного участка пути

+ + +

Переформирование - + +

Растекание - + +

Расчленение + + +

Слияние + + +

Неодновременность слияния - + +

Образование и рассасывание скоплений

- + +

Разуплотнение - + +

Учет вариабельности физического и эмоционального состояния людей в потоке

- * +

Условные обозначения: + описывается точно, - не учитывается, *- описывается неточно по сравнению с процессом, происходящим в реальности,.

Движение людей по территории

Распределение прибытия людей в сток. N=2140 чел, Время работы источника - 386с, l=150м; интервал времени прибытия -21с.

Распределение прибытия людей в сток. N=3480 чел, Время работы источника - 2886с, l=150м; интервал времени прибытия-60с.

Без изменений, но с корректорскими

ошибками

СНиП II-А.5-70 СНиП II-2-80*

ГОСТ 12.1.004-91*Возраст данного расчетного

подхода - более 25 лет

Впервые введен расчетный метод

2009г.Имитационно-

стохастические модели и модели индивидуально-

поточного движения

Разработаны современные алгоритмы

Эволюция нормативного подхода к расчету эвакуации людей в СССР/РФ

Невыполнение условий безопасности

В соответствии с методикой, в проекте необходимо предусмотреть одно или несколько дополнительных противопожарных мероприятий: • применение дополнительных объемно-планировочных решений и средств, обеспечивающих ограничение распространения пожара за пределы очага;• устройство дополнительных эвакуационных путей, удовлетворяющих требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре;• устройство систем оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре повышенного типа;• применение систем коллективной защиты (в том числе противодымной) от воздействия опасных факторов пожара;• ограничение количества людей в здании или сооружении до значений, гарантирующих безопасность их эвакуации из здания или сооружения при пожаре.

Учебное пособие. Издано в феврале 2009г.

Тел. +7 (495) 617-26-24, www.FireEvacuation.ru

Литература

Тел. +7 (495) 617-26-24, www.FireEvacuation.ru