Главная → Статьи → Эвакуация и спасение

Расчётное время эвакуации людей

Расчётное время эвакуации людей tp на каждом этапе эвакуации, представляющее собой сумму времени движения людского потока по участкам (i) маршрута эвакуации tp =S tp,i=Sli/Vi при принятых объёмно-планировочных решениях здания зависит, как видно, от длины li участ­ков, составляющих маршрут, и скорости движения по ним. Значение рас­чётной скорости свободного движения должно соответствовать психоло­гическому состоянию людей в начале эвакуации и их физическим воз­можностям. Анализ эмоционального состояния людей перед началом эва­куации показал корректность выбора категории движения «повы­шенная активность» для построения расчетной зависимости между скоростью и плотностью людского потока в чрезвычайных ситуа­циях (интервал скорости свободного движения 1,5 -2,0 м/с.). Большинству людей разных возраст­ных групп достаточно идти при эвакуации быстрым шагом. Людям старше 60-ти лет необходимо для этого перейти на темп движения «спокой­ный бег», что на короткое время эвакуации вполне возможно. 

Оценивалась и вероятность возникновения паники в начале эвакуа­ции. При этом принимались во внимание и данные о том, что но характеру реакции в опасной ситуации люди могут быть подразделены на следующие категории: 

• Обученные или внезапные лидеры (15-20%), которые быстро схва­тывают информацию об окружающей обстановке, оценивают её на основе своего прошлого опыта и принимают решения, выражающиеся в рацио­нальных действиях.
• Легко ведомые (около 50%) люди правильно воспринимаю­щие обстановку, но неспособные принимать соответствующих реше­ний; они легко поддаются влиянию и либо подчиняются чьему-либо лидерству, либо присоединяются к массовому бегству других людей;
• Зависимые (10-15%) - люди, имеющие несовершенное воспри­ятие и затруднённую реакцию, требующие чьего-либо руководства при определении своих реакций и действий;
• Неумелые и ошеломлённые (10-20%) - имеющие ослабленное восприятие и отличающиеся несоответствующими или иррациональ­ными реакциями;
• Далёкие от реальности (не более 1%) - отличающиеся прими­тивным поведением с нелогичными реакциями или их полным отсут­ствием. Неспособные справиться с возникшими трудностями; они проявляют полный психологический отказ в реакции на изменяющу­юся обстановку. 

Эффективность влияния элементов СОУЭ показывают данные, полученные в ходе экспериментов и представленные на рис.1. Эти данные показывают, что использова­ние СОУЭ для организации движения людских потоков ведет к увеличе­нию количества людей, выбравших оптимальный (кратчайший) путь и снижению количества людей, выбравших критический путь эвакуации.

Рис. 1. Влияние элементов СОУЭ на выбор маршрута эвакуации: оптимально­го (кратчайшего пути), нейтрального и критического (наиболее продолжительного и загруженного).

Нормативные требования к организации СОУЭ приведены в НПБ 104-03 «Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожа­рах в зданиях и сооружениях». В настоящее время существует 5 типов си­стемы оповещения. Предусмотрены следующие способы оповещения: звуковой (сирена, тонированный сигнал и др.), речевой (передача специ­альных текстов), световой (световые мигающие указатели “Выход”, ста­тические и динамические указатели направления движения).

СОУЭ 3-5 типов предусматривают разделение здания на зоны пожарного оповеще­ния, возможность реализации нескольких вариантов организации эвакуа­ции из каждой зоны оповещения и обеспечение координированного управления из одного пожарного поста-диспетчерской всеми системами здания, связанными с обеспечением безопасности людей при пожаре. Важно отметить, что содержание сообщения о пожаре, тональность, тембр и некоторые другие аспекты имеют решающее значение для эф­фективности оповещения о пожаре. В настоящее время, этим вопросам в нашей стране не уделяется достаточного внимания.

При принятых принципах и структуре нормирования, нормирование расчётной детерминированной зависимости между скоростью и плотно­стью людского потока приобретало особое значение по следующим сооб­ражениям. Использование кинематических закономерностей ограничива­лось соотношениями q_i=q_i-1δ_i-1/δ_i≤q_max и q_i=Sq_i-1δ_i-1/δ_i≤q_max при движении по последовательно расположенным участкам пути и при их слиянии на границе участка i соответственно. Имелось также указа­ние, что при невозможности выполнения этих условий интенсивность и скорость движения людского потока по участку пути i определяется при значении D_max и более.

Таким образом, возможное растекание людско­го потока и переформирование его части с впереди идущей, менее плотной частью, не учитываются. Это было принято для большей гарантии соответствия расчетного результата возможному пессимистическому ва­рианту развития процесса в действительности. Поэтому установление расчётных детерминированных зависимостей между параметрами люд­ских потоков, дающих значения расчётного времени эвакуации близкого к максимальному при стохастическом моделировании времени заверше­ния эвакуации, должно было, по возможности, компенсировать потери описания случайного по природе процесса его детерминированным пред­ставлением в нормировании.

Завышение расчётных скоростей движения может привести к тому, что расчётное время эвакуации окажется меньше фактического. Их зани­жение ведёт к тому, чтэ соответствующие им меньшие значения интен­сивности движения приведут к назначению меньшей требуемой ширины эвакуационных путей и выходов, а это особенно опасно, поскольку ведёт к образованию скоплений людей с максимальной плотностью. При этом следовало учитывать, что установленные расчётные зависимости будут использованы в дальнейшем для нормирования размеров эвакуационных путей и выходов, удовлетворяющих критериям обеспечения безопасности эвакуации людей из помещений и зданий различного назначения:

-своевременности t _р< t_нб

-беспрепятственности D_ι< D_пр= D при q_max (что эквивалентно q_i ≤q_max) при известных значениях

Поэтому было принято следующее решение:

-  провести стохастическое моделирование людских потоков при их движении по эвакуационным путям, схемы которых имеют применение при массовом гражданском и промышленном строительстве;

-  получить по результатам моделирования распределение плотности вероятности времени окончания процесса;

-  принять в качестве расчётной зависимости ту реализацию случай­ной функции V_D=V₀(1-a_jln(D_i/D₀)), которая будет давать наиболее близкую аппроксимацию значений максимального времени эвакуации.

Установление расчётных детерминированных зависимостей V_i=φ(D_i) при известных схемах путей эвакуации осуществляется достаточно просто [5], хотя и очень трудоёмко, если аппроксимирующие формулы при установлении расчётных зависимостей учитывают и кинематические закономерности одновременного слияния и переформирования людских потоков при движении по общей схеме коммуникационных путей.

Выполнение первого условия обеспечения безопасности людей при эвакуации требует соблюдения условия SN_i/q_i+1b_i+1+Δt≤t_нб  , где Δt = l_i/V_i, время движения по начальным (боковым) участкам пути.

Но SN_i/q_i+1b_i+1= l_i+1SN_i/(l_i+1b_i+1D_i+1V_i+1,)= l_i+1/V_i+1 и поэтому это условие всегда будет выполняться, если l_i+1/V_i+1 + l_i/V_i≤t_нб , а соотношение между шириной смежных участков пути будут устанавливаться в соответствии с формулами:

b_i = N­_i/D_il_i , или b_i = fN­_i/D_il_i,

q_i= D_i V_i  

b_i = Р_i-1/q_max и q_i=q_i-1b­_i-1/b­_i  .

Благодаря включению этих соотношений в нормативный документ высшего уровня (в то время - СНиП II-2-80), их выполнение становится нормативным требованием и для назначения размеров эвакуационных пу­тей п выходов во всех видах зданий и помещений.

Общая расчётная схема представляет собой несколько последова­тельно расположенных боковых участков, людские потоки с которых вы­ходят на общий путь, состоящий из участков (Δl), соединяющих боковые участки. Геометрические размеры участков общей схемы и параметры людских потоков на них могут различаться, но процесс движения люд­ских потоков по ним будет иметь общий характер - последовательное слияние и переформирование людских потоков с боковых направлений на участках общего пути, давая общую качественную картину формиро­вания параметров движения.

Значения Δl от 1 до Зм характерны для схем эвакуационных путей в помещениях, от 3 до 9 м - для коридоров, от 9 до 18 м для лестничных клеток. В каждом конкретном случае применения общей расчётной схемы, значения параметров движения людских потоков в различные мо­менты времени на её участках будут различны, но характерным является то. что в любом случае по прошествии некоторого времени происходит стабилизация их величин. Количество источников также может широко варьироваться. Исследование стабилизации параметров процесса показы­вает, что для его моделирования оно может быть принято не более пяти.

Значения плотности людских потоков на участках формирования различ­ны для помещений различного назначения, но не превосходят 4 чел/м² (в рядах зрительских мест), а при эвакуации из помещений и далее но маршруту движения должны быть ограничены но условиям беспрепят­ственности движения величиной 5 чел/м² для горизонтальных путей и проёмов и 4 чел/м² для лестниц вниз (соответствуют максимальному зна­чению интенсивности движения по этим видам путей).

Были построены распределения вероятностей значений времени за­вершения эвакуации при различных вариантах использования общей рас­чётной схемы путей для людских потоков со значениями случайной ве­личины V₀ из принятого интервала её возможных значений. Их анализ показал, что достаточно точную аппроксимацию максимальных значений t_p даёт детерминированная зависимость скорости от плотности потока при V₀=100 м/мин для движении по горизонтальным путям, через проёмы, по лестнице вниз и 60 м/мин для движении по лестнице вверх. Они и были приняты в качестве расчётных зависимостей в СНиП II-2-80, которые затем были заимствованы и в ГОСТ 12.1.004- 91.

Таким образом, применённый метод установления расчётной зави­симости максимально использовал имевшиеся возможности детермини­рованной аппроксимации случайной функции.

Однако, положение расчётного значения V₀, в интервале вероятных значений скорости свободного движения люден при активном движении показывает, что интервал значений V₀ ≥ 100 м/мин составляет только 84% вероятных значений. Интервал V₀ менее 100 м/мин остаётся вне сферы нормирования, а в этом интервале наиболее вероятны значения скоростей движения людей из маломобильных групп населения.

Повышение внимания в стране в последнее десятилетие прошлого века к созданию для инвалидов и людей с ослабленным здоровьем более благоприятных условии их быта, отдыха и труда привело к разработке СНиП 35-01-2001: «Доступность зданий и сооружений для маломобиль­ных групп населения», в которых впервые приведены расчетные за­висимости между параметрами людских потоков, состоящих при эвакуа­ции из таких людей. Базой для них послужили данные проведённых к тому времени натурных наблюдений.

Учи­тывая объекты натурных наблюдений, следует иметь ввиду, что эти зави­симости в большей мере корректны для достаточно однородных потоков соответствующих групп населения, которые характерны для специализи­рованных учреждений и для общественных зданий, среди посетителей которых процент таких люден очень велик. Поэтому обеспечение воз­можности учёта вероятности присутствия (определённого %) таких лю­дей в составе смешанных людских потоков большинства общественных и производственных зданий остаётся актуальной, тем более что СНиП 21- 01 требует: «4.1. В зданиях должны быть предусмотрены конструктив­ные. объёмно - планировочные и инженерно - технические решения, обеспечивающие в случае пожара возможность эвакуации людей неза­висимо от их возраста и физического состояния наружу на прилегающую к зданию территорию (далее - наружу) до наступления угрозы их жизни и здоровью вследствие воздействия опасных факторов пожара».

Учитывая эти факты, МГСН- 4.19-2005  впервые нормируют связь между параметрами людского потока в виде случайной функции следующим образом: «Скорость движения людского потока при плотно­сти D , на i-ом отрезке участка пути k-го вида - случайная величина V_D,K, имеющая числовые характеристики:

- математическое ожидание (среднее значение) V_D,K = V_O,k [(1-a_kln D_i/D_o,k)]m при D_i,k ≤ D_o,k чел/м²

- среднее квадратичное отклонение σ(V_DK)=σ(V_ok) [(1 -a_kln D_i/ D_o,k)], где, V_O,k и σ(V_ok) математическое ожидание скорости свободного движения людей в потоке (при D_i < D_o,k) и ее среднее квадратическое от­клонение, м/мин.;

D_o,k - предельное значение плотности людского потока, до достиже­ния которого возможно свободное движение людей по k-му виду пути (плотность не влияет на скорость движения людей);

a_k - коэффициент адаптации людей к изменениям плотности потока при движении по k-му виду пути;

D_i значение плотности людского потока на i-ом отрезке (Δl) участ­ка пути шириной b₁ , чел./м²;

m - коэффициент влияния проема.

Значения перечисленных параметров приведены в таблице.