Учебное пособие: Эвакуация и поведение людей при пожарах.

Внимание ! К сожалению не удалось загрузить документ для просмотра
Попробуйте обновить страницу или (нажмите F5)
Возможно формат файла не поддерживается.
Материал доступен по кнопке скачать!

Министерство Российской Федерации

по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий

Академия Государственной противопожарной службы

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

Допущено Министерством Российской Федерации

по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий

в качестве учебного пособия для высших образовательных учреждений МЧС России

Москва

2015

УДК 614.842.65

ББК 38.960.1:38

Э14

Э14 Эвакуация и поведение людей при пожарах: учеб. пособие / Холщевников В. В., Самошин Д. А., Парфененко А. П., Кудрин И. С., Истратов Р. Н., Белосохов И. Р. – М. : Академия ГПС МЧС России, 2015. – 262 с.

ISBN 978-5-9229-0115-4

Второе издание дополнено результатами недавних исследований и отличается структурой изложения, измененной для лучшего восприятия материла. В пособии рассмотрены основные факторы, влияющие на поведение людей при пожарах и время начала эвакуации. Приведены параметры, характеризующие людской поток и закономерности их изменения при движении. Дано математическое описание основных расчетных случаев движения и приведены примеры расчета. Рассмотрены требования пожарной безопасности к эвакуационным путям и выходам. Приведены результаты исследования особенностей процесса эвакуации детей дошкольного и школьного возраста, престарелых людей, а также маломобильных групп населения, имеющих нарушения органов зрения, слуха и опорно- двигательного аппарата.

Учебное пособие соответствует государственным образовательным стандар- там «Пожарная безопасность» и «Техносферная безопасность», а также учебной программе курса «Пожарная безопасность в строительстве». Пособие предназна- чено для слушателей и студентов пожарно-технических, строительных и архи- тектурных высших и средне-специальных учебных заведений, а также может быть полезно специалистам проектных и научно-исследовательских организаций,

надзорных и экспертных органов.

УДК 614.842.65

ББК 38.960.1:38

1371600-267473© Академия Государственной противопожарной службы МЧС России, 2015

© Холщевников В. В., Самошин Д. А., Парфененко А. П., Кудрин И. С., Истратов Р. Н., Белосохов И. Р., 2015

Оглавление

Введение5Глава 1. Расчет эвакуации людей в системе расчета пожарных рисков6Безопасность зданий и сооружений6Расчет пожарных рисков8Система обеспечения пожарной безопасности объекта защиты10Вероятность эвакуации людей14Литература19Глава 2. Организация эвакуации и поведение людей при пожарах21Характерные временные этапы процесса эвакуации21Пожарная сигнализация и время обнаружения пожара22Оповещение о пожаре. Типы СОУЭ24Особенности поведения людей при пожарах29Время начала эвакуации39Обучение правилам поведения при пожаре и план эвакуации42Литература46Глава 3. Людской поток49Особенности движения людей в составе потока49Плотность людского потока51Скорость движения людского потока59Интенсивность движения64Пропускная способность участка пути67Литература69Глава 4. Закономерности движения людских потоков70Кинематические закономерности движения людских потоков71Движение через границы смежных участков пути71Слияние людских потоков77Переформирование и растекание людского потока78Одновременное слияние и переформирование людских потоковна участках ограниченной длины80Образование задержек движения и скоплений людей84

Психофизические закономерности связи между параметрамилюдских потоков86

Эмпирические данные и зависимости86

Стохастичность людского потока90

Закономерность изменения скорости от плотности91

Закономерность влияния эмоционального состояния94

Литература97

Глава 5. Моделирование и расчет движения людских потоков99

Модели и расчеты при случайной структуре людского потока99

Расчетная схема эвакуации100

Упрощенная аналитическая модель движения людского потока109

Имитационно-стохастическая модель движения людского потока122

Индивидуально-поточная модель движения людских потоков134

Краткий обзор программных комплексовдля моделирования эвакуации людей138

Литература142

Глава 6. Нормативные требования к путям эвакуации144

История нормирования эвакуационных путей и выходов144

Требования к путям эвакуации в системеархитектурно-строительного проектирования149

Требования пожарной безопасности к путям эвакуациив пределах помещений150

Требования пожарной безопасности к путям эвакуациив пределах этажа (по коридору)155

Пути эвакуации по лестницам и пандусам161

Требования к путям эвакуации для маломобильных групп населения174

Литература181

Глава 7. Особенности процесса эвакуации детей, пожилых людейи людей с ограниченными возможностями183

Уязвимые группы населения183

Здоровые дети дошкольного возрастаи дети с ограниченными возможностями186

Параметры движения детей школьного возраста199

Люди с поражением опорно-двигательного аппарата, зрения и слуха204

Особенности эвакуации престарелых людей при пожаре214

Особенности процесса эвакуации немобильных людей224

Некоторые особенности процесса эвакуации беременных женщин229

Литература231

Заключение234

Приложение 1. Дополнительные сведения об опасных факторах пожара235

Приложение 2. Требования к составлению планов эвакуации238

Приложение 3. Площади горизонтальной проекции людей242

Приложение 4. Значение расчетных зависимостей между параметрамилюдских потоков для людей различных групп мобильности244

Приложение 5. Основные расчетные ситуации движения людских потокови примеры их расчета247

Приложение 6. Порядок расчета алгоритма поэтапной эвакуации258

Введение

Учебное пособие «Эвакуация и поведение людей при пожарах», опубликованное в 2009 году, было первым за последние 40 лет пособием, в котором систематически изложены современные данные об эвакуации людей при возникновении пожара. В нем рассматривалось поведение людей при пожарах, приводились параметры, характеризующие людской поток, давалось математическое описание основных расчетных случаев движения людей и требования пожарной безопасности к эвакуационным путям и выходам.

Издание вызвало широкий отклик у специалистов и получило высокую оценку у профессиональных сообществ. Решением общего собрания Национальной академии наук пожарной безопасности от 3 декабря 2009 г. учебное пособие «Эвакуация и поведение людей при пожарах» получило первое место в номинации «Учебники и учебные пособия». Пособие рекомендовано учебно-методическим объединением вузов РФ по образованию в области строительства в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство», по направлению 270100 «Строительство».

Опыт преподавания, новые научные данные подтолкнули авторов к переработке пособия и подготовке второго издания. Представленная работа отличается иной структурой изложения, измененной для лучшего восприятия материла, и дополнена результатами исследования особенностей процесса эвакуации детей дошкольного и школьного возраста, престарелых людей, а также маломобильных групп населения, имеющих нарушения органов зрения, слуха и опорно-двигательного аппарата.

Авторы надеются, что подготовленный ими материал будет способствовать более глубокому пониманию проблем обеспечения пожарной безопасности людей, а также разработке более совершенного комплекса мер, позволяющего успешно решить задачи, направленные на защиту людей при пожаре.

Авторы выражают глубокую благодарность всем, кто участвовал в подготовке к выпуску учебного пособия. Особая благодарность – заслуженному работнику высшей школы, доктору технических наук, профессору, начальнику учебно-научного центра проблем пожарной безопасности в строительстве Академии Государственной противопожарной службы МЧС России Борису Борисовичу Серкову.

Глава 1

РАСЧЕТ ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ

В СИСТЕМЕ РАСЧЕТА ПОЖАРНЫХ РИСКОВ

Безопасность зданий и сооружений

Расчет пожарных рисков

Система обеспечения пожарной безопасности объекта защиты

Вероятность эвакуации людей

Безопасность зданий и сооружений

Любое здание возводится для создания объема пространства с безопас- ными и удобными условиями жизни и деятельности людей, защищенными от неблагоприятных воздействий окружающей среды (рис. 1.1) и природных или техногенных чрезвычайных ситуаций.

Безопасность – первоочередная жизненная потребность человека. Дан- ное утверждение является обоснованием принятого в нашей стране ком- плекса федеральных законов (ФЗ) – технических регламентов о безопасно- сти, цель которых:

«защита жизни или здоровья граждан, имущества физических или юридических лиц, государственного или муниципального имущества;

охранаокружающейсреды, жизниилиздоровьяживотныхирастений;

предупреждение действий, вводящих в заблуждение приобретате- лей» [1].

Общие требования безопасности зданий и сооружений, определяемые главой 2 «Технического регламента о безопасности зданий и сооружений», включают обеспечение:

«1) механической безопасности;

пожарной безопасности;

безопасности при опасных природных процессах и явлениях и (или) техногенных воздействиях;

безопасных для здоровья человека условий проживания и пребыва- ния в зданиях и сооружениях;

безопасности для пользователей зданиями и сооружениями;

доступности зданий и сооружений для инвалидов и других групп населения с ограниченными возможностями передвижения;

энергетической эффективности зданий и сооружений;

безопасного уровня воздействия зданий и сооружений на окружаю- щую среду» (ст. 3 [2]).

Солнечная радиация

Осадки (дождь, град, снег)

Состояние атмосферы:

температура;

влажность;

химические вещества

Молния

Отсос ветра

Давление, порывы, вихревые потоки ветра

Шум

Нагрузки:

собственный вес;

оборудование;

люди

Особые воздействия: сейсмика, наводнения, тайфуны, аварии, пожары, биологическая коррозия

Давление грунта

Грунтовая влага

Вибрация

Рис. 1.1. Воздействия на здание

По официальным данным МЧС России [3], в 2012 году произо- шло 162,9 тыс. пожаров (свыше 400 пожаров в день), на которых погибло 11 652 человека (свыше 30 погибших в день). Основными причинами по- жаров являются неосторожное обращение с огнем (56 724 пожара, 7 538 по- гибших) и нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудо- вания (40 891 пожар, 1 974 погибших). Наибольшее количество погибших фиксируется в зимние месяцы и в выходные дни. Следует подчеркнуть, что среди погибших 73 % мужчин и, соответственно, 27 % женщин. Важно от- метить, что 113 250 пожаров (69,51 % от общего числа пожаров) произошли

в зданиях жилого назначения (в основном в малоэтажных зданиях V–III сте- пени огнестойкости), в них погибло 10 740 человек (92,17 % от общего чис- ла погибших в 2012 году). Гибель людей в жилом секторе во многом обус- лавливается социально-экономическими причинами. Поэтому для уменьше- ния огромного количества пожаров и погибающих на них людей требуется серьезное государственное вмешательство [4].

Статья 8 «Технического регламента о безопасности зданий и соору- жений» требует, чтобы в случае возникновения пожара в здании обеспечивались:

«1) сохранение устойчивости здания или сооружения, а также прочно- сти несущих строительных конструкций в течение времени, необходимо- го для эвакуации людей и выполнения других действий, направленных на сокращение ущерба от пожара;

ограничение образования и распространения опасных факторов по- жара (ОФП) в пределах очага пожара;

нераспространение пожара на соседние здания и сооружения;

эвакуация людей (с учетом особенностей инвалидов и других групп населения с ограниченными возможностями передвижения) в безопасную зону до нанесения вреда их жизни и здоровью вследствие воздействия опас- ных факторов пожара;

возможность доступа личного состава подразделений пожарной ох- раны и доставки средств пожаротушения в любое помещение здания или сооружения;

возможность подачи огнетушащих веществ в очаг пожара;

возможность проведения мероприятий по спасению людей и сокра- щению наносимого пожаром ущерба имуществу физических или юридиче- ских лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни и здоровью животных и растений».

Расчет пожарных рисков

Введение в действие «Технического регламента о требованиях пожар- ной безопасности» [5] установило критерии соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности. В ст. 6 регламента указывается, что пожарная безопасность объекта защиты считается обеспеченной, если:

в полном объеме выполнены обязательные требования пожарной безопасности, есть отступления от добровольных требований пожарной безопасности и подтверждение на основе расчета пожарных рисков, что та- кие отступления не угрожают жизни и здоровью людей;

в полном объеме выполнены обязательные (технические регламен- ты) и добровольные (своды правил) требования пожарной безопасности.

Пожарный риск – это мера возможности реализации пожарной опас- ности объекта защиты и ее последствий для людей и материальных ценно- стей. Для того чтобы оценить, превышаются ли допустимые значения, необ- ходимо выполнить расчет пожарного риска. Он представляет собой оценку воздействия на людей поражающих факторов пожара и принятых мер по снижению частоты их возникновения и последствий. Вывод о соответствии делается на основе сопоставления нормативного и расчетного значений.

в

В основе расчета пожарных рисков лежит принцип сопоставления нор- мативной величины пожарного риска Qн и расчетной величины пожарного

в

риска Q .

Q

в

в

≤ Q н.(1.1)

Для гражданских зданий в соответствии со ст. 79 [5] оцениваются зна- чения индивидуального пожарного риска1. Нормативная величина индиви- дуального пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях не должна превышать значение одной миллионной в год при размещении отдельного человека в наиболее удаленной от выхода точке.

в

Расчетную величину индивидуального пожарного риска Q рассчиты-

вают по формуле:

впАПпpэПЗ

Q = Q (1 – K)P (1 – Р )(1 – K ),

п

АП

где Q – частота возникновения пожара в здании в течение года; K– коэф-

фициент, учитывающий соответствие автоматических установок пожароту-

пр

шения (АУП) требованиям норм; Р– вероятность присутствия людей в зда-

пр

нии (Р

= t

функц

/24, где t

– время нахождения людей на объекте, ч.);

функц

Р

ПЗ

э

– вероятность эвакуации людей; K– коэффициент, учитывающий со-

ответствие системы противопожарной защиты требованиям норм (зависит от систем сигнализации, оповещения и управления эвакуацией и противо- дымной защиты).

Для производственных зданий регламентируются следующие величины пожарных рисков [5, 6]: потенциальный2, индивидуальный и социальный3.

Потенциальный пожарный риск определяется посредством наложе- ния зон поражения опасными факторами с учетом частоты реализации сценария развития пожароопасных ситуаций на генеральный и ситуацион- ные планы производственного объекта с привязкой их к соответствующему инициирующему аварию событию с учетом метеорологических условий.

1 Индивидуальный пожарный риск – пожарный риск, который может привести к гибели человека в результате воздействия ОФП.

2 Потенциальный пожарный риск – частота реализации ОФП в рассматриваемой точке здания либо территории.

3 Социальный пожарный риск – степень опасности, ведущей к гибели группы лю- дей (10 человек и более) в результате воздействия ОФП либо взрыва.

Потенциальный пожарный риск определяется для расчета индивидуального пожарного риска. Величина индивидуального пожарного риска в зданиях, сооружениях, строениях и на территориях производственных объектов не должна превышать одну миллионную в год (допускается увеличение инди- видуального пожарного риска до одной десятитысячной в год при реализа- ции мер по обучению персонала действиям при пожаре).

Величина индивидуального пожарного риска в результате воздействия ОФП на производственном объекте для людей, находящихся в селитебной зоне вблизи объекта, не должна превышать одну стомиллионную в год. Величина социального пожарного риска в результате воздействия ОФП на производственном объекте для людей, находящихся в селитебной зоне вбли- зи объекта, не должна превышать одну десятимиллионную в год. Расчет пожарных рисков для производственных зданий производится в соответ- ствии с [6].

Система обеспечения пожарной безопасности объекта защиты

Федеральный закон от 22.07.2008 г. № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» определяет следующее:

«1. Каждый объект защиты должен иметь систему обеспечения пожар- ной безопасности.

Целью создания системы обеспечения пожарной безопасности объ- екта защиты является предотвращение пожара, обеспечение безопасности людей и защита имущества при пожаре.

Система обеспечения пожарной безопасности объекта защиты вклю- чает в себя систему предотвращения пожара, систему противопожарной за- щиты, комплекс организационно-технических мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.

Система обеспечения пожарной безопасности объекта защиты в обязательном порядке должна содержать комплекс мероприятий, исклю- чающих возможность превышения значений допустимого пожарного рис- ка, установленного настоящим Федеральным законом, и направленных на предотвращение опасности причинения вреда третьим лицам в резуль- тате пожара» [5].

Как следует из п. 3 этой статьи, система обеспечения пожарной безо- пасности включает в себя три взаимосвязанные подсистемы (системы):

систему предотвращения пожара;

систему противопожарной защиты;

комплекс организационно-технических мероприятий.

Порядок перечисления этих подсистем не случаен. Он отражает иерар- хическую роль и сферу функциональной ответственности каждой из них.

Если первая подсистема «Предотвращение пожара» полностью выпол- няет свою задачу, то отпадает необходимость во второй подсистеме, ведь пожара нет. Очевидно, что показателем выполнения задачи первой подси- стемой является количество (n) пожаров в стране. При полном (100 %) вы-

п

полнении задачи n = 0, то есть вероятность предотвращения пожара Р = 1

или, соответственно, частота (вероятность) пожаров в i-м году – Q

п,i

= 0.

При этом для человека вероятность пострадать (погибнуть – индивидуаль-

в,i

ный пожарный риск) при пожаре Q– также нулевая. В качестве показателя

полноты выполнения задачи первой системой примем вероятность пожаров,

произошедших в стране в i-м году Q

п,i

. Согласно данным, приведенным в [7],

ее значение в настоящее время может быть принято равным 4 ∙ 10–4.

Статистическиеданныепоказывают,чтотолькоподсистема

«Предотвращение пожара» неспособна полностью выполнить зада- чу, поставленную перед всей системой «Обеспечение пожарной безо- пасности». Для ее более успешного решения необходимо подключение и подсистемы «Противопожарной защиты» с применением первичных средств пожаротушения и использованием АУП.

Данные опроса (анкетирования) людей, переживших пожар, показыва- ют, что из 45,5 % людей, остававшихся в здании во время пожара, около 21 % самостоятельно тушили пожар [8]. Однако эффективность таких дей- ствий зависит от личных качеств людей, оказавшихся в помещении, где воз- ник очаг пожара, и ограничена «пятном горения» – диаметром и высотой примерно в ступню человека. При большей площади горения в очаге пожара индивидуальная борьба с огнем чревата угрозой для жизни человека.

Статьей 8 [2] требуется «ограничение образования и распространения ОФП в пределах очага пожара». Согласно [5], ОФП являются:

«1) пламя и искры;

тепловой поток;

повышенная температура окружающей среды;

повышенная концентрация токсичных продуктов горения и терми- ческого разложения;

пониженная концентрация кислорода;

снижение видимости в дыму.

К сопутствующим проявлениям ОФП относятся:

осколки, частиразрушившихсязданий, сооружений, строений, транс- портных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, из- делий и иного имущества;

радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окру- жающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологиче- ских установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара;

воздействие огнетушащих веществ».

Наиболее эффективно защиту людей от ОФП должны осуществлять АУП. Однако как показывают результаты обследований [19], эмпиричес- кая вероятность (частота события) безотказного эффективного срабатыва- ния АУП в настоящее время составляет только около 0,5. Значение веро-

ятности безотказного эффективного срабатывания АУП – Р

АУП

, названной

в [4] коэффициентом (K

АП,i

), учитывающим соответствие установок автома-

тического пожаротушения предъявляемым к ним требованиям, принимает-

ся, согласно [4], равным 0,9.

АУП

Вероятность несрабатывания, «отказа» системы является вероятностью противоположного события Q и определяется по формуле:

АУПАУП

Q= 1 – Р.(1.2)

Таким образом, в ситуациях, когда не удается предотвратить или по- тушить пожар в его начальной стадии, люди, находящиеся вблизи очага пожара, могут попытаться подавить его при помощи индивидуальных средств пожаротушения или покинуть помещение, то есть эвакуироваться. Те же, кто находится в помещении вне очага пожара, вынуждены или за- баррикадироваться любым способом от проникновения в помещение ОФП, или эвакуироваться из него.

В системе противопожарной защиты эвакуация определяется как про- цесс организованного самостоятельного движения людей непосредственно наружу или в безопасную зону из помещений, где возможно воздействие ОФП на людей. Необходимость организации эвакуации людей при пожаре предусматривается и [2], и [5], и нормами всех стран мира.

Защита людей при эвакуации должна осуществляться, прежде всего, системой противодымной защиты (ПДЗ), а ее управление – системой опове- щения и управления эвакуацией (СОУЭ).

Обе эти системы начинают действовать только при условии посту- пления сигнала от системы обнаружения пожара, поэтому вероятность их действия является условной вероятностью [9] и определяется как произве- дение вероятности безотказного срабатывания системы обнаружения (Робн)

СОУЭ

и вероятностей безотказного функционирования системы СОУЭ (Р)

ПДЗ

и ПДЗ (Р).

Тогда вероятность отказа при совместном функционировании этих систем (QПЗ) может быть определена по формуле:

QПЗ = 1 – (1 – Робн РСОУЭ) (1 – Робн РПДЗ),(1.3)

и на сегодняшний день, согласно данным раздела IV [4], она составит:

QПЗ = 1 – (1 – 0,8 ∙ 0,8) (1 – 0,8 ∙ 0,8) = 0,87.

э

э

Вероятность безопасной эвакуации обозначим Р , а вероятность ее не- удовлетворительной организации Q . Вследствие нарушения закономерностей процесса эвакуации и допущения воздействия на эвакуирующихся людей ОФП, соответственно:

ээ

Q = 1 – Р .(1.4)

Q= QQQQP.(1.5)

Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности [4] рассматривает пожарный риск как неблагоприятное событие, которое наступает при совместном возникновении отказов в функциони- ровании всех подсистем обеспечения пожарной безопасности. Как извест- но [9], вероятность такого события определяется произведением вероятно- стей вызывающих его событий. Применительно к данному случаю имеем:

в,iп,iАУП,iПЗ,iэ,iпp,i

в

в,iп,iАП,iпp,iэ,iПЗ,i

или в другом виде: Q= Q(1 – Р) P(1 – Р ) (1 – Р).(1.6) Нормативное значение пожарного риска (Qн) устанавливается ст. 79 [5]:

«1. Индивидуальный пожарный риск в зданиях, сооружениях и строе- ниях не должен превышать значение одной миллионной в год при размеще- нии отдельного человека в наиболее удаленной от выхода из здания, соору- жения и строения точке», то есть:

в

Q

в

≤ Qн = 1 ∙ 10–6.(1.7)

«2. Риск гибели людей в результате воздействия ОФП должен опреде- ляться с учетом функционирования систем обеспечения пожарной безопас- ности зданий, сооружений и строений».

пр,i

Примем значение Р= 1 (например, жилые здания – Ф1.3, стациона-

э,i

ры больниц, дома для престарелых – Ф1.1); значения остальных величин, входящих в (1.6), примем по данным [7]. При этих значениях определим, со- гласно п. 3.1 прил. 2 [10], обеспечивается ли на требуемом уровне пожарная безопасность людей системой предотвращения пожара и автоматическими системами без проведения эвакуации, то есть при Р = 0. Имеем:

в

Q = 0,04  (1 – 0,9)  1  (1 – 0) (1 – 0,87) = 5,2  10–4.

в

э,i

Это более чем на два порядка выше нормативного значения Qн = 1 ∙ 10–6. Следовательно, организация эвакуации людей из здания необходима всегда. Пользуясь этими расчетами, определим значение Рт , требуемое для

выполнения условия (1.7). Очевидно, что:

Р

т э,i

≥ 1 – 1  10–6/5,2  10–4 = 0,9981,

а Qэ = 1 – 0,9981 = 0,0019.

э,i

Таким образом, вероятность успешной эвакуации Ртдолжна быть

выше вероятности безотказной работы технических систем (обнаружения, СОУЭ, противодымной защиты, пожаротушения) противопожарной защиты

Р(Рт / Р– 1,1–1,25 раза). При этом вероятность отказов (гибели людей)

ТСэ,iТС

э

при эвакуации Q должна быть ниже вероятности отказов в любой из тех-

нических систем (1 – Р) более чем в 400 раз (0,8/0,0019). Это накладывает

ТС

чрезвычайно высокие требования к точности и достоверности закономер-

ностей поведения и движения людей, используемых при расчетах процес- са эвакуации, в частности, при определении вероятности эвакуации людей и при проектировании на их основании эвакуационных путей и выходов.

Вероятность эвакуации людей

«Безопасная эвакуация людей из зданий, сооружений и строений при пожаре считается обеспеченной, если интервал времени от момента обнару- жения пожара до завершения процесса эвакуации людей в безопасную зону не превышает необходимого времени эвакуации людей при пожаре» (ст. 53, п. 3 [5]).

Критериями безопасности людей при эвакуации являются своевремен- ность эвакуации

эбл

t ≤ t ,(1.8)

и беспрепятственность эвакуации

iдоп

D ≤ D.(1.9)

э

где t – время эвакуации, то есть время выхода последнего человека в безо-

пасную зону, в которой люди защищены от воздействия ОФП (см. Прил. 1)

бл

или в которой ОФП отсутствуют; t– время от начала пожара до блоки-

рования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования

i

путей эвакуации), мин.; D – плотность людского потока на i-м участке, то

есть количество людей, размещающихся на занимаемом ими участке; D

–

доп

допустимое значение плотности людского потока, по достижении которого

i

интенсивность его движения (q – количество людей, проходящих в единицу

времени через единицу поперечного сечения пути, например, чел/ммин) до-

стигает максимального значения (q); при дальнейшем увеличении плотно-

max

сти ее значение очень быстро (в течении 5–10 с.) достигает максимума D,

max

что характерно при образовании скоплений людей перед границей участков

пути с недостаточной пропускной способностью.

Критерии безопасности в приведенном виде были впервые обозначены в работе [11] как «предельные состояния». Поскольку работа предназначалась

для инженеров-строителей и архитекторов, то ее авторы использова- ли аналогию с предельными состояниями в расчетах конструкций. Этот труд обобщил результаты ранее проведенных исследований: значение времени как основы нормирования эвакуации людей впервые показа- но в [12], условия беспрепятственности движения – в [13]. В противопо- жарном нормировании этот комплекс критериев впервые использован СНиП II–2–80 «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооруже- ний» [14]. В пункте 4 статьи 53 [5] они выражены в следующей форме:

«Методы определения необходимого и расчетного времени, а также условий беспрепятственной и своевременной эвакуации людей определяются нор- мативными документами по пожарной безопасности». В настоящее время такими документами являются «Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» [7], ГОСТ 12.1.004–91 «Пожарная безопасность. Общие требования» [10], «Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах» [6].

Вероятность эвакуации людей определяется как числовая характери- стика их возможности эвакуироваться без образования высоких плотностей, опасных травматизмом, в безопасную зону до того как пути эвакуации будут заблокированы пожаром. В соответствии с [4], вероятность эвакуации рас- считывают по формуле:

(1.10)

где tнэ – время начала эвакуации (интервал времени от возникновения пожа-

р

ра до начала эвакуации людей), мин.; t – расчетное время эвакуации послед-

него человека (время движения замыкающей части одного или нескольких людских потоков от наиболее удаленных мест размещения людей через бли-

ск

жайшие к ним незаблокированные эвакуационные выходы), мин.; t– время

существования скоплений людей на участках пути (плотность людского по- тока на путях эвакуации превышает значение, равное 4–5 чел/м2), мин.

В зависимости от времени эвакуации [5] регламентирует:

функционирование систем противопожарной защиты (п. 3 ст. 81);

прокладку кабелей и проводов систем противопожарной защиты (п. 2 ст. 82);

установку системы оповещения людей при пожаре (п. 2 ст. 82);

монтаж элементов противодымной защиты (п. 6 ст. 85, п. 4 ст. 138);

исполнение лестниц и лестничных клеток (п. 19 ст. 88);

проектирование эвакуационных путей и выходов (п. 1 ст. 89);

прокладку линий связи автоматических установок пожарной сигна- лизации (п. 2 ст. 103);

установку электрооборудования систем противопожарной защиты (п. 4 ст. 143).

Продолжительность безопасной эвакуации людей ограничена време- нем блокирования участков эвакуационных путей ОФП, которое определяется динамикой их распространения. Этот сложный физико-химический процесс начала изучать теория горения – наука, появившаяся в середине XVIII в. Именно она заложила основы моделирования пожаров, практическая реали- зация которого стала возможной лишь в последние десятилетия, благодаря значительным прогрессам в области вычислительной техники и программ- ного обеспечения.

Зависимость возможностей практического воспроизведения (модели- рования) столь сложного природного явления от развития вычислительной техники отразилась на уровне его описания в нормировании. В противопо- жарном нормировании значения необходимого времени для последователь- ных этапов эвакуации впервые были приведены в СНиП II–2–80. Они были установлены [15] на основании ограниченного количества данных о произо- шедших пожаров. В настоящее же время имеется возможность прогнози- рования динамики ОФП широким кругом пользователей компьютеров. Для расчета времени блокирования путей эвакуации сегодня используются инте- гральные, зонные и дифференциальные (полевые) модели пожара.

Описанная ситуация является яркой иллюстрацией того, что уровень технического нормирования систем обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений зависит, прежде всего, от полноты теоретических зна- ний о закономерностях природных и социальных явлений и от имеющихся возможностей их практического использования широким кругом разработ- чиков и пользователей норм. Чем глубже понимание закономерностей про- цессов, лежащих в основе норм, тем больше возникает возможностей гибко- го реагирования на практическое разнообразие ситуаций. Тогда и нормы бу- дут иметь возможность постепенно перейти от немотивированного «жестко- указательного», однозначного способа к аргументированному «гибкому», расчетному методу. Конечно, такой переход требует изменения методоло- гии нормирования. Становление новых методологических принципов нор- мирования пожарной безопасности в строительстве происходит не в один момент; это длительный многоэтапный процесс, реализующий постепенное накопление знаний (теории) и возможностей их широкого использования (в масштабах всей страны) практикой проектирования зданий и сооружений. Первый этап нормирования основывается на описании внешне наблю- даемых признаков явления, без вникания в суть определяющих их зако- номерностей. В нормировании эвакуационных путей этот этап выразился

в формулировке: «Суммарная ширина лестничных клеток в зависимости от числа людей, находящихся на наиболее населенном этаже, кроме перво- го, а также ширина дверей, коридоров или проходов на путях эвакуации на всех этажах должны приниматься из расчета не менее 0,6 м на 100 че- ловек...» (п. 4.2 [16]). Как видно, эта норма никак не связана ни с характе- ристиками пожара, ни с пожарно-техническими характеристиками здания, ни даже с таким, казалось бы, очевидным параметром эвакуации, как ско- рость движения людей. Просто: 0,6 м ширины пути на 100 человек, незави- симо от того, в течение какого времени эти 100 человек пользуются данным путем. Это можно назвать не противопожарной, а эргономической нормой, фиксирующей антропометрические данные – приблизительную ширину в плечах двигающегося человека.

Начало этого нормирования можно отнести к 1943 году, когда были при- няты «Временные нормы строительного проектирования театров», в кото- рых время эвакуации и первые эмпирически установленные сотрудниками института архитектуры Всероссийской академии художеств (под руковод- ством С. В. Беляева), казалось, минимальные значения параметров людских потоков (скорости движения «элементарного» потока людей и пропускной способности единицы пути) впервые определяли нормируемые размеры эвакуационных путей.

К тому времени отсутствовала развитая теория людских потоков и оперативные методы прогнозирования динамики ОФП. Это было объек- тивной причиной длительной задержки нового принципа нормирования размеров эвакуационных путей и выходов в зданиях и сооружениях раз- личного назначения. Потребовалось более 35 лет для того, чтобы пройти путь от эмпирической стадии натурных наблюдений в зданиях различного назначения и теоретических исследований, выполненных под руководством В. М. Предтеченского (МИСИ) представителями различных вузов Высшей школы СССР и организаций противопожарной обороны МВД СССР, к созданию теории людских потоков. Эта теория достаточно достоверно описывает кинематические и психофизические закономерности процесса на всем маршруте эвакуации людей от мест их нахождения до выхода в безопасную зону. Основные положения разработанной теории были ис- пользованы СНиП II–2–80 «Противопожарные нормы проектирования зда- ний и сооружений» (прил. I, разд. 1 «Расчетное время эвакуации») [14].

Для нормирования допустимого (необходимого) времени эвакуации сотрудниками кафедры противопожарной безопасности в строительстве ВИПТШ МВД СССР под руководством Н. А. Стрельчука (МИСИ) был разработан комплекс значений необходимого времени эвакуации на по- следовательных этапах эвакуации из зданий различного назначения ([14], прил. I, разд. 2 «Необходимое время эвакуации»). В соответствии с задача- ми того этапа развития нормирования, основные положения и данные этого

документа в максимальной степени интегрировали то общее, что могло наблюдаться при организации эвакуации людей во время пожара в зданиях различного назначения. Они применялись затем при разработке на их осно- ве разделов «Эвакуационные пути и выходы» в строительных нормах про- ектирования различных видов общественных зданий, производственных зданий промышленных предприятий и пешеходных путей станций и пере- садочных узлов сооружений метрополитена.

Этот этап развития методологии нормирования элементов (эвакуацион- ных путей и выходов) противопожарной защиты людей в зданиях и соору- жениях можно рассматривать как первый этап введения гибкого нормирова- ния. Благодаря учету общих закономерностей движения людских потоков, открытию связи между их параметрами [17] и введению данных о необходи- мом времени эвакуации была снята догма о единой для всех видов зданий и сооружений нормы пропускной способности единицы пути [16] как показа- теля достаточности для обеспечения безопасности людей при пожаре; впер- вые сформулированы критерии безопасности эвакуации людей при пожаре и сформированы методологические основы их практической реализации в нормировании. Однако отображение содержательного описания процессов в нормировании было весьма ограниченным.

Этот этап был необходимым, но недостаточным для более полного использования принципов гибкого нормирования противопожарной защи- ты людей в зданиях, поскольку им не учитывались ни влияние установок автоматического пожаротушения и противодымной вентиляции на динамику ОФП, ни влияние систем пожарной сигнализации, оповещения и управления эвакуацией на время ее начала, ни влияние на начало и ход процесса эваку- ации разных психофизиологических возможностей основного контингента людей, находящихся в зданиях различного функционального назначения.

В настоящее время содержательное описание процессов, лежащих в основе нормирования, и возможности их воспроизведения значительно рас- ширены. Наиболее представительной в этом отношении является «Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» [7].

Введение классификации зданий по функциональной пожарной опасности (впервые в СНиП 21–01–97 и далее в [5]), основанной на учете возраста и физи- ческого состояния людей, находящихся в здании, требует установления диффе- ренцированных закономерностей связи между параметрами людских потоков различного состава, характерного для зданий каждого из классов функциональ- ной пожарной опасности, и соответствующими зависимостями формирования времени начала эвакуации от этих свойств людей. Такое расширение области практических задач требует и соответствующего расширения использования необходимых для этого теоретических сведений. Это – задачи ближайшего будущего.

Однако и на сегодняшнем этапе развития методологии нормирования остается ряд, что называется, «непрозрачных вопросов». Так, например, ус- ловия соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности регламентируются ст. 6 [5]:

«1. Пожарная безопасность объекта защиты считается обеспеченной, если:

в полном объеме выполнены обязательные требования пожар- ной безопасности, установленные федеральными законами о технических регламентах;

пожарный риск не превышает допустимых значений, установлен- ных настоящим Федеральным законом.

Пожарная безопасность объектов защиты, для которых федеральны- ми законами о технических регламентах не установлены требования пожар- ной безопасности, считается обеспеченной, если пожарный риск не превы- шает соответствующих допустимых значений, установленных настоящим Федеральным законом.

При выполнении обязательных требований пожарной безопасности, установленных федеральными законами о технических регламентах, и тре- бований нормативных документов по пожарной безопасности расчет пожар- ного риска не требуется».

В пункте 3 содержится формулировка, вызывающая вопрос: гаранти- руют ли требования нормативных документов по пожарной безопасности, снимающих необходимость расчета пожарного риска, что индивидуальный пожарный риск при их выполнении не будет превышать значение одной миллионной в год – обязательного требования технического регламента? Известно, в частности, что в них размеры эвакуационных путей и выходов установлены без учета времени начала эвакуации и при значениях необходи- мого времени эвакуации по коридорам не более 1 минуты [18].

Литература

Федеральный закон РФ от 27.12.2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании».

Федеральный закон РФ от 30.12.2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безо- пасности зданий и сооружений».

Пожары и пожарная безопасность в 2011 году [Текст]: статистический сборник / Под общ. ред. В. И. Климкина. – М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2012. – 137 с.

Основы теории пожарных рисков и ее приложения: монография / Н. Н. Бруш- линский и [др.]. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2012. – 192 с.

Федеральный закон от 22.07.2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требо- ваниях пожарной безопасности».

Методика определения расчетных величин пожарного риска на производствен- ных объектах (утв. приказом МЧС России от 10.07.2009 г. № 404, зарег. в Министерстве юстиции РФ (рег. № 14541 от 17.08.2009 г.)).

Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, соору- жениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности (утв. при- казом МЧС России № 382 от 30.06.2009 г.).

Wood P. G. The Behaviour of People in Fires. FRS, Borehamwood, 1972.

Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. – М.: Высшая школа, 2003. – 479 с.

ГОСТ 12.1.004–94. Пожарная безопасность. Общие требования.

Предтеченский В. М., Милинский А. И. Проектирование зданий с учетом орга- низации движения людских потоков. – М.: Изд. лит. по строительству, 1969; Berlin, 1971; Koln, 1971; Praha, 1972; U. S., New Delhi, 1978.

Беляев С. В. Эвакуация зданий массового назначения. – М., 1938.

Предтеченский В. М. О расчете движения людских потоков в зданиях массово- го назначения // Известия высших учебных заведений. Серия строительство и архитек- тура. – 1958. – № 7.

СНиП II–2–80. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений.

Стрельчук Н. А., Ройтман М. Я., Башкирцев М. П. и др. Обоснование допу- стимого времени эвакуации из зданий различного назначения: Отчетная справка. – М.: Высшая школа МВД СССР, 1972.

СНиП II–A.5–70. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений.

Закономерности связи между параметрами людских потоков. Диплом № 24–S / Холщевников В. В. // Научные открытия. – М.: Российская академия естественных наук, Международная академия авторов научных открытий и изобретений, 2006. – С. 63–69.

Холщевников В. В. Исследование людских потоков и методология нормирова- ния эвакуации людей при пожаре. – М.: МИПБ, 1999.

Васильев М. А., Демехин Ф. В. Проблемы обеспечения эффективности пожар- ной автоматики // Системы безопасности – 2005: Сб. мат.-лов 14-й науч.-техн. конф. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005.

Глава 2

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВАКУАЦИИ И ПОВЕДЕНИЕ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

Характерные временные этапы процесса эвакуации

Пожарная сигнализация и время обнаружения пожара

Оповещение о пожаре. Типы СОУЭ

Особенности поведения людей при пожарах

Время начала эвакуации

Обучение правилам поведения при пожаре и план эвакуации

Характерные временные этапы процесса эвакуации

В современных условиях процесс эвакуации людей из здания при по- жаре нельзя считать обеспеченным без решения трех принципиально важ- ных и взаимосвязанных задач: обнаружение пожара, оповещение о пожаре, организация и управление эвакуацией. Решение первых двух задач требует определенного времени, которое окажет прямое влияние на время начала

нэ

эвакуации t . Третья задача непосредственно влияет на характеристики люд-

ских потоков, на психоэмоциональное состояние людей и на их поведение в ходе эвакуации. Опыт показывает, что решение каждой из указанных задач определяется совокупностью различных процессов, происходящих при по- жаре (рис. 2.1).

Время

включения

Критические

значения ОФП

Время

Подготовка

Инерционность СОУЭ

АУПСоператором

передачи (организация) сообщения эвакуации

Эвакуация

Спасение

t, мин.

Время начала эвакуации

Возникновение Сигнал «Пожар» Включение пожарасформированСОУЭ

Рис. 2.1. Интервалы затрат времени при возникновении пожара

Инерционность срабатывания автоматического извещателя будет за- висеть от характеристик пожарной нагрузки, архитектурных и инженерных особенностей защищаемого помещения и технических характеристик са- мого извещателя. Например, необходимо некоторое время, чтобы частицы дыма распространились по защищаемому помещению и попали в камеру точечного дымового извещателя. Или, например, чтобы температура возду- ха в помещении достигла порогового значения на срабатывание теплового извещателя. Точно также человеку необходимо затратить некоторое время на перемещение к ближайшему доступному ручному извещателю, чтобы привести его в действие после обнаружения признаков пожара.

Как показывает практика, при получении сигнала «Пожар!» от систем пожарной автоматики оператор не стремится к немедленному включению СОЭУ. Это связано с желанием, а зачастую и с ведомственным требовани- ем перепроверить сигнал и при его достоверности доложить об этом лицу, принимающему решения. Сам оператор, как правило, по ряду причин не принимает самостоятельного решения об эвакуации объекта. Причем если должностное лицо не находится на месте, то ситуацию становится невоз- можно спрогнозировать. Таким образом, суммарная продолжительность ор- ганизационной составляющей будет зависеть от времени проверки сообще- ния; времени передачи сообщения лицу, принимающему решение; времени, требуемого ему для принятия решения и передачи указания оператору на включение СОУЭ.

Следует также учитывать время, затрачиваемое человеком на воспри- ятие сообщения о пожаре, которое составляет, как правило, около 20–25 с. (из которых 6–8 с. подается сигнал для привлечения внимания и 14–17 с. осмысляется текст). При этом, как показывают наблюдения, люди приступа- ют к активным действиям, прослушав сообщение как минимум 2 раза.

Подготовка к эвакуации связана с психологическими и физиологиче- скими особенностями оповещаемых людей. Получив сигнал о пожаре чело- век, за крайне редким исключением, не начнет немедленно эвакуироваться, а постарается завершить деятельность, в которую был вовлечен, обсудить ситуацию с коллегами, перепроверить сигнал, принять меры к тушению пожара и т. п., что может занять минуты и даже десятки минут.

Пожарная сигнализация и время обнаружения пожара

Системы пожарной сигнализации (ПС) принимают извещения о по- жаре от установленных в здании автоматических и ручных пожарных изве- щателей, регистрируют и обрабатывают эти сигналы, принимают решение о переходе в режим «Пожар» и формируют сигналы управления сис- темами противопожарной защиты. Автоматические пожарные извещатели

реагируют на изменения параметров окружающей среды, а ручные приво- дятся в действие человеком. Необходимо понимать, что извещение о пожа- ре не может поступить в систему ПС немедленно после начала возгорания. Сведения об инерционности срабатывания автоматических извещателей представлена в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Техническая инерционность автоматических пожарных извещателей

Вид пожарного извещателя Определение времени обнаружения Характеристика Время инерционности

Тепловой Математические модели пожара Не позволяет обнаружить пожар на ранней стадии 30–180 с

Дымовой Расчетные формулы Радиоизотопный Фотоэлектрический приведены в справочных

и учебных пособиях 5–10 c

Аспирационные (наиболее эффективны) Нет данных Позволяет Извещатели пламени (световые) Нет данных > 1 c

обнаружить пожар на ранней стадии Газовый Математические модели пожара > 1 c

Комбинированный (наиболее распростра- нены дымотепловые) Нет данных Недостаточно данных

В идеале, любая ПС должна обнаруживать пожар на самых ранних стадиях его развития и своевременно выдавать команду на запуск СОУЭ. Система также должна эффективно бороться с ложными тревогами и не фор- мировать команды на запуск СОУЭ в случае таковой. Переход системы ПС в режим «Пожар» и дальнейшее формирование команды на запуск СОУЭ зависит от принятой в системе ПС схемы обработки сигналов от пожарных извещателей. В настоящее время в отечественных нормах предусматрива- ются две принципиальные схемы формирования сигнала «Пожар». Первая схема (так называемая схема «ИЛИ») допускает формирование сигнала

«Пожар» при срабатывании одного пожарного извещателя. Вторая схема (схема «И») направлена на борьбу с ложными срабатываниями пожарной сигнализации и допускает формирование сигнала «Пожар» при одновремен- ном срабатывании не менее двух пожарных извещателей.

Очевидно, что чем меньше времени система ПС будет затрачивать на обнаружение пожара, тем раньше может быть запущена система СОУЭ. Не вдаваясь в технические детали построения систем ПС, подчеркнем, что у любой системы ПС всегда есть некоторая инерционность и этот параметр зависит от характеристик защищаемого объекта, характеристик пожарных извещателей, способов их расстановки и от принятого в системе ПС алго- ритма обработки сигналов от пожарных извещателей. Также отметим, что при сокращении времени обнаружения пожара будет уменьшаться время на-

нэ

чала эвакуации tи, соответственно, будет увеличиваться вероятность эва-

куации людей из здания до наступления критических значений ОФП.

Если в результате ложных тревог происходят частые ложные сраба- тывания системы ПС и соответствующие запуски системы СОУЭ, то с те- чением времени эффективность работы СОУЭ будет стремиться к нулю. Объясняется это тем, что люди просто привыкнут к сигналам оповещения и перестанут на них реагировать как на сигналы опасности. В результа- те, нельзя будет рассчитывать на адекватное поведение людей в условиях реального пожара. Реагирование будет начинаться не с сигналов оповеще- ния, а только после непосредственного столкновения с признаками ОФП.

Оповещение о пожаре. Типы СОУЭ

Система ПС предназначена для обнаружения пожара, для решения же задач оповещения и управления эвакуацией предназначена система СОУЭ. Требования пожарной безопасности к системам СОУЭ отражены в своде правил [1]. Предусматривается пять типов систем СОУЭ, каждый из ко- торых характеризуется совокупностью обязательных требований к функ- циональным характеристикам системы (см. табл. 2.2). Увеличение номера типа системы соответствует увеличению требований к ее функционально- му составу.

Наиболее простым набором функций должны обладать СОУЭ 1-го и 2-го типов. Подобными системами защищаются относительно небольшие объекты, где время блокирования путей эвакуации при пожаре достаточно невелико. На таких объектах нельзя «затягивать» время принятия решения на запуск СОУЭ, поэтому должно быть полностью исключено влияние чело- веческого фактора. Связи между системой ПС и системой СОУЭ 1-го или 2-го типа предусматриваются только автоматические без участия человека.

Системами 3-го, 4-го и 5-го типов оснащают уже более масштабные объекты. Такие здания лучше защищены от пожара и эвакуация из них происходит более длительное время. В системе ПС увеличивается количе- ство пожарных извещателей и приборов, усложняется алгоритм их работы и усложняется структура сетей связи, увеличивается и вероятность ложных

тревог. На таких объектах может усложняться и алгоритм эвакуации, на- пример, из-за необходимости поэтапной эвакуации людей из разных частей здания. Это приводит к увеличению количества возможных схем эвакуации и необходимости корректировки алгоритма работы системы СОУЭ уже в ходе эвакуации. Поэтому для систем 3-го, 4-го и 5-го типов предусмотрена возможность появления такого звена управления как человек-оператор, спо- собного влиять на формирование команд на запуск СОУЭ и на работу самой СОУЭ. Следует отметить, что в настоящее время в отечественных нормах нет четкого описания того, как именно должен действовать оператор, и выбор вида управления ложится на плечи проектировщика системы СОУЭ.

Таблица 2.2

Типы систем оповещения и управления эвакуацией [1]

Характеристика СОУЭ Наличие указанных характеристик у различных типов СОУЭ

1 2 3 4 5

Способы оповещения:

звуковой (сирена, тонированный сигнал и др.)

речевой (передача специальных текстов)

световой:

а) световые мигающие оповещатели; б) световые оповещатели «ВЫХОД»;

в) эвакуационные знаки пожарной безопасности, указывающие направление движения;

г) световые оповещатели, указывающие направление движения людей, с изменяющимся смысловым значением + + × × ×

– – + + +

× × × × ×

× + + + +

– × × + +

– – – × +

Разделение здания на зоны пожарного оповещения – – × + +

Обратная связь зон пожарного оповещения

с помещением пожарного поста-диспетчерской – – × + +

Возможность реализации нескольких вариантов эвакуации из каждой зоны пожарного оповещения – – – × +

Координированное управление из одного поста- диспетчерской всеми системами здания, связанными с обеспечением безопасности людей при пожаре – – – – +

Примечания: «+» – требуется; «×» – допускается; «–» – не требуется.

Системы 1-го типа предназначены для оповещения людей, хоро- шо знакомых с путями эвакуации, в зданиях (частях зданий, помещениях)

с незначительным количеством людей, с образованием при эвакуации люд- ских потоков плотностью 1 чел/м2 и ниже. СОУЭ 2-го типа применяются при условии, что на один выход при эвакуации с этажа приходится не более 50 человек.

В общем случае, СОУЭ 3-го типа применяются, если внутри здания на- ходятся группы людей, существенно различающиеся по степени осведом- ленности об эвакуационных путях (персонал и посетители) и способности самостоятельно эвакуироваться (медперсонал и больные, воспитатели и до- школьники, другие группы), а также в тех случаях, когда в многоэтажном здании при эвакуации на один выход на лестничную клетку приходится бо- лее 50 чел. Возможно применение многозонной СОУЭ 3-го типа в случаях, если в крупном здании одновременная эвакуация людей из всего здания не целесообразна (пожар в одной зоне оповещения не представляет угрозы для людей в других зонах) или не допустима (когда на путях эвакуации образу- ются людские потоки с плотностью 5 чел/м2 и более).

СОУЭ 4-го типа используются, если в здании могут находиться одно- временно 1 000 и более человек; горизонтальные эвакуационные пути имеют значительную протяженность (90 м и более); планировка помещений здания достаточно сложна, что затрудняет ориентирование в случае эвакуации при пожаре. СОУЭ 5-го типа предназначены для зданий повышенной этажности (высотой более 16 этажей), а также для многофункциональных зданий мень- шей этажности, где могут находиться одновременно 2 000 человек и более.

Относительно типов систем СОУЭ можно вывести общее правило – с ростом «масштаба» здания увеличивается и требуемый тип системы СОУЭ. Требования к оснащению системами СОУЭ зданий различных типов и раз- личных масштабов содержатся в [1].

Следует отметить, что влияние элементов СОУЭ на эффективность эва- куации проверялась неоднократно. Например, в работе [2] было показано, что использование СОУЭ для организации движения людских потоков ведет к увеличению количества людей, выбравших оптимальный (кратчайший) путь, и снижению количества выбравших критический путь эвакуации (рис. 2.2).

Исследованиями влияния различных типов систем оповещения на по- ведение людей при пожаре показано, что в случае предоставления детальной информации и инструкций можно ожидать более низкое значение времени начала эвакуации и более безопасную эвакуацию [3–5].

Существует и способ оповещения людей о пожаре звуком. Вид звуково- го сигнала аварийной эвакуации должен соответствовать международному стандарту [6], многие страны адаптировали этот документ в качестве на- ционального стандарта. В США, например, с 1996 года требуется, чтобы все новые системы оповещения использовали именно этот звуковой сигнал эвакуации. Целью подобного подхода является применение общего сигнала эвакуации, который бы распознавался каждым человеком именно как сигнал

о необходимости покинуть здание. К сожалению, вплоть до настоящего вре- мени, в отечественных нормах пожарной безопасности отсутствуют прямые ссылки на этот сигнал, как и отсутствуют вообще конкретные требования к виду звукового сигнала эвакуации. Остается надеяться, что в обозримом будущем этот недостаток будет устранен.

2011972195071Относительная частота, %

50

40

30

20

10

0Без указателейС указателямиРечевое

оповещение

Рис. 2.2. Влияние элементов СОУЭ на выбор маршрута эвакуации:

–

– оптимальный (кратчайший путь);– нейтральный; критический (наиболее продолжительный и загруженный)

Звуковой сигнал эвакуации должен использоваться только в случаях, когда необходима немедленная эвакуация людей из здания. В случае, если плановым действием в условиях пожарной опасности будет не эвакуация, а какие-либо другие действия, нужно использовать звуковой сигнал другого вида, отличного от [6]. Речь идет, например, о перемещении людей в безо- пасную зону внутри этого здания.

Следует упомянуть о том, что в зарубежных нормах [7] с 2007 года регламентируется применение таких устройств, как звуковые указатели эвакуационных выходов, основанных на эффекте бинаурального слуха. В от- личие от традиционных узкополосных звуковых пожарных оповещателей, работающих, как правило, на частотах не более 3 кГц, звуковые указатели излучают сигнал специального вида в широкой полосе частот от 20 Гц до 20 кГц. Подобные устройства позволяют человеку определять точное на- правление на источник звука и, соответственно, определять направление движения к эвакуационному выходу даже в условиях полной потери видимо- сти на путях эвакуации.

Неизвестно, проводились ли когда-либо исследования и анализ состава реальных сообщений для определения наилучших способов информирования

людей, находящихся в здании. Проблема заключается в том, что каждое зда- ние и каждый пожар уникальны. Речевое оповещение может усложняться из-за необходимости передавать разную информацию разным людям, в за- висимости от их местоположения относительно очага пожара, степени их подготовленности, их физического или психического состояния.

Есть некоторые общие рекомендации относительно того, какими долж- ны быть речевые сообщения [8]. Любое сообщение, адресуемое группе лю- дей, оказавшихся в аварийной ситуации, всегда должно быть направлено на организацию их поведения и преследует цель исключения элементов сти- хийности и паники. Учитывая основные принципы психологического воз- действия речевых текстов на людей в условиях сильного эмоционального стресса, сообщенияиинструкциидолжныотвечатьследующимтребованиям:

сообщение должно произноситься четким и уверенным голосом;

содержание и форма текстового материала должны быть направлены на максимальное снижение элементов неожиданности и внезапности;

при максимальной сжатости текста в инструкции должны быть ука- зания о последовательности действий людей и способы их обращения за помощью;

в сообщениях и инструкциях следует избегать употребления фраз с частицей «не», так как подобные выражения могут быть неверно истолко- ваны слушателями. Например, частица «не» может быть пропущена слуша- телем или он может решить, что частица «не» относится ко всему осталь- ному тексту. Подобным же образом следует с большой осторожностью ис- пользовать, например, такие слова как «семь» и «восемь». Звучание этих слов и им подобных может быть очень похожим при плохих акустических свойствах помещения;

обращения должны быть прямыми и утвердительными типа: «запре- щается…», «надо…», «необходимо, чтобы Вы…».

Особо следует выделить тексты обращения диспетчера к лицам, кото- рые оказались блокированными пожаром в здании. Текст необходимо стро- ить так, чтобы:

создать у людей уверенность в том, что помощь уже оказывается и что она действенна и оперативна;

обеспечить возможность диалога с пострадавшими для выясне- ния пожарной обстановки, в которой они оказались, опасных факторов пожара;

блокировать неадекватные и ошибочные действия пострадавших;

указать пострадавшим на конкретные действия по обеспечению лич- ной безопасности и оказанию помощи окружающим.

Обращение к человеку с просьбой успокоить других позволяет пере- ключить его внимание с собственного бедственного состояния на других и, в конечном счете, успокоиться самому.

Примерное содержание текстов:

«Внимание! Администрация просит Вас покинуть помещение»;

«Двигайтесь в сторону выхода в направлении, указанном световыми указателями. Пользоваться лифтами запрещается»;

«Выполняйте распоряжения представителя администрации»;

«Помогайте двигаться детям, женщинам и престарелым»;

«С диспетчером можете связаться по телефону у входа в цех»;

«Поднимайтесь на крышу. Вы будете спасены с помощью пожарного вертолета».

Пример неудачного сообщения: «Звук, который вы сейчас слышите, яв- ляется сигналом опасности. Если после данного сообщения вы услышите на вашем этаже сигнал эвакуации – не пользуйтесь лифтами, пройдите к бли- жайшей эвакуационной лестнице и покиньте этаж. Если на вашем этаже не слышен сигнал эвакуации, вы должны оставаться на своих местах и ожидать дальнейших указаний». Такое текст слишком длинный, двусмысленный и будет неверно восприниматься в условиях плохой слышимости.

Состав речевого сообщения должен точно соответствовать принятому в здании плану реагирования, характеристикам здания и людей, находя- щихся в нем, структуре системы пожарной сигнализации и оповещения, а также проверенной реакции обитателей здания на это сообщение. Особо нужно иметь в виду тот факт, что алгоритмом работы пожарной сигнализа- ции может предусматриваться запуск СОУЭ от удаленных от очага пожара ручного или автоматического пожарных извещателей.

Важно также, на каком языке произносится сообщение. Например, в [9] говорится о том, что экстренные аварийные сообщения должны передавать- ся на том языке, на котором говорит доминирующее большинство обитате- лей здания. Следует применять многоязычные сообщения, если есть вероят- ность, что внутри здания могут быть сосредоточены группы слушателей, не говорящих на этом доминирующем языке. Предполагается, что такие вре- менно присутствующие в здании группы посетителей будут «подхвачены» потоком эвакуирующихся и не будут являться изолированной группой.

Особенности поведения людей при пожарах

Поведение человека при пожаре – это система осознанных действий незащищенного человека с целью избежать воздействия критических значе- ний ОФП для себя и окружающих.

Как считает ряд специалистов, изучающих особенности поведения людей при пожарах, принятые представления о реагировании на сигналы опасности далеко не согласуются с реальностью. Например, время реаги- рования на сигнал тревоги по психофизиологическим данным составляет

всего 0,1–0,2 с. [2]. Однако результаты проведенных наблюдений в реальных ситуациях показывают, что реакция на сигнал крайней (смер- тельной) опасности бывает значительно замедленней и может достигать де- сятков минут [9].

Многие авторы получили данные, подчеркивающие, что информа- ция о пожаре воспринимается скептически, в результате только 20 % будут эвакуироваться немедленно. Такое поведение проявляется особенно ярко, если люди не видят непосредственных признаков развивающегося пожара. При пожаре в здании у людей также отмечается тенденция к потере чувства времени, которая часто приводит к трагическим последствиям.

Следует иметь в виду, что определенный процент людей (до 45 % в жи- лых зданиях [10]) не эвакуируются вообще или эвакуируются с существен- ной задержкой из-за случаев несрабатывания сигнализации или неподготов- ленности к действиям при пожаре.

Исследования поведения людей при пожаре позволили поставить дей- ствия человека при пожаре в зависимость от трех факторов [11]:

индивидуальных качеств человека (например, физическое состояние, подготовленность к действиям при пожаре),

его деятельности на момент пожара (например, сон или работа за пультом оператора атомной станции),

влияния окружающей среды (например, задымление путей эвакуа- ции, эффективность СОУЭ).

В рамках концепции постулируется, что статическая среда (определен- ное информационное поле) под воздействием пожара становится динамиче- ской. Окружающая среда и пожар оказывают влияние на человека, имеюще- го ряд индивидуальных особенностей. В ходе исследований удалось полу- чить яркое подтверждение данной концепции.

Установленные факторы, влияющие на поведение при пожаре, мож- но условно разделить на две группы: устойчивые факторы (пол, возраст [2, 10], темперамент [12], ограничение органов чувств, физические огра- ничения [13–15]), и временны�е факторы (сон/бодрствование [16], уста- лость, стресс [12], состояние опьянения), а также ряд дополнительных обстоятельств:

система оповещения [3, 18, 19];

действия персонала [19–21];

динамика ОФП [12];

социальные и родственные связи человека [10, 22–24];

противопожарный тренинг и обучение [19, 20];

тип здания [10, 11].

Было установлено, что женщины более склонны к оповещению о по- жаре, мужчины – к тушению пожара; пожилые люди в целом менее склон- ны к активным действиям. Экспериментально подтверждена более высокая

вероятность оказаться пострадавшим при пожаре при отсутствии противо- пожарной подготовки. Видимость пламенного горения, мощность теплово- го потока, распространение и плотность дыма будут влиять на намерение немедленно покинуть здание, тушить пожар, на выбор направления движе- ния. Например, чем ближе к очагу пожара находится человек, тем ниже ве- роятность его звонка в пожарную охрану. Если же люди находятся далеко от очага пожара, то они стремятся исследовать ситуацию и разузнать, где произошел пожар.

Поведение людей в значительной мере зависит от типа здания как комплексного показателя отношения человека к окружающей среде. Было также установлено, что в жилых зданиях люди ведут себя иначе, чем во всех других типах зданий. Это связано, как правило, с нежеланием покидать свое жилище, склонностью к защите имущества, продолжительностью сбора вещей и др. Кроме того, поведение людей в такой группе будет отличать- ся: каждый из членов группы будет стараться переложить ответственность на других.

Интересные данные о характере действий людей при пожарах пред- ставлены в табл. 2.3 и 2.4.

Таблица 2.3

Действия людей при получении сигнала «Пожар!» [10]

в зданиях различного назначения (с преобладанием жилых зданий)

Характер действий людей при пожарах Первые действия опрошенных, %

Тушить пожар 14,9

Исследовать ситуацию 12,2

Позвонить в пожарную охрану 10,2

Оповестить окружающих 8,1

Покинуть здание 7,9

Исследовать источник пожара 5,6

Увести членов семьи 5,4

Закрыть двери, оказать помощь окружающим, собрать вещи, выключить газ/электричество, одеться, бездействовать 35,7

Как показывают данные таблиц, действия людей при получении сигнала о пожаре имеют разную направленность и не связаны (как это иногда посту- лируется) с немедленным стремлением людей покинуть здание. Результаты опроса более 2 000 пострадавших при пожарах выявили действия и мотивы поведения людей на последующих этапах эвакуации (рис. 2.3).

Таблица 2.4

Действия людей при получении сигнала «Пожар!» в общественном здании [2]

Характер действий людей при пожарах Процент от числа опрошенных, %

Эвакуация имущества 3

Спасение членов семьи, окружающих 0

Оповещение администрации, других людей 25

Уход, бегство 14

Призыв о помощи 0

Участие в тушении пожара 0

Сообщение о пожаре в пожарную охрану 0

Сбор личных вещей, одевание 20

Сбор материальных ценностей, отключение электроэнергии 20

Пломбирование сейфов, закрытие и открывание окон, дверей 6

Попытка узнать причину пожара 2

Бездействие 10

Покидали ли вы здание? Нет: 45,5 % Почему «Нет»?

Да: 43 %

Почему Вы вернулись?

Спасти домашнее животное: 2 %

Спасти ценности: 13 %

Закрыть двери: 10 %

Позвонить в пожарную охрану: 2 %

Тушить пожар: 2 %

Оказать содействие пожарным: 9 %

Пожар

не серьезный: 5 %

Наблюдать

за пожаром: 19 %

Другое: 4 %

Да: 54,5 %

Пожар

Было безопасней

не серьезный:находиться там, 59 %где я был: 11 %

Тушил пожар: 21 %

Другое: 9 %

Какой выход Вы использовали?

С чьей помощью ВыВозвращались ли Вы покинули зданиев здание после эвакуации?

Нормальный: 95 %

Аварийный: 3 %

Собственной: 96,5 %

Пожарных: 2 %

Окно: 2 %

Другое: 1,5 %

Нет: 57 %

Рис. 2.3. Действия людей при пожарах [10]

Анализ полученных в ходе опроса данных демонстрирует интересные результаты: значительное количество (почти половина) людей при пожаре в жилом здании вообще не покидали здания, более того, успешно эвакуиро- вавшиеся люди возвращаются в горящие помещения, в том числе, например, чтобы понаблюдать за пожаром.

Определенный интерес [2] представляют данные о действиях людей различного пола и возраста в случае угрозы блокирования пожаром путей эвакуации. Для анализа поведения людей в рассматриваемой ситуации, ав- тором были выделены 3 группы характерных действий (активные и пассив- ные), совершаемых людьми при пожаре:

группа – действия, направленные на обеспечение безопасности, оказа- ние помощи или оповещение окружающих;

группа – самостоятельная эвакуация из опасной зоны;

группа – действия, связанные со сбором вещей, документов, выясне- нием обстановки или проявлением полного бездействия (табл. 2.5).

Таблица 2.5

Действия людей в зависимости от пола, возраста и характера развития пожара

Пол Возраст Процент людей, совершивших различные действия

После обнаружения пожара При угрозе блокирования

I группа действий II группа действий III группа действий I группа действий II группа действий III группа действий

Мужчины < 50 42,9 17,3 39,8 19,1 60,9 20,0

> 50 38,9 13,9 47,2 16,7 58,3 25,0

Женщины < 50 41,6 18,7 39,7 23,7 58,9 17,3

> 50 37,0 17,9 45,1 18,5 51,8 29,6

В результате было установлено, что при установлении угрозы блокиро- вания путей эвакуации резко возрастает количество действий, направленных на самостоятельную эвакуацию. При этом количество людей, вовлеченных в сбор вещей и тому подобные опасные действия, останется достаточно вы- соким – около 20 %. Данные табл. 2.5 также показывают, что в этой ситуа- ции женщины более склонны к действиям, направленным на оказание помо- щи окружающим. С увеличением возраста уменьшается количество людей, предпринимающих активные действия (I и II группы) по обеспечению их собственной безопасности в зоне воздействия ОФП и эвакуации и увеличи- вается количество людей, вовлеченных в пассивную деятельность.

Влияние пола и возраста на поведение при пожаре подтверждается дан- ными [10]. На рис. 2.4 приведены первые действия при пожаре в зависимо- сти от пола, а на рис. 2.5 – в зависимости от возраста.

Очевидность влияния многих факторов на формирование поведения людей в конкретной обстановке определила расширение сферы исследова- ний [25]. На Западе сформировалось направление исследований, посвящен- ных поведению человека при пожаре (Human Behavior in Fires). В рамках этих исследований было построено несколько моделей поведения людей в начале пожара, их примеры представлены на рис. 2.6–2.8. Их анализ по- казывает, прежде всего, различие в исходных позициях авторов. Попытка объединить различные моделируемые аспекты поведения человека привела зарубежных исследователей к формулированию концептуальной модели, на- званной «Человек – Среда – Пожар» (рис. 2.8). В рамках концепции утверж- дается, что «получаемая человеком информация и его действия обусловлены организационными и социальными факторами, а также физическими усло- виями, в которых он находится в зависимости от размещения в простран- стве» [11]. Таким образом, можно говорить о том, что окружающая среда во многом будет обуславливать деятельность человека при пожаре.

1900072-120292Тушить пожар Организовать эвакуацию Ограничить ущерб

Эвакуироваться

Позвонить в пожарную охрану Сбор дополнительной

информации

Оповестить окружающих

0510152025

Количество опрошенных, чел.

Рис. 2.4. Первые действия людей при пожаре в зависимости от пола:

– мужчины;– женщины

Процент людей

10

Организовать эвакуацию

7,5

5

2,5

Процент

людей

30

25

20

15

10

5

Эвакуироваться

0

0–10 11–20 21–30 31–40 41–50 51–60 61–71

Возраст, лет

70+

0

0–10 11–20 21–30 31–40 41–50 51–60 61–71 70+

Возраст, лет

Рис. 2.5. Первые действия при пожаре в зависимости от возраста

Низкий

Высокий

Проверка результата

Выполнение Оценка тактики

Выбор тактики Подтверждение

Обнаружение

Умеренный

Стресс

Высокий

3689591145923133952432402879Ситуация перед пожаром

Размещение Цели посещения Отношение к среде

Отношения с людьми в здании Тип здания

Процедура эвакуации Знакомство со зданием Внутренняя планировка здания Характеристика людей

Пол Возраст

Наличие физических ограничений

Социальное положение (роль) при пожаре

Этап t

1

Этап t

2

Этап t

3

Восприятие (ответная реакция)

Сигнализация Оповещение

Статус других жильцов Присутствие (роль) персонала Факторы среды

Вероятные действия

Тушить пожар Вернуться в здание Оповещение Неадаптивное поведение Бездействие Исследовать ситуацию Спасение/Поиск Движение к выходам Групповое поведение Рис. 2.6. Динамика поведения человека при пожаре, предложенная в [26]

Рис. 2.7. Модель поведения человека при пожаре [27]

П

П×С

С

П×С×Ч

П×Ч

С×Ч

Ч

Рис. 2.8. Взаимодействие «Человек (Ч) – Среда (С) – Пожар (П)» [11]

В России подобная концепция была высказана гораздо раньше [28], причем она опиралась на апробированные положения психологии безопас- ности и была более детализирована (рис. 2.9).

823499128215

Рис. 2.9. Блок-схема факторов, определяющих безопасность людей при пожаре в здании [12]

«В схеме выделяются, с одной стороны, человек, с другой – внутрен- няя среда здания. Внутренняя среда в данном случае – обобщенное поня- тие пространства, в котором возникает пожарная опасность и где человек подвергается воздействию опасных факторов пожара. Но внутренняя среда –

это не только геометрическое пространство, но и его оборудование, строитель- ные конструкции и отделка, это и продукты, обращающиеся в производстве, и системы, обеспечивающие производство и параметры искусственно создан- ной среды, ограждением которой является здание.

Для защиты человека от пожарной опасности, возникающей во вну- тренней среде, предусмотрена система противопожарной безопасности, включающая в себя целый комплекс воздействий на внутреннюю среду и на человека, направленных на предупреждение возникновения пожаров, борь- бу с ними и предупреждение несчастных случаев. Во взаимодействии этих трех систем складывается фактический уровень пожарной безопасности…

Даже в том случае, когда пожарная опасность возникает независимо от деятельности человека, его безопасность не может считаться результатом случая или только стихии пожара, поскольку высокие приспособительные и творческие возможности человека нередко позволяют ему своевременно обнаружить опасность и находить возможности, способы противостоять им в самых, казалось бы, безвыходных ситуациях. Эти способности человека имеют особое значение в начальной стадии развития пожара, когда само за- горание и интенсивное развитие опасных для жизни людей факторов пожара при распространении зажигания еще не контролируются и не подавляются активными средствами автоматической противопожарной защиты» [28].

Сложность чрезвычайной ситуации обычно заключается не в недостат- ке времени на реагирование, а в отсутствии времени на исправление допу- щенных ошибок. Поведение субъекта в опасной ситуации зависит не только от ее объективных условий, но и от того, насколько адекватно эти условия отражаются в его сознании. Степень же адекватности отражения субъектом опасных ситуаций, как показывают исследования, в значительной мере за- висит от его индивидуальных качеств. Рассмотрим некоторые особенности поведения людей в условиях экстремальной ситуации [29] (табл. 2.6).

При осознании опасности пожара поведение человека меняется. Как показывают психологические исследования эмоциональных процессов и стрессовых состояний, введение фактора угрозы физическому состоянию человека, угрозы смерти коренным образом меняет природу психических процессов у человека [2]. Поэтому, обсуждая вопросы поведения людей при пожарах, нельзя обойти вниманием термин «паника». Происхождением он обязан греческой мифологии, где бог лесов Пан изображался в виде человека с козлиными рогами, копытами и бородой и внушал людям безот- четный ужас при своем появлении.

В Большой советской энциклопедии указано, что паника (от греческого panikon – безотчетный ужас) – психологическое состояние, вызванное угро- жающим воздействием внешних условий и выраженное в чувстве острого страха, охватывающего человека или многих людей, неудержимого некон- тролируемого стремления избежать опасной ситуации.

Таблица 2.6

Основные характеристики поведения личности в экстремальной ситуации

Психические свойства и процессы Типичные проявления в экстремальной ситуации

Внимание Узкое, фиксированное на полученной травме

Аффективные привязанности Расширенные (зависимость) или суженные (отчуждение)

Аффективные реакции От глубокой депрессии

до ярких проявлений гнева и агрессии

Идентичность (образ Я) Диффузная, неопределенная

Ролевые представления Распавшиеся, ненадежные, извращенные

Способы поведения Деформированные или соответствующие более раннему этапу развития личности

Память Хаотичный доступ к воспоминаниям, порой амнезия

Активные решения и выборы Неосознанные, могут резко изменяться в соответствии с любой информацией, поступающей извне

Симптомы (проявления личностных нарушений) Соответствуют представления о травматическом стрессе, или психологической травме. Прямые

и косвенные просьбы о помощи

С медицинской точки зрения, паника (или паническая атака) – симпатоадреналовый криз (то есть выделение в кровь огромного количест- ва адреналина) с нарушением функции вегетативной нервной системы4, запускаемый высшими центрами нервной системы. Психофизиологи- ческий механизм паники состоит в индукционном5 торможении больших участков коры головного мозга, что предопределяет понижение сознатель- ной активности [29].

Психологические проявления паники заключаются в сужении диапазо- на восприятия информации, сложности переключения внимания, повыше- нии порогового значения сигналов и повышении двигательной активности. Психологи выделяют следующие причины паники при пожаре [30, 31]:

чувство безысходности, беспомощности и неспособности влиять на ситуацию. Как правило, это наблюдается в случае, если выходы или

4 Вегетативная нервная система – часть нервной системы, регулирующая деятель- ность органов кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения, а также обмен ве- ществ. Поддерживает функциональное состояние всех тканей организма («Большая со- ветская энциклопедия»).

5 Индукция (от лат. inductio – введение, наведение) в физиологии – функциональное взаимодействие нервных центров, характеризующееся изменением их возбудимости.

пути эвакуации заблокированы, или имеют недостаточную пропускную способность;

слабая социальная связь пострадавших. Например, неизвестны слу- чаи паники в жилых домах и в отдельных домах для одной семьи.

На проявление панической реакции также влияют психологическая предрасположенность, отсутствие объективной информации о пожаре, не- оптимальное поведение, подрывающее веру человека в себя и др.

В [32] указывается, что люди старше 42 лет проявляют паническую реакцию более часто по сравнению с молодыми людьми. Существуют дан- ные, предполагающие культурологические и национальные отличия реак- ций людей при панике. Авторы отмечают, что около 35 % людей проявляют желание уберечь себя за счет других.

Практически все исследователи отмечают, что паника является «очень нетипичной реакцией» и что это «статистически нечастый вид поведения». Шокирующие случаи выпрыгивания людей из окон здания при пожаре вы- званы призрачной надеждой спастись и (или) избежать мучительной смерти от огня. Возвращение людей в горящее здание вполне может иметь под со- бой логическую основу, если в здании остались члены семьи. Выбор более удаленного выхода для эвакуации вполне может быть связан с незнанием планировки здания, а не проявлением панической реакции.

Знание особенностей эмоциональных и поведенческих компонентов деятельности людей при пожаре позволит более эффективно и обоснован- но подходить к требованиям обеспечения пожарной безопасности людей. В то же время ни одно предложение или конструктивная разработка не мо- гут быть оценены по степени их эффективности в плане обеспечения безо- пасности, если они не проанализированы с точки зрения из взаимодействия с эвакуирующимися людьми.

Время начала эвакуации

Время начала эвакуации может достигать до 90 % времени общей эва- куации людей, являясь при этом одним из наименее исследованных этапов в процессе эвакуации людей.

Значительные затраты времени связаны с психологическими особен- ностями восприятия сигнала о пожаре (восприятие, проверка, сбор допол- нительной информации, принятие решения, получение указаний и пр.), в том числе с эффективностью системы оповещения, и действиями, которые совершает человек (тушение пожара и ограничение его распространения, организация эвакуации, выбор маршрута эвакуации).

На сегодняшний день зафиксированный разброс средних значений вре- мени начала эвакуации составляет от 1,7 мин. [33] до 187,8 мин. [9]. Такой

разброс связан с многофакторностью [34] воздействующих на человека об- стоятельств, в том числе даже культурологических особенностей [35].

В отличие от остальных исследований процесса эвакуации людей, на- пример, исследований пропускной способности эвакуационных выходов, установления скоростей движения людей в потоке и влияния плотности на скорость движения, исследованию времени начала эвакуации внимание ста- ло уделяться лишь 20–30 лет назад, и, следует отметить, что значительного прогресса не наблюдается. Одна из постановочных работ по этой теме – это исследования [9], в котором автор лишь собрал и обобщил опубликованные данные, не проводя их анализа. В дальнейшем было опубликовано несколь- ко работ, исследующих частные аспекты временны�х характеристик време- ни начала эвакуации людей [36–38]. Одной из самых интересных является совместная работа международной группы ученых, исследующих совокуп- ность факторов, повлиявших на эвакуацию людей из башен Всемирного торгового центра [39].

Установление влияния на величину времени начала эвакуации много- численных факторов (видов деятельности в зданиях различного назначения, возрастного состава находящихся в здании людей, их физического и физио- логического состояния, инерционности систем обнаружения и оповещения) показывает, что время начала эвакуации должно нормироваться как случай- ная величина, поскольку только так становится возможным учет влияния перечисленных факторов на наблюдаемый разброс его значений.

В настоящий момент время начала эвакуации нормируется при расчете пожарных рисков. В рамках методики [40] используются крайние значения

распределения m(tнэ) + 3σ(tнэ), что ведет к прогнозированию самой пессими- стичной ситуации (табл. 2.7). Кроме того, подразумевается, что движение

всех эвакуирующихся людей к выходам начинается одновременно для всех

нэ

спустя t , таким образом, обуславливается максимальная нагрузка на эва-

куационные пути и выходы.

В рассматриваемом документе время начала эвакуации принимает- ся одновременным для всех людей, находящихся в различных помещени- ях объекта, что для здания в целом невозможно. Во всех ранее проведен- ных исследованиях [33–39], напротив, указывается, что время начала эвакуации не является одновременным и подчиняется тому или иному зако- ну распределения. Одновременность эвакуации отмечается лишь в заль- ных помещениях, где пожар может быть обнаружен сразу всеми (например, пожар в ночном клубе «Хромая лошадь» 5 декабря 2009 г.).

Интересно оценить зарубежный опыт. Такой документ как ISO TR 16738 более дифференцированно учитывает влияние различных факторов: не толь- ко характеристик здания, например, B1 (небольшой магазин) – B3 (крупный транспортный терминал); системы оповещения А1 (автоматическое опо- вещение всего здания) – А3 (зонное оповещение с ручным включением),

но и уровень противопожарного менеджмента М1 (высокая культура безо- пасности) – М3 (выполнение минимальных требований пожарной безо- пасности). В приложениях к стандарту приводится, по меньшей мере, 15 параметров, которые характеризуют время начала эвакуации. Однако указанные факторы не ранжированы и их влияние на время начала эвакуа- ции количественно не описано, рис. 2.10.

Таблица 2.7

Время начала эвакуации в соответствии с методикой расчета пожарных рисков [40]

Класс функциональной пожарной опасности зданий и характеристика контингента людей Значение времени начала эвакуации людей t , мин.

нэ

Здания, оборудованные СОУЭ Здания,

не оборудованные СОУЭ

I–II

типа III–V

типа Здания детских дошкольных образовательных учреждений, специализированных домов престарелых и инвалидов (неквартирные), больницы, спальные корпуса образовательных учреждений интернатного типа и детских учреждений; многоквартирные жилые дома; одноквартирные жилые дома, в том числе блокированные (Ф1.1, Ф1.3, Ф1.4). Люди могут находиться в состоянии сна, но знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов 6,0 4,0 9,0

Гостиницы, общежития, спальные корпуса санаториев и домов отдыха общего типа, кемпингов, мотелей

и пансионатов (Ф1.2). Жильцы могут находиться в состоянии сна и недостаточно знакомы

со структурой эвакуационных путей и выходов 3,0 2,0 6,0

Здания зрелищных и культурно-просветительных учреждений; здания организаций по обслуживанию населения (Ф2, Ф3). Посетители находятся

в бодрствующем состоянии, но могут быть не знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов 3,0 1,0 6,0

Здания научных и образовательных учреждений, научных и проектных организаций, органов управления учреждений (Ф4). Посетители находятся в бодрствующем состоянии и хорошо знакомы

со структурой эвакуационных путей и выходов 3,0 1,5 6,0

Безусловно, качество поддержания противопожарного режима на объ- екте оказывает существенное влияние на время начала эвакуации, однако, для решения практических задач такой вариант сложно реализуем. Во- первых, его невозможно установить на стадии проектирования здания, а во-вторых, нет методик для оценки уровня менеджмента.

Частота

М1

М2

М3

Время начала эвакуации, с

Рис. 2.10. Влияние уровня противопожарного менеджмента на время начала эвакуации людей

Следует подчеркнуть, что в настоящее время продолжаются исследо- вания, направленные на адекватное нормирование значений времени начала эвакуации людей и закона его распределения.

Обучение правилам поведения при пожаре и план эвакуации

Безопасность людей при пожаре во многом зависит от того, насколько качественно была проведена их противопожарная подготовка. Результаты исследований подтверждают этот, в общем-то, очевидный факт: большин- ство погибших на пожарах не имели должной противопожарной подготов- ки. Интересна аналогия со статистикой дорожно-транспортных происше- ствий: основной причиной гибели людей в ДТП является наезд на пешехода, и большинство пострадавших пешеходов не имели водительского удосто- верения. Следовательно, большему риску подвергаются те люди, у которых нет полного представления о процессе, в который они вовлечены.

Для более развернутого исследования влияния уровня поддержания противопожарного режима на время начала эвакуации в административ- ных зданиях одной ведомственной принадлежности был проведен опрос 520 сотрудников по специально разработанной анкете. Она состояла из 18 вопросов: демографические и социальные характеристики респондента, способы и эффективность оповещения о пожаре, оценка процесса эвакуа- ции, противопожарное обучение и характеристика пожарной безопасности здания. В опросе участвовало приблизительно равное количество мужчин и женщин трудоспособного возраста с преобладанием людей в возрасте 31–40 лет (37,2 % от общего числа опрошенных). Среди опрошенных было 20,6 % руководителей и 63,6 % сотрудников-специалистов; остальные яв- лялись сотрудниками службы охраны и других служб здания. В результа- те анкетирования было установлено, что 31,5 % сотрудников не уверены

в пожарной безопасности здания. Причем сотрудники, работающие на руко- водящих должностях, были менее уверены в пожарной безопасности здания, чем сотрудники-специалисты. 45,2 % сотрудников не проходили никакого противопожарного обучения, а более трети (36,5 %) из числа прошедших обучение предпочли бы пройти дополнительный тренинг. Более того, техни- ческие специалисты, например, электрики, инженеры службы эксплуатации здания вообще оказались не обучены мерам пожарной безопасности.

Опыт оценки уровня подготовленности людей к действиям при пожаре на различных объектах позволяет выявить две основные проблемы: форма- лизм или даже полное игнорирование необходимости противопожарного об- учения и использование неэффективных методов проведения занятий. Этот аспект мы рассмотрим более подробно.

Как правило, для обучения мерам пожарной безопасности (за исключе- нием практических занятий) используются стандартные методы проведения занятий: лекции, плакаты и возможно памятки и брошюры. Рассмотрим их эффективность на основе данных [41], показывающих процент информа- ции, усвоенной после обучения:

печатная информация (чтение) – 10 %;

лекции, аудиозапись (прослушивание) – 20 %;

слайды, плакаты, кодограммы (просмотр) – 30 %;

видеофильмы, телепрограммы (просмотр и прослушивание) – 50 %;

групповые дискуссии (проговаривание) – 70 %;

моделирование ситуации, деловые игры (проговаривание выполняе- мых действий) – 90 %.

Приведенные данные показывают, что наиболее эффективными ин- струментами подготовки являются видеофильмы, групповые дискуссии и ролевые игры, наименее – чтение инструкции и прослушивание лекций. Интересно оценить и мнение самих обучаемых. Ниже приведены результа- ты интернет-опроса «Противопожарное обучение»6 (табл. 2.8).

Таблица 2.8

Оценка различных средств противопожарного обучения

Вопрос: Какие наглядные средства противопожарного обучения Вы бы предпочли? Процент от числа опрошенных

Брошюра 13,0

Плакат 17,4

Видеофильм 33,7

Компьютерный тренажер 35,9

6 Опрос проводился на сайте www.FireEvacuation.ru в марте 2011 – феврале 2012 г.

Всего проголосовало 537 человек.

Ответы позволяют выявить явных фаворитов среди средств обучения: почти 70 % сделали выбор в пользу видеофильмов и компьютерных трена- жеров. Основное преимущество указанных средств заключается в том, что обучаемым удается глубже погрузиться в проблему и даже попытаться представить себя в такой ситуации. Согласно медицинским данным, 87 % информации человек получает через глаза, 9 % – через уши и 4 % – через остальные органы чувств. А при проведении обучения очень сложно про- демонстрировать задымление помещений и тем более воспроизвести по- жар на объекте. Именно поэтому 90 % обученных с помощью компьютер- ного тренажера сочли этот подход крайне действенным средством обуче- ния. Однако следует указать на необходимость участия профессионалов в разработке подобных материалов. Например, в результате небольшого экс- перимента с сотрудниками торговой компании, после просмотра учебного видеофильма «Действия при пожаре» 20 опрошенных сотрудников описали 7 (!) различных сценариев необходимых действий, хотя режиссер фильма пытался изложить всего один…

Многие исследователи оперируют сходными понятиями, которые можно условно назвать «расчетные группы людей», то есть группа людей, которая определяет успешность эвакуации. Например, при пожаре в общест- венных зданиях (в больницах, школах, магазинах, дискотеках) именно персонал будет определять ход эвакуации людей и являться фактически «ди- рижерами» эвакуации. Очевидно, что обучение действиям при пожаре надо проводить именно для такой группы людей.

Анализ действий персонала при пожаре в различных общественных зданиях выявил на удивление схожий процент сотрудников, выполняющих инструкции о действиях при пожаре – 30–40 %. С одной стороны, вероятно и не следует ожидать хороших результатов от людей, специально не под- готовленных к такой деятельности, с другой стороны, такого количества вполне достаточно для обеспечения безопасности людей при правильной организации эвакуации в целом и функционировании систем пожарной автоматики.

Результаты обучения должны быть отражены в плане эвакуации, ко- торый представляет собой заранее разработанную схему, где указаны пути эвакуации, эвакуационные выходы, установлены правила поведения людей, порядок и последовательность действий в условиях чрезвычайной ситуации (см. Прил. 2). Однако план эвакуации будет представлять собой бессмыслен- ный документ, если не проводить его отработку в ходе проведения учебных эвакуаций, замысел которых может варьироваться (табл. 2.9).

Наиболее эффективным мероприятием является неанонсированная эвакуация, именно такой подход позволяет максимально точно диагности- ровать ситуацию на объекте и разработать комплекс мер по совершенство- ванию подготовки людей к действиям при пожаре. Более того, как отмечают

физиологи, «сами по себе стрессовые воздействия умеренной силы имеют тренирующий характер и приводят к адаптации к ним функциональных систем человека» [42, С. 48].

Таблица 2.9

Виды учебных эвакуаций (отработок планов эвакуации)

Вид учения Цель Описание

Тренировочная эвакуация Формирование требуемых умений и навыков Участники предупреждены об учебных целях эвакуации и подготовлены к учению. Наблюдатели и оборудование расставлены открыто

Анонсированная эвакуация Закрепление (проверка) выработанных навыков и умений в ситуации,

приближенной к реальной Участники предупреждены об учебных целях эвакуации, но, как правило, не информированы

о времени и сценарии учения

Неанонсированная эвакуация Закрепление (проверка) выработанных навыков и умений в ситуации,

максимально приближенной к реальной Никто (кроме высшего руковод- ства) не знает о проведении учения. Учение максимально приближено к реальности

Однако по ряду причин как объективного (сложность проведения, на- пример, в больницах), так и субъективного (низкая культура безопасности) характера, только около 10 %7 сотрудников различных организаций при- нимают участие в учебных эвакуациях, что, конечно, имеет резко отрица- тельный эффект: «детренированность двигательной системы и функцио- нальных систем организма человека, обеспечивающих мышечную работу энергетическими и пластическими ресурсами, создает предпосылки, при которых неожиданные психоэмоциональные воздействия на человека, и даже не очень большая физическая нагрузка, вызывает сильную стресс- реакцию» [42, С. 48].

Следует отметить, что вопросы организации тренировок по эвакуации персонала при пожаре наиболее подробно изложены в методических ука- заниях [43]. В частности, рассмотрены вопросы подготовки и проведения тренировок, анализ (разбор) результатов противопожарной тренировки и подведение ее итогов, приведены рекомендуемые варианты поведения при пожаре и многое другое.

7 По данным личных опросов, проведенных авторами.

аб

Рис. 2.11. Иллюстрация низкой культуры безопасности на различных объектах:

а – размещение торгового оборудования на месте эвакуационного выхода;

б – загромождение путей эвакуации в больнице

Подводя итог этому небольшому разделу, хочется подчеркнуть, что ка- чественное обучение действиям при пожаре и повышение культуры безо- пасности в целом может существенно снизить риск и сохранить множество жизней. На рис. 2.11 приведены примеры, иллюстрирующие безответствен- ность в действии.

Дополним наше изложение некоторыми примерами. При пожаре 18 но- ября 1987 года на станции Кингс-Кросс лондонского метрополитена погиб 31 человек [44]. Комиссия по расследованию пожара установила, что основ- ным фактором, повлекшим гибель людей, была задержка начала эвакуации работниками станции метро: сохранился ответ билетного контролера одно- му из пассажиров, который рассказал о пожаре на станции: «Вы уже третий человек, который говорит мне об этом, наверное, мне следует пойти и по- смотреть, в чем дело». Не менее абсурдные высказывания были зафиксиро- ваны при проведении анкетных опросов в нашей стране. В результате опро- са в одной из больниц выяснилось, что, по мнению персонала, «у нас пожар никогда не произойдет» и «при пожаре в первую очередь надо спасать доку- ментацию». Ответы учителей одной из школ также не оставят специалистов равнодушными: «при пожаре надо спустить детей по шторам», «облиться водой и пройти в класс для сбора материальных ценностей». Комментарии, как говорится, излишни…

Литература

СП 3.13130.2009. Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре.

Дутов В. Н., Чурсин И. Г. Психофизиологические и гигиенические аспекты дея- тельности человека при пожаре. – М.: Защита, 1992.

Proulx G., Sime J. D. To Prevent “Panic” in an Underground Emergency: Why not Tell People The Truth? Proceed. of the Third Inter. Symp. on Fire Safety Science, 1991, pp. 843–852.

Proulx G. The Time Delay to Start Evacuation Upon Hearing a Fire Alarm. Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society 38th Annual Meeting, 1994.

Brennan P. Timing Human Response in Real Fires. Proceedings of the Fifth Interna- tional Symposium on Fire Safety Science, 1997.

ISO 8201:1987. Acoustic-Audible emergency evacuation signal. International Stan- dard Organisation, 2013.

NFPA 72–2013. National Fire Alarm Code. National Fire Protection Organisation, 2013.

РНД 73–45–89. Временное руководство по проектированию систем оповещения о пожаре и управления эвакуацией людей при пожаре объектов народного хозяйства. – Новосибирск: Спецавтоматика, 1989. – 149 с.

Fahy R., Proulx G. Toward creating a database on delay times to start evacaution and walking speeds for use in evacuation modeling. 2nd Inter. Symp. on Human Behaviour in Fire. (Shields et al), MIT, Boston, Interscience Communication Ltd, 2001, pp. 175–184.

Wood P. G. The Behaviour People in Fires. British Note 933, November, 1972.

Sime J. Understanding Human Behaviourin Fires:An Emerging Theoryof Occupancy/ Inaguration Lecture on 14 October, 1999. – University of Ulster, 1999.

Pearson R. G., Joost M. G. Egress Behaviour Response Times of Handicapped and Elderly Subjects to Simulated Residentional Fire Situations. Washington, National Bureau of Standarts, 1983.

Boyce K. E. Egress Capabilities of People with Disabilities. PhD Thesis. University of Ulster, Belfast, 1996.

Proulx G. Housing Evacuation of Mixed Abilities Occupants – a Case Study. CIW W14 Fire Engineering for People with Mixed Abilities, University of Ulster, 1993, pp. 229–246.

Bruck D. The who, what, where and why of waking to fire alarms: a riview // Fire Safety Journal, vol. 36, pp. 623–639, 2001.

Bellamy L. L., Geyer T. A. W. Experimental Programme to Investigate Informative Fire Warning Characteristics for Motivation Fast Evacuation. Borehamwood, UK, Fire Research Station, 1990.

British Standard BS DD240 Fire Safety Engineering in Buildings Part 1: Guide to the Application of Fire Safety Engineering Principles, British Standards Institution, 1997.

Pauls J. L. Building Evacuation: Findings and Recommendations. Fires and Human Behaviour. D. Canter, London, John Wiley and Sons: pp. 251–276, 1980.

Brennan P., Tomas I. Predicting evacuation response and fire fatalities. 2nd Inter. Symp. on Human Behaviour in Fire. (Shields et al), MIT, Boston, Interscience Communication Ltd, 2001, pp. 321–332.

Котик М. А. Психология и безопасность. – Таллин: Валгус,1984.

Samochine D. A. Toward an understanding of the concept of occupancy in relation to staff behaviour in fire emergency evacuation of retail stores, PhD Thesis, University of Ulster, 2004.

Bryan J. L. APhenomenon of Human Behaviour Seen in Selected High-Rise Buildings Fire. Fire Journal November, pp. 27–90, 1985.

Шильдс Т. Дж., Бойс К. Е., Самошин Д. А. Исследование эвакуации из торговых комплексов // Пожаровзрывобезопасность. – 2002. – № 6. – С. 57–66.

Jones B. K., Hewitt A. Leadership and Group Formation in High Rise Building Evacuations. Proceed. Of The 1st Inter. Symp. On Fire Safety Science, New York, 1986.

Human Behaviour in Fire. Proceed. of the 1st Inter. Symp., Belfast, UK, University of Ulster, 1998.

Bryan J. L. Implications for Codes and Behaviour Model from the Analysis of Behavior Response Patterns in Fire Situations as Selected from the Project People and Project People II Study Programs, University of Maryland, 1983.

Gwynne S., Galea E. R., Owen M., Lawrence P. J. An investigation of the aspects of occupant behavior required for evacuation modeling. Journal of Applied Fire Science, vol. 8(1), 1998–99, pp. 19–59.

Холщевников В. В., Никонов С. А. Проблемы обеспечения безопасности людей при пожарах на стадии проектирования зданий и сооружений // Материалы семинара

«Проблемы обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений». – М.: Знание, 1989.

Марищук В. Л., Евдокимов В. И. Поведение и регуляция человека в условиях стресса. – СПб: Издательский дом «Сентябрь», 2001.

Keating J. P. The Myth of Panic // Fire Journal, vol. 26(3), 1982, p. 57–61, 147.

Keating J. P., Loftus E. F., Manber M. Emergency Evacuation During Fires: Psychological Consideration. 1984.

Wolman B. B. International Encyclopedia of psychiatry, psychology, psychoanalytic and neurology. New York, Aesculapius Publisher, 1977.

Шильдс Д., Бойс К. Е., Холщевников В. В., Самошин Д. А. Поведение персонала торговых комплексов при пожаре. Часть 1. Анализ реальных пожаров и видеозаписей неаносированных эвакуаций с целью количественного и качественного описания влия- ния персонала на ход эвакуации // Пожаровзрывобезопасность. – 2005. – № 1. – С. 44–52.

Самошин Д. А. Расчет времени эвакуации людей. Проблемы и перспективы // Пожаровзрывобезопасность. – 2004. – № 1. – С. 33–46.

Galea E., Deere S., Sharp G., Filippidis L., Hulse L. Investigating The Impact Of Culture On Evacuation Behaviour. Proceedings of the 12th International Fire Science & Engineering Conference, Interflam 2010, 5–7th July 2010, University of Nottingham, UK, vol. 1, pp. 879–892.

Spearpoint M. J. The effect of pre-movement on evacuation times in a simulation model. Journal of Fire Protection Engineering, 2004, 14 (1), pp. 33–53.

Chu Guanquan, Sun Jinhua The Effect of Pre-movement Time and Occupant Density on Evacuation Time. Journal of Fire Sciences, may 2006, 24: pp. 237–259.

Machado Tavares R., Gwynne S., Galea E. R. Collection and Analysis of Pre- Evacuation Time Data Collected from Evacuation Trials Conducted in Library Facilities in Brazil. Journal of Applied Fire Science, vol. 15, Number 1 / 2006–2007: pp. 23–40.

McConnell N. C., Boyce K. E., Shields J., Galea E. R., Day R. C. and Hulse L. M., “The UK 9/11 evacuation study: Analysis of survivors’ recognition and response phase in WTC1”. Fire Safety Journal 45, 2010, pp. 21–34.

Приказ МЧС России от 30.06.2009 г. № 382 «Об утверждении методики опре- деления расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях раз- личных классов функциональной пожарной опасности».

Goldstein I. L. Training in organisation: Needs Assessment, Development and Evaluation. 3rd edn, Pacific Grove, CA: Brooks/Cole, 1999.

Захаров Е., Карасев А., Сафонов А. Энциклопедия физической подготовки. – М.: Лептос, 1994.

Кириллов Г. Н., Ненашев Ю. П., Хондожко Ю. П. Организация тренировок по эвакуации персонала предприятий и учреждений при пожаре и иных чрезвычайных ситуациях. – М., 2007.

Donald I., Canter D. Behavioural Aspects of the King’s Cross Disaster. Fires and Human Behaviour. D. Canter (Ed.), David Fulton Publisher, London, 1990, pp. 15–30.

Глава 3

ЛЮДСКОЙ ПОТОК

Особенности движения людей в составе потока

Плотность людского потока

Скорость движения людского потока

Интенсивность движения

Пропускная способность участка пути

Особенности движения людей в составе потока

Приняв решение об эвакуации, человек выходит на начальный участок эвакуационного пути. Это может быть проход между рабочими местами или оборудованием, проход между рядами зрительных мест, свободное про- странство около места нахождения человека, соединяющие его с выходами из помещения. Одновременно с ним на этот участок могут выходить и дру- гие люди. Они выбирают направление движения к тому или иному выходу и тем самым определяют маршрут своего движения, то есть последователь- ность участков эвакуационных путей, которые они должны пройти для того, чтобы попасть в безопасное место. Множество людей, одновременно иду- щих по общим путям в одном направлении, образует людские потоки.

Несмотря на очевидность такого определения, оно не определяет ни структуры, ни характеристик людского потока как процесса, явно имею- щего социальную природу и показатели, далекие от привычных при опи- сании физико-технических явлений (потоков жидкостей, электрического тока, сыпучих веществ и т. п.). Вероятно, именно эти различия и объясняют тот факт, что этот веками наблюдаемый процесс не получил технического описания, пригодного для использования при проектировании коммуника- ционных путей и для разработки мероприятий по обеспечению безопасно- сти эвакуации людей в чрезвычайных ситуациях.

По-видимому, непростая для человеческого восприятия структура люд- ского потока определила первоначальное его описание как массы людей, со- стоящей из рядов идущих в затылок друг другу людей – «элементарных по- токов» [1]. Такая модель быстрее соответствует воинскому подразделению на марше, чем неорганизованному перемещению людей, обгоняющих друг друга или идущих каждый в своем темпе и со своими целями.

Потребовались долговременные многочисленные натурные наблю- дения людских потоков [2] и теоретические исследования, основанные на их результатах, прежде чем сформировалось современное представление

O

2

A

Поток людей

A

1

Заметный человек

O

Наблюдатель

l

а

D

В

1

в

Δl

L

Маяк

δ

о структуре и характеристиках людского потока, отражающее его суть в тех- нических параметрах процесса. Имеющиеся методы фиксации параметров людского потока приведены на рис. 3.1.

H

L

бг

Рис. 3.1. Методы фиксации данных в натурных наблюдениях и экспериментах:

а – визуальный; б – кино-фотосъемка; в – учет перспективных искажений;

г – пример кинограммы движения людей

Натурные наблюдения показывают, что людской поток обычно имеет вытянутую сигарообразную форму (рис. 3.2).

1321523189993Направление движения

Δδ

δ

b

Δδ

123

Рис. 3.2. Схема людского потока:

1 – головная часть; 2 – основная; 3 – замыкающая

«Размещение людей в потоке (как по длине, так и по ширине) имеет всегда неравномерный и часто случайный характер. Расстояние между иду- щими людьми постоянно меняется, возникают местные уплотнения, кото- рые затем рассасываются и возникают снова. Эти изменения неустойчивые во времени…» [3]. Следовательно, на участке, занимаемом потоком, мо- гут образовываться части с различными параметрами. При этом головная

и замыкающая части состоят из небольшого числа людей, двигающихся, соответственно, с большей или меньшей скоростью, чем основная масса людей в потоке. При эвакуации головная часть потока уходит с большей ско- ростью вперед, и по длине и числу людей возрастает, а замыкающая часть, наоборот, уменьшается.

Ширина потока b, как правило, обусловливается свободной для дви- жения шириной участка, ограниченного ограждающими конструкциями, которые нарушают равномерность распределения людей в потоке, посколь- ку между ограждающими конструкциями и потоком людей при движении всегда образуются зазоры Δδ, соблюдаемые людьми из-за неизбежного рас- качивания при ходьбе и опасения задеть конструкцию или какую-нибудь вы- ступающую ее деталь. Поэтому движение людей в середине потока проис- ходит при большей плотности, чем по его краям. Ширина пространства, ко- торое людской поток использует для движения, называют шириной потока или эффективной шириной участка пути [4]. Величины зазора, на которые уменьшается эффективная ширина участков различных видов пути в свету, приведены в табл. 3.1. Однако в дальнейшем, для упрощения изложения ма- териала, ширину потока будем принимать равной ширине участка.

Таблица 3.1

Разница между эффективной шириной и шириной в свету участков различных видов пути

Вид пути Величина зазора Δδ, см

Лестничный марш с оградой, перилами 25

Проход между кресел в зрительном или спортивном зале 0

Коридор, пандус 10–15

Препятствие 10

Дверной проем, проем 10–15

Движение людей в потоке не прямолинейно и имеет сложную траекто- рию, что иллюстрирует кинограмма, приведенная на рис. 3.1 г.

Наблюдаемыми параметрами людского потока являются: количество людей в потоке N; плотность D; скорость V; величина потока Р.

Плотность людского потока

Плотность людского потока D, чел/м2, – отношение количества людей в потоке N к площади занимаемого им участка, имеющего ширину b (для простоты вычислений ширину потока принимают равной ширине участка) и длину l:

.(3.1)

Диапазон возможных плотностей проиллюстрирован на рис. 3.3.

957191218207

Рис. 3.3. Иллюстрация значений плотностей людского потока

Плотность потока определяет свободу движения людей в нем, и, как следствие, соответствующий уровень комфортности людей. В зависимости от значений плотности предложено различать несколько уровней комфорт- ности людей в потоке (табл. 3.2) [5].

Свободное пространство в потоке зависит не только от количества че- ловек, но и от площади, занимаемой каждым из них, поэтому определенную роль играют габариты людей, рис. 3.4.

Для учета габаритов людей было предложено вводить в расчет плот- ности потока площадь, занимаемую человеком (его горизонтальную проек- цию f, м2, см. Прил. 3) [3]:

, м2/м2.(3.2)

Формой горизонтальной проекции человека принят эллипс, диамет- ры которого соответствуют ширине и толщине тела человека (рис. 3.5 а). Площадь эллипса f = 0,25πac.

Таблица 3.2

Характеристики уровней комфортности

Плотность, чел/м2 Уровень комфорта Расстояние между людьми, м Характеристика уровня

Горизонтальная поверхность. Движение

0,3 A – Свобода движения и выбора направлений

0,4 B – Свобода движения и выбора направлений. Небольшие конфликты

0,7 C – Свобода движения и выбора направлений ограничена

1,1 D – Скорость движения ограничена. Наиболее высокая плотность для общественных зданий

2,2 E – Скорость движения ограничена, наблюдается частое изменение ритма движения. Движение вперед с высокой скоростью возможно только маневрированием. Существование такой плотности допускается только на короткие интервалы времени

Более 2,2 F – Скорость движения крайне ограничена. Движение вперед с высокой скоростью возможно только маневрированием. Частые неизбежные контакты с окружающими, потеря контроля над ситуацией и нарушение нормального функционирования коммуникационного пути

Горизонтальная поверхность. Скопление, очередь, зона ожидания

0,8 A Свыше 1,2 Свободное движение в зоне ожидания

1,1 B 1,1–1,2 Ограниченное движение в зоне ожидания без контактов с окружающими

1,5 C 0,9–1,1 Ограниченное движение в зоне ожидания с контактами с окружающими

3,6 D 0,6–0,9 Размещение без контактов с окружающими. Движение в зоне ожидания ограничено

5,4 E Менее 0,6 Размещение с контактами с окружающими

Более 5,4 F Физический контакт Тесный физический контакт с окружающими

аб

Рис. 3.4. Плотность 3 чел/м2:

а – взрослые люди (занимают 37,5 % площади участка);

б – дети (занимают 10,5 % площади участка)

2159101240917

a

c

f

аб

Рис. 3.5. Площадь горизонтальной проекции человека:

а – расчетная; б – действительная

Следует отметить, что действительная форма горизонтальной проек- ции человека несколько отличается от эллипса (рис. 3.5 б). Однако с учетом разнообразия физических данных и одежды принятое допущение несуще- ственно искажает фактические размеры и форму горизонтальной проекции. Размеры людей изменяются в зависимости от физических данных, возрас- та и одежды. В таблицах и на рисунках Прил. 3 приводятся усредненные размеры людей разного возраста, в различной одежде и с различным гру- зом. Там же даны и значения площади горизонтальной проекции инвалидов с нарушением опорно-двигательного аппарата.

Эксперименты [6] позволили установить физический предел плот- ности для неподвижной группы людей, который составляет 14 чел/м2 при средней площади горизонтальной проекции людей, участвовавших в экспе-

рименте, равной 0,09 м2/чел, то есть D

ф.п

составляет 1,12–1,13 м2/м2. При этом

первоначальная площадь горизонтальной проекции людей уменьшается

приблизительно на 15 % за счет деформирования тела и одежды. Результаты натурных наблюдений показали, что максимальное значение плотности дви-

жущегося потока не превышало D

max

= 0,92 м2/м2.

Расчеты давления людей друг на друга показывают, что силовые воз-

действия в скоплении могут превышать 120 кг. Это зависит от количества человек в скоплении и глубины активной части толпы. Практические наблю- дения показывают, что они могут быть и выше. Так, например, при давке во время эвакуации людей со стадионов в городах Глазго и Цинциннати были погнуты металлические трубчатые ограждения. Исследователи отмечают, что «усилие, требуемое для изгиба металлической трубы ограждения диа- метром 5 см, установленной на высоте 75 см от пола, составляет примерно 500 килограммов» [5].

В медицине известно, что при сильном и продолжительном воздей- ствии давления на тело человека прогрессирует компрессионная асфиксия и наступает смерть. Компрессионная асфиксия – острый патологический про- цесс, развивающийся в результате нарушения дыхания, кровообращения и повреждения внутренних органов. Быстрота наступления смерти при ком- прессионной асфиксии определяется силовыми воздействиями на тело че- ловека, направлением давления и областью сдавливания. При равной массе, сдавливающей тело человека, смерть быстрее наступает при одновремен- ном сдавливании груди и живота, чем при изолированном сдавливании гру- ди или живота. В зависимости от массы и длительности сдавливания можно выявить следующие повреждения у пострадавших: отек легких, поврежде- ния костей скелета и внутренних органов – разрывы печени, легких, селе- зенки, кровоизлияния в полости тела.

Наиболее трагичные случаи, в которых причиной гибели стала ком- прессионная асфиксия, приведены в табл. 3.3.

Другой случай можно рассмотреть более подробно. Не так давно состоя- лось торжественное открытие большого торгового комплекса в одном из городов России. Рекламная компания, обещавшая большие скидки, при- влекла большое количество людей. Однако администрация не продумала вопросы обеспечения безопасности больших масс людей, и уже в первые минуты после открытия людской поток заполнил площади входной груп- пы здания как снаружи, так и изнутри (рис. 3.6). Из-за недостаточной про- пускной способности эскалатора, ведущего наверх, люди стали скапли- ваться на нем, что привело к его дальнейшей поломке. На площади в 380 м2 собралось более двух тысяч человек, в результате чего плотность

в фойе достигла критических значений 5,3 чел/м2, а в некоторых местах и до 7 чел/м2.

В рассмотренном случае никто не пострадал. Однако при возникно- вении чрезвычайной ситуации (или даже просто слухов о ней), он мог бы иметь трагические последствия. Безусловно, такие массовые мероприятия необходимо планировать заблаговременно.

Таблица 3.3

Инциденты с гибелью людей от компрессионной асфиксии

Год Место, мероприятие Количество погибших/ пострадавших

1953, 9 марта Россия, Москва, Трубная площадь, похороны И. В. Сталина Около 2000/–

1968, 23 июня Аргентина, Буэнос-Айрес, стадион 74/150

1982, 20 октября Россия, Москва, стадион 340/–

1990, январь Мекка, хадж 1426/–

1994, январь Мекка, хадж 270/–

1996, 16 октября Гватемала, стадион 83/180

1998, январь Мекка, хадж 118/–

1999, 31 мая Беларусь, Минск, вход в станцию метро 53/150

2000, декабрь Бразилия, стадион 200/–

2001, 9 мая Западная Африка, Хана, стадион 100/–

2004, январь Мекка, хадж 244/–

2005, 25 января Индия, Вай, религиозное мероприятие 150/–

2005, 31 января Багдад, религиозное мероприятие 1030/–

2006, январь Мекка, хадж 345/–

2006, февраль Филиппины, Манила, стадион 80/322

2008, 30 сентября Индия, Раджастан, индуистский храм 140/–

2009, 22 марта Россия, Первоуральск, дискотека 4/–

2009, 30 марта Кот-д-Ивуар, футбольный матч 22/–

2009, сентябрь Нью-Дели, школа 5/30

2009, 8 декабря Китай, провинция Хунань, школа 8/26

63/–

2010, 4 мартаИндия, Кунда,(37 детей и 26 благотворительный обедженщин)

Рис. 3.6. Неудовлетворительная организация открытия магазина – давка в вестибюле торгового комплекса

Следует заметить, что нормативные документы некоторых стран, на- пример США, в частности, п. 20.1.4.6 NFPA 1 Uniform Fire Code, требуют присутствия на массовых мероприятиях одного крауд-менеджера8 на каж- дые 250 человек. Более того, существуют специальные курсы для их под- готовки. Тем не менее, для таких случаев должна быть проведена работа по следующим направлениям:

определение общего максимально допустимого числа людей на объекте;

определение площади, необходимой для размещения ожидаемого ко- личества людей;

определение и исключение мест образования высоких травмоопас- ных плотностей (более 5 чел/м2);

определение оптимальных интервалов подхода групп людей с учетом пропускной способности участков пути;

оптимизация путей движения людей, исключающая пересечение, слияние и движение встречных людских потоков;

определение времени заполнения помещений (территории) и время выхода (эвакуация при возникновении ЧС);

предложение комплекса организационных мероприятий, исключаю- щих образование паники.

Изменения плотности оказывают сильнейшее влияние и на характер движения людей в потоке, меняя его от свободного, при котором человек

8 От англ. crowd – толпа.

может выбирать скорость и направление своего движения, до стесненного в результате дальнейшего увеличения плотности потока, при котором он испытывает все возрастающие силовые воздействия окружающих его лю- дей (табл. 3.4).

Таблица 3.4

Вид движения людей в интервалах плотности потоков [3]

Значение плотности, м2/м2 0–0,05 0,05–0,15 0,15–0,4 0,4–0,7 0,7–0,9 0,9–1,0 1,0–1,15

Вид движения людей Индивидуальное Поточное

Свободное Свобод- ное Без кон- тактных помех С контакт- ными поме- хами С силовыми воздействиями

Слитное Дефор- мация тел Сдавли- вание тел

Очевидно, что ограничение возможностей движения человека в потоке при увеличении его плотности ведет к снижению скорости, которая опре- деляет и расчетное время движения по рассматриваемому участку пути. Изменение скорости движения людей в потоке в зависимости от его плот- ности, изображенное графически, обнаруживается впервые в работе С. В. Беляева [1].

1448942492865Состав людей в потоке, как правило, неоднородный, как по их индиви- дуальному физическому, так и психическому состоянию (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Психофизиологические характеристики людского потока [7]

Неодинаково люди реагируют и на изменения условий окружающей среды, меняющие соответственно общее эмоционально-психологическое состояние людей в потоке. Физической реакцией человека на условия окру- жающей среды и имеющуюся свободу движения будет его скорость, он ме- няет темп движения в соответствии со своими физическими возможностя- ми. Вполне понятно, что скорость движения разных людей в потоке будет различна, что и фиксируется при натурных наблюдениях.

Скорость движения людского потока

С ростом плотности потока скорость движения людей в нем падает. Интересно проанализировать, как именно плотность потока влияет на ско- рость движения человека. Скорость движения зависит от двух факторов: длины шага и частоты шагов (темп движения). Высокая плотность потока (окружающие люди), с этой точки зрения, лишает пешехода пространства, необходимого для полношагового движения.

Однако если проанализировать расстояние между людьми и плотность потока, то видно, что при плотности до 2–2,5 чел/м2 физически расстояние для полношагового движения есть (при среднем шаге 0,7 м), но человек идет со скоростью меньшей скорости свободного движения. В этом диапазоне расстояние между людьми влияет на скорость с точки зрения комфорта дви- жения, маневренности и желания избежать физических контактов с окружа- ющими людьми. Пешеход уменьшает скорость во избежание нежелательно- го сближения с другими участниками движения.

Ведущие ученые своего времени В. М. Предтеченский и А. И. Ми- линский [3] установили важнейшую для нормирования и расчетов связь между скоростью движения и плотностью потока с помощью «механи- ческой» аппроксимации результатов серий экспериментов на основе по- линома четвертой степени. Такой подход, конечно, не отражал причинно- следственной связи между раздражающим сенсорную систему фактором (плотность) и реакцией на него организма (скорость). В связи с этим, к кон- цу 1970-х годов возникла необходимость разработки системы теоретиче- ски аргументированных методов построения зависимостей между параме- трами людского потока, без которых невозможно нормирование процесса эвакуации.

К тому времени общий объем данных статистического анализа [7] составил 24 478 одновременно фиксируемых значений скорости и плотно- сти людских потоков в 69 сериях натурных наблюдений в зданиях различ- ного назначения, в сооружениях метрополитена, на городских территориях, во внеуличных переходах и в экспериментах. В настоящее время этот объем превышает 50 тысяч замеров.

Большая исследовательская работа [7, 8] показала, что связь между ско- ростью движения людей в потоке и его плотностью определяется по формуле:

D 

V  V0 1 a ln D  ,(3.3)

0 

0

где V – случайная величина скорости свободного движения (при отсутствии

влияния окружающих людей), зависящая от вида пути и эмоционального состояния людей; a – коэффициент, определяющий степень влияния плот- ности потока при движении по j-му виду пути; D – текущее значение плот-

0

ности потока; D – пороговое значение плотности потока, по достижении

0

которого плотность становится фактором, влияющим на скорость движения. Оказывается, второй член формулы (3.3) соответствует всеобщему психо- физическому закону Вебера – Фехнера, описывающему изменения интенсив- ности ощущения в сенсорной системе человека в зависимости от величины воспринимаемых внешних воздействий. Математическое выражение (3.3) является элементарной случайной функцией, представляющей собой произ- ведение случайной величины на неслучайную функцию. Эта закономерность справедлива при разных уровнях эмоционального состояния, определяющих категорию движения людей. Уровень эмоционального состояния людей опре- деляет скорость их свободного движения (табл. 3.5). Значения коэффициентов a и D для потока здоровых людей смешанного состава приведены в табл. 3.6.

Таблица 3.5

Значения скоростей свободного движения людей в потоке при различных категориях движения

Категории движения Скорость свободного движения V , м/мин, по видам пути

0

Горизонтальный, лестница вниз, проем Лестница вверх

Комфортное < 49,0 < 27,0

Спокойное 49,0–66,0 27,0–38,0

Активное 66,0–90,0 38,0–55,0

Повышенной активности 90,0–120,0 55,0–75,0

Таблица 3.6

0

Значения коэффициентов a и D в зависимости от вида пути

Вид пути a D , чел/м2

0

Горизонтальный вне зданий 0,407 0,69

Горизонтальный в зданиях 0,295 0,51

Проем 0,295 0,65

Лестница вниз 0,400 0,89

Лестница вверх 0,305 0,67

Установленная закономерность скорости людей в потоке в зависимости от его плотности признана международным научным открытием в области социальной психологии [9].

Выбор значения скорости движения при эвакуации для целей нормиро- вания являлся сложной задачей. Завышение значений расчетных скоростей движения людских потоков могло привести к тому, что расчетное время эва- куации окажется меньше фактического. Однако и занижение этих значений не- допустимо, ведь соответствующие им меньшие значения интенсивности дви- жения обусловят назначение меньшей требуемой для обеспечения беспрепят- ственной эвакуации ширины путей эвакуации. Это особенно опасно в местах слияния людских потоков, поскольку ведет к задержке движения и образова- нию максимальной плотности скопления людей. Кроме того, общая площадь коммуникационных путей в здании может достигать 30 %, что подчеркивает тесную связь вопросов пожарной безопасности с экономикой строительства.

Очевидность повышения психологической напряженности ситуации при возникновении пожара предопределяет выбор категории движения «по- вышенная активность» (табл. 3.5) в качестве интервала ожидаемых скоро- стей движения людей в этой ситуации. Анализ результатов моделирования процесса эвакуации из различных зданий и сооружений показал, что доста- точную точность дает аппроксимация, построенная на детерминированной зависимости скорости движения при значении V0 = 100 м/мин, при движении

0

по горизонтальным путям, через проемы и по лестнице вниз и V = 60 м/мин

при движении по лестнице вверх. Указанные значения приняты для норми- рования (рис. 3.8), см. Прил. 4, табл. П4.1.

V, м/мин

110

Ле

стни

з

Г

оризо

нталь

ный п

Лестн

ица в

верх

00

90

80

70

60

50

40

30

20

10

ца вни

уть

1

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

D, м2/м2

Рис. 3.8. Средние значения скорости движения в зависимости от плотности людского потока в категории движения «повышенная активность»

0

Из графика видно, что скорость движения людей в диапазоне до D не

зависит от плотности людского потока, в этом диапазоне наблюдается так называемая скорость свободного движения.

При движении потока плотностью 0–0,4 м2/м2 по лестницам вниз скорость выше, чем по горизонтальным путям. Это связано с тем, что при движении по лестнице в этом диапазоне плотности следующая ступень свободна от впереди идущего человека. В этих пределах скорость дви- жения превышает скорость по горизонтальным путям (см. рис. 3.7), то есть движение протекает нормально, ритмично и в известной степени со- гласованно, поскольку из-за наличия ступеней длина шага у всех людей одинакова, что при меньшей затрате энергии обусловливает повышен- ную скорость.

При большей плотности ступень оказывается занятой впереди идущим человеком, и ритмичность движения прекращается, поскольку нарушается нормальный шаг, и на каждую нижнюю проступь сначала ставится одна, а затем другая нога. Кроме того, люди перестают видеть и «чувствовать» путь, поэтому двигаются осторожно, ожидая грани проступи и опасаясь падения. При плотности выше 0,5 м2/м2 скорость движения падает в резуль- тате не только общего увеличения плотности, но и указанных причин.

Скорость движения по лестницам вверх меньше, чем по горизонталь- ным путям и лестнице вниз, что обуславливается повышенными затратами энергии. Однако при плотности потока выше 0,7 она больше, чем по лест- ницам вниз. Это связано с тем, что при движении вверх движение становит- ся менее опасным: при таких плотностях двигающиеся вниз по лестнице люди не видят ступеней, боятся упасть и замедляют движение; при движе- нии вверх опасность падения значительно меньше и поток движется более уверенно, и, как следствие, быстро.

Важно понимать, что при одной и той же плотности потока скорость движения неодинакова. Причина колебаний скорости зависит от эмо- ционального состояния людей, их физического состояния, а также нали- чия локальных уплотнений и разуплотнений потока. С ростом плотно- сти потока колебания скорости людей уменьшаются. Среднее значение V (математическое ожидание) вычисляется по формуле (3.3), а дисперсия

SV

2 – по формуле

0



S 2  S 2 1 a ln

D 

 .(3.4)

VV0D

0 

Представленные формулы позволяют определить минимальные и мак- симальные скорости движения в зависимости от плотности и состава люд- ского потока. Пример построения диапазона отклонений для горизонталь- ного пути от средних значений представлен на рис. 3.9.

Горизонтальный путь в зданиях

D,

V, м/мин 130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

Среднее значение

Максимальное значение

P(V) 0,25

0,2

0,15

0,1

0,05

= 42,2 м/м

ин

м/м

V

ср

V,ин

20Минимальное

10значение

0

м2/м2

343638 40 4244 4648 50

00,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

аб

Рис. 3.9. Распределение вероятных значений скорости людей в потоке

при категории движения «повышенная активность» по горизонтальному участку пути:

а – при изменении плотности людского потока;

б – при фиксированном значении плотности потока, например, D = 0,4 м2/м2

Помимо влияния физических данных человека, вида пути, плотности потока и эмоционального состояния, скорость движения зависит также от следующих факторов. Во-первых, состояние поверхности эвакуационного пути. Длина шага зависит от силы отталкивания опорной ногой, что, в свою очередь, зависит от коэффициента трения. Площадь контактного пятна при завершении шага определяется площадью пятки ноги, вынесенной вперед. При скользкой поверхности ритм движения замедляется, так как человек с большей осторожностью и с бо�льшими потерями времени перемещает тело вперед. В связи с этим, нормы пожарной безопасности США (NFPA 101 Life Safety Code, п. 7.1.6.4*) определяют состояние поверхности эвакуационного пути. Большое внимание этой проблеме также уделялось в работе [2].

Во-вторых, следует иметь в виду, что при эвакуации, например, спор- тивных учреждений, из-за дефицита времени люди могут не иметь возмож- ности переобуться. Скорость движения в специальной спортивной обуви, босиком, или в обуви для купания может существенно отличаться в сторону уменьшения.

Пространство, необходимое для движения, можно условно разделить на две зоны: зона движения и зона восприятия. Зона движения – это зона, необходимая для реализации элементов двигательного акта. Зона восприя- тия – информационное пространство, необходимое для движения. Пешеход

визуально отслеживает скорости и траектории движения окружающих лю- дей, оценивает расстояния до объектов и предметов и корректирует ско- рость, избегая столкновений и выполняя маневры. Специальные исследо- вания показали, что люди с плохим зрением практически не могут прини- мать равноценного участия в движении. При возникновении ЧС, в условиях плохой видимости (нарушение освещения, задымление и т. п.) скорость свободного движения существенно снижается и может достигать значений 20 м/мин. Интересно отметить, что при скорости встречного воздушного по- тока 6,5 м/с и более, например, при работе системы противодымной венти- ляции, скорость движения человека также снижается.

В большинстве зданий люди находятся в составе семейной или соци- альной группы. Как показывают натурные наблюдения, в таком случае люди будут эвакуироваться в составе группы, скорость движения которой будет определяться скоростью движения самого медленно идущего члена группы.

Интенсивность движения

Интенсивность движения q в теории движения людских потоков – ко- личество человек N, проходящих в единицу времени t через 1 м пути шири- ной b:

Q = N/tb, чел/м·мин,(3.5)

q = Nf/tb, м2/мин(3.6)

или q = V D, чел/м·мин (или м/мин).(3.7)

Линия условного сечения

b = 1 м

Для иллюстрации этой ключевой величины рассмотрим самый простой пример. По участку шириной 1 м движется людской поток. Была проведена линия условного сечения и подсчитано, что за 1 минуту линию пересекло 100 чел. (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Иллюстрация к определению термина «интенсивность движения»

В таком случае интенсивность движения составит 100 чел/(м·мин) или 100×0,1 м2/(м·мин) при учете площади горизонтальной проекции (взрослый в летней одежде). После сокращения м2 в числителе и м в знаменателе, полу- чим величину, имеющую нормативную размерность: 10 м/мин.

При определенной плотности, различной для каждого вида пути, q до-

стигает максимума q, а затем падает. Для различных категорий движения

значения q

maх

maх

различны, но соответствующие значения Dq

max

приблизительно

одни и те же. На рис. 3.11 приведены графики изменения средних значений

интенсивности движения для категории повышенной активности, использо- ванные в нормативных документах.

Отсюда следует важный вывод, что горизонтальные и наклонные пути

движения, а также проемы имеют предел пропускной способности q,

max

определяемой плотностью Dq.

maх

maх

Значения максимальной интенсивности движения qявляются норми-

рованными значениями и зависят от вида пути:

16,5 м/мин (или 165 чел/(м·мин) при f = 0,1 м2) – для горизонтальных путей;

19,6 м/мин (или 196 чел/(м·мин) при f = 0,1 м2) – для дверных проемов;

16,0 м/мин (или 160 чел/(м·мин) при f = 0,1 м2) – для лестниц вниз;

11,0 м/мин (или 110 чел/(м·мин) при f = 0,1 м2) – для лестниц вверх.

q, м2/м·мин

20

18

16

19,6

16,016,5

Дверной проем:

q = VDm; m = 1 при D ≤ 0,5

m = 1,25 – 0,5D при D > 0,5

max

При D = D

и b < 1,6 м

q = 2,5 + 3,75b,

где b – ширина

14

11,0

12

10

Горизонтальный путь

проема

8Лестница

вверх

6

4

2

Лестница вниз

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9 D, м2/м2

Рис. 3.11. Нормированные значения интенсивности людского потока в зависимости от плотности

Приведенные на рис. 3.11 данные показывают, что интенсивность дви- жения людей в проеме несколько выше, чем на равновеликих горизонталь- ных путях. Это связано с тем, что движение людей у проемов становится бо- лее согласованным, благодаря чему достигается бо́ льшая скорость при той же плотности потока. Согласованность движения связана с тем, что люди стараются быстрее миновать более узкий (дверные проемы, как правило, у�же участка пути) и, следовательно, менее комфортный участок пути.

При эвакуации в чрезвычайной ситуации через дверной проем и пре- вышении пропускной способности проема может образоваться скопление людей и даже приостановка движения людей в проеме то есть «пробка».

Закупорка происходит в том случае, когда в проеме люди образуют сво- его рода арку, пяты которой упираются в дверную коробку, причем выпу- клость арки направлена в сторону, противоположную направлению движе- ния, рис. 3.12 а.

Р

Р

Р

Р

Ложный

проем

Люди,

идущие сбоку

аб

Рис. 3.12. Движение через проемы:

а – схема образования арки; б – эффект «ложного проема»

Люди, ставшие звеньями арки, оказываются сильно сжатыми. В таких условиях человеку бывает сложно высвободиться. Существование арки но- сит пульсирующий характер, устойчивое ее положение – явление редкое.

Как показали специальные исследования [6], явление возникновения арки тесно связано с возникновением эффекта «ложного проема». При про- ходе через дверной проем люди стремятся избежать быть прижатыми к ко- сяку проема. Для этого люди, идущие с боков, отталкиваются от косяка к центру проема. Они на короткое время уменьшают действительную ширину проема, создавая указанный выше эффект «ложного проема» (рис. 3.12 б). Одновременно люди, идущие ближе к оси проема, оказываются в зазоре

между людьми, идущими с боков, и при определенных условиях как бы за- клинивают проем, образуя арку. Причем арки редко возникают в проемах шириной 1,2 м и практически не образуются в проемах шириной 1,6 м [6].

С учетом вышеизложенного, для расчета параметров движения через проем при плотностях людских потоков более 5 чел/м2 введен безразмер- ный понижающий коэффициент m замедления движения в проеме в резуль- тате сужения проема, полученный на основе экспериментальных иссле- дований [6]:

то есть

m = 1,25 – 0,5 D,(3.6)

i

q = q m,(3.7)

а при максимальной плотности людского потока интенсивность движения через проем при ширине проема менее 1,6 м поставлена в зависимость от ширины проема b и определяется по формуле

q = 2,5 + 3,75 b, м/мин,(3.8)

установленной по минимальным значениям интенсивности движения через проем в натурных наблюдениях.

Еще одной характеристикой является величина людского потока. Величина людского потока P – количество человек N, подходящих к сече- нию пути в единицу времени:

P = N / t , чел/мин,(3.9)

P = Nf / t , м2/мин.(3.10)

Аналитически величина людского потока определяется произведением интенсивности q на ширину участка b или произведением плотности D, ско- рости V и ширины участка b:

Р = qb, чел/мин (или м2/мин),(3.11)

Р = DVb, чел/мин (или м2/мин).(3.12)

Пропускная способность участка пути

Пропускная способность Q – количество человек, которое может про- пустить поперечное сечение пути шириной b в единицу времени:

Q = N / t, чел/мин,(3.13)

Q = Nf / t , м2/мин.(3.14)

Величина пропускной способности участка пути аналитически может быть определена так же, как и величина людского потока, но при этом сле- дует иметь в виду, что ширина потока в определенном диапазоне плотностей меньше ширины участка пути.

Максимальная пропускная способность участка пути наблюдается при

движении людского потока при q. В случае, если величина подходящего

max

людского потока P ≤ Q, то движение людей происходит беспрепятственно.

Если P > Q, то это означает, что к границе участка пути в единицу времени подходит больше людей, чем он может пропустить за это же время. В таком случае образуется скопление людей, в котором плотность потока в чрезвы- чайной ситуации достигает максимальных значений. Движение будет про-

исходить с минимальной интенсивностью qD.

max

В более благоприятных ситуациях люди останавливаются, но не уплот-

няют скопления до предельной величины, а размещаются с плотностью, со- ответствующей уровню комфортности.

Максимальные (движение при q

) и минимальные (движение при qD)

max

max

значения пропускной способности различных участков пути приведены

в табл. 3.7.

Таблица 3.7

Минимальные (при образовании скопления) и максимальные (при плотности около 0,4–0,5 м2/м2) значения пропускной способности участков пути

Ширина участка, м Пропускная способность участка пути, чел/мин (при f = 0,125 м2)

Дверной проем Горизонтальный путь Лестница вниз Лестница вверх

min max min max min max min max

0,8 44 125 86 106 46 102 63 70

0,9 47 141 97 119 52 115 71 79

1,0 50 157 108 132 58 128 79 88

1,1 53 172 119 145 63 141 87 97

1,2 56 188 130 158 69 154 95 106

1,3 59 204 140 172 75 166 103 114

1,35 61 212 146 178 78 173 107 119

1,4 62 220 151 185 81 179 111 123

1,5 65 235 162 198 86 192 119 132

1,6 109 251 173 211 92 205 127 141

1,7 116 267 184 224 98 218 135 150

1,8 122 282 194 238 104 230 143 158

1,9 129 298 205 251 109 243 150 167

2,0 136 314 216 264 115 256 158 176

Приведенные в табл. 3.7 данные показывают, что, например, дверной проем шириной 1 м максимально может пропустить 157 человек в минуту.

В случае, если к дверному проему подходит большее количество людей, то образуется скопление людей с высокой плотностью (давка), и пропускная способность падает до значений 50 чел/мин.

Литература

Беляев С. В. Эвакуация зданий массового назначения. – М.: Изд. Всесоюзной академии архитектуры, 1938.

Холщевников В. В., Самошин Д. А., Исаевич И. И. Натурные наблюдения люд- ских потоков: Учеб. пособие. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. – 191 с.

Предтеченский В. М., Милинский А. И. Проектирование зданий с учетом орга- низации движения людских потоков. – М.: Изд. лит. по строительству, 1969; Berlin, 1971; Koln, 1971; Praha, 1972; U.S., New Delhi, 1978. Изд. 2. – М.: Стройиздат, 1979.

Pauls J. The Movement of People in Buildings and Design Solutions for Means of Egress // Fire Technology, 1984, vol. 20, № 3.

Fruin J. J. Pedestrian Planning and Design. – Elevator World, 1971.

Копылов В. А. Исследование параметров движения людей при вынужденной эва- куации: дис. … канд. техн. наук. (науч. рук. Предтеченский В. М., Ройтман М. Я.). – М.: МИСИ, 1974.

Холщевников В. В. Людские потоки в зданиях, сооружениях и на территории их комплексов: дис. … д-ра техн. наук. – М., 1983.

Холщевников В. В. Исследования людских потоков и методология нормирования эвакуации людей из зданий при пожаре. – М.: МИНБ МВД России, 1999. – 93 с.

Холщевников В. В. Закономерность связи между параметрами людских потоков: диплом № 24–S на открытие в области социальной психологии. – М.: Российская акаде- мия естественных наук, Международная академия авторов научных открытий и изобре- тений, Международная ассоциация авторов научных открытий, 2005.

Глава 4

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЛЮДСКИХ ПОТОКОВ

Кинематические закономерности движения людских потоков

Движение через границы смежных участков пути

Слияние людских потоков

Переформирование и растекание людского потока

Одновременное слияние и переформирование людских потоков на участках ограниченной длины

Образование задержек движения и скоплений людей

Психофизические закономерности связи между параметрами людских потоков

Эмпирические данные и зависимости

Стохастичность людского потока

Закономерность изменения скорости от плотности

Закономерность влияния эмоционального состояния

Сформулированные в заключительной части предыдущей главы крите- рии безопасности людей при эвакуации явились итогом длительных иссле- дований С. В. Беляева [1], А. И. Милинского [2], В. М. Предтеченского [3]. В нормировании они впервые были применены в 1980 г. [4].

Однако для их практической реализации потребовались еще более дли- тельные исследования коллектива научной школы «Теория людских пото- ков» [5]. Эти исследования дали возможность установить закономерности изменения параметров людских потоков при их движении через границы смежных участков коммуникационных путей и закономерности связи меж- ду скоростью и плотностью потока при любом составе людей в потоке и раз- личном уровне их эмоционального состояния. Установленные закономерно- сти обеспечили возможность разработать методы расчета (моделирования) движения людских потоков от участков их формирования до места оконча- ния их движения как единого процесса.

Корректность открытых закономерностей и разработанных методов мо- делирования подтверждена результатами многочисленных серий натурных наблюдений и специально организованных экспериментов. Эмпирическая база данных составляет в настоящее время более 50 тысяч одновременных замеров скорости и плотности людских потоков при их движении по всем видам пути в зданиях большинства видов функционального назначения при различных режимах их эксплуатации, а также на городских территориях.

Основные положения закономерностей движения людских потоков и методов расчета процесса эвакуации людей при пожаре вошли в норматив-

ные документы: первоначально СНиП II–2–80 (прил. 1 разд. 1), затем ГОСТ

12.1.004 (прил. 2). На их основе разработаны и нормы проектирования эва- куационных путей и выходов в производственных и общественных зданиях и сооружениях, в метрополитенах. Современная практика проектирования и эксплуатации зданий требует их дальнейшего развития. Рассмотрим уста- новленные закономерности.

Кинематические закономерности движения людских потоков

Движение через границы смежных участков пути

i

В простейшем случае движения людских потоков имеем следующую ситуацию. По участку i, имеющему ширину δ , к границе со следующим

i+1

участком (i+1), имеющему ширину δ, подошел людской поток численно-

стью N человек. По прошествии времени t весь поток перешел на участок

i+1 и занял часть его длины Δl. Именно эти случаи были объектами первых

i+1

же обширных натурных наблюдений (рис. 4.1) [2].

1080996199817

Рис. 4.1. Схемы движения одного людского потока через границы смежных участков коммуникационных путей. Квадратами обозначены наблюдатели,

кругами – наблюдаемые в потоке люди

Спрашивается, с какими же значениями параметров двигался поток по участку i+1? Для облегчения понимания процесса перехода была принята упрощенная модель людского потока. Упрощение состояло в том, что «по- скольку количество людей, составляющих головную и замыкающую час- ти, относительно невелико по сравнению с основной массой, то вполне

возможно показать поток в виде прямоугольника» [3]. (Однако в реально- сти, «в аварийных… условиях движения… головная, уходящая с большей скоростью вперед, часть потока будет по длине и количеству людей возрас- тать, а остающаяся, замыкающая часть, наоборот, уменьшаться. Поэтому для аварийных условий необходимо обязательно учитывать так называемое рас- текание потока и, следовательно, постепенное изменение его плотности» [3]).

i+1

Размещение людей в потоке на занятом им участке Δlпринимается равно-

мерным, а ширина потока b равной ширине участков, по которым он пере-

i

i+1

мещается, то есть, соответственно, δ и δ. При этих упрощениях рассматри-

Момент t

N, D , V , q , t

iii

Момент t+Δt

N, D, V , q, t

i+1i+1i+1

Δl

i

Δl

i+1

l

i

l

i+1

l

i+2

δ

i

Δδ

b

i

b

i+1

Δδ

δ

i+1

ваемая ситуация изображена на рис. 4.2.

Δδ

Δδ

Рис. 4.2. Движение людского потока через границу смежных участков пути

Впервые этот вопрос было предложено решить следующим образом [4,

1

С. 138]: «Если известна плотность D потока на данном участке пути шири-

1

2

ною δ , то его плотность D на следующем по ходу движения участке шири-

2

ной δ

определяется из выражения

21 12

D = D δ / δ ».(4.1)

Однако предположим, что людской поток численностью N человек

1

и с плотностью D двигается по горизонтальному участку постоянной ши-

рины δ , разделенному проемом шириной δ . «Следовательно, плотность в

1

проеме будет равна

0

01 10

D = D δ / δ , чел/м2.

Соответственно плотность, чел/м2, на последующем после проема участ- ке пути:

D1 = D0δ0 / δ1, чел/м2.

Из расчета следует, что плотность на участках перед проемом и после проема при равной ширине участков оказывается одинаковой даже в том

случае, когда пропускная способность проема меньше пропускной способ- ности предшествующего проему участка. Очевидно, что пропускная спо- собность участка не может быть больше пропускной способности предше- ствующего ему проема. Иначе говоря, участок не может пропустить большее количество людей, чем на него поступает за то же время с предыдущего участка.

Из расчета также следует, что движение через проем протекает при по- стоянной плотности… Следовательно, при одном и том же количестве лю- дей, но при разных ширинах предшествующего проему участка, плотность в проеме не меняется. Однако при большей ширине участка и, следовательно, при меньшей плотности скорость будет больше, то есть количество подхо- дящих к проему людей в единицу времени будет больше… По-видимому, предпосылку расчета, вытекающую из выражения (4.1) следует признать не- точной» [6].

Вернемся к схеме на рис. 4.2. Возможны два случая: первый – поток переходит через границу участков без задержки; второй – перед границей следующего участка происходит задержка людей.

В первом случае, если задержка движения на границе участков не про- исходит, то время, которое потребуется потоку для окончания движения по участку i (пройти оставшийся отрезок длиной Δli = N / Diδi), составит

t = Δl / V = N / VD δ .(4.2)

iiiii i

Ясно, что это время движения замыкающей плоскости потока по участ- ку i. За это же время поток пройдет по участку i+1 отрезок пути длиной

Δlпри неизвестной плотности Dи неизвестной скорости движения V .

i+1

Длина этого отрезка составит Δl

i+1

= N / Dδ

, а время

i+1

t= Δl

i+1i+1

/ V= N / V

i+1

Dδ.

i+1

i+1

i+1

i+1

i+1

i+1

Но поскольку t = t

, то, следовательно, D V δ = DV δ

. Обозначим

ii+1

i i i

i+1

i+1

i+1

величину DV через q, тогда можно записать:

i+1i ii+1

q= q δ / δ.(4.3)

Это соотношение впервые было установлено (иным способом) лишь в 1957 г. [6]. Позже величина q была названа интенсивностью движения людского потока, «так как значения q, не зависящие от ширины пути, харак- теризуют кинетику процесса движения людского потока. Значения интен- сивности движения соответствуют значениям пропускной способности пути шириной 1 м» [3].

Каждому значению интенсивности движения соответствует определен- ное значение плотности потока, поэтому по найденному (4.3) значению ин- тенсивности движения по участку i+1 всегда можно определить соответ-

ствующее ему значение плотности D, а по нему – значение скорости V .

i+1i+1

Поскольку произведение интенсивности движения на ширину участка пока- зывает количество людей, проходящих в единицу времени через поперечное сечение участка пути, занятого потоком, то величина людского потока Р, чел/мин, равна

Р = qb.(4.4)

Здесь b – именно ширина потока, которая в данном случае ограниче- на конструкциями пути эвакуации; это хорошо понятно в случае движения людского потока по участку неограниченной ширины, когда ширина пото- ка и ширина участка пути (вестибюля) не совпадают. Можно сказать, что геометрия путей движения деформирует поток, вынуждая его принимать различную ширину и длину; величина же потока, как показывает соотно- шение (4.3), остается, при обеспечении беспрепятственности его движе- ния, неизменной:

qi+1δi+1 = qiδi.

Иная ситуация складывается во втором случае движения людского по- тока через границы смежных участков пути, когда недостаточная ширина последующего участка (i+1) заставляет поток двигаться с интенсивностью

i+1

больше максимальной (значение q, определенное по формуле (4.3), больше

значения q

max

для данного вида пути), что невозможно. Поэтому часть людей

не может перейти на последующий участок пути и скапливается перед его

границей, в чрезвычайных ситуациях – при максимальной плотности D

.

max

Продолжающие подходить к скоплению люди надавливают на находящихся

в нем людей. В следующий момент времени они сами оказываются под дав- лением вновь подошедших людей. Плотность в скоплении может достичь физического предела. Давление людей друг на друга продолжает расти и никто из них уже не может его регулировать, а оно достигает таких величин, которых человеческий организм не может выдержать длительное время. Спустя 3–4 минуты в нем уже возникают процессы компрессионной асфик- сии, сопровождающиеся тканевым и костным травматизмом. Как показа- ли специальные натурные наблюдения, в условиях, приближенных к ава- рийным ситуациям [7], высокие плотности в скоплениях перед проемами с недостаточной пропускной способностью возникают очень быстро, через 5–7 с. после начала их образования.

Очевидная опасность таких ситуаций определила большое внимание к их исследованиям в местах наиболее вероятного образования – в дверных проемах [2, 7, 8]. Схемы проведенных натурных наблюдений приведены

на рис. 4.3.

Эти исследования показали, что люди, подходя к более узкому участку пути, в частности, к проему, заранее несколько корректируют направление своего движения к центру. В результате происходит взаимное сближение

10986471112371человеческих тел и соответствующее уплотнение потока. При этом взаим- ное расположение тел приближается по виду к непрерывной вогнутой цепи. Чем меньше ширина проема, тем ближе люди в этой цепи вынуждены при- жиматься друг к другу. На рис. 3.12 а (см. Гл. 3) буквой Р обозначена сила, сообщаемая звену арки толпой людей.

Рис. 4.3. Схемы проведенных натурных наблюдений движения людских потоков через проем

Эта сила в арке раскладывается на систему сил, вызывающих и бо- ковые давления на торцы элементов арки (плечи людей). Торцовые силы могут быть вычислены по формуле Т = Р / 2sin0,5φ, из которой видно, что силы, которыми человек зажат с боков, тем больше, чем значительнее сила давления на арку (Р) со стороны толпы и меньше угол φ. Сила Р слагается из усилий, оказываемых людьми, оказавшимися в каждом секторе толпы, опирающемся на человека в образовавшейся арке. Такие усилия создаются людьми сознательно или бессознательно, когда они смещают центр тяжести своего тела в сторону арки и отставляют ногу в противоположном направ- лении для упора. Расчеты показывают, что силы Р могут составлять более 100 кг, а Т – более 150 кг. При таких силах сдавливания человеку трудно самостоятельно вырваться из арки и если арка не разрушается, то их воздей- ствие может привести к увечьям и даже смерти (компрессионная асфиксия – см. Гл. 3). Известно множество печальных последствий их практического подтверждения.

Оставаясь в рамках модели с равномерным распределением людей по длине потока, следует считать, что образование скопления начинается сразу, как только передняя граница потока на участке i достигнет границы

с участком i+1. Перед этой границей образуется скопление с плотностью

max

D, состоящее из людей, не успевших перейти ее до подхода следующей

i

части потока с плотностью D . Таким образом, образуется поток, состоящий из двух частей с разными плотностями. Поскольку скопление растет, то гра- ница между этими частями потока перемещается в направлении, противопо- ложном направлению движения потока.

Интенсивность движения в скоплении (qD) определяет и величи-

max

ну людского потока на последующем участке пути, то есть то количество

людей, которое может перейти на него из скопления перед его границей за

единицу времени: Р = qD

δ. При этом возможны два варианта развития

max i+1

процесса движения людского потока по участку i+1. Первый вариант: поток

max

продолжает движение при плотности D. Второй вариант: люди, переходя

на участок i+1, имеют перед собой пространство, свободное для движения,

поэтому они увеличивают скорость до значения V , соответствующего зна-

чению интенсивности движения в скоплении q

i+1

, но при значении плотно-

max

i+1

сти в интервале до D при q(рис. 4.4).

max

q, м/мин

18

16

14

12

10

8

6

4

2

q= 13,79 м/мин

q

Dmax

= 13,79 м/мин

00,10,20,3 0,40,50,60,70,80,9

D = 0,27 м2/м2D = 0,9 м2/м2

Рис. 4.4. Пример определения плотности потока на последующем участке пути

В соответствии с принятой для нормирования «жесткой» моделью, ГОСТ 12.1.004 принимает первый вариант: «При невозможности выполне-

i

ния условия q

≤ q

max

интенсивность и скорость движения определяются при

значении D = 0,9 и более» [9].

Слияние людских потоков

Слияние людских потоков может происходить на участках пути, где соединяются несколько путей, и идущие по ним потоки, слившись в об- щий поток, затем идут по общему пути (рис. 4.5).

Таким образом, процесс слияния всегда сопровождается процессом движения потоков через границы смежных участков пути. Только в отличие от рассмотренного выше, в данном случае участку общего пути движения (i+1) будет предшествовать не один, а несколько, по крайней мере, два или

три (i , i и i ) участка. И здесь также возможны два случая: беспрепятствен-

123

ное движение через границу смежных участков пути или образование ско-

пления людей перед границей участка i+1.

1391399126094

Рис. 4.5. Схемы проведенных натурных наблюдений слияния и разделения людских потоков

Очевидно, что одновременный подход головных частей потоков к ме- сту слияния в практике встречается редко. Как правило, люди из боковых проходов выходят в общий проход без слияния, либо вклиниваясь в поток идущих людей (рис. 4.6). Слияние людских потоков происходит при выпол-

1

нении условия слияния потоков: передний фронт потока i должен подойти

2

к месту слияния до того, как последний человек из потока i пройдет место

слияния потоков, то есть:

t≤ t .(4.5)

i1i2

1057973167296i1i2

Условие слияния потоков не выполняется: t > t

Условие слияния потоков выполняется: t ≤ t

1

Первый человек из потока i

2

Последний человек из потока i

Первый человек из потока i

1

Последний человек из потока i

i1i2

2

Рис. 4.6. Cлияние людских потоков

Если слияние потоков происходит, то величина объединенного потока равна сумме величин сливающихся потоков при достаточной для его бес- препятственного движения ширине участка, на границе которого они слива- ются, то есть соблюдается условие, аналогичное (4.3):

i+1i ii+1

q= Σq δ / δ.(4.6)

Если же пропускная способность последующего участка пути недоста-

1

2

точна, то перед его границей с участками i и i на этих участках образуются

max

скопления людей с максимальной для данных условий плотностью, а поток, переходящий на участок i+1, будет иметь параметры движения, соответству- ющие q при D .

Переформирование и растекание людского потока

При движении людских потоков по участкам пути весьма вероятны слу- чаи, когда объединенный людской поток имеет несколько частей с различной плотностью (рис. 4.7). Например, при неодновременном слиянии двух по- токов в объединенном потоке образуются три части: первая часть – с пара- метрами потока, первым прошедшем место слияния, вторая – с параметрами слившихся потоков, третья – с параметрами потока, последним миновавшем участок слияния. Переформирование людского потока – процесс выравни- вания параметров движения в различных частях потока. В результате, вне зависимости от исходных параметров, каждая часть потока приобретает параметры впереди идущей части. Скорость переформирования V I – скорость движения границы увеличения впереди идущей части – определяется скоро- стью перемещения границы между частями потока с различной плотностью. К началу процесса переформирования люди в арьергарде второй части

2

2

потока, имеющей плотность D , идут со скоростью V и размещаются вплот-

1

1

ную к первой части, имеющей плотность D и скорость V . По прошествии

п1

времени t все люди из второй части потока разместятся на участке Δl

1

с плотностью D в конце впереди идущей части, образуя единый поток с этой

плотностью D . Если D ≥ D , то Δl≤ l

и Δl

= lD / D .

112

п1п2

п1п221

Рис. 4.7. Схема процесса переформирования людского потока

Из рис. 4.7 видно, что за время t люди, замыкающие первую часть по- тока, а вместе с ними и люди из примыкающего арьергарда второй части

1

п1

проходят расстояние х + Δl= V t. Люди же из замыкающей части второго

2

1

2

п2

1

п2

потока проходят расстояние х + l= V t. Исходя из приведенных соотноше-

D

п1

2

ний, можно записать: (х + l

жение, получим:

/ D ) / V

= (х + l

) / V . Преобразовав выра-

12п112

х (1 – V / V ) = Δl(q / q – 1).(4.7)

Поскольку скорость переформирования потока, то есть скорость приоб- ретения второй частью потока плотности первой части, неизвестна, то обо-

п2

D

1

1

2

значим ее V I. Тогда можно записать х = V I t. Но: х + l/ D = V t, поэтому

после алгебраических преобразований имеем

1212

V I = (q – q ) / (D – D ).(4.8)

Подобным образом может быть выведена и формула для расчета време- ни переформирования потока

п112221п212121

t I = Δl (D – D ) / D (V – V ) = l (D – D ) / D (V – V ).(4.9)

Мы рассматривали ситуацию, в которой плотность людского потока в его впереди расположенной части выше плотности сзади расположенной

2

2

1

1

части, и, следовательно, V ≤ V . Считается [1], что и в случае V ≥ V так-

же происходит переформирование людского потока: люди из второй части потока, идущие с меньшей скоростью, увеличивают скорость и продолжа- ют движение со скоростью первой части. Если головная часть потока имеет плотность свободного движения, то и весь поток, со временем, будет идти со

скоростью свободного движения, то есть с максимальной при данном уров- не эмоционального состояния людей. Происходит растекание потока.

Расчет процесса растекания потока производится по формулам (4.7)–

1

0

0

1

(4.9), принимая V = V и D = D , то есть равные значениям при свободном

движении людей в потоке. Однако очевидно, что для этого все люди в пото- ке должны иметь одинаковые физические возможности или стимулировать свою подвижность, переходя на более высокий уровень эмоционального со- стояния. Такое наиболее вероятно в чрезвычайных ситуациях. Частичное растекание потока ежедневно наблюдается в часы пик на пешеходных ком- муникациях станций и пересадочных узлах метрополитена. Здесь же мы на- блюдаем и образование групп более медленно идущих, не так торопящихся, пожилых людей.

с

Процесс образования скопления (D ) людей на границе участков с не- достаточной пропускной способностью также «можно рассматривать, как частный случай переформирования…:

с2с2

V I = (q – q ) / (D – D )» [3].(4.8а)

Тогда, соответственно, и

t I = Δl

(D – D ) / D (V – V ) =

п2с222с

= l (D – D ) / D (V – V ).(4.9а)

п2с212с

Одновременное слияние и переформирование людских потоков на участках ограниченной длины

Наиболее наглядно этот процесс проявляется в проходах зрелищных залов театров, кинотеатров, концертных залов, цирков, трибун спортивно- зрелищных сооружений. В магистральных проходах, объединяющих прохо- ды между рядами зрительных мест, при эвакуации образуется людской по- ток, плотность которого, как правило, увеличивается со временем и по длине магистрального прохода в направлении выхода из него. Сложность процесса определила необходимость его многократных исследований, наиболее об- ширные из которых выполнены в МИСИ (МГСУ) в 1965–1985 гг. [10–14].

Установлено, что при формировании и движении людских потоков в магистральных проходах зрелищных помещений (рис. 4.8) процесс склады- вается из следующих элементов:

движение в рядах;

изменение параметров движения при переходе из рядов в магистраль- ный проход;

одновременное слияние нескольких потоков из рядов на ограничен- ных по длине участках магистрального прохода между рядами;

многократное переформирование потока при его движении по маги- стральному проходу;

разуплотнение и растекание;

возможное образование и рассасывание скоплений людей в рядах и в магистральном проходе.

Особенности развития процесса зависят от системы выходов из рядов (одно- или двусторонняя системы), вида пути, числа мест в ряду и коли- чества рядов, выходящих в магистральный проход, его ширины и ширины проходов в рядах.

Замечено, что при достижении некоторого значения плотности потока в магистральном проходе движение в нем как бы стабилизируется. Причем при большом количестве рядов, выходящих в магистральный проход, плот- ность стабилизирующегося потока достигает значений, превышающих D

при q. Таких значений плотности стабилизации не наблюдается при ко-

max

ротких рядах и магистральных проходах. При стабилизации процесса выход

людей из рядов и движение в магистральном проходе замедляется, а иногда и совсем прекращается. По мере продвижения объединенного потока к вы- ходу из прохода плотность потока то уменьшается, то увеличивается.

1902256142845

Рис. 4.8. Элементы процесса формирования и движения людских потоков в проходах зрелищных помещений:

1 – движение; 2 – переход через границы; 3 – слияние; 4 – переформирование;

5 – растекание и разуплотнение; 6 – скопление

Пользуясь установленными закономерностями переформирования, слияния, изменения параметров при переходе через смежные участки пути, можно очень скрупулезно описать и этот сложный процесс эвакуации. Суммарное время движения потока из первого до i-го ряда составляет:

Σt + t + t

+ … + t

= l(D – D ) / (q – q ) + l(D

– D ) / (q – q ) +

123

i1010

2121

+ l(D

– D ) / (q – q ) + … + l(D – D

) / (q – q).

3232

ii–1

ii–1

Это выражение преобразуется в формулу:

срiсрi–1ср

t = l / q[D (q– q) / Δq + ] + N / δq .(4.10)

Пользоваться этими выражениями весьма трудоемко, поскольку необ- ходимо определять параметры потока в магистральном проходе на уровне каждого ряда. Поэтому установлена более простая расчетная формула [14]:

ср11

t = mn / δq+ lD (k + 1)(2k + 1) / 6q ,(4.11)

где m – число рядов; n – количество зрительских мест в ряду; δ – ширина магистрального прохода; l – расстояние между боковыми выходами (ряда-

1

1

ми); D и q – соответственно плотность потока и интенсивность движения

в магистральном проходе на уровне первого ряда, при величине потока из

р

1

р

ср

ряда Р значение q = Р / δ; q– интенсивность движения на выходе из ма-

гистрального прохода после момента стабилизации, принимается равной

q = mР / δ, если она меньше q; qравна интенсивности движения при

сррmaxср

D = Р t / lδ, если она больше q, а D

≤ D (при скоплении), q

равна ин-

срр р

max

срсср

с

тенсивности движения при плотности скопления D , если она больше q

max

с

и D

ср

ср

1.

≥ D ; k – целая часть от деления qна q

9359391500229Рассматриваемый процесс не является спецификой зрелищных поме- щений. Они фактически стали «полигоном» изучения этого общего процес- са, соответствующего наиболее общей схеме РЭП (рис. 4.9). А эта схема включает в себя и коридор, и лестницу. Большая населенность многоэтаж- ных и, особенно, высотных общественных зданий определяет аналогичное развитие процесса, несмотря на, казалось бы, большое расстояние между выходами с этажей [15].

а

913955-1086775б

в

г

1102499-2805606д

Рис. 4.9. Общая расчетная схема путей движения людских потоков и ее модификации:

а – один источник; б – поток на общем участке; в – одностороннее расположение источников;

г – двустороннее несимметричное расположение источников;

д – двустороннее симметричное расположение источников (общая расчетная схема)

Изложенные закономерности движения людских потоков не зависят от вида зависимостей между их параметрами и описывают только их кинемати- ку. Однако описывающие их формулы и графики показывают, что конкретные, количественные показатели процесса движения людских потоков зависят от вида и количественного выражения входящих в них зависимостей между па- раметрами людского потока. Примеры расчетов приведены в Прил. 5.

Образование задержек движения и скоплений людей

Максимальные плотности на участках движения возникают в случае,

i

если величина подходящего людского потока P больше пропускной способ-

i+1

ности участка Q. Это означает, что к границе участка i+1 в единицу време-

ни подходит больше людей, чем он может пропустить за это же время:

P > Q.(4.12)

ii+1

Естественно, часть людей задерживается на участке i перед границей

с участком i+1, образуется скопление людей, в котором плотность потока в чрезвычайной ситуации достигает максимальных значений.

При выполнении расчетов индикатором образования скопления явля-

i

max

ется превышение расчетным значением q максимального qдля данного

вида пути (см. Гл. 3, раздел 3.4):

q > q.(4.13)

imax

Иными словами, в таком случае расчет показывает, что для пересече-

ния границы смежного участка пути, интенсивность должна быть больше предельной. Очевидно, что это невозможно, поэтому на границе участков образуется скопление людей и задержка движения.

Время задержки движения представляет собой разность между вре- менем прохождения потока через сечения смежных участков пути i и i+1 (рис. 4.10):

tз  t

i 1

ti

Nf qi1δ

i1

Nf .

qi δi

(4.14)

где N – количество человек, участвующих в скоплении; f – площадь их гори-

i+1

зонтальной проекции, м2/чел; q

и δ

i+1

интенсивность, м/мин, и ширина, м,

i

i

участка i+1, м; q и δ

интенсивность, м/мин, и ширина, м, участка i.

Участок i+1

q , δ

ii

q

i+1

= qD

max

, δ

i+1

Участок i(дверной проем)Участок i+2

Рис. 4.10. Образование скопления при движении людского потока

Так как при образовании скоплений людей плотность потока в рамках упрощенной аналитической модели мгновенно (а на самом деле по данным [7] за 5–7 секунд) достигает предельных значений, то значения интенсив-

i+1

ности qследует принимать равными значениям интенсивности при макси-

i+1

мальной плотности, то есть q

= qD

.

max

Тогда время задержки определяется из соотношения (4.15) и прибавля- ется к расчетному времени эвакуации людей:

11 



qδ

q δ

tз  Nf 

 D max i 1

 .(4.15)

i i 

Следует помнить, что при образовании задержек движения перед двер-

D

ным проемом, «табличное» значение интенсивности q

max

равно 8,5 м/мин

только в случае, если ширина проема больше или равна 1,6 м. В случае

если ширина проема меньше, то значение интенсивности определяется по формуле q = 2,5 + 3,75b, где b – ширина проема. Параметры на участке i+2 определяются процессом разуплотнения людского потока (см. раздел 4.1.1). В настоящее время Приказ МЧС № 382 устанавливает четкий крите-

рий беспрепятственности эвакуации – время скопления не должно превы- шать 6 мин. Иными словами, максимальное время нахождения человека в давке (именно так можно назвать скопление людей) не должно превы- шать указанного выше времени. Время существования скопления всегда больше времени задержки и рассчитывается по выражению:

tск

N  f q δ

D

max

i1

 6 мин.

(4.16)

Для понимания разницы между временем задержки и временем скопле- ния можно рассмотреть такой пример. По пути на работу пешеходу необхо- димо пройти по участку пути, на преодоление которого он обычно затрачи- вает 2 минуты. Однако из-за реконструкции дороги образовалось скопление людей и на преодоления этого участка у него ушло 5 минут. В таком случае время задержки составило 3 минуты, а время, в течение которого он нахо- дился в скоплении, 5 минут.

Превышение максимального времени нахождения в скоплении, рав- ного 6 мин., может вести к гибели людей в результате компрессионной ас- фиксии. Для уменьшения времени скопления, как правило, надо либо изме- нять маршруты эвакуации людей, либо увеличивать ширину эвакуационных выходов.

Образование скоплений людей является основным признаком наруше- ния беспрепятственности движения. В чрезвычайной ситуации воздействие людей друг на друга в скоплении и на ограждающие конструкции эвакуа- ционных путей достигает уровней давления, способных к компрессионной асфиксии организма человека со смертельным исходом.

Психофизические закономерности связи между параметрами людских потоков

Эмпирические данные и зависимости

Основной зависимостью, определяющей динамику людского потока, является зависимость между скоростью его движения и плотностью. От нее зависит время движения людского потока по участкам маршрута эва- куации и величина потока, поскольку именно вид этой зависимости опре- деляет интенсивность его движения, что наглядно демонстрируют графи- ки на рис. 3.8 (Гл. 3). Факт общей качественной зависимости скорости от плотности общеизвестен: при увеличении плотности скорость снижается. Однако это лишь подтверждает подмеченный исследователями парадокс:

«Этот факт не получил научного объяснения потому, что он слишком из- вестен» [24]. Существование зависимости скорости людского потока от его плотности, как имеющей какой-то закономерный характер, впервые установлено лишь в начале 30-х гг. прошлого столетия [1]. Результаты подобных исследований на горизонтальных путях, выполненных сотруд- никами одного из университетов Японии под руководством К. Кимура и С. Ихара, опубликованы в университетском издании приблизительно в то же время [17]. Эти исследования были неизвестны СССР, Европе и Америке в течение почти 50 лет.

Во всех последующих работах, проводимых в России, исследованию этой зависимости уделялось пристальное внимание, прежде всего потому, что в каждой из них количественные выражения получаемых зависимос- тей отличались от установленных в предыдущих работах. К концу 70-х гг. прошлого века общий объем эмпирических данных [20, 21] составил 24 478 одновременно фиксируемых значений скорости и плотности люд- ских потоков в 69 сериях натурных наблюдений в зданиях различного на- значения, в сооружениях метрополитена, на городских территориях, во внеуличных переходах и в экспериментах (рис. 4.11–4.13). В настоящее время этот объем достиг более 50 тысяч замеров.

Скорость движения людей в потоке и потока в целом зависит не толь- ко от его плотности, но и от вида пути, физических возможностей людей, составляющих поток, эмоционального состояния, определяемого как ин- дивидуальными особенностями каждого из участников движения, так и общим психологическим настроем массы людей, оказавшихся по стече- нию обстоятельств в одной толпе. Чем выше плотность потока и психоло- гическая напряженность ситуации, тем больше превалирует над индиви- дуальным сознанием общий психический настрой массы как стихийного образования, как единого социального организма, возникшего на корот- кое время [18, 19].

Рис. 4.11. Эмпирические зависимости скорости людского потока от его плотности при движении по горизонтальным путям здания:

1, 5 – театры, кинотеатры, 2 – университеты, 3 – промышленные, 4, 13, 14 – транспортные,

6 – спортивно-зрелищные, 7 – различные, 8 – торговые; школы: 9 – старшая группа,

10 – средняя, 11 – младшая; улицы: 12 – торговый центр, 15, 16, 18 – транспортный узел,

19 – промышленный узел, 20, 21 – метрополитен, 22, 23 – эксперимент

Рис. 4.12. Эмпирические зависимости скорости людского потока от его плотности при движении по лестнице вниз:

1 – здания различного назначения, 2, 3 – спортивно-зрелищные, 4 – университет; школы: 5 – средняя группа, 6 – младшая; 7 – транспортный узел; 8 – эксперимент

2448051171411

Рис. 4.13. Эмпирические зависимости скорости людского потока от его плотности при движении по лестнице вверх: здания:

1 – здания различного назначения, 2, 3 – спортивно-зрелищные, 3 – университет; школы: 4 – средняя группа, 5 – младшая; 6 – транспортный узел; 7 – эксперимент

Многофакторность формирования наблюдаемой скорости потока ста- ла очевидной достаточно скоро, но долго не удавалось хотя бы «нащупать» и понять ее явно психологические и физические механизмы. Поэтому каж- дый раз построенные по эмпирическим данным зависимости сравнивались с другими, полученными таким же образом, или с некой, выбранной почему- то в качестве основной, зависимостью [3]. Однако их растущее множество стало тормозом практического применения этой основополагающей связи между параметрами людского потока, поскольку не давало возможности ис- пользования ни одной из них в качестве общей, расчетной закономерности, необходимой для нормирования.

Как говорилось ранее, физическое достижение той или иной скорос- ти движения человека зависит от длины шага и частоты шагов (темпа дви- жения). Плотность потока влияет на возможность полношагового движения пешехода (при среднем шаге 0,7 м).

Если проанализировать расстояние между людьми и плотность потока, то становится видно, что при плотности до 2–2,5 чел/м2 физическое расстоя- ние для полношагового движения есть, а человек идет со скоростью меньшей скорости свободного движения. В этом интервале плотности на снижение скорости влияет ограниченная возможность маневрировать при движении. То есть имея перед собой человека, скажем, на расстоянии 1 м, и не имея возможности его обогнать, пешеход начинает уменьшать скорость, чтобы из- бежать столкновения. Если же он решил обогнать впереди идущего человека, то ему придется либо резко увеличивать скорость движения, либо, наоборот, резко притормаживать, то уклоняться от столкновений, то, наоборот, идти на них, что вызывает и физический и психологический отпор со стороны окру- жающих, да и самому пешеходу не доставляет удовольствия.

Становится очевидным, что плотность потока человек воспринимает не просто как ограничение физического пространства для движения, а го- раздо сложнее – как комплекс физических и психических факторов, интен- сивность воздействия которых на человека с увеличением плотности потока растет, и неизвестно в какой степени. Влияние опасности, определяющей психологические условия, в которых происходит движение, более очевидно. Поэтому практически всеми постулируется, как сама собой разумеющаяся, психологическая и физиологическая обусловленность скорости людского по- тока, но нет ни одной работы, в которой раскрывались бы механизмы этой обусловленности, определяющие форму и вид ее проявления в наблюдаемых зависимостях.

В исследованиях людских потоков отмечается, что в чрезвычайных си- туациях, «когда психологический фактор играет большую роль, скорость движения увеличивается при тех же плотностях потока. И это понятно, так как страх, овладевающий людьми, заставляет их бежать от опасности. Это общее желание, одинаковый для всей массы людей психологический

импульс способствуют согласованности движения… Аналогичная картина наблюдается и при комфортных условиях с той лишь разницей, что об- щий психологический «настрой» людей обуславливает снижение скорости движения потока» [3]. Этот общий психологический настрой теоретиками психологии масс формулируется как «взаимное усиление эмоций, взаимное заражение» [18].

Такое почти дословное совпадение определений объектов исследова- ний в теории людских потоков и в теории психологии масс не просто любо- пытно, но и показывает, что людской поток можно рассматривать как один из видов в типологии масс. Воспользуемся этим, чтобы словами психоло- гов следующим образом выразить общую концепцию: «...отдельный чело- век, индивид, и массы – это как бы два противоположных полюса на шкале социально-психологического знания. Соответственно, между ними суще- ствует множество различий, так как масса представляет собой некое новое целое, несводимое к сумме входящих в нее людей... система не равна сумме своих составляющих» [22]. И еще: «Индивид, даже не испытывая на себе психического давления со стороны других, лишь на основе восприятия их поведения заражается этим поведением, подчиняется и следует ему» [19].

Стохастичность людского потока

Но это «некое новое целое» не есть нечто постоянное, неизменное. Наоборот, в нем все постоянно изменяется: не только состав людей в наблю- даемых потоках, но и их взаимное влияние друг на друга и влияние на них всех окружения, в котором они находятся в различных ситуациях. Поэтому не только скорость людского потока в каждом интервале плотности в каж- дой серии наблюдений является случайной величиной (рис. 4.14), но и ха- рактер изменения этой величины от одного интервала плотности к другому в каждой серии зависит от стечения многих обстоятельств.

Здесь случайность – форма естественного проявления процесса, а по- тому должна быть и формой его математического описания. Поэтому за- висимость между скоростью и другими параметрами потока (плотностью, эмоциональным состоянием людей, видом пути и т. д.) является случайной функцией, которая в каждой серии наблюдений или экспериментов проявля- ется как одна из возможных ее реализаций. Только совокупность реализаций и дает представление о существующей закономерности изменений случай- ного процесса. Следовательно, для установления существующей закономер- ности необходимо рассмотрение всей совокупности зафиксированных ее реализаций и соответствующий статистический анализ представляющих их эмпирических данных. Однако такой статистический анализ впервые был выполнен лишь в конце 70-х гг. в связи с необходимостью разработки СНиП II–2–80: «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений». Его результаты опубликованы позже.

z

200

0,1–0,2

200

0,2–0,3

z0–0,1z

200

01400110080V

z

120

0,3–0,4

0,4–0,50,5–0,6

0,6–0,7 0,7–0,80,8–0,9

060050040030020 020V

Рис. 4.14. Гистограммы и полигоны распределения значений скорости людей в потоке при движении по горизонтальным путям для различных интервалов плотности потока: V – скорость движения, м/мин; z – количество замеров

Проведенный статистический анализ позволил выделить однородные по статистическим показателям группы серий проведенных к тому времени на- турных наблюдений и экспериментов. Результаты анализа подтвердили кор- ректность классификации этих серий по видам пути, но в то же время пока- зали существование в каждом из этих классов нескольких групп, однородных по наблюдаемым значениям скорости движения, для которых межгрупповое объединение неправомерно. Причину столь значимых различий логично было объяснить влиянием различных уровней психологического воздействия на людей условий, в которых происходило движение наблюдаемых потоков лю- дей. Основанием для такого логического постулата являлось и то, что оценить количественно влияние психологического фактора на величину скорости дви- жения людского потока по тому или иному виду пути никогда ранее не удава- лось. Для этого были естественные причины: любое наблюдаемое значение скорости движения каждого человека в потоке по конкретному виду пути – результат одновременного совместного влияния плотности потока и психоло- гического воздействия среды, в которой происходит наблюдаемое движение.

Закономерность изменения скорости от плотности

В то же время, длительными наблюдениями установлено, что до дости- жения определенных значений плотности ее влияние на свободу движе- ния человеком не ощущается. Поэтому и выделен интервал9 индивидуаль- ного, свободного движения. Точные значения порога D0, при достижении

9 Интервал плотности, не оказывающей влияния на скорость движения (Гл. 3, табл. 3.6).

0

которого плотность становится фактором, вызывающим изменение скоро- сти движения людей в потоке, не были известны, но было очевидно, что они находятся в интервале плотности до 1 чел/м2, в котором наблюдается скорость свободного движения V , можно сказать, скорость при нулевом влиянии плотности. В последующих интервалах плотности она уже вли- яет на скорость движения человека в потоке и, следовательно, всего пото- ка, поэтому обозначим соответствующую скорость при плотности D как

V . Тогда степень влияния плотности на скорость легко установить по измене-

D

D

ниям ΔV

средней скорости движения людей в потоке (скорости потока) той

D

0

или иной плотности V

в сравнении со скоростью свободного движения V : ΔV = V – V .(4.17)

D0D

D0

Чтобы исключить влияние психологической напряженности ситуации, возьмем эти значения из одной и той же серии наблюдений и соотнесем по- лученные значения ΔV со значением V , то есть построим функцию

D0

R = (ΔV / V ) = φ(D).(4.18)

0

Очевидно, что эта функция описывает общую тенденцию влияния имен- но плотности людского потока на его скорость, поскольку во всем остальном условия наблюдений были одни и те же или идентичны (вид пути, вид зда- ния и режим его эксплуатации, состав потока). Такие функции были полу- чены для всех серий натурных наблюдений, графики которых представлены на рис. 4.11–4.13, в которых имелись значения V . Они были объединены по видам пути. Полученные значения R приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Значения функции R при средних значениях плотности D

в интервалах ее изменения

Плотность людского потока D, чел/м2 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5

Средние значения R по эмпирическим

данным для видов пути Горизонтальных в зданиях 0,270 0,434 0,555 0,610 0,655 0,705 0,750 0,789

Горизонтальных вне зданий 0,304 0,528 0,668 0,770 0,838 – – –

Лестница вниз 0,214 0,386 0,529 0,672 0,761 0,799 0,841 0,895

Лестница вверх 0,232 0,413 0,512 0,595 0,655 0,681 0,724 0,779

Проем 0,320 0,454 0,541 0,609 0,655 0,701 0,737 0,780

Методология математической статистики четко, как аксиому, форму- лирует, что математическая формула только тогда получает реальное зна- чение, когда она адекватна внутренним отношениям между явлениями или, во всяком случае, отражает эти отношения с достаточной степенью

приближения. Поэтому необходимо выбрать вид аппроксимирующей функ- ции, способной отобразить психофизическую суть описываемой взаимосвя- зи между интенсивностью воздействия плотности потока и реакцией на него человека, выражающейся в изменении скорости его движения.

В психофизике известно несколько законов, описывающих отображение внешних воздействий в сенсорном пространстве человека [20]. Их анализ показал [20, 24], что устанавливаемой взаимосвязи в наибольшей степени может соответствовать так называемый всеобщий психофизический закон Вебера – Фехнера. О высокой степени соответствия выполненной аппрокси- мации свидетельствует пример, представленный на рис. 4.15.

В

ер

няя

R +

D

5%

дов

г

ерит

ран

ель

ица

ая

R

D

%

R

D

Н

ижн

R

D

д

%

ове

гр

R

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

х

+ 10

н

– 10

T

R

– 5%

яя рительная аница

= 0,295lnD/0,51

00,512345678

D, чел/м2

Т

Рис. 4.15. Пример аппроксимации зависимости R

для горизонтальных путей в зданиях:

Т

– установленная теоретическая функция R = f(D);

D

– область допустимых отклонений от R

Из найденного соотношения R= (V Э – V Э) / V Э следует формула для

D0D0

определения скорости движения людского потока (Гл. 3, разд. 3.3). Поскольку

D

в этой формуле величина Rне зависит от уровня эмоционального состоя-

0

ния, то его влияние отображается величиной скорости свободного движе- ния V Э. Кроме того, функция, стоящая в скобках этой формулы, является неслучайной функцией. Поэтому и случайность индивидуальных скоростей движения людей в потоке также отображается этой случайной величиной. Функция, которая представляет собой произведение случайной величины на неслучайную функцию, в теории вероятностей называется элементарной

случайной функцией. Очевидно, что такое описание закономерностей из- менения скорости людского потока в зависимости от его плотности отвечает стохастической природе процесса.

Закономерность влияния эмоционального состояния

Уровень эмоционального состояния изменяется от комфортного до стрессового. Шкала уровней может быть выражена в относительных еди- ницах (от 0 до 1). Такая шкала имеет следующее содержательное описание [26]. Выделяются три стадии развития отрицательного эмоционального со- стояния. Первая стадия (0 < Э < 0,3) связана с появлением слабых сигна- лов о возможности опасности. В этом состоянии происходит своеобразная настройка организма, подготовка его ко встрече с ожидаемой опасностью. Вторую стадию (0,3 < Э < 0,7) следовало бы назвать «активные действия», поскольку этой стадии соответствует состояние повышенной активности организма, сопровождающее целесообразное поведение, направленное на устранение опасности. Когда устранить опасность не удается и возникает чувство бессилия справиться с угрожающей опасностью, тогда наступает третья стадия (0,7 < Э < 1), которая характеризуется резким спадом актив- ности и переходом в зону запредельного торможения.

Активность

Уровень эмоционального состояния различным образом влияет на функционирование подсистем центральной нервной системы человека, ак- тивность которых описывается графиками на рис. 4.16 [21].

Уровень 2

нормальной 13

активности Покой, комфорт, невозмутимость Беспокойство Активные действия Ужас

00,30,71,0

Эмоциональное состояние

Рис. 4.16. Влияние эмоционального состояния на уровень активности:

1 – внимания; 2 – управления; 3 – движения

Как видно, двигательная активность возрастает при увеличении уровня эмоционального состояния. Учитывая этот факт и то, что значения скоростей

движения людей в повышенном эмоциональном состоянии являются край- ними членами в статистических распределениях значений скоростей сво- бодного движения, по данным натурных наблюдений были установлены категории движения и соответствующие им скорости свободного движения по видам пути. Графики полученных зависимостей представлены на рис. 4.17.

1

2

Категории д спокойное

ижения: активное

120

110

100

90

80

75

70

656

60

55

50

49

40

38

30в

27

20

10

повышенной активности

00,450,68Э

0,10,20,30,40,50,60,7

Рис. 4.17. Зависимость скорости свободного движения людей в потоке от уровня эмоционального состояния при движении:

1 – по горизонтальному пути, через проем, по лестнице вниз; 2 – по лестнице вверх

Таким образом, по данным статистической совокупности всех серий проведенных натурных наблюдений и экспериментов была получена воз- можность определить конкретные значения всех членов формулы (3.3), описывающей закономерность связи между параметрами людских потоков (см. табл. 3.5–3.6).

Теперь все части общего выражения закономерностей (3.3) измене- ния скорости движения людского потока определены для всех видов пути и уровней эмоционального состояния людей. Поскольку скорость движе- ния людского потока – величина случайная, то в каждом интервале плотно- сти потока ее значения имеют распределения, дисперсия которых с ростом плотности уменьшается, что соответствует данным натурных наблюдений (рис. 4.14). Среднее значение V (математическое ожидание) вычисляется по формуле (3.3), а дисперсия S 2 по формуле (3.4) (Гл. 3).

V0

Данные формулы позв

т определить минимальные и максималь-

оляю

ные значения скорости движения в зависимости от плотности и состава

людского потока. Пример построения диапазона отклонений для горизон- тального пути от средних значений представлен в Гл. 3 (рис. 3.9).

Зависимость V= f(D) определяет моноэкстремальный характер изме- нения интенсивности движения q = VD. Максимум этой функции достигает- ся при значении плотности

Э

Dqmax = e(1/a – 1 + lnD0) ,(4.19) поскольку при этом значении первая производная функция q = DV 0(1 –

0

– aln(D / D )) равна 0. Как видно, положение максимума не зависит от ско- рости свободного движения, а следовательно, и уровня эмоционального со- стояния, но зависит от величин, характеризующих плотность и вид пути. Корректность положения максимумов интенсивности движения подтверж- дается натурными наблюдениями.

Наличие максимума в функции, описывающей зависимость интенсив- ности движения от плотности людского потока, является критерием оцен- ки приемлемости видов функций, предлагаемых для описания зависимости V = φ(D). Отсутствие максимума функции q = f(D) означало бы неогра- ниченность пропускной способности (Q = qb) поперечного сечения пути шириной b. Однако это противоречит натурным наблюдениям, которые по- казывают образование скоплений людей и задержки движения на границах участков пути из-за ограниченности их пропускной способности.

Международным научным сообществом установленная закономер- ность признана открытием в области социальной психологии [33].

Очевидность повышения психологической напряженности ситуации при возникновении пожара предопределяет выбор категории движения «по- вышенная активность» в качестве интервала ожидаемых скоростей движе- ния людей в чрезвычайной ситуации.

В заключение следует отметить следующее.

Первые научные исследования эвакуации из зданий с массовым пре- быванием людей выявили: «При неорганизованном движении, имеющем место при эвакуации… скорость становится неопределенной, что затрудня- ет не только установление связи между плотностью и пропускной способ- ностью, но и разрешение вопроса о том, увеличивает или уменьшает пропуск- ную способность уплотнение потоков. Между тем, выявление этой связи не- обходимо для разрешения основных задач эвакуации… Первое и основное условие безопасности вынужденной эвакуации – ее кратковременность» [1].

Выявление этой связи потребовало проведения многочисленных и трудоемких натурных наблюдений и экспериментов, разработки новых методов их осуществления, но обеспечило накопление крупнейшей в мире статистической базы эмпирических данных.

Философия естествознания говорит, что если бы форма прояв- ления и сущность вещей непосредственно совпадали, то всякая наука

была бы излишней. В исследованиях людских потоков прослеживает- ся общая последовательность развития науки: от эмпирической стадии к формированию отдельных теоретических конструкций и затем к тео- рии. Основополагающим для теории людских потоков стало установление кинематических закономерностей движения и психофизиологически обо- снованной закономерности связи между параметрами людских потоков.

Установление этих закономерностей позволяет разработать методы расчета различных проектных ситуаций и моделирования людского потока как непрерывного процесса при эвакуации людей из зданий и сооружений, а затем приступить к обоснованному нормированию размеров эвакуаци- онных путей и выходов. Поэтому рассмотрение методов расчета движения людских потоков является темой следующей главы.

Литература

Беляев С. В. Эвакуация зданий массового назначения. – М.: Изд. Всесоюзной академии архитектуры, 1938.

Милинский А. И. Исследование процесса эвакуации зданий массового назначе- ния: дис. … канд. техн. наук. – М.: МИСИ, 1951.

Предтеченский В. М., Милинский А. И. Проектирование зданий с учетом орга- низации движения людских потоков. – М.: Изд. лит. по строительству, 1969; Berlin, 1971; Koln, 1971; Praha, 1972; U.S., New Delhi, 1978. Изд. 2. – М.: Стройиздат, 1979.

СНиП II–2–80. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений.

Ведущие научные школы новейшие технологии и научные достижени в архитек- туре, строительстве и жилищно-кммунальной сфере России: Российская архитектурно- строительная энциклопедия. – М.: ВНИИНТПИ, 2001. – Т. VII. – С. 88–95.

Предтеченский В. М. О расчете движения людских потоков в зданиях массово- го назначения // Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. – 1958. – № 7.

Копылов В. А. Исследование параметров движения людей при вынужденной эва- куации: дис. … канд. техн. наук. – М.: МИСИ, 1974.

Холщевников В. В., Копылов В. А. Движение людских потоков через проемы // Пожарное дело. – 1982. – № 3.

ГОСТ 12.1.004–91*. Пожарная безопасность. Общие требования.

Овсянников А. Н. Закономерность формирования структуры коммуникацион- ных путей в крытых зрелищных сооружениях: дис. … канд. техн. наук. (науч. рук. Хол- щевников В. В.). – М.: МИСИ, 1983.

Калинцев В. А. Проектирование кинотеатров с учетом движения людских по- токов: дис. … канд. техн. наук. (науч. рук. Предтеченский В. М.). – М.: МИСИ, 1966.

Дувидзон Р. М. Проектирование спортивных сооружений с учетом движения людских потоков: дис. … канд. техн. наук. (науч. рук. Предтеченский В. М.). – М.: МИСИ, 1968.

Алексеев Ю. В. Формирование движения людских потоков в проходах зрелищных сооружений: дис. … канд. техн. наук. (науч. рук. Предтеченский В. М.). – М.: МИСИ, 1978.

Предтеченский В. М., Холщевников В. В. Расчет переформирования людских потоков на участках ограниченной длины // Известия высших учебных заведений. Стро- ительство и архитектура. – 1971. – № 4.

Холщевников В. В. Исследование людских потоков и методологии нормирова- ния эвакуации людей из зданий при пожаре. – М.: МИПБ МВД РФ, 1999.

Ness M. P., Morrall J. F., Huttchinson B. G. An Analysis of Central Business District Pedestrian Circulation Patterns. – Highway Res. Rec., 1969.

Kimura K., Ihara S. Observations of Multitude Current of People in Buildings. Trans- actions of Architectural Institute of Japan. – 1937. – № 5.

Ольшанский Д. В. Психология масс. – М., СПб., Воронеж, Киев, Харьков, Минск и др.: Питер, 2002.

Социальная психология. Краткий очерк / Под ред. Г. П. Предвечного, Ю. А. Шеркови- на. – М.: Политиздат, 1975.

Забродин Ю. М., Лебедев А. Н. Психофизиология и психофизика. – М.: Наука,

1977.

Волков П. П., Оксень В. Н. Информационное моделирование эмоциональных

состояний. – Минск: Вышейшая школа, 1978.

Холщевников В. В. Закономерность связи между параметрами людских потоков (Диплом№ 24-S Открытие в области социальной психологии) // Научные открытия. – М.: РАЕН, МААНОИ, МААНО, 2006.

Глава 5

МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ДВИЖЕНИЯ ЛЮДСКИХ ПОТОКОВ

Модели и расчеты при случайной структуре людского потока

Расчетная схема эвакуации

Упрощенная аналитическая модель движения людского потока

Имитационно-стохастическая модель движения людского потока

Индивидуально-поточная модель движения людских потоков

Краткий обзор программных комплексов для моделирования эвакуации людей

Модели и расчеты при случайной структуре людского потока

Современное представление о структуре людского потока, в которой расстояния между идущими людьми постоянно изменяются, в результате чего могут возникать местные уплотнения, которые затем рассасываются и возникают вновь [1], требует при моделировании его движения полного уче- та всех выявленных кинематических и психофизиологических закономер- ностей. В зависимости от полноты их учета возможны несколько моделей движения людского потока.

Простейшая из них «Модель движения (без растекания) людского пото- ка однородного состава». Эта модель имеет большое практическое значение, поскольку именно эта модель реализована в отечественном нормировании: СНиП II–2–80 [2] и затем ГОСТ 12.1.004–91* [3] в Приложении 2 (обязатель- ное) «Метод определения уровня обеспечения пожарной безопасности».

Более полное воспроизведение кинематических закономерностей дает модель движения людского потока, учитывающая возможность его растека- ния. В ней за счет растекания людского потока частично учитывается изме- нение его структуры и возможность присутствия в составе потока, скажем, более энергичных, подвижных людей, которые в реальных людских потоках и образуют их головные части. Но в модели движения без растекания пред- полагается, что такими качествами обладают все люди в потоке, поскольку при достаточно продолжительном движении весь поток может переформи- роваться, приобретая скорость свободного движения.

Как первая, так и вторая модели используют детерминированное опи- сание закономерностей связи между параметрами людских потоков и тем самым декларируют однородность людей в их составе.

Возможностями наиболее полного воспроизведения случайного и не- равномерного по длине потока размещения людей, когда расстояние между

0

идущими людьми меняется, и возникают местные уплотнения, которые за- тем рассасываются и возникают снова, обладают модели имитационного моделирования [4, 5]. Такие возможности обеспечиваются, во-первых, дис- кретным представлением структуры потока, для чего занимаемый им уча- сток пути подразделяется по длине на «элементарные участки» (длиной 1–1,5 м) и, во-вторых, описанием закономерностей связи между параметра- ми людских потоков в виде элементарной случайной функции [4, 6] и раз- личными способами их реализации (или путем многократной их реализации при случайном выборе значений случайной величины V , или случайным выбором значений V на определенных шагах моделирования процесса).

Теоретический и практический интерес могут представлять те случаи движения людских потоков (в частности, при эвакуации), когда не образу- ются потоки значительной плотности (например, эвакуация людей на чет- вертом этапе – по территории, прилегающей к зданию; движение по терри- тории городских транспортно-коммуникационных узлов [7]; эвакуация лю- дей с малонаселенных этажей зданий [8] и т. п.). В этих случаях может быть наиболее просто проверена достоверность широко разрабатываемых за ру- бежом моделей индивидуального движения [9], которые используют весьма ограниченную базу исходных эмпирических данных и потому их адекват- ность реальным ситуациям всегда должна контролироваться. Разработанная модель «Свободное движение людских потоков» [4] не имеет таких недо- статков, опирается на обширную базу натурных наблюдений и известные соотношения теории вероятностей.

Перспективным направлением дальнейшего развития моделирования людских потоков является создание моделей индивидуально-поточного дви- жения, сочетающих на новом уровне достоинства моделирования движения людей в потоках и их индивидуального движения, переходящего в поточное.

Необходимо отметить, что трудности моделирования людских потоков и незнание их закономерностей приводят к попыткам подмены процессов движения реальных людских потоков моделями других известных процес- сов иной физической природы [10–12]. Такой подход – не новость для мето- дологии моделирования и он давно получил свою оценку [13]: «Одних инте- ресуют структура и закономерности явления, приводящие к наблюдаемому результату; других – только сами результаты. Первые, моделируя, пытаются воспроизвести структуру и закономерности явления, вторые только резуль- таты, не вдаваясь в реальные механизмы их появления».

Расчетная схема эвакуации

Однако какая бы модель ни рассматривалась, прежде всего должна быть составлена расчетная схема эвакуации в рассматриваемой ситуации.

Составление расчетных схем эвакуации является первым, весьма ответст- венным, этапом всей последующей работы, поскольку от его корректности во многом зависит и корректность последующих результатов. Фактически, составитель расчетной схемы должен быть архитектором, инженером и пси- хологом одновременно.

Это, можно сказать, творческий этап, поэтому составленные расчет- ные схемы эвакуации рекомендуется обсудить со всеми заинтересованными лицами.

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.

В расчетной схеме учитываются только те пути движения людей, кото- рые отвечают требованиям, предъявляемым к путям эвакуации.

Количество людей на начальных участках пути определяется исходя из требований нормативных документов, проектной вместимости помещений, экспертных оценок и натурных наблюдений. Для этого могут быть исполь- зованы данные, приведенные в табл. 5.1.

Рассмотрев количество людей на начальных участках пути, следует определить направление их движения. Прогнозирование выбора направле- ния эвакуирующимся людьми является сложной и не в полной мере разре- шимой задачей. Были установлены следующие наблюдаемые правила выбо- ра людьми направления (маршрута) движения при эвакуации:

движение по тому пути, которым люди попали в здание;

исключение путей движения, проходящих рядом с зоной горения, хотя люди могут эвакуироваться через задымленные участки пути;

выполнение указаний персонала (в общественных зданиях, как пра- вило, посетители при пожаре следуют указаниям персонала, даже если эти указания не соответствуют оптимальным);

при эвакуации с первого этажа – движение к открытому выходу, в проем которого видна уличная территория;

сложная логистическая зависимость, описывающая выбор выхода из зрительного зала.

при прочих равных условиях – движение к ближайшему выходу. Кроме того, имеющиеся данные показывают, что фактором выбора на-

правления может быть место парковки личного автомобиля, место встречи членов семейной группы и т. п.

Стремление оценить совместное влияние нескольких достаточно оче- видных и всегда присутствующих факторов на выбор людьми маршрута

движения приводит к установлению системы коэффициентов выбора вероятного направления движения, например, при разделении людского по- тока по направлениям возможного дальнейшего движения, значения кото- рых приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.1

Количество людей в помещениях различного назначения

Наименование помещения Количество людей либо норма площади Ссылка

Магазины 3 м2 площади зала на одного человека, включая площадь, занятую оборудованием п. 7.2.5 СП 1.13130

Рынки 1,6 м2 площади зала на одного человека, включая площадь, занятую оборудованием Офисные помещения 6 м2 площади на одного человека п. 8.3.7 СП 1.13130

Автостоянки 1 человек на каждое машиноместо п. 9.4.7 СП 1.13130

Танцевальные площадки 2 м2 площади зала на одного человека, включая площадь, занятую оборудованием п. 7.3.5 СП 1.13130

Предприятия бытового обслуживания (почта, банки, агентства, ателье, салоны и т. п. ) На одного человека 1,35 м2 площади помещения для посетителей, включая площадь, занятую оборудованием п. 7.6.1 СП 1.13130

Многоквартирные жилые дома Количество жилых комнат плюс 1 человек в каждой квартире Оценочно

Гостиницы, общежития Расчетное количество мест Оценочно

Выставки, музеи 3 м2 площади, не занятой оборудованием, на 1 человека Оценочно

Здания высотой свыше 75 м 1,25 от расчетного количества людей п. 14.21 МГСН

4.19–2005

Примечания.

Натурные наблюдения, выполненные сотрудниками Академии ГПС МЧС России, показали, что загрузка популярного сетевого магазина составила около 5,9 м2/чел. В соот- ветствии с нормами США NFPA 101 Life Safety Code (п. 7.3.1.2), площадь, приходящаяся на одного покупателя, находится в диапазоне от 2,8 до 5,6 м2/чел. Международные строитель- ные нормы International Building Code (п. 1004.1.2) нормируют площадь, приходящуюся на одного покупателя, в интервале от 2,79 до 5,57 м2/чел.

В остальных случаях количество людей определяется в соответствии с функци- ональным процессом в здании (например, в производственном – в соответствии с техно- логическим регламентом производства), либо исходя из расчетного количества мест (на- пример, в зрительном зале).

Таблица 5.2

Значения коэффициентов R для оценки вероятного направления движения [37]

Фактор Характеристика пути Коэффициент R

Большая длина 0,95

Длина Меньшая длина 1,05

Неизвестная или одинаковая 1,00

Прямолинейность Прямой

С поворотами 1,10

0,90

Горизонтальный 1,20

Вид пути Лестница спуск 1,00

Лестница подъем 0,70

Плохое состояние, неровности, скользящая Состояние, поверхность и т. п. 0,50

безопасность Очевидная опасность – задымление и т. п. 0

движения Удовлетворительное состояние, отсутствие опасности или то и другое неизвестно 1

С учетом данных табл. 5.2 и нормирования протяженности эвакуацион- ных путей при составлении расчетных схем становится возможным учиты- вать влияние расстояния до ближайшего эвакуационного выхода на выбор направления движения.

Пример. Необходимо определить величину людских потоков, образо-

вавшихся после расчленения общего потока величиной Р

= q·b

= 15·2 =

n–1

n–1

n–1

1

= 30 м2/мин, выходящих на прямой горизонтальный путь n , открытую лест-

2

3

n2

n3

ницу вниз n и горизонтальный путь с поворотом n . Состояние путей эваку-

n1

ации удовлетворительное. Исходные данные b

Длина пути и их состояние людям не известны.

= 2 м, b

= 1,5 м, b

= 1,2 м.

Решение. Определяем поправочные коэффициенты.

Путь n : R = 1, R = 1,1, R= 1,2, R

= 1.

IIIIIIIV

Путь n : R = 1, R = 1,1, R= 1,0, R

= 1.

IIIIIIIV

Путь n : R = 1, R = 0,9, R= 1,2, R

= 1.

IIIIIIIV

Далее находим общие значения R для каждого направления, перемно-

жая найденные в таблице значения:

n1n2n3

R= 1,32, R= 1,1, R= 1,08.(5.1)

Определяем среднюю интенсивность движения

(5.2)

и далее интенсивности движения по возможным направлениям:

q

n

n1

n1

= q R

q= q R

= 5,37·1,32 = 7,09 м/мин,

= 5,37·1,65 = 8,86 м/мин,(5.3)

q

n2n n2

n

n3

n3

= q R= 5,37·1,296 = 6,96 м/мин.

Однако подобные расчеты – это лишь попытка предугадать выбор людь- ми направления, а затем и маршрута движения. Человек же планирует его реализацию еще не начиная эвакуации, выходя на первые же участки фор- мирования людских потоков. Если эвакуация происходит не из помещения, где возник пожар, и в нем не наблюдается признаков блокирования выходов, то стереотипность использования людьми маршрутов движения в различ- ных ситуациях позволяет воспользоваться данными натурных наблюдений в нормальных условиях эксплуатации зданий. Участками формирования людских потоков в зрительных залах являются проходы между рядами зри- тельских мест. В офисных помещениях такими участками являются общие (магистральные) проходы между мебелью рабочих мест, в производствен- ных помещениях промышленных предприятий – проходы между оборудо- ванием и т. п.

Пространство участков формирования людских потоков определяется антропометрическими размерами человека и эргономикой его движений при осуществлении основного функционального процесса, для реализации кото- рого предназначено рассматриваемое помещение. Но следует иметь в виду, что стремление к экономии рабочей площади может привести к значительным отклонениям от комфортных габаритов. Поэтому необходимо проводить вни- мательный анализ возможных вариантов формирования параметров людских потоков на этих участках, поскольку они определяют величину потоков из ис- точников, которые затем определяют и величину людского потока на последу- ющих участках пути. Поток самой большой плотности образуется в проходах между рядами зрительных мест. Здесь значение плотности достигает 4 чел/м2, несмотря на то, что ширина участка считается по плечам выходящего чело- века, что больше чем расстояние между краем сидения зрителя и спинками кресел впереди расположенного ряда. С другой стороны, следует также иметь в виду, что в ряде случаев, особенно на стадии эскизной разработки проектов, на чертежах рабочих помещений показывается не все оборудование или пло- щади складирования. В результате создается впечатление, что вдоль рабочих мест образуются участки большой, чуть ли не «неограниченной» ширины. При составлении расчетных схем их ширину не следует принимать более 1,5 м. В любом случае большая ширина прохода при одностороннем расположе- нии рабочих мест при формировании потока людьми не используется.

Определение ширины пути вызывает затруднение только при выходе людей на участок «неограниченной» ширины, например в вестибюль. Как показали исследования [14], в таком случае ширина потока (b) зависит от ко- личества людей (N) и длины (l) участка: b = 4 м при N < 100 чел. и l ≤ 6 м; b = 6 м – в остальных случаях.

Длина участка формирования определяется расстоянием между точка- ми выхода на него первого и последнего человека (напротив мест их рас- положения на момент начала эвакуации), образующих поток. Сечение пути,

проходящее через точку расположения первого человека, считается передней границей участка формирования. Если далее по маршруту движения распо- ложен участок пути того же вида и той же ширины, что и участок формиро- вания, – это все равно следующий участок эвакуационного пути. Границами следующих участков являются, как известно [1], те сечения пути, начиная с которых изменяется его вид или ширина. Однако необходимо уточнить, что места слияния также являются границами участков (чисто формально, в их сечениях ширина предшествующих участков всегда изменяется). Также следует обратить внимание, что если на пути движения находится участок, постоянно занятый людьми по тем или иным причинам, то его следует вы- делять как самостоятельный участок (рис. 5.1).

1744662238633Направление движения людского потока

Размещение людей

в коридоре с плотностью D

Участок iУчасток i + 1

Рис. 5.1. Введение в расчетную схему участка обусловлено наличием людей в коридоре (например, студентов, ожидающих вызова на экзамен)

Согласно данным натурных наблюдений установлено, что повороты пути не влияют на параметры движения людского потока.

Определение длины (вдоль оси пути) отличается для горизонтальных и наклонных путей. К наклонным путям относятся лестницы и пандусы. Свободная ширина b наклонного пути, например, лестничного марша, при- нимается в свету: от перил до стены. Длина наклонного пути L (рис. 5.2) принимается по истинному его значению: для обычных лестниц наклоны составляют 1:1,75–1:2, поэтому с необходимой для практических целей точ- ностью α можно принимать 30–32°, то есть cosα приблизительно равен 0,85. Этажные и междуэтажные площадки в целях упрощения и облегчения вы- числений, учитывая их небольшие размеры и меньшую сложность движе- ния по ним в сравнении с лестничными маршами, допускается отнести к наклонным путям. Тогда средняя длина наклонного пути в пределах одного этажа, с учетом движения по площадкам, составит [1]:

для двухмаршевых лестниц L = L'/cosα, где L' – горизонтальная про- екция длины наклонного пути, м; α – угол наклона к горизонту; не допуская серьезной погрешности, длину пути по двухмаршевой лестнице можно при- нимать равной его утроенной высоте H, то есть L = 3H;

для трехмаршевых лестниц L = 2L'/cosα + L"/cosα + L" + 4b.

Исследования [27] показывают, что на длину пути движения по лестни- це существенное влияние оказывает образующаяся на ней плотность люд- ского потока. Так, при достижении значения плотности 0,4 м2/м2 и более, спускающиеся по лестничному маршу начинают занимать всю его ширину, что увеличивает (до 30 %) длину траектории движения людей, движущихся в дальнем от центра лестницы ряду.

L'

b

b

b

b

α

Пандусы, если их наклон незначителен (меньше 1:8), можно относить к горизонтальным путям, при более значительных наклонах – к лестницам. Длина наклонного пути также определяется по его оси.

а

b

L

b

bL'b

''

б

Рис. 5.2. Расчетная длина пути по лестнице:

а – двухмаршевая лестница; б – трехмаршевая лестница

Пути движения в пределах здания обычно пересекаются дверными проемами, декоративными порталами, имеют сужения за счет различных архитектурных или технологических элементов, выступающих из плоско- сти ограждений. Такие местные сужения независимо от их характера в даль- нейшем называются проемами шириной b. Длина пути L в проеме может не учитываться, если она не превышает 0,7 м, то есть длины одного шага, в противном случае движение в проеме следует рассматривать как движение на самостоятельном расчетном участке горизонтального пути.

Начало РЭП-7

δ

δ

3

2

Участки формирования людских потоков связаны между собой участ- ком коммуникационного пути, ведущего к выходу из помещения непо- средственно или через другой участок (рис. 5.3). На такой участок выходят и другие аналогичные участки коммуникационных путей, объединяющие первичные источники и являются, в свою очередь, источниками людских потоков. Их можно назвать вторичными источниками.

δ

1

а

1

2

3

РЭП-1

4

5

6

7

8

РЭП-29

РЭП-3

РЭП-7

10

11

12

РЭП-4

13

14

15

16

17

РЭП-518

РЭП-9

РЭП-6

РЭП-8

б

Координата РЭП-3 Координата РЭП-2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

Координата РЭП-1

Δl Δl

Координата элементарного участка 19

δ

1

1,0 м

в

45°

22232425

45°

30°

30°

Рис. 5.3. Формализация схемы путей движения на примере двухэтажного здания:

а – схема фрагмента плана 2-го этажа; б – источники (1–18) и расчетные эвакуационные пути; в – разбивка РЭП-7 на элементарные участки

Назовем фрагмент коммуникационной структуры, состоящий из участ- ков – источников людских потоков и объединяющих их участков, расчет- ным эвакуационным путем (РЭП). Тогда всю структуру коммуникационных путей здания можно представить как систему РЭП, состоящих из участков пути и выходящих на них первичных или вторичных источников.

Анализ объемно-планировочной структуры коммуникационных пу- тей зданий и помещений разного функционального назначения показывает, что, несмотря на все их разнообразие, количество составляющих их типов РЭП [4] весьма ограничено (см. Гл. 4, рис. 4.9).

Очевидно (как показано на приведенных схемах), что движение люд- ского потока с участка формирования на последующий участок общего пути, также как и из вторичных источников, всегда связано с переходом че- рез границу этих участков, т. е. через сечение пути, в котором изменяется или ширина, или вид пути. Схемы возможных сочетаний смежных участков эвакуационных путей приведены на рис. 4.1, 4.3.

Лестничные клетки являются центрами тяготения людских потоков (для первого этажа – выходы наружу), на входе в которые заканчивается вто- рой этап эвакуации. Поэтому расчетные схемы целесообразно составлять для каждой части этажа, по которой люди эвакуируются через предусмо- тренную для них лестничную клетку (выход наружу). На рис. 5.4 приведен пример представления расчетной схемы эвакуационных путей.

Источник 1

N = 20 чел., l = 10 м,

Участок 1

l = 12 м, b = 2 м

b = 1,2 м, b

0

Источник 2

= 0,9 м

РЭП 1

Участок 2

л.м

N = 20 чел., l = 10 м,

0

b = 1,5 м, b = 0,9 м

= 1,35 м

0

b

l = 18 м, b = 2 мУчасток 8. b = 1,2 м Участок 7. l =1,5 м, b = 1,2 м

РЭП 2

Участок 3 l = 3 м, b = 2 м

Участок 4 l = 5 м, b = 2 м

Участок 5

l =5 м,

b = 2 м

Участок 6 l = 5 м, b = 2 м

16 чел.7 чел.7 чел.7 чел.7 чел.

Источники 3–7

l = 10 м, b = 1,2 м, b0 = 0,9 м

Рис. 5.4. Пример составления расчетной схемы эвакуации людей по части этажа до входа в лестничную клетку:

N – количество людей; b – ширина; l – длина; b0 – ширина проема

Упрощенная аналитическая модель движения людского потока

Эта модель имеет большое практическое значение, поскольку имен- но она реализована СНиП II–2–80 [2] и затем ГОСТ 12.1.004–91* [3]. Как уже отмечалось, время эвакуации, определенное в результате расчетов, ис- пользуется для выявления значения вероятности своевременной эвакуа- ции. Использование такой модели, дающей, так сказать, пессимистическую оценку, вполне мотивировано необходимостью учесть худшие варианты развития процесса эвакуации. Модель исходит из следующих соображений.

«Наблюдения показывают, что людской поток обычно имеет вытянутую си- гарообразную форму. При этом головная и замыкающая части состоят из не- большого числа людей, двигающихся соответственно с большей или мень- шей скоростью, чем основная масса людей в потоке. Поскольку число лю- дей, составляющих головную и замыкающую части, относительно невелико по сравнению с основной массой, рекомендуется принимать поток в форме прямоугольника» [1, С. 42]. «Следует иметь в виду, что под плотностью по- тока по его ширине b и длине (в пределах l) понимается ее средняя величи- на» [1, С. 43]. Специально указывается: «При невозможности выполнения условия (qi ≤ qmax) интенсивность и скорость движения людского потока по

участку пути определяется… при значении D

max

и более» [3].

Расчетная техника применения данной модели демонстрируется на

конкретном примере. Схема РЭП приведена на рис. 5.5. Там же показа-

эв

= t

.

нэ

но расположение людских потоков на момент начала эвакуации t0

п

Людские потоки численностью по N = 28 чел. каждый начинают движение

одновременно с четырех боковых участков их формирования – из проходов,

п

п

имеющих длину l и ширину b = 1,65 м. Маршрут движения каждого по-

кi

тока: проход бокового участка и затем по участкам длиной lкоридора по-

к

0

стоянной ширины b = 2 м к дверному проему шириной b .

Рассмотрим варианты развития процесса движения людских потоков

к.1

при неизменных размерах участков пути по коридору l

= l

к.2

= l

к.3

= l

к.4

= 10 м;

l

п

п

= 40 м. Ширина боковых проходов также остается постоянной b = 1,65 м.

0

Ширина общего выхода b

сматриваемых вариантов.

может изменяться в зависимости от условий рас-

Плотность людских потоков на участках формирования во всех вариан-

п

тах остается постоянной D = 0,12 м2/м2 (при f =0,125 м2/чел). Длина боко-

п

вых проходов l в рассматриваемых вариантах изменяется пропорционально

принимаемому количеству людей N

и равна l = N f/D b .

пппп п

п

п

Количество людей в боковых проходах N = 28 чел., l = 18 м, ширина

п

прохода b = 1,65 м,

ппп п

D = N f / l b = 28·0,125 / 18·1,65 = 0,12 м2/м2.(5.4)

По формуле или по табл. П4.1 (Прил. 4) определяем соответствующие

D

п

= 0,12 м2/м2 значения скорости и интенсивности движения в проходах:

п

V

п

= 74,76 м/мин и q = 8,97 м/мин. Можем определить величину людского

потока, сформировавшегося в проходе:

ппп

Р = q ·b = 8,97·1,65 = 14,8 м2/мин.(5.5)

При таких параметрах потоки могут покинуть проходы за время

пппп ппп пппп

t = l / V = l b D / V b D = N f / Р = 0,24 мин.(5.6) Люди начинают эвакуацию и выходят в коридор. Интенсивность дви-

жения людских потоков по коридору в этот момент

q0 = q b / b = Р / b = 14,8 / 2 = 7,4 м/мин.(5.7)

кп пкпк

Соответственно, находим D0= 0,09 м2/м2, V0= 83,24 м/мин, q = 7,49 м/мин.

ккк

Это параметры людских потоков в коридоре в момент начала их эвакуации

к

по нему t0 = 0.

к

Двигаясь по коридору, через какой-то интервал времени Δt1 фронталь- ная часть каждого из потоков достигнет мест выходов в коридор потоков с боковых проходов, расположенных по ходу движения ближе к общему вы- ходу из коридора. Определим это значение

Δt1 = l / V0

= 10 / 83,24 = 0,12 мин.(5.8)

ккiкi

к

п

к <

В этот характерный момент времени t0,1,2 поскольку Δtt , происхо-

дит слияние в коридоре людских потоков, выходящих из боковых проходов. Величина в коридоре части потока, образующейся от слияния, равна

Р0,12= 2Р0.(5.9)

кк

Тогда интенсивность движения в коридоре:

q0,12= (q b + q0b ) / b = 2Р0 / b

= 2·14,98 / 2 = 14,98 м/мин (5.10)

кп пк кккк

с соответствующими значениями D0,12 = 0,34 и V0,12= 44,03 м/мин. К это-

кк

му моменту из боковых проходов выйдет половина людей (t0,12= 0,5t ).

кп

Эти части потоков, продолжая пополняться людьми из боковых прохо-

дов и из коридора, двигаются к общему выходу (рис. 5.5). Люди из чет-

вертого бокового прохода за время t0,24 пройдут расстояние l 0,12 = V0,1·2t0,12=

к4фкк

= 83,24·0,12 = 10 м. Но по прошествии времени Δt2 = t – Δt1 = 0,24 – 0,12 =

кпк

= 0,12 мин все люди покинут боковые проходы. Это второй характерный

к

момент развития процесса t0,2.4

к

Ситуация на момент t0,24 показана на рис. 5.6: все люди находятся в ко- ридоре, где образовалось несколько частей потока.

Первая часть, образовавшаяся в коридоре из людей, успевших выйти в

к4

него из четвертого прохода, имеет плотность D0 = 0,09 м2/м2 и двигается со

к4

скоростью V= 83,24 м/мин; ее фронтальная граница переместилась за это

время вперед на расстояние l 0,24 = V ·t0,24 = 83,24·0,24 = 20 м, а замыкающая

4фк4к

l 0,24 – на 10 м (l 0,24 минус длина этой части потока из N = 14 чел., которые

4з4ф1

b

0

n

D = 0,12 м2/м2

п

b

п

4

D = 0,12 м2/м2

п

b

3

п

D = 0,12 м2/м2

п

b

п

2

D = 0,12 м2/м2

п

b

п

1

l

п

b

к

к4

ушли при плотности D= 0,09 м2/м2 до начала слияния).

l = 10 м

l = 10 м

l = 40 м

к2

к3

п

эв

l = 10 м

к1

Рис. 5.5. Состояние потока в момент t0

= t

н.э

На участках коридора между выходами с боковых проходов № 4 и № 3,

№ 3 и № 2, № 2 и № 1 части потоков по 14 чел. (Nf = 1,75 м2), находившиеся на этих участках коридора в период Δt2 = t0,24 – t0,12 до момента слияния, об-

ккк

разовали с людьми из боковых проходов общие части слившегося потока с

параметрами D0,12 = 0,34 и V0,12 = 44,03 м/мин, которые к моменту t0,24 прошли

кiкiк

вперед на расстояние l 0,24 = l 0,24 = l

0,24 = V0,12 ·Δt2

= 44,03·0,12 = 5,3 м.

l 0,12 = 10 м

4ф

234зкк

0

n

D0 = 0,09 м2/м2

к

D0,12 = 0,34 м2/м2

D = 0,12 м2/м2

к

п

b

п

4

D0 = 0,09 м2/м2

к

D0,12 = 0,34 м2/м2

D = 0,12 м2/м2

к

п

b

3

п

D0 = 0,09 м2/м2

к

D0,12 = 0,34 м2/м2

к

D = 0,12 м2/м2

п

b

п

2

D0 = 0,09 м2/м2

к

D = 0,12 м2/м2

п

b

п

1

l

п

b

к

b

к

Таким образом, к моменту времени t0,24 между замыкающей грани- цей первой части (D 0 = 0,09 м2/м2 и V 0 = 83,24 м/мин) и фронтальной гра-

кк

ницей второй части образовался разрыв потока длиной в 10 – 5,3 = 4,7 м.

x

к

Между остальными частями потока величина разрывов также составит 10 – 5,3 = 4,7 м. Но последняя из этих частей имеет «хвост» длиной l 0,24 = 10 м, состоящий из 14 человек, вышедших из бокового прохода в коридор послед- ними. Эта «хвостовая» часть вплотную примыкает к замыкающей границе впереди расположенной части потока, образовавшейся от слияния ранее (t0,12)

вышедших с этого участка людей и людей, вышедших с участка № 2.

Люди «хвостовой» части потока идут быстрее перемещения замыкаю- щей границы предшествующей части потока. Они, по прошествии опреде- ленного интервала времени, вынуждены разместиться в конце впереди рас-

положенной (более плотной) части (D0,12= 0,34 м2/м2 и V0,12 = 44,03 м/мин),

кк

то есть наблюдается частный случай общего при слиянии людских потоков

процесса: переформирование замыкающей части потока, сформировавшей- ся из людей, не участвовавших в слиянии. Переформирование людского по- тока – процесс выравнивания параметров движения в различных частях по- тока. В результате, вне зависимости от исходных параметров, каждая часть потока приобретает параметры впереди идущей части. Скорость перефор-

пер

мирования V I– скорость движения границы увеличения впереди идущей

части – определяется скоростью перемещения границы между частями по- тока с различной плотностью.

К началу процесса переформирования люди в авангарде второй части

2

2

потока, имеющей плотность D , идут со скоростью V и размещаются вплот-

1

1

ную к первой части, имеющей плотность D и скорость V . По прошествии

1

времени t все люди из второй части потока разместятся с плотностью D

1

в конце впереди идущей части, образуя единый поток с этой плотностью D .

Скорость переформирования

1212

V I = (q – q ) / (D – D );(5.11)

время переформирования

1222112121

t I = Δl(D – D ) / D (V – V ) = Δl(D – D ) / D (V – V ).(5.12)

к

Применительно к рассматриваемому случаю значение времени пере- формирования составит t I = 10(0,34 – 0,09) / 0,34(83,24 – 44,03) = 0,19 мин. То есть в момент времени t0,43 в коридоре будет существовать только часть

потока с плотностью D0,43 = D0 = 0,09 м2/м2 (первая часть) и последующие с

к4к4

плотностью D0,43 = D0,24 = D0,12= 0,34 м2/м2. При этом V I = (7,49 – 14,97) / (0,09 –

ккк

– 0,34) = 29,92 м/мин.

Фронтальная граница первой части за этот промежуток времени (t I) пе- реместится по направлению к выходу из коридора еще на 0,19·83,24 = 15,8 м. Фронтальная граница второй части – только на 0,19·44,03 = 8,4 м. Величина разрыва между замыкающей границей передней части и фронтальной

b

0

n

D0 = D0,12 = D0,24 = 0,09 м2/м2

кк

к

D0,12 = D0,24 = 0,34 м2/м2

к

к

b

п

4

D0,12 = D0,24 = 0,34 м2/м2

к

к

b

п

3

D0,12 = D0,24 = 0,34 м2/м2

к

к

b

п

2

D0 = 0,09 м2/м2

к

b

п

1

l

п

b

к

1,2

l 0,24 = 10 м

l 0,24 = 5,3 м l 0,24 = 5,3 мl 0,24 = 5,3 мl 0,24 = 5,3 м

х

1,2

3

4з

4ф

границей второй части возрастет на 7,4 м и достигнет 12 м. Фронтальные границы других частей потока также продвинутся вперед на 8,4 м, но вели- чина разрыва между ними останется прежней, поскольку они идут с оди- наковой скоростью. По длине последняя часть «прирастет» (за счет пере- формирования «хвоста») и длина последней части потока, состоящей из 42 человек, теперь составит l 0,43 = 42·0,125 / 2·0,34 = 7,7 м. Положение частей потока в коридоре в этот момент времени показано на рис. 5.8.

b

0

n

D0 = D0,12 = D0,24 = D0,43 = 0,09 м2/м2

кк

к

к

D0,12 = D0,24 = D0,43 = 0,34 м2/м2

к

к

к

D0,12 = D0,24 = D0,43 = 0,34 м2/м2

к

к

к

b

п

4

D0,12 = D0,24 = D0,43 = 0,34 м2/м2

к

к

к

b

п

3

b

п

2

b

п

1

l

п

b

к

к

кi

l 0,43 = 5,3 м

l = 12 м

l 0,43 = 10 м

4з

4ф

После этого момента фронтальная граница первой части подойдет к дверному проему через интервал времени Δt3 = 4,2 / 83,24 = 0,05 мин. За это время фронтальные границы остальных частей потока переместятся по маршруту движения на расстояние Δl = Δt3·V0,12 = 0,05·44,03 = 2,2 м и займут в момент времени t0,48 положение, показанное на рис. 5.9.

к

l 0,43 = 7,7 м l 0,43 = 7,7 м

1,2

3

Рис. 5.8. Состояние потока в момент t0,43

b

0

n

l 0,48 = 10 м

D 0,12 = D0,12 = D0,24 = D0,43 = D0,48 = 0,09 м2/м2

4ф

ккккк

l = 14 м

D = 0,34 м2/м2

l 0,48 = 5,3 м

4з

D0,12 = D0,24 = D0,43 = D0,48 = 0,34 м2/м2

кккк

b

l 0,48 = 7,7 м

4

п

3

D0,12 = D0,24 = D0,43 = D0,48 = 0,34 м2/м2

кккк

b

l 0,48 = 7,7 м

3

1,2

п

b

п2

b

b

l 0,24 = 10 м

l

п1

х

пк

к

Рис. 5.9. Состояние потока в момент t0,48

Начинается процесс перехода людского потока через дверной проем, и в зависимости от ширины проема он будет протекать по-разному.

0

При ширине b = 1,6 м и первая и последующие части потока про-

ходят через проем беспрепятственно, поскольку q

= q b / b ≤ q

в лю-

0к к00max

бом из этих случаев. (Следует обратить внимание на то, что величина по-

тока Рк = qкbк перед проемом и в проеме Рк = q0b0 при беспрепятственном

движении не изменяется, поскольку q b= q b ). Следовательно, вре-

к к0 0

0

мя прохождения через проем (Δt ) последнего человека из потока, сто-

ящего перед проемом, равно времени его движения в потоке до проема

Δt = t = Δl / V =Δl D b

/ D b V = N f / Р = N f / Р , поскольку время за-

0ккк

кк к

к к к1к10

к

к

к

держки людей перед проемом равно 0, в цифрах: t = Δl / V = 10 / 83,24 =

к

1

0

= 0,12 мин; либо t = N f / Р = 14·0,125 / 14,97 = 0,12 мин. Результаты рас-

четов времени выхода t

сведены в табл. 5.3.

вых

людей через проем на последующий участок пути

Параметры выхода людей из коридора через дверной проем при беспрепятственном движении по нему

Таблица 5.3

Части потока из боковых проходов 1 2 3 4

Количество людей N , чел. (м2)

i 14 (1,75) 28 (3,50) 28 (3,50) 42 (5,25)

Плотность D в момент t0

к 0,09 0,34 0,34 0,34

Скорость V , м/мин

к 83,24 44,03 44,03 44,03

Величина потока Р = q b , м2/мин

кк к 14,97 29,94 29,94 29,94

Расстояние до проема в момент t 0,48, м

к 0,0 24,2 34,2 44,2

Время движения до проема при t 0,48, мин.

к 0,00 0,55 0,78 1,00

Полное время движения до проема, t , мин.

п 0,48 1,03 1,26 1,48

Время движения через проем Δt , мин.

0 0,12 0,12 0,12 0,18

Время выхода с участка

t + Δt , мин.

п0 0,60 1,15 1,38 1,66

Таким образом, последний человек из 112 начавших эвакуироваться из боковых проходов, покинет расчетный эвакуационный путь за расчетное

время t

р.эв

= 1,66 мин.

Представим ход расчета в координатах: время – расстояние (рис.

5.10). Поскольку скорость V = l/t, то она равна тангенсу угла этого прямоу- гольного треугольника. Его гипотенуза показывает перемещение границ (фронтальной или замыкающей) потока, перемещающегося с этой скоро- стью. Чем больше угол наклона гипотенузы, тем выше скорость движе- ния людского потока. Вертикальными жирными линиями на рис. 5.10 показаны длины частей потока в моменты достижения выхода головной частью потока.

V

=

D=0,09

=

1

3,24 м/мин

V

D=0

= 44

,34

=

,03 м

/мин

5

6

V

D=

0,34

=

44,0

3 м/

ин

2

3

4

V I

пер

92 м/

мин

V

D

=0,34

мин

700,48 0,601,03 1,15 1,26 1,38 1,481,66

87

60

50

40м

30

20

= 29,

10

= 83,24 м/

00,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7

t, мин.

t 0,12 t 0,24t 0,43 t 0,48

кткткткт

Рис. 5.10. Графоаналитическое представление расчета примера:

к

1–4 – длины частей потока в момент времени t0,4;8

5–7 – в момент начала их выхода через проем

По другому будет происходить движение людских потоков при ши-

0

рине проема b = 1,4 м. В этом случае переход через проем первой ча-

сти происходит беспрепятственно при q = q·b / b

= 7,49·2 / 1,4 =

00,09к0

0

= 10,7 м/мин в течение времени, как и в первом варианте при b = 1,4 м,

0

Δt = 0,12 мин. Но такая ширина проема оказывается недостаточной для

беспрепятственного движения следующих частей потока, поскольку для этого поток должен был иметь интенсивность движения в проеме, равную

= q

q

q

00,09

·bк / b

= 14,97·2 / 1,4 = 21,39 м/мин. Однако это невозможно, поскольку

0

0max

= 19,6 м/мин, то есть в данном случае Q

≤ Р

i–1

– количество людей, кото-

0

рое подходит к границе с проемом в каждый интервал времени, больше, чем

то, которое может пройти через него за этот же интервал времени. Из-за это- го перед проемом часть людей задерживается и пополняется подходящими к нему в следующий интервал времени. Образуется скопление, плотность

размещения людей в котором при чрезвычайных ситуациях достигает мак-

симальной величины (D

max

и более). При такой плотности на интенсивность

движения через проем начинает оказывать влияние и ширина проема:

0,90

q= 2,5 + 3,75b .(5.13)

0,9

= q

В данном случае q

= 2,5 + 3,75·1,4 = 7,75 м/мин, соответственно V0 =

0,9

/ 0,9 = 8,61 м/мин (вместо q

= 14,97·2 / 1,6 = 18,7 м/мин, которая была

0

0

при беспрепятственном движении) и Q

= q

0,9

·b0

= 7,75·1,4 = 10,85 м2/мин.

Для данного варианта составим табл. 5.4, аналогичную табл. 5.3.

Таблица 5.4

Параметры выхода людей из коридора через дверной проем при образовании перед ним скопления людей

Части потока из боковых проходов 1 2 3 4

Количество людей N , чел. (м2)

i 14 (1,75) 28 (3,50) 28 (3,50) 42 (5,25)

Плотность, D в момент t0,48

кк 0,09 0,34 0,34 0,34

Скорость V , м/мин

к 83,24 44,03 44,03 44,03

Величина потока Р = q b , м2/мин

кк к 14,97 10,85 10,85 10,85

Расстояние до проема в момент t0,48, м

к 0,0 24,2 34,2 44,2

Время движения до проема при t0,48, мин.

к 0,00 0,55 0,78 1,00

Полное время движения до проема, t , мин.

п 0,48 1,03 – –

Время движения через проем Δt , мин.

0 0,12 0,32 0,32 0,48

Время выхода с участка, t + Δt , мин.

п0 0,60 1,35 – 2,16

Примечание. Время подхода людей из различных боковых проемов определяется процессом переформирования.

При проведении расчетов для этой таблицы необходимо учесть следу- ющее. Первая часть потока пройдет через проем беспрепятственно и вто- рая часть потока подойдет к нему, как и в предыдущем варианте, в момент

t0,48+ Δt

= 0,48 + 0,55 = 1,03 мин. Но время перехода ее для 28 человек при

кк

Q

0

0

0

i

= 10,85 м2/мин, составит уже Δt = N / Q

= 28·0,125 / 10,85 = 0,32 мин.

При образовании скопления происходит переформирование потока, поскольку передняя часть потока переходит через проем с параметрами, соответствующими вычисленным при D = 0,9 м2/м2, а к ней примыкает часть

к

с параметрами при D = 0,34 м2/м2. Скорость переформирования имеет в этом

случае значение (5.11): VI = (q

– q ) / (D – D ) = (7,75 – 14,97) / (0,9 – 0,34) =

1212

= –12,89 м/мин. Значение времени переформирования составляет (3.12):

tI = l

(D – D ) / D (V – V ) = 5,3·(0,9 – 0,34) / 0,9(44,03 – 8,61) = 0,09 мин.

п212121

Изобразим эти расчеты построениями на графике, фрагмент которого пред-

ставлен на рис. 5.11.

0,090,110,090,110,135

А

Б

В

l, м

3,5

2,14

1,4

70

р

01,03 1,121,23 1,321,35 1,441,57 1,772,16

Рис. 5.11. Графоаналитическое изображение образования скопления людей перед проемом шириной 1,4 м

t , мин.

К моменту окончания переформирования этих частей потока из обра-

ск

0

зовавшегося скопления через проем уйдет часть людей, равная ΔNI = Q ·tI =

= 10,85·0,09 = 0,98 м2. Оставшиеся к этому моменту люди образуют перед

проемом скопление длиной Δl = (N – ΔN I ) / D b

= (3,5 – 0,98) / 0,9·2 = 1,4 м,

ск2ск1 к

что и видно из построений на рис. 5.11.

Оставшиеся люди продолжают уходить через проем (и вышли бы в мо- мент времени, соответствующий точке А), но через 0,11 мин их нагоняют

3

люди из третьей части потока и между этой частью потока (D = 0,34 м2/м2)

и оставшимся скоплением начинается переформирование, в результате ко- торого длина скопления опять увеличивается. Скорость переформирования

пер

составит, как и в предшествующем случае, V I= –12,89 м/мин. Той же оста-

нется и продолжительность переформирования с момента ее начала (1,23

к

мин): tI = 0,09 мин., то есть оно закончится в момент t = 1,32 мин.

К моменту начала переформирования в скоплении оставалось количе-

2

0

ство людей, равное: N – Q ·t = 3,5 – 10,85·0,2 = 1,33 м2. К ним подошли

еще 3,5 м2 из третьей части потока. Причем в момент окончания перефор-

ск

мирования в скоплении находится количество людей, равное: N= 1,33 +

ск

+ 3,5 – 10,85·0,09 = 3,85 м2 и оно имеет длину Δl= 3,85 / 1,8 = 2,14 м. На

0

переход этих 4,83 м2 (3,5 + 1,33) через проем потребовалось бы Δt

= N

/ Q

=

ск0

= 4,83 / 10,85 = 0,445 мин. Указанное количество людей вышло бы с участка

в момент времени, соответствующий точке Б.

Однако остающееся скопление нагоняет через 0,11 мин фронтальная

4

граница последней, четвертой части общего потока (N = 5,25 м2) с плот-

ностью 0,34 м2/м2. Опять начинается переформирование частей потока,

п2

2

1

и время переформирования возрастает: V I = –12,89 м/мин, а tI = l (D – D ) /

1

2

D (V – V ) = 7,7·(0,9 – 0,34) / 0,9(44,03 – 8,61) = 0,135 мин. В этот момент

1

ск

в скоплении находится количество людей, равное N= 3,85 – 10,85(0,11 +

+ 0,135) + 5,25 = 6,44 м2, которые при плотности 0,9 занимают перед прое-

= N

ск

мом участок длиной Δl/ 0,9·b = 3,6 м.

скк

В скоплении перед проемом участвуют люди из второй, третьей и чет-

вертой частей потока в количестве N = 3,5 + 3,5 + 5,25 = 12,25 м2. При про-

0

пускной способности проема Q

проем составит

= 10,85 м2/мин время их движения через

00

t = ΣN / Q= 12,25 / 10,85 = 1,13 мин.,(5.14)

р.эв

то есть время эвакуации людей в данном случае t= 2,16 мин. (точка В).

р.эв

Таким образом, сравнение значений t, полученных по первому и вто-

рому вариантам, показывает, что время задержки из-за скопления людей со- ставит 0,5 мин, т. е. образование скопления людей перед проемом увеличи- вает общее расчетное время эвакуации в данном случае более чем на 30 % (в 1,3 раза), а время движения непосредственно через проем – в 2 раза.

0

График образования скопления людей перед проемом с недостаточной пропускной способностью на рис. 5.11 описывает кинетику процесса. Она качественно не изменится и при другой, меньшей ширине проема. Изме- нятся ее динамические показатели, наиболее важным из которых для обоб- щенных расчетов является время существования скопления, то есть время движения людей через проем, определяемое формулой (5.14). Ее простота позволяет оперативно оценить влияние ширины проема на величину t , на-

0

0

пример, b = 1,2 м и b = 0,9 м.

0

При ширине проема b = 1,2 м интенсивность движения через него со-

0,9

0

ставит (5.13): q= 2,5 + 3,75b = 2,5 + 3,75·1,2 = 7,0 м/мин. Пропускная спо-

собность проема при этом Q = q·b = 7,0·1,2 = 8,4 м2/мин. Значение t =

00,900

0

= ΣN / Q == 12,25 / 8,4 = 1,46 мин. Общее расчетное время эвакуации по

РЭП составит: t

р.эв

= 1,03 + 1,26 = 2,29 мин., то есть возрастет по сравнению

со временем беспрепятственной эвакуации в 1,38 раза. При ширине проема

b

0,9

0

= 0,9 м интенсивность движения через него составит: q= 2,5 + 5,75·0,9 =

0

= 5,875 м/мин. Пропускная способность Q = 5,875·0,9 = 5,29 м2/мин., тог-

р.эв

0

да t = 12,25 / 5,29 = = 2,32 мин., t= 1,03 + 2,32 = 3,35 мин., то есть воз-

растет по сравнению со временем беспрепятственной эвакуации более чем в 2 раза. Столь длительное (более 2 минут) существование скопления людей с максимальной плотностью угрожает высокой вероятностью компрессион- ной асфиксии.

Учитывая крайнюю опасность нарушения условий беспрепятствен- ности эвакуации, действующие нормы настойчиво требуют не допускать планировочных решений эвакуационных путей, ведущих к образованию скоплений людей и продолжительному нахождению в них. Это и требование

обеспечить соблюдение условия: q ≤ q, и введение снижения значений

≥ q

imax

i

скорости и интенсивности движения людей через проем при q

max

(коэф-

фициент влияния проема m), и учет влияния ширины проема при образо-

вании перед ним максимальной плотности потока (5.13), и требование оценивать «время задержки движения людей из-за образовавшегося ско- пления» [3]. Это и сама использованная модель, не учитывающая растека- ние образующихся частей людских потоков для получения пессимистич- ного прогноза.

Имитационно-стохастическая модель движения людского потока

Расчет графоаналитическим методом, хотя и «достаточно элементарен по своему существу, но трудоемок» [1, С. 167]. Поэтому при появлении пер- вых же возможностей использования ЭВМ стали разрабатываться подходы к их применению для расчетов движения людских потоков в зданиях раз- личного назначения [14–16], которые создали необходимые предпосылки для разработки в последующем алгоритма [4] и соответствующих ему про- граммных комплексов имитационного моделирования [5, 17].

Идея имитационного моделирования людских потоков состоит в том,

чтобы, придав малым совокупностям людей (N = D b Δl ) естественные,

ii ii

не зависящие от их сознания, закономерности связи между их скоростью

i

движения и ощущаемыми ими плотностью потока и видом пути [6], рас- смотреть, как будет развиваться процесс в последовательные достаточно малые интервалы времени Δt , в течение которых и могут происходить на- блюдаемые, но не улавливаемые другими методами, изменения состояний потока, когда «расстояние между идущими людьми постоянно меняется, возникают местные уплотнения, которые затем рассасываются и возникают снова. Эти изменения неустойчивы во времени…» [1, С. 43].

Плотность людского потока на участке его нахождения всегда рассчи-

тывается по формуле D = N / b Δl . При этом количество людей на «элемен-

iiii

тарном» участке (b Δl ) в момент tопределяется как баланс количества лю-

iii+1

дей, успевших уйти с него на последующий элементарный участок за интер-

вал времени Δt и перейти на него за этот интервал времени с предшеству- ющего элементарного участка. Если нужно учитывать при этом и площадь

горизонтальных проекций (f ) людей, образующих поток, то N = Σ N f .

iiii

i

Значение D определяет соответствующее ему (при данной категории дви-

жения) значение скорости движения на этом участке пути.

В каждый момент времени распределение людей с определенной плот- ностью и скоростью движения по элементарным участкам характеризует состояние людского потока. Движение приводит к изменению состояния потока в последовательные моменты времени (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Изменения состояния потока в последовательные моменты времени

i

Напомним, что скорость движения людского потока при плотности D

D,k

на i-м отрезке участка пути k-го вида – случайная величина V, имеющая

следующие числовые характеристики:

математическое ожидание (среднее значение)

VD,k = V0,k при Di ≤ D0,k,(5.15)

VD,k = V0,k (1 – aklnDi / D0,k)m при Di ≥ D0,k;

среднее квадратическое отклонение

σ(VD,k) = σ(V0,k) (1 – aklnDi / D0,k).(5.16)

Значения указанных величин приведены в МГСН 4.19–2005 [20].

При любом возможном значении V

0,k

люди в количестве Νt0, находя-

i

0

щиеся в момент tна i-м элементарном участке, двигаются по нему и на-

чинают переходить на последующий участок i+1. На участок i в свою очередь переходит часть людей с предыдущего (i–1) элементарного участ- ка и из источника j.

0

i

По прошествии времени ∆t к моменту t = t + ∆t только часть людей

Ν

ti i,i+1

людей с участка i успеет перейти на участок i+1. К этому моменту

времени из Νt0

людей, бывших на участке i в момент t , останется Νt0

– Νt0

i0ii,i+1

людей. Их число пополняется за счет людей, успевших за этот интервал

i–1,i

времени перейти на него с предыдущего участка – Νt0и из источника

Nt0

. Тогда плотность потока на участке i в момент t

будет равна

j,i

1

iii,i+1i–1,ij,ii

Dt1 = Νt0 – Νt0+ Νt0+ Nt0 / b ∆l.(5.17)

1

Скорость движения людей, оказавшихся на участке i в момент t ,

определяется как функция сформировавшейся на нем плотности потока, то есть

i0,kki0,k

Vt1 = V (1 – a lnDt1 / D ).(5.18)

Подобный процесс происходит на всех элементарных участках, заня- тых людским потоком. Изменение плотности потока на каждом из них в раз- личные моменты времени отражает процесс переформирования различных частей потока и, как частный случай, процесс растекания потока.

Изменение плотности потока на каждом из элементарных участков в последовательные моменты времени зависит от количества людей, перехо- дящих через границы участков. В общем случае количество людей, пере- ходящих за интервал времени ∆t с участка i на последующий участок i+1, составляет

i,i+1i i пер

Νt1= Dt0 b V∆t,(5.19)

то есть зависит от скорости перехода V

соответственно, А–А, С–С.

пер

через границу участка B–B или,

пер

Скорость перехода Vчерез границы смежных элементарных участков

следует принимать, руководствуясь следующими соотношениями:

t 0

Vi

Vпер   t 0

, если Dt 0  D при max V. D  q

i 1iDkmax

t 0

(5.20)

Vi 1, если Di 1  D при max ViDk . D  qmax .

Если V

= Vt0, то время t, необходимое для перехода всех Νt0 людей,

перiперi

0

находящихся на элементарном участке i в момент t , на последующий уча-

сток (i+1), будет определяться по формуле

tпер = Δl / Vt0i.(5.21)

За интервал времени Δ t < t

а только их часть

пер

на участок i+1 перейдут не все Νt0 людей,

i

Νt0= Νt0Vt0∆t / Δl.(5.22)

i,i+1ii

Количество людей, не успевших перейти за интервал времени Δt с участка i на участок i + 1, следовательно, составит

Νt0 – Νt0

= Νt0(1 – Vt0Δt / Δl).(5.23)

ii,i+1ii

пер

i+1

Если V= Vt0 , то справедливы аналогичные соотношения, в которых

вместо Vt0 следует принимать Vt0 . При этом количество людей, остающих-

ii+1

ся на участке i, увеличивается, а количество людей, переходящих на него

с предыдущего элементарного участка i–1 и источника j, остается тем же,

пер

i

что и при V= Vt0. Следовательно, плотность потока на участке i в следую-

пер

1

щий момент времени t будет больше, чем при V

= Vt0. Она будет расти тем

i

быстрее, чем меньше значение Vt0 , то есть чем выше значение Dt0 . При

D

= D

i+1i+1

t0

i+1

max

этот процесс моделирует распространение скопления людей.

п

Если в какой-то момент времени t плотность потока на участке i до-

стигла максимальной величины и дальше увеличиваться не может, то на этот участок в этот момент времени не может прийти ни один человек ни с пред- шествующего участка, ни из источника. В результате перед их границами

i–1

j,i

с участка i задерживается соответственно ΔNtп и ΔNtп людей. В следующий

п+1

момент времени tчасть людей с участка i переходит на участок i+1, плот-

п+1

ность людского потока на нем уменьшится и часть скопившихся перед его границей людей сможет перейти на него. Но это не все люди, скопившиеся на границах участков i–1 и j. Доля их участия в пополнении людьми участка i в момент t определяется соотношением:

i–1ji–1i–1 i–1jj j

ΔNtп+1/ ΔNtп+1 = Dtп+1Vtп+1b/ Dtп+1 Vtп+1 b(5.24)

Эти соотношения полностью описывают состояние людского потока на элементарных участках и их переходы в последовательные моменты време-

ни при конкретных значениях V , и позволяют рассчитать соответствующие

0,k

значения времени движения людских потоков с участков их формирования

до прохода последней группой людей к сечению пути, в котором заканчи-

Δ

вается эвакуация. Совокупность значений t , полученных при различных

0,k

значениях V , формирует эмпирическое распределение вероятностей значе-

р

ний t . Это распределение позволяет рассчитать по правилам математиче- ской статистики значение времени завершения эвакуации, соответствующее

вероятности Р(t

р.эв

) = 0,999.

Адекватность имитационной модели реальному процессу движения

людского потока неоднократно проверялась натурными наблюдениями. Один из примеров сопоставления результатов [18] приведен на рис. 5.13.

N, чел. 300 250 200 150 100 1

2

50

0

246810121416182022242628t, мин.

Рис. 5.13. Изменение количества людей, проходящих

через поперечное сечение пути в последовательные моменты времени на примере пассажирского зала метрополитена:

1 – эксперимент; 2 – моделирование

Высокая степень соответствия результатов моделирования данным на- турных наблюдений позволила широко использовать имитационную модель в практике проектирования уникальных объектов.

Используя данные предыдущего примера, промоделируем две ситуа- ции: при ширине проема 1,6 и 0,9 м. Как уже отмечалось выше, в рамках данной модели учитываются такие случаи движения, как растекание голов- ной части, переформирование частей потока с различной плотностью, раз- уплотнение потока, динамика формирования скопления людей и его расса- сывания, а также многие другие нюансы процесса, определяемые возмож- ностью его более подробного рассмотрения при поэлементном моделиро- вании его развития. Здесь следует обратить внимание, что при наступлении

i

условия q > q

max

в этой модели поток достигает максимальных плотностей

не мгновенно, а приблизительно за 5–7 с, что и фиксируется при проведении

экспериментов и натурных наблюдений.

В табл. 5.5 обобщены результаты расчетов с помощью описанных выше

0

моделей при ширине выхода из коридора b = 1,6 м. Как видно из данных

таблицы, наименьшее время фиксируется при использовании программного комплекса ADLPV, работавшего в детерминированном режиме вычислений. Для выяснения причин различий результатов, необходимо проследить дина- мику движения людей в сравнении с другими моделям.

На рис. 5.14–5.19 представлены графики значений плотностей люд- ского потока в коридоре в моменты времени 0,12, 0,24, 0,43 и 0,48 минут соответственно.

Таблица 5.5

Результаты расчетов с помощью различных моделей людского потока при ширине выхода из коридора 1,6 м

Определяемые параметры Модель людского потока

Без растекания головных частей С растеканием головных частей Модель ADLPV

t , мин.

p 1,66 1,33 1,30

D, м2/м2

max 0,34 0,34 0,29

Модель ADLPV дает картину динамики плотности потока в коридоре (рис. 5.14), качественно идентичную результатам расчета на основе модели движения людского потока без растекания головной части (см. рис. 5.6): люди, выходящие из боковых проходов в коридор идут с плотностью 0,09 м2/м2; в местах слияния потоков плотность возрастает. Однако, плотность возрас- тает только до значения 0,22 м2/м2 против 0,34 м2/м2 в рамках более грубой модели. Это объясняется тем, что происходит слияние головной (а не основ- ной) части потока, идущей по коридору с параметрами свободного движения:

D

0

0

0

= 0,05 м2/м2, V = 100 м/мин, q = 5 м/мин. Она сливается с частью потока,

п

п

выходящей из бокового прохода с параметрами D = 0,12 м2/м2, V = 74,76 м/мин

п

и q = 8,97 м/мин. Тогда, интенсивность q объединенного потока составит

q = (q b + q b ) / b = (5·2+8,97·1,65) / 2 = 12,4 м/мин. Это соответствует плот-

0 кп пк

ности 0,22 м2/м2, что и наблюдается на графике.

1154252214911D, м2/м2 0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

01 4710 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70

l, м2/м2

Рис. 5.14. График максимальных значений плотностей людского потока в коридоре спустя 0,12 мин после начала движения

Более того, за счет более низкой плотности и, как следствие, более высо- кой скорости движения, головная часть потока пройдет большее расстояние. Спустя0,24минвселюдивышливкоридор(см.рис.5.15).

Последовательное переформирование частей потока с различной плотно- стью обуславливает отсутствие разрывов между частями людского пото- ка, что наблюдается при игнорировании по тем или иным причинам этой особенности движения людских потоков в более грубых моделях (рис. 5.7). В местах слияний плотность несколько увеличивается и составляет 0,24 м2/м2, что обуславливается неполным переформированием потока с плотности 0,09 до 0,05 м2/м2.

Результаты моделирования, представленные на рис. 5.16, показывают, что за счет более высокой скорости, обусловленной возможностью людей идти с параметрами свободного движения, движение через дверной про- ем начинается раньше, чем в модели без растекания головной части (см. рис. 5.8). За счет переформирования людского потока, плотность слившихся частей потока уменьшается до 0,19 м2/м2.

Диаграмма плотности людского потока на участках пути в коридоре в момент времени 0,48 мин представлена на рис. 5.17. Ситуация схожая с представленной на рис. 5.16. Однако, как видно, замыкающая часть потока успела пройти еще несколько метров. Обращает на себя внимание тот факт, что в случае, если поток не успеет переформироваться полностью с плот- ности 0,19 до плотности 0,05 м2/м2, то, возможно, при определенной ширине выхода из коридора произойдет образование скопления.

998576135551D, м2/м2 0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

01 4710 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70

l, м2/м2

Рис. 5.15. График максимальных значений плотностей людского потока в коридоре спустя 0,24 мин. после начала движения

Определим минимальную ширину для беспрепятственного движения:

b= q b / q= 11,63·2 / 19,6 = 1,18 м. Таким образом, при движении люд-

minк кmax

ского потока с плотностью 0,19 м2/м2 через дверной проем шириной менее

1,18 м (например, 0,9 м), образуются скопления людей и задержка движения. При большей ширине движение происходит беспрепятственно. Результаты

0

моделирования показали, что при ширине проема b = 0,9 м поток не успе-

вает переформироваться до параметров, обеспечивающих беспрепятственное движение через проем шириной 0,9 м, поэтому образуется скопление людей и задержка движения (рис. 5.18). Однако, ввиду того, что в скопление попадет небольшое количество людей (около 29 чел.), то ее продолжительность будет незначительна – 0,68 мин. Расчетное время эвакуации составит – 1,52 мин.

134562869302D, м2/м2 0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

01 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70

l, м2/м2

Рис. 5.16. График максимальных значений плотностей людского потока

в коридоре спустя 0,43 мин. после начала движения

D, м2/м2

12983081175700,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

01 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70

l, м2/м2

Рис. 5.17. График максимальных значений плотностей людского потока

в коридоре спустя 0,48 мин. после начала движения

1146239143689D, м2/м2 0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70

l, м2/м2

Рис. 5.18. График формирования максимальных плотностей людского потока при образовании скопления перед дверным проемом шириной 0,9 м

График зафиксированных максимальных плотностей за весь интервал времени движения людского потока по коридору представлен на рис. 5.19.

D, м2/м2 0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

01 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 l, м2/м2

Рис. 5.19. График максимальных значений плотности людского потока в коридоре

Расчеты, выполненные на основе нескольких моделей людского по- тока, показали, что модели, описывающие людской поток без растекания его головной части и другие перечисленные характерные особенности его движения, на сегодняшний день не отвечают требованиям, предъявляемым

к проектированию уникальных и сложных объектов, отличающихся, как правило, большой населенностью и сложностью процесса эвакуации людей в чрезвычайных ситуациях. Тем самым подтверждается давно высказанное положение: «…для аварийных условий обязательно учитывать растекание потока и, следовательно, постепенное изменение его плотности» [1, С. 42]. Такой расчет позволяет точнее и более полно оценить выполнение условий обеспечения безопасности людей, но он весьма трудоемок. Решением про- блемы трудоемкости является использование современных достоверных программных комплексов, подтвержденных статистикой натурных наблю- дений и экспериментов.

Рассмотрим еще один пример. Определим расчетное время эвакуации людей из условного пожарного отсека многофункционального высотного здания с помещениями класса Ф4.4. Площадь горизонтальной проекции 0,125 м2. Скорость свободного движения по лестничной клетке принимается равной 80 м/мин. с учетом вероятной усталости людей. Расчетная схема дви- жения людских потоков при эвакуации представлена на рис. 5.20. Результаты моделирования показывают, что плотности людского потока на этаже будут иметь значения, приведенные на рис. 5.21. Динамика выхода людей с этажа приведена на рис. 5.22.

Расчетное время эвакуации из пожарного отсека составляет 27,14 мин. (при расчете детерминированным способом; результаты вероятностного рас- чета будут представлены ниже). Максимально достигнутые значения плот- ности людского потока на лестнице представлены на рис. 5.23.

826198-2079604

N

5

3

= 23N = 42N

РЭП 1

= 27N

= 23

Этаж 10

2

b

l = 17l = 17

l = 17

Этаж 9

b

0

= 1,4

b = 1,4= 1,4

b =1,4

Этаж 8

Этаж 7

0

0

0

l = 5 b = 2 l = 4,5 b = 2

l = 15 b = 2

l = 5 b = 2

Этаж 6

l = 1 b = 1,8

l = 3,5 b = 1,3

b = 1,2

РЭП 2

Этаж 5

Этаж 4

Этаж 3

l = 3,5 b = 1,3

0

b = 1,2

Этаж 2

Этаж 1

4680902-2949294Движение по лестнице шириной 1,2 м вниз. Длина пути между этажами – 11,4 м

Рис. 5.20. Расчетные схемы движения людского потока:

а – в пределах типового этажа; б – по лестничной клетке шириной 1,2 м;

N – количество людей в источнике; b – ширина пути (в случае, если это не указано, равная 2 м), м; b0 – ширина дверного проема, м; l – длина пути, м

D, м2/м2

b

a

Количество людей, выходящих с этажа за 3 с

10

e

9

8

7

6

cd5

4

3

2

1

РЭП 1РЭП 20

Координата, м

Рис. 5.21. Максимальные значения плотности людского потока в коридоре этажа здания.

Буквами обозначены места роста значений плотности (см. рис. 5.20):

a – выход людей из источника 2; b – из источника 3;

c – из источника 4; d – из источника 5;

e – в месте сужения участка пути

0,250,50,7511,251,51,75

t, мин.

Рис. 5.22. Динамика выхода людей

с этажа здания (при отсутствии скопления на лестнице)

1

10

19

28

37

46

55

64

73

82

91

100

109

0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

D, м2/м2

Рис. 5.23. Максимальные значения плотности людского потока на лестнице

Результаты, приведенные на рис. 5.23, показывают, что скопления людей с максимальной плотностью образуются в местах слияния людских потоков, что хорошо согласуется с ранее полученными данными. Крайне интересным является то, что время выхода людей с этажа возрастает до 20 мин, так как из-за скопления на лестничной площадке вход в лестнич- ную клетку блокируется. При этом покинуть этаж до образования скопле- ния в лестничной клетке не успевают от 59 до 89 из 115 чел., находящихся на этаже. Приведенные результаты однозначно указывают на то, что условия безопасности людей по условиям беспрепятственности и своевременности эвакуации не выполняются. Решением указанной задачи является разработ- ка алгоритма поэтапной эвакуации.

При расчете вероятностным способом каждому значению плотности на элементарном участке пути соответствует не строго фиксированное значение скорости, а одно из ее вероятных значений в интервале ±3σ

V

Многократная реализация расчетных вариантов при вероятных значениях

V0 дает эмпирическую совокупность значений параметров людского потока на каждом из участков эвакуационного пути. Имея такую совокупность зна-

чений, методами математической статистики вычисляются числовые харак- теристики случайных величин интересующих параметров, например, вре- мени завершения процесса эвакуации (рис. 5.24, 5.25).

1140663-129273n

i

4

3

2

1

08,38 8,50 8,63 8,75 8,88 9,00 9,13 9,25 9,38 9,50 9,63 9,75 9,88 10,00 10,13 t, мин.

Рис. 5.24. Гистограмма распределения вероятности времени выхода людей из лестничной клетки. Среднее значение 9,07 мин.,

среднее квадратичное отклонение 0,51; 95 % доверительный интервал:

нижняя граница 8,86, верхняя 9,27 мин.

F(t)

0,833

0,800

0,700

0,633

0,466

0,366

0

10

20

30

40

t, мин.

Рис. 5.25. График функции F(t) распределения вероятности расчетного времени

в интервале от 22,2 до 36,93 мин.: m = 26,27 мин.;  = 2,90 мин.; t= 36,93 мин.; t

= 22,2 мин.

ttmaxmin

Как видно из графика (рис. 5.25), значение расчетного времени эвакуации должно быть принято равным 36,93 мин. с вероятностью 0,999, а не 30 мин., как это следовало бы из расчета при детерминированных зависимостях при средних значениях зависимости скорости от плотности людского потока. Очевидно, что занижение на треть значения расчетного времени эвакуации людей может оказаться недопустимым для обеспечения их безопасности при эвакуации.

Индивидуально-поточная модель движения людских потоков

Объектом моделирования в упрощенной аналитической модели и имитационно-стохастической модели является людской поток, точнее, как правило, часть потока. В моделях индивидуально-поточного движе- ния объектом моделирования является человек, что позволяет более точно воспроизводить многообразие факторов, определяющих движения чело- века. Однако разработка указанного класса моделей стала возможна лишь с ростом мощности ЭВМ. За рубежом они появились в начале 90-х годов прошлого века, в нашей стране такие разработки ведутся в последние

b

несколько лет. Результатами работы стали модели «Эватек» [18] и мо- дель, разработанная ФГУ ВНИИПО МЧС России [19], ее мы рассмотрим ниже.

Перед началом моделирования процесса эвакуации задается схема эвакуационных путей в здании. Все эвакуационные пути подразделяются на эвакуационные участки длиной a и шириной b. Длина и ширина каж- дого участка пути эвакуации для проектируемых зданий принимаются по проекту, а для построенных – по фактическому положению. Длина пути по лестничным маршам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Эвакуационные участки могут быть го- ризонтальные и наклонные (лестница вниз, лестница вверх и пандус).

За габариты человека в плане принимается эллипс с размерами осей 0,5 м (ширина человека в плечах) и 0,25 м (толщина человека). Задаются

i

координаты каждого человека x – расстояние от центра эллипса до конца

эвакуационного участка, на котором он находится (рис. 5.26). Если раз- ность координат некоторых людей, находящихся на эвакуационном участ- ке, составляет менее 0,25 м, то принимается, что люди с этими координа- тами расположены рядом друг с другом – сбоку один от другого (услов- но: «в ряд»). При этом, исходя из габаритов человека в плане и размеров эвакуационного участка (длина и ширина), для каждого эвакуационного участка определяются: максимально возможное количество человек в од- ном ряду сбоку друг от друга и максимально возможное количество лю- дей на участке.

а

Δx

3

5

4

1

6

7

2

1 2 345 67

0x x xxx xxx

Рис. 5.26. Координатная схема размещения людей на путях эвакуации

i

Координаты каждого человека x в начальный момент времени задаются

в соответствии со схемой расстановки людей в помещениях (рабочие места, места для зрителей, спальные места и т. п.). В случае отсутствия таких дан- ных, например для магазинов, выставочных залов и др., допускается разме- щать людей равномерно по всей площади помещения с учетом расстановки технологического оборудования.

Координата каждого человека в момент времени t определяется по формуле:

x (t) = x (t – Δt) – V (t)Δt, м,(5.25)

iii

i

i

где x (t – Δt) – координата i-го человека в предыдущий момент времени, м; V (t) – скорость i-го человека в момент времени t, м/с; Δt – промежуток времени, с.

i

i

Скорость i-го человека V (t) в момент времени t определяется в зависи- мости от локальной плотности потока, в котором он движется, D (t) и типа

эвакуационного участка.

i

Локальная плотность D (t) вычисляется по группе, состоящей из n чело-

век, по формуле:

i

D (t) = (n(t) – 1)f / (bΔx), м2/м2,(5.26)

где n – количество людей в группе, чел.; f – средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2/м2; b – ширина эвакуационного участка, м; Δx – раз- ность координат последнего и первого человека в группе, м.

i

Если в момент времени t координата человека x (t), определенная по формуле (5.25), станет отрицательной – это означает, что человек достиг границы текущего эвакуационного участка и должен перейти на следующий эвакуационный участок.

В этом случае координата этого человека на следующем эвакуационном участке определяется:

x (t) = [x (t – dt) – V (t)dt] + а  l , м,(5.27)

iiijj

i

i

где x (t – dt) – координата i-го человека в предыдущий момент времени на (j–1) эвакуационном участке, м; V (t) – скорость i-го человека на (j1)-м эва-

j

куационном участке в момент времени t, м/с; a – длина j-го эвакуационно-

j

го участка, м; l – координата места слияния j-го и (j1)-го эвакуационных

участков – расстояние от начала j-го эвакуационного участка до места слия- ния его с (j1)-м эвакуационным участком, м.

j

Количество людей, переходящих с одного эвакуационного участка на другой в единицу времени, определяется пропускной способностью выхода с участка Q (t):

Qj(t) = qj(t)cjdt / (60f ), чел.,(5.28)

j

где q (t)  интенсивность движения на выходе с j-го эвакуационного участка

j

в момент времени t, м/мин; c  ширина выхода с j-го эвакуационного участ-

ка, м; dt  промежуток времени, с; f  средняя площадь горизонтальной про- екции человека, м2.

j

j

Интенсивность движения на выходе с j-го эвакуационного участка q (t) в момент времени t определяется в зависимости от плотности людского по- тока на этом участке Dv (t).

j

Плотность людского потока на j-м эвакуационном участке Dv (t) в мо-

мент времени t определяется по формуле:

jjj j

Dv (t) = (N f dt) / (a b ), м2/м2,(5.29)

j

где N  число людей на j-м эвакуационном участке, чел.; f  средняя пло-

j

щадь горизонтальной проекции человека, м2; a  длина j-го эвакуационного

j

участка, м; b  ширина j-го эвакуационного участка, м; dt  промежуток

времени, с.

i

j

В момент времени t определяется количество людей m с отрицатель- ными координатами x (t), определенными по формуле (5.25). Если значение m ≤ Q (t), то все m человек переходят на следующий эвакуационный уча- сток и их координаты определяются в соответствии с формулой (5.27). Если значение m > Q (t), то количество человек, равное значению Q (t), перехо-

jj

дят на следующий эвакуационный участок и их координаты определяются

j

i

в соответствии с формулой (5.27), а количество человек, равное значению (m – Q (t)), не переходят на следующий эвакуационный участок (остаются на данном эвакуационном участке) и их координатам присваиваются значения x (t) = k 0,25 + 0,25, где k – номер ряда, в котором будут находиться люди (максимально возможное количество человек в одном ряду сбоку друг от друга для каждого эвакуационного участка определяется перед началом рас- четов). Таким образом, возникает скопление людей перед выходом с эвакуа- ционного участка.

На основании заданных начальных условий (начальных координат людей, параметров эвакуационных участков) определяются плотности людских потоков на путях эвакуации и пропускные способности выходов с эвакуационных участков. Далее, в момент времени t = t + dt определяет- ся наличие ОФП на путях эвакуации. В зависимости от этого выбирается направление движения каждого человека и вычисляется новая координата каждого человека. После этого снова определяются плотности людских по- токов на путях эвакуации и пропускные способности выходов. Вновь дается приращение по времени dt и определяются новые координаты людей с уче- том наличия ОФП на путях эвакуации в этот момент времени. После этого процесс повторяется.

Расчеты проводятся до тех пор, пока все люди не будут эвакуированы из здания.

Краткий обзор программных комплексов для моделирования эвакуации людей

На сегодняшний день в мире насчитывается несколько десятков моде- лей, которые используют различные способы представления внутренней среды здания (точная либо грубая сеть), моделирования движения людей (индивидуальное, групповое (поточное)), по-разному учитывают психоло- гические аспекты поведения человека (действия при получении сигнала о пожаре, выбор маршрута), влияние опасных факторов пожара [9, 20].

Приказ МЧС России от 30.06.2009 г. № 382 [19] допускает использо- вание для расчетов трех моделей людского потока: упрощенной аналитиче- ской, имитационно-стохастической и индивидуально-поточной.

Упрощенная аналитическая модель «пришла» в методику [19] из ГОСТ 12.1.004–91* «Пожарная безопасность. Общие требования», а в него, в свою очередь, из СНиП II–2–80 «Противопожарные нормы про- ектирования зданий и сооружений». Следует отметить, что для рассма- триваемой предметной области именно данный этап ознаменовал переход к гибкому нормированию — до этого согласно СНиП II–А.5–70 все рас- четы сводились к требованию: 0,6 м ширины выхода или прохода на 100 эвакуирующихся. Отдавая дань сложившимся стереотипам, ограниченный набор формул мы называем «моделью», хотя на самом деле это лишь ос- новные расчетные зависимости между параметрами и закономерностями движения людских потоков. Сказанное обуславливает область их приме- нения: расчеты простейших ситуаций движения людских потоков, оценоч- ные и приближенные расчеты, которые также допустимо использовать в комбинации с более точными методами.

В начале 80-х годов прошлого века профессором В. В. Холщевниковым была разработана модель ADLPV [4], которая в рамках современной тер- минологии называется имитационно-стохастической. Эта модель стала значительно точнее за счет деления здания на элементарные участки шири- ной около 1 м и выполнения нескольких расчетных операций в секунду для каждого участка. Например, для двухэтажного здания с площадью этажа около 1 000 м2 потребуется почти 40 тысяч операций машинного счета. Тем не менее, использование данной модели затруднено для анализа индивиду- альных особенностей эвакуации человека.

Для реализации рассмотренных моделей (упрощенной аналитической и имитационно-стохастической) разработано программное обеспечение, ре- ализованное в модели «Флоутек». В этих моделях объектом моделирования является людской поток, в индивидуально-поточных – отдельный человек (индивид), что открывает большие возможности, ограниченные лишь про- фессионализмом разработчиков и пользователей. Сравнение математиче- ского аппарата моделей приведено в табл. 5.6.

Таблица 5.6

Сравнение математического аппарата различных моделей

Параметр Модель

Упрощенная Имитационно- стохастическая Индивидуально- поточная

Пересечение границы смежного участка пути + + +

Переформирование – + +

Растекание – + +

Расчленение + + +

Слияние + + +

Неодновременность слияния – + +

Образование и рассасывание скоплений – + +

Разуплотнение – + +

Вариабельность физического

и эмоционального состояния людей в потоке – * +

Примечание: «+» — описывается точно; «–» — не учитывается; «*» — описывается неточно по сравнению с процессом, происходящим в реальности.

Широкое распространение во всем мире получили именно модели клас- са индивидуально-поточное движение. Наиболее известными, прошедши- ми проверку практикой (официально использовались при проектировании зданий и сооружений с массовым пребыванием людей), являются модели SIMULEX [21], Pathfinder [22], STEPS [23], BuildingExodus [24].

SIMULEX предназначена в основном для моделирования пешеход- ного движения людей при эвакуации (рис. 5.27). Для каждого человека можно задавать время реакции на сигнал тревоги и скорость движения. Эвакуирующихся можно объединять в группы, которые будут передвигаться со скоростью самого медленного ее члена.

В модели Pathfinder (рис. 5.28) реализован более точный алгоритм дви- жения, учитывающий маневрирование людей в потоке (например, ускоре- ние при наличии свободного пространства либо уклонение от столкновений с другими пешеходами).

Программный комплекс STEPS (рис. 5.29) имеет два режима модели- рования: нормальный и эвакуация. Режим эвакуация принципиально не от- личается от описанных выше программ, за исключением возможности учи- тывать лифты для эвакуации. В нормальном режиме можно моделировать,

например, целые транспортные узлы: пешеходные потоки с учетом прибы- тия общественного транспорта, покупку пассажирами билетов, проход через турникеты, движение по распределительному залу станции метрополитена и убытие с учетом движения поездов.

1265402181123

Рис. 5.27. Рабочие окна программы моделирования эвакуации из здания SIMULEX: видны участки здания, заданные пользователем для визуального контроля (зальные помещения и лестничные клетки)

1325016185640

Рис. 5.28. Визуализация результатов расчетов в модели Pathfinder

Рис. 5.29. Пример моделирования в программном комплексе STEPS

Возвращаясь к моделированию эвакуации, назовем самую интересную модель – Building Exodus (рис. 5.30). С ее помощью можно учитывать мас- су психологических особенностей человека – влияние системы управления эвакуацией, дополнительных обязанностей (например, членство в добро- вольной пожарной дружине) и даже такого параметра, как «резвость», что находит свое отражение в поведении людей при движении в составе потока. Одна из последних работ по совершенствованию этой модели была направ- лена на учет культурологических отличий [24]. Как правило, BuildingExodus используется совместно с моделью для расчета пожара SmartFire, поэтому эвакуирующиеся дополнительно характеризуются ростом и массой тела. Более того, в случае опускании припотолочного слоя дыма запрограмми- рована возможность эвакуации людей на четвереньках с целью снижения уровня воздействия на них ОФП.

1215900185644

аб

Рис. 5.30. Модель BuildingExodus функционирует и обменивается данными в процессе моделирования с дифференциальной моделью SmartFire (а),

учитывает взаимное влияние динамики распространения ОФП и эвакуации людей (б)

Для решения большинства инженерных задач имитационно-стохасти- ческая модель является наиболее эффективным инструментом. Однако в случае необходимости учесть сложные сценарии организации эвакуации людей, а также движения людских потоков, состоящих из людей различной степени мобильности, более того, немобильных людей, например, при эва- куации больничных комплексов, то более точно отражающими реальность выступают модели индивидуально-поточного движения. В нашей стране работа над такими моделями ведется и уже можно говорить о результатах. Речь идет о разработке модели «Эватек» [29, 30] (рис. 5.31), позволяющей учитывать индивидуальные особенности эвакуирующихся.

944289199639

аб

Рис. 5.31. Модель «Эватек»:

а – места начального размещения людей (источники); б – движение людей к выходам

Литература

Предтеченский В. М., Милинский А. И. Проектирование зданий с учетом орга- низации движения людских потоков. – М.: Изд. лит. по строительству, 1969; Berlin, 1971; Koln, 1971; Praha, 1972; U.S., New Delhi, 1978. Изд. 2. – М.: Стройиздат, 1979.

СНиП II–2–80. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений.

ГОСТ 12.1.004–91*. Пожарная безопасность. Общие требования.

Холщевников В. В. Людские потоки в зданиях, сооружениях и на территории их комплексов: дис. … д-ра техн. наук. – М.: МИСИ, 1983.

Холщевников В. В., Никонов С. А., Шамгунов Р. Н. Моделирование и анализ движе- ния людских потоков в зданиях различного назначения: Учеб. пособие. – М.: МИСИ, 1986.

Холщевников В. В. Закономерность связи между параметрами людских потоков. (Диплом №24-S Открытие в области социальной психологии) // Научные открытия. – М.: РАЕН, МААНОИ, МААНО, 2006.

Холщевников В. В. Расчет оптимальных вариантов пешеходных путей в город- ских узлах // На стройках России. – 1983. – № 3.

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 (науч. рук. Холщевников В. В.) – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985.

Холщевников В. В., Самошин Д. А., Галушка Н. Н. Обзор компьютерных про- грамм моделирования эвакуации людей из зданий и сооружений // Пожаровзрывобезо- пасность. – 2002. – № 5.

Henderson L. F. On the Fluid Mechanics of Human Crowd Motion // Transportation Research. – 1974. – Vol. 8. – № 6.

Okazaki Shiqevuki. A Study of Pedestrian Movement in Architectural Space // The

U.J.N.R. Panel of Fire Research and Safety, Tokyo, 5–9 February 1979.

Гениев Г. А. О некоторых закономерностях движения сплошных людских по- токов // Исследования по теории и методам расчета строительных конструкций: Сб. науч. тр. – ЦННИСК, 1984.

Шеннон Р. Имитационное моделирование систем – искусство и наука. – М., 1978.

Дувидзон Р. М. Проектирование спортивных сооружений с учетом движения людских потоков: дис. … канд. техн. наук. (науч. рук. Предтеченский В. М.). – М.: МИСИ, 1968.

Гвоздяков В. С. Закономерности движения людских потоков в транспортно- коммуникационных сооружениях: дис. … канд. техн. наук. (науч. рук. Предтеченс- кий В. М.). – М.: МИСИ, 1978.

Холщевников В. В., Гвоздяков В. С. Автоматизация проектирования коммуника- ционных помещений метрополитена // Функциональные и технические проблемы архи- тектуры. – М.: МИСИ, 1977.

Программный продукт: Анализ Движения Людских Потоков, вероятность. – Версия V 2.0 – «ADLPV-2.0». – Госстандарт России, № РОСС RU.СП05.Н00220.

Исаевич И. И. Разработка основ многовариантного анализа планировочных решений станций и пересадочных узлов метрополитена на основе моделирования дви- жения людских потоков: дис. … канд. техн. наук (науч. рук. Холщевников В. В.). – М.: МИСИ, 1990.

Приказ МЧС России от 30.06.2009 г. № 382 «Об утверждении методики опре- деления расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях раз- личных классов функциональной пожарной опасности».

Kuligowski E., Peacock R. Review of Building Evacuation Models : Technical Note 1471A. – NIST, 2005.

Thompson P., Marchant E. A computer model for the evacuation of large building populations // Fire Safety Journal. — 1994. — Vol. 24. — P. 131–148.

Pathfinder : Technical reference. Thunderhead engineering, 2009 [Электронный ре- сурс]. URL : http:// www.thunderheadeng.com/pathfinder.Global Engineering Management and Development Consultants. URL: www. mottmac.com (дата обращения: 29.04.2015).

Galea E. R., Deere S., Sharp G., Filippidis L., Hulse L. Investigating the impact of culture on evacuation behavior // Proceed. of the 12th Inter. Fire Science & Engineering Conf.

«Interflam 2010», 5–7 July 2010, University of Nottingham, UK, vol. 1, pp. 879–892.

Пранов Б. М., Самошин Д. А. К математическому моделированию людских по- токов // «Системы безопасности – 2000»: Мат-лы 9-й науч.-практ. конф. – М. : Академия ГПС МВД РФ, 2000.

Карькин И. Н., Скочилов А. Л., Зверев В. В., Контарь Н. А. Валидация и верифи- кация эвакуационной модели СИТИС: Эватек. No. 4152-ТТ2.5. – Екатеринбург : СИТИС, 2008. – 29 с.

Кудрин И. С. Влияние параметров движения людских потоков при пожаре на объемно-планировочные решения высотных зданий: дис. ... канд. техн. наук. – М., 2013.

Глава 6

НОРМАТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПУТЯМ ЭВАКУАЦИИ

История нормирования эвакуационных путей и выходов

Требования к путям эвакуации в системе архитектурно-строительного проектирования

Требования пожарной безопасности к путям эвакуации в пределах помещений

Требования пожарной безопасности к путям эвакуации в пределах этажа (по коридору)

Пути эвакуации по лестницам и пандусам

Требования к путям эвакуации для маломобильных групп населения

История нормирования эвакуационных путей и выходов

В России, как и в других странах мира, эвакуация людей рассматрива- ется как наиболее эффективное мероприятие для обеспечения их безопасно- сти при развитии в здании пожара или возникновении других чрезвычайных обстоятельств. Поэтому уже на стадии проектирования зданий предусма- триваются специальные противопожарные и архитектурно-планировочные решения, которые должны создать необходимые условия для успешной ре- ализации процесса эвакуации. Среди этих решений первостепенное зна- чение придается проектированию структуры и размеров путей эвакуации. Поскольку пути эвакуации пронизывают все здание и их площадь состав- ляет значительную часть его общей площади, то их структура и размеры оказывают большое влияние на экономические, эстетические и технические показатели проектных решений. Приоритетность показателей обеспечения безопасности людей в любом из возможных вариантов проектных решений здания определяет включение требований к проектированию эвакуацион- ных путей в нормативные документы.

Нормирование размеров эвакуационных путей впервые было установ- лено строительными правилами, изданными в 1886 г. в Петербурге. Они предписывали назначать ширину путей в зданиях, исходя из установленной пропускной способности единицы ширины пути (105 человек на метр ши- рины прохода в зданиях театров и 175 человек на метр в остальных зданиях для собраний). Такой подход к нормированию стал традиционным не толь- ко для России, но и для других стран, хотя, как свидетельствует профессор С. В. Беляев [1], «по расчету на один метр ширины пути эта норма коле- блется в широких пределах и составляет от 66 человек по американским правилам (20 человек на фут) и до 340 человек по лондонским правилам 1892 г. (4,5 фута на 400 человек). В большей части правил фиксируется

минимальная ширина пути, в пределах от 0,9 до 1,45 м с увеличением ее по мере надобности или посредством некоторого уширения на каждую до- полнительную группу в установленное число людей...». Далее он пишет, что вышеупомянутые лондонские правила требуют расширения пути на 0,15 м (полфута) на каждые дополнительные 100 человек, а по ОСТ 4488 (нормы СССР 30-х гг.) предлагается расширять путь на 0,1 м на каждые дополни- тельные 10 человек.

Длина пути эвакуации впервые нормирована в России ленинградс- кими правилами 1928 г. для зрелищных зданий. ОСТ 4488 установил для всех случаев предельное удаление 25 м.

Этот принцип нормирования ширины и длины эвакуационного пути, который можно назвать «принципом назначения», сохранился в нашей стране и в последующие годы [2, 3]. При регулярном пятилетнем пере- смотре СНиП численные показатели норм корректировались и дифферен- цировались применительно к назначению здания и степени его огнестой- кости, но сам принцип оставался неизменным: назначать, не мотивируя, жесткую норму геометрических параметров эвакуационных путей и тре- бовать ее соблюдения, несмотря на возможное многообразие реальных ситуаций. Впрочем, аналогичные нормы и в других странах не содержат альтернативы этому принципу.

К концу 70-х гг. окончательно выкристаллизовалась структура норми- рования, построенного на этом принципе. Противопожарными нормами [2–4] устанавливалось требование: «Суммарная ширина маршей лестнич- ных клеток в зависимости от числа людей, находящихся на наиболее насе- ленном этаже, кроме первого, а также ширина дверей, коридоров или про- ходов на путях эвакуации на всех этажах должны приниматься из расчета не менее 0,6 м на 100 человек...», а нормами по проектированию граждан- ских и промышленных зданий [5, 6] определялись максимальные расстояния от наиболее удаленного рабочего места (или точки помещения) до ближай- шего эвакуационного выхода и расстояния от дверей наиболее удаленных помещений до выхода наружу или в лестничную клетку. Конкретные значе- ния этих расстояний назначались в зависимости от степени огнестойкости, назначения гражданского здания и категорий производств по взрывопожар- ной опасности в производственных зданиях.

Из этой системы выпадает нормирование эвакуации людей из зданий театров. Согласно нормам на проектирование театров [7]: «Ширина путей эвакуации и их протяженность, количество и ширина эвакуационных выхо- дов (дверей) и лестниц определяются расчетом, исходя из:

а) установленной продолжительности эвакуации, скорости движения людей по горизонтали в эвакуационных проходах и между рядами мест зри- тельного зала – 16, по лестницам – 10 и в эвакуационных проходах вне зала 24 м/мин;

б) пропускной способности 1 м ширины прохода, дверей или лестниц – 50 чел/мин при их ширине от 1,5 м и более.

Продолжительность эвакуации людей из здания театра устанав- ливается:

а) из зрительного зала – 2 мин.; б) со сцены – 1,5 мин.;

в) из всего здания – 6 мин.».

Впервые этот подход к нормированию был реализован при разра- ботке Временных норм строительного проектирования театров (1943 г.). Он основывался на исследованиях сотрудников Института архитекту- ры Всероссийской академии художеств, проведенных под руководством С. В. Беляева в 1933–1935 гг. Многие положения, впервые высказанные Беляевым в этой книге, стали вскоре хрестоматийными для специали- стов. Однако для полной реализации наиболее важного из них требова- лась организация не проводившихся до того исследований, значение ко- торых выходит за рамки вызвавшей их практической задачи. Это поло- жение состоит в том, что «безопасность эвакуации сооружений характе- ризуется сроком, необходимым для ее осуществления в неблагоприятных условиях». Поэтому «...возникает потребность принятия за основу нор- мирования... времени эвакуации, зависящего от совокупности факторов эвакуационного движения. Для определения этого времени расчетным путем необходимо выявление этой зависимости, осуществимое лишь при помощи обследований процесса массового движения». Профессором Беляевым и его многочисленными последователями и были проведены такие обследования.

Однако после исследований, проведенных институтом архитектуры Всероссийской академии художеств [1], для специалистов стало очевид- но, что такие показатели, как «число выходов», «ширина выхода», «рас- стояние до выхода» и т. п., которые регулируются нормами многих стран,

«являются существенными для проектирования средств защиты от по- жара, но они не являются фундаментальными принципами. Эти принци- пы могут быть более полно выражены в терминах «время» и «поведение людей» [8]. Установлению закономерностей, выражающих эти «фунда- ментальные принципы», и были посвящены длительные и многотрудные исследования российских ученых (см. предыдущие главы). На их основе была решена [9] впервые поставленная задача: «разработать новые нор- мы проектирования путей и времени эвакуации людей в случае пожара из жилых, общественных и промышленных зданий с целью повышения безопасности людей и устранения излишних ограничений, вызывающих неоправданное удорожание строительства» [10]. Была принята трехуров- невая система нормирования эвакуации людей и размеров эвакуацион- ных путей и выходов в зданиях при пожаре.

Первый уровень содержал критерии безопасности людей при эвакуа- ции, основные психофизиологические и кинематические закономерности движения людских потоков, значения необходимого времени эвакуации для ее последовательных этапов в здании (из помещений, с этажа, по лест- ницам, из всего здания). Эти основные положения (принципы) вошли в приложение 1 «Определение расчетного и необходимого времени эвакуа- ции» СНиП II–2–80 [19], затем в ГОСТ 12.1.004–91 [20], а затем и в Методику расчета рисков [21].

Поскольку расчетный метод нормирования эвакуации вводился впервые, и существовали сомнения в достаточной подготовленности к необходимым расчетам проектировщиков-архитекторов, то эти основные положения вводились в нормирование в очень сжатой и упрощенной фор- ме: минимум простейших формул, закономерности – только детермини- рованные и только в табличном виде, вероятные значения необходимого времени – только однозначные. Такой подход был, по-видимому, оправ- дан существующими в то время обстоятельствами, но ограничен в воз- можности полноты воспроизведения сложных процессов реальных ситу- аций. Тем не менее, это был прорыв к гибкому нормированию. Наконец появилась возможность проектирования эвакуационных путей и выхо- дов, обоснованного критериями безопасности людей, закономерностями поведения людей и динамики ОФП, вместо неизвестно как нормируемых размеров [11, 12].

Документами второго уровня стали строительные нормы и правила проектирования зданий конкретного функционального назначения [13– 18]. В этих нормах приведены максимальные значения расстояний до эва- куационных выходов из помещений, затем – до эвакуационных выходов с этажа, расчетное число людей на 1 м ширины эвакуационного пути и выходов. Приведенные значения зависят от образующихся при эвакуации плотностей людских потоков, степени огнестойкости зданий, объема по- мещений и их категории по взрывопожарной опасности (для промышлен- ных зданий) и класса конструктивной пожарной опасности зданий. Но

в них не приводятся параметры необходимого времени эвакуации (tнб), по- скольку они содержались в СНиП II–2–80.

Документы третьего уровня в виде методических пособий к СНиПам должны были содержать метод определения расчетного времени эвакуа- ции, разъяснять способы и область корректного применения значений нор- мируемых величин.

Объективно оценивая графоаналитический метод как средство реализа- ции расчетного принципа нормирования, нельзя не отметить, что несмотря на его графическую наглядность и простоту аналитических операций, он сложен для быстрого освоения. и при ручном счете чрезвычайно трудоемок для проектной практики. Эти недостатки графоаналитического метода не

только создавали вполне очевидные трудности для разработки материалов третьего уровня, но и, по-видимому, обусловили решение о введении двух форм нормирования. Однако затем произошли коренные изменения в струк- туре нормирования:

определение расчетного времени эвакуации (разд. 1 прил. 1 СНиП II–2–80) полностью перешло во впервые разработанный ГОСТ 12.1.004–91 [20], а затем и в Методику расчета пожарных рисков [21];

разд. 2 «Необходимое время эвакуации» СНиП II–2–80 перестал существовать, поскольку в ГОСТ 12.1.004–91 для описания динамики распространения ОФП вместо него были использованы формулы интег- ральной модели.

Это привело к парадоксальному результату: нормы размеров (ширина и протяженность) эвакуационных путей и выходов, установленные в со- ответствии со значениями необходимого времени эвакуации ликвидиро- ванного раздела 2 приложения 1 СНиП II–2–80, продолжают существовать в неизменном виде, например в [22]. Даже форма представления норм становится некорректной: пропускная способность 1 м ширины пути или выхода без указания времени эвакуации через нее становится бес- смысленной [1], так же как и нормируемая длина путей эвакуации.

Значения времени блокирования путей эвакуации, определенные в со- ответствии с методикой [21], в большинстве случае не будут совпадать со значениями, приведенными в таблицах СНиП II–2–80, следовательно, и на- значаемые в соответствии с ними предельные расстояния будут иными при тех же плотностях людских потоков. Поэтому имеется постоянное скрытое противоречие между расчетными и нормативными значениями размеров эвакуационных путей и выходов.

К сожалению, реформа технического регулирования в области строи- тельства и пожарной безопасности не сняла этих и других недостатков со- временного нормирования процесса эвакуации, и по-прежнему отмечается отсутствие:

оценки вариантов поведения людей до начала эвакуации, если пожар возник не в том помещении, где они находятся;

возможности определять своевременность и беспрепятственность эвакуации с учетом возраста и физического состояния людей, однако актив- ная работа по этому направлению ведется;

учета возможности не только пешеходной эвакуации;

сформировавшихся понятий о составе зон безопасности для лю- дей в здании и требований к ним при поэтапной или частичной эвакуа- ции из зданий;

каких-либо соображений об обеспечении безопасности людей на тер- ритории, прилегающей к зданию, а также расчетных параметров движения людских потоков на этой территории.

Требования к путям эвакуации в системе архитектурно-строительного проектирования

Решив эвакуироваться, человек намечает свой маршрут движения, то есть определяет последовательность участков пути, которую предстоит пройти, чтобы за кратчайшее время попасть с места нахождения на намечен- ную конечную точку. При пожаре такими местами являются: помещение, в котором человеку будет более безопасно, чем в том, где он находится в дан- ный момент; зона пожарной безопасности, специально созданная в здании и на территории, окружающей здание. При эвакуации люди используют си- стему коммуникационных путей, обеспечивающую взаимосвязь между по- мещениями здания в повседневных условиях его эксплуатации. Эта система состоит из проходов между мебелью и оборудованием в помещениях; кори- доров, фойе, кулуаров, лестниц, вестибюлей и входов (выходов), соединя- ющих их между собой и с территорией, окружающей здание. Но не любой из существующих выходов может быть признан эвакуационным, а лишь те, которые защищены целым комплексом противопожарных решений:

объемно-планировочные: кратчайшие расстояния до эвакуационных выходов, их достаточная ширина, изоляция путей эвакуации от пожаро- и взрывоопасных помещений, возможность движения к нескольким эвакуаци- онным выходам и т. п.;

эргономические: назначение размеров эвакуационных путей и выхо- дов, отвечающих антропометрическим размерам людей, особенностям их движения, нормирование усилий при открывании дверей и т. п.;

конструктивные: прочность, устойчивость и надежность конструк- ций эвакуационных путей и выходов, нормирование горючести отделки на путях эвакуации, перепадов высот на путях движения, размеров ступеней, уклона лестниц и пандусов и др.;

инженерно-технические мероприятия: организация противодымной защиты, оборудование автоматическими установками пожаротушения, про- ектирование требуемой освещенности, размещение световых указателей и громкоговорителей системы оповещения и управления эвакуацией и др.;

организационные: функционирование систем пожарной автоматики, исключение загромождения путей эвакуации, отработка планов эвакуации и противопожарное обучение сотрудников.

Структура нормирования эвакуационных путей и выходов (наиболее подробно мы остановимся на объемно-планировочных, эргономических и конструктивных решениях) будет рассмотрена ниже в соответствии с харак- терными этапами эвакуации: 1 этап – эвакуация из помещений, 2 – от эва- куационных выходов из помещений до эвакуационных выходов наружу или в лестничные клетки, 3 – по лестничным клеткам. В ряде случаев следует учитывать и 4 этап эвакуации – по территории зданий и их комплексов.

Требования пожарной безопасности

к путям эвакуации в пределах помещений

Если в помещении, на этаже, в здании должно быть два (или более) эвакуационных выхода, то их следует располагать рассредоточено, а не в од- ном месте. Это делается для того, чтобы при планировании маршрута эва- куации человек практически всегда имел по крайней мере два варианта направления для эвакуационного выхода и из помещения, и с этажа, и из зда- ния. Отметим, что прогнозирование выбора маршрута эвакуации человеком представляет собой отдельную сложную задачу.

31049973636839Через открытый выход

Через обозначенный выход

Установлено, что на выбор маршрута движения людей оказывают воз- действие разные факторы (рис. 6.1). Однако их влияние будет проявлять- ся различным образом в зависимости от того, что человек делает в здании: посетитель он или проживающий (работающий). В первом случае это может быть любой из факторов, представленных на рис. 6.1, и задачей персонала здания является организация эвакуации посетителей по наиболее оптималь- ному эвакуационному маршруту, так как в общественных зданиях имен- но персонал является «дирижером» эвакуации [23, 24]. Например, в ходе специальных исследований было установлено, что до 95 % посетителей будут выполнять указания персонала при эвакуации, и будут игнорировать сигналы системы оповещения, если их игнорируют сотрудники персонала. Кстати, указания персонала, как правило, будут выполнены, даже если они неправильные: при эвакуации в одном из торговых комплексов сотрудник персонала запретил использовать покупателям эвакуационный выход, так как в обычное время он считался служебным… Во втором случае человек, как правило, будет использовать привычный путь, либо тот путь, по кото- рому он попал в здание.

Тем путем, по которому пришел

Через выход, на который указал

персонал

Через эвакуационный выход

Рис. 6.1. Выбор маршрута движения при эвакуации

Наметив маршрут движения, человек выходит на участок общего пути, который выбрали и другие люди, то есть на этом участке формируется люд- ской поток. Можно сказать, что эти участки являются источниками людских потоков [25]. Такими участками в зрительных залах (рис. 6.2, 6.3) являются проходы между рядами зрительских мест, в офисных помещениях (рис. 6.4) – общие проходы между мебелью рабочих мест, в производственных помещениях промышленных предприятий (рис. 6.5) – проходы между оборудованием и т. п.

Пространство участков формирования людских потоков определяет- ся антропометрическими размерами человека и эргономикой его движений при осуществлении основного функционального процесса, для реализации которого предназначено данное помещение. Минимально необходимые га- бариты участков приводятся в нормах, справочниках, в учебниках и учеб- ных пособиях по архитектурно-строительному проектированию, эргономи- ке и инженерной психологии.

284157329494Сцена

m

2

Блок 1Блок 4

Ось проема

0,4m 0,4m

1

Блок 2Блок 5

m

Блок 3Блок 6

0,5n

0,5n

n

Рис. 6.2. Маршрутизация движения людских потоков при эвакуации из зрительных залов с боковыми (продольными) проходами [26]

n

1

1

0,7n

0,3n

1

m

Сцена

0,3n

1

1

n

1

0,7n

3

Блок 1

Блок 2

Блок 3

Блок 4

0,6m0,6m

2

2

0,4m 0,6m

1

1

Блок 5Блок 7

Блок 9

m

1

m

2

Блок 11

Блок 6

Блок 8

Блок 10

3

n

2

Блок 12

n

3

n

2

0,5n

3

0,5n

Рис. 6.3. Маршрутизация движения людских потоков

при эвакуации из зрительных залов с поперечным проходом [26]

АБВГДЕ 140140155280240 240

70 70 70 70 85 70 70 140 70 70 100 70 70 100 70

5600

560

120 100

40

120

40

D = 0,12 D = 0,1D = 0,12

120

860

900

D = 0,12

100

D = 0,146

D = 0,12 D = 0,12 D = 0,1D = 0,12D = 0,146

80 60

D = 0,154

Рис. 6.4. Пример [29] вариантов минимально возможных площадей рабочего места (F )

р.м

в офисных помещениях и изменения в зависимости от этого плотности

р.м

р.м

людского потока, формирующегося в проходах: А, Б – F

р.м

р.м

= 2,9 м2; В – F

= 2,18 м2;

Г – F

р.м

= 2,12 м2; Д – F

= 1,89 м2; Е – F

= 1,69 м2

Рис. 6.5. Маршрутизация движения людских потоков при эвакуации в производственных зданиях

Выйдя с участков формирования, людские потоки по магистральным (общим) проходам направляются к эвакуационным выходам из помещений. Покинув помещение, человек заканчивает первый этап эвакуации.

Количество и ширина эвакуационных выходов из помещений, с этажей и из зданий определяются в зависимости от максимально возможного числа эвакуирующихся через них людей и предельно допустимого расстояния от наиболее удаленного места возможного пребывания людей (рабочего места) до ближайшего эвакуационного выхода.

Однако не менее двух эвакуационных выходов должны иметь:

помещения, предназначенные для одновременного пребывания бо- лее 50 человек;

помещения класса Ф1.1 (больницы, детские учреждения и др.), пред- назначенные для одновременного пребывания более 10 человек;

помещения подвальных и цокольных этажей, предназначенные для одновременного пребывания более 15 человек;

помещения производственных зданий категорий А и Б с численно- стью работающих в наиболее многочисленной смене более 5 человек, кате- гории В – более 25 человек или площадью более 1000 м2; а также в некото- рых других случаях, согласно [22].

Высота эвакуационных выходов в свету должна быть не менее 1,9 м, ширина, как правило, не менее 1,2 м. В определенных случаях допускается ширина пути, равная 0,8 м (по п. 4.2.5 [22]).

Требования к допустимой длине путей эвакуации в помещениях с мас- совым пребыванием людей10 – зрительных, торговых и выставочных залах, трибунах спортивных сооружений и др. приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Основные параметры нормирования длины путей эвакуации в помещениях с массовым пребыванием людей

Нормируемый параметр Значение От чего зависит Ссылка на пункт норм

Расстояние от наиболее

удаленной точки до выхода из зала 10–80 м Степень огнестойкости здания, категории здания, класс конструктивной пожарной опасности, назначение зала (помещения), его объема 7.2.2 [22]

Суммарная ширина выходов из залов (помещений) 40–275 чел.

на 1 м ширины выхода Степень огнестойкости здания, назначение зала (помещения), соотноше- ния площадей основных эвакуационных проходов к площади зала (рис. 6.6) 7.2.3 [22]

Размещение

на этажах здания и вместимость – Степень огнестойкости здания, назначение зала (помещения) 1.16,

1.46 [28],

6.7.15,

6.7.17 [37]

10 Объекты с массовым пребыванием людей – объекты, на которых может одновре- менно находиться 50 и более человек (п. 5 Правил противопожарного режима РФ).

Рис. 6.6. Основные эвакуационные проходы в торговом зале (показаны стрелками). Эвакуационный проход в торговом зале можно отнести к основному, если он является местом сбора людей, выходящих из боковых источников

Для зрительных залов также нормируется число непрерывно установ- ленных мест в ряду: при одностороннем выходе из ряда – не более 26, при двустороннем – не более 50 (по п. 6.1.24 [22]).

В кинотеатрах не допускается проектировать пути эвакуации через по- мещения, в которых может находиться более 50 человек (например, помеще- ние, в котором ожидает сеанса следующая группа зрителей, кафе и т. п. (по п. 6.2.14 [22])).

В торговых залах ширина основных эвакуационных проходов в торго- вом зале (рис. 6.6) должна быть от 1,4 до 2,5 м в зависимости от площади торгового зала (по п. 7.2.4 [22]). При этом суммарная площадь, свободная от торгового оборудования и предназначенная для движения людей, составля- ет, как правило, более 50 % суммарной площади торгового зала.

В спортивно-зрелищных зданиях нормируется количество человек на 1 м ширины путей эвакуации с трибун открытых спортивных сооружений (по п. 6.4.4 [22]), количество эвакуирующихся через каждый выход (люк) в крытых спортивных сооружениях (по п. 6.2.10 [22]), а также ширина путей эвакуации на трибунах (по п. 6.4.5 [22]).

Требования пожарной безопасности

к путям эвакуации в пределах этажа (по коридору)

Выйдя из помещений, люди приступают ко второму этапу эвакуации. Он может проходить по коридору, который своей шириной ограничивает ширину образующегося в нем потока. Ширина коридора должна быть, как правило, не менее 1,2 м (в случае эвакуации по нему более 50 чел., кроме зданий класса Ф1 – при эвакуации по ним более 15 чел.). Причем в нормах [22, п. 5.4.4] есть одно сложнообъяснимое исключение – в зданиях класса Ф1.3 ширина коридора поставлена в зависимость от его длины: при длине коридора между лестницами или торцом коридора и лестницей до 40 м – 1,4 м; свыше 40 м – 1,6 м.

Двери, открытые в коридор, затрудняют движение (рис. 6.7). Поэтому нормы требуют уменьшать расчетную ширину коридора: ширина пути дви- жения равна ширине коридора, уменьшенной на половину ширины дверного полотна – при одностороннем расположении дверей и на ширину дверного полотна – при двустороннем расположении дверей (рис. 6.8).

Выйдя в коридор, человек опять выбирает маршрут своего движения. Если коридор свободен и эвакуационные выходы из него не заблокированы, то он, вероятнее всего, воспользуется привычным, ежедневно используемым им маршрутом – через ближайший эвакуационный выход (рис. 6.9, 6.10).

1593710149932

Рис. 6.7. Вид коридора с открытыми дверями из помещений

b= b – b

п.экд.п

а

b= b – 0,5b

п.экд.п

б

b= b

п.эк

b

к

в

Рис. 6.8. Ширина пути эвакуации по коридору:

а – при двустороннем расположении дверей, открывающихся наружу; б – при одностороннем расположении дверей, открывающихся наружу; в – при открывании дверей внутрь помещений

1157126-4461361256

34

Вестибюль7

Лестница 1-го типа

(внутренняя, в лестничной клетке)

b

b

д.п д.п

b

к

b

д.п

b

к

Рис. 6.9. Эвакуационные выходы из помещений первого этажа.

Описание маршрута эвакуации из помещений первого этажа наружу:

1 – непосредственно; 2 – через коридор; 3 – через вестибюль (фойе); 4 – через лестничную клетку;

5 – через коридор и вестибюль (фойе); 6 – через коридор и лестничную клетку;

7 – в соседнее помещение (кроме помещения категорий А и Б), обеспеченное эвакуационными выходами

1213646157263Лестница 3-го типа (наружная, открытая)

Лестница 1-го типа (внутренняя, в лестничной клетке)

Лестница 3-го типа (наружная, открытая)

12

3

Холл, фойе

Лестница 3-го типа (наружная, открытая)

4Лестница 1-го типа (внутренняя, в лестничной клетке)

Рис. 6.10. Эвакуационные выходы из помещений, расположенных на любых этажах, кроме первого. Описание маршрута эвакуации из помещений любого этажа, кроме первого:

1 – непосредственно в лестничную клетку или на лестницу 3-го типа;

2 – в коридор, ведущий непосредственно в лестничную клетку или на лестницу 3-го типа;

3 – в холл (фойе), имеющий выход непосредственно в лестничную клетку или на лестницу 3-го типа;

4 – в соседнее помещение (кроме помещения категорий А и Б), обеспеченное эвакуационными выходами

Согласно [27], эвакуационные пути не должны включать лифты и эска- латоры. Они не должны включать также участки, ведущие:

через коридоры с выходами из лифтовых шахт, через лифтовые хол- лы и тамбуры перед лифтами, если ограждающие конструкции шахт лиф- тов, включая двери шахт лифтов, не отвечают требованиям, предъявляемым к противопожарным преградам (рис. 6.11);

2083066-605064Ограждающие конструкции шахт лифтов, включая двери шахт лифтов должны иметь нормируемый предел огнестойкости

Рис. 6.11. Путь эвакуации через лифтовый холл

через «проходные» лестничные клетки, когда площадка лестничной клетки является частью коридора (рис. 6.12 а), а также через помещение, в котором расположена лестница 2-го типа, не являющаяся эвакуационной (рис. 6.12 б);

аб

Рис. 6.12. Нарушения при проектировании путей эвакуации:

а – площадка лестничной клетки является частью коридора;

б – маршрут движения проходит через помещение, в котором расположена внутренняя открытая лестница, не являющаяся эвакуационной

по кровле зданий, за исключением эксплуатируемой кровли или спе- циально оборудованного участка кровли;

по лестницам 2-го типа (внутренние открытые), соединяющим более двух этажей (ярусов), а также ведущим из подвалов и цокольных этажей, за исключением специально оговоренных в нормах случаев.

Если второй этап эвакуации людей проходит по фойе или вестибюлю, то есть через помещения, не ограничивающие, как коридор, ширину люд- ского потока, то распределение людских потоков между возможными эва- куационными выходами, когда они не блокированы, происходит согласно закономерностям, приведенным на рис. 6.13, 6.14, а структура потока при- обретает форму, схематически показанную на рис. 6.15.

100

90

80

70

60

Выходы с этажа

N

2

N

1

l

2

l

1

Фойе

(вестибюль)

в лестничные клетки (из здания)

N (в % от N)

1

50

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

1 2

l /l

Зальное помещение

Рис. 6.13. Число зрителей и выбор выхода при эвакуации в две лестничные клетки:

1

N – общее количество эвакуирующихся; N – число эвакуирующихся

2

через ближайшую ЛК; N – число эвакуирующихся через дальнюю ЛК;

2

l

1

– длина пути до ближайшего выхода; l – длина пути до дальнего выхода

100

95

90

85

80

Выход с этажа

N

1

l

1

l

2

Фойе

N (в % от N)

1

на открытую лестницу

Выход с этажа

на лестничную клетку

75

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

1 2

l /l

Зальное помещение

Рис. 6.14. Число зрителей эвакуирующихся по открытой лестнице и лестничной клетке:

1

N – общее количество эвакуирующихся; N

2

по более удаленной открытой лестнице; N

число эвакуирующихся

число эвакуирующихся

1

через ближайшую ЛК; l – длина пути до открытой лестнице;

2

l – длина пути до выхода в лестничную клетку

B = 6,0 м

l = 20,0 м

1,0

Рис. 6.15. Схема кинограммы движения людского потока численностью 126 человек на участке «неограниченной ширины» [26]

Основными нормируемыми параметрами для коридоров является их ширина, протяженность путей движения и ширина выхода из коридора на лестничную клетку. Как правило, протяженность поставлена в зависи- мость от расположения помещения – между лестничными клетками или в тупиковом коридоре или холле, и обуславливается плотностью людско- го потока, степенью огнестойкости и классом функционального назначения здания (табл. 6.2).

Таблица 6.2

Нормированные значения длины путей эвакуации

Класс функциональной пожарной опасности здания Расстояние по путям эвакуации от дверей помещений до выхода наружу или на лестничную клетку, не более Ссылка

на пункт норм

Тупиковый коридор Между лестничными клетками l , м

min l, м

max l , м

min l, м

max Ф1 10 25 20 40 [22] п. 5.4.3

Ф2, Ф3, Ф4 5 30 10 60 [22] п. 7.1.22

Ф5.1, Ф5.2

(склады) 8 30 35 180 [22] п. 9.2.10

Ф5.2

(автостоянки) 20 25 40 60 [22] п. 9.4.3

При определении расстояний не рассматриваются уборные, умываль- ные, курительные, душевые и другие обслуживающие помещения. При раз- мещении на одном этаже помещений различных категорий расстояние по коридору от двери наиболее удаленного помещения до выхода наружу или в ближайшую лестничную клетку определяется по более опасной категории (по п. 9.2.7 [22]).

Анализ методологии нормирования процесса эвакуации людей пока- зывает, что критерием для определения помещения с выходом в тупико- вый коридор и помещения, расположенного между лестничными клетка- ми, является количество направлений для эвакуации. Если из помещения есть лишь одно направление эвакуации, то это «помещение с выходом в тупиковый коридор», два и более – «помещение, расположенное между лестничными клетками».

Вместимость помещений, выходящих в тупиковый коридор или холл, должна быть не более 80 чел. (по п. 7.1.22 [22]), за исключением школ, про- фессионально-технических и средних специальных учебных заведений I—III степеней огнестойкости высотой не более 4 этажей – не более 125 чел. (по п. 8.2.4 [22]).

Ширина эвакуационных выходов из коридора на лестничную клетку, а также ширина лестничного марша лестницы приведены в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Ширина эвакуационных выходов из коридора на лестничную клетку (а также ширина лестничного марша)

Класс функциональной пожарной опасности здания Количество человек на 1 м ширины

эвакуационного выхода из коридора, не более От чего зависит

min max Ф2, Ф3, Ф4 80 165 Степень огнестойкости, назначение здания (п. 7.1.20 [22])

Ф5 85 260 Степень огнестойкости здания, класс конструктивной пожарной опасности здания, объем

и категория помещения (п. 9.2.12 [22])

В коридорах, за исключением специально оговоренных в нормах слу- чаев, не допускается размещать оборудование, выступающее из плоскости стен на высоте менее 2 м, газопроводы и трубопроводы с горючими жид- костями, а также встроенные шкафы, кроме шкафов для коммуникаций и пожарных кранов (по п. 4.3.3 [22]). В полу на путях эвакуации не допу- скаются перепады высот менее 45 см и выступы, за исключением порогов в дверных проемах. В местах перепада высот следует предусматривать лест- ницы с числом ступеней не менее трех или пандусы с уклоном не более 1:6 (по п. 4.3.4 [22])

Пути эвакуации по лестницам и пандусам

Третий этап эвакуации (для людей, находящихся на этажах выше или ниже первого) проходит по лестницам, открытым или размещенным в лест- ничных клетках. Движение людей по лестницам оказывается достаточно опасным даже при эксплуатации зданий в нормальных условиях. В [29] приводятся некоторые статистические данные по США, и говорится, что аналогичный порядок и пропорция величин имеют место и в других разви- тых странах: «По американским данным, в результате несчастных случаев на лестницах примерно 800 тысяч человек получают травмы и поврежде- ния, требующие стационарного лечения. В 1978 г. в таких инцидентах по- гибли около 3000 человек. Кроме того, отмечены цифры порядка 1,8–2,66 млн травм и повреждений более легкого характера, потребовавших только амбулаторного лечения. В США ежегодный ущерб от несчастных случаев на лестницах оценивается примерно в 2 млрд долларов»

Несчастные случаи на лестницах чаще всего происходят с детьми, ли- цами в возрасте 21–25 лет и взрослыми женщинами. Если молодые люди обычно отделываются сравнительно легко (временная нетрудоспособность в течение нескольких дней), то у пожилых людей травмы могут быть значи- тельно более серьезными. У пожилых людей такие инциденты могут при- вести к инвалидности и к резкому изменению образа жизни. Примерно 85 % инцидентов на лестницах со смертельным исходом происходят с людьми старше 65 лет.

Хотя несчастные случаи при движении по лестницам обуславливаются сочетанием многих причин, тем не менее, их исследование показывает, что многие из них вызваны ошибками архитектурно-строительного проектиро- вания. Например, многие несчастные случаи на лестницах происходят из-за того, что человек не видит и не чувствует край ступени. В отечественной литературе давно отмечалось, что при высокой плотности потока у чело- века при спуске по лестнице возникает опасение оступиться и упасть [30]. В результате этого, скорость спуска людей по лестнице становится ниже скорости их движения при подъеме, хотя он и требует гораздо бо́ льших физиологических усилий, чем спуск. Чем круче лестница, тем сильнее это опасение, особенно у пожилых людей. Причина состоит в неправильно за- проектированной геометрии лестницы, когда ступень оказывается мала для правильного шага человека. Чтобы иметь надежную опору, он вынужден поворачивать ногу, а иногда и все тело, вдоль ступени, что увеличивает его раскачивание при спуске и вызывает повышенную утомляемость при таком движении и постоянном опасении упасть вниз по лестнице.

По-видимому, во всех странах мира архитекторам хорошо известно простое правило связи размеров ступени лестницы: сумма удвоенной высо- ты проступи плюс глубина ступени должна быть равна величине шага. Это правило было разработано Ф. Блонделем (Франция) более 300 лет назад.

В учебной литературе по проектированию зданий правило Блонделя высказано следующим образом: «Размеры ступеней обычно согласовывают- ся с длиной шага. Если средняя длина шага человека составляет около 60 см, то при ходьбе по лестнице длина шага должна быть равна длине двух под- ступенков и одной проступи. Следовательно, при уклоне 1:2 размер ступени будет: подступенок – 15 см; проступь – 30 см. Для обеспечения постоянного ритма движения важно, чтобы все ступени имели одинаковую высоту под- ступенков. Поэтому совершенно недопустима небрежность при проектиро- вании и постройке лестниц, когда одна из ступеней получает меньший или больший подступенок. При движении в аварийных условиях один такой вы- падающий размер ступени может стать причиной несчастья. Важно, чтобы ступень имела валик или подступенок был бы скошен. В противном случае лестница станет неудобной для хождения, так как люди будут задевать под- ступенок ногами» [31]. Геометрия ступени приведена на рис. 6.16.

2440304-119835Высота ступени (подступенка)

Ширина проступи

Рис. 6.16. Геометрия ступеней

Согласно отечественным нормам, ширина проступи лестницы должна быть, как правило, не менее 25 см, а высота ступени – не более 22 см [22].

В отечественных нормах строительного проектирования зданий и соо- ружений проектированию геометрии лестниц, соответствующей антропоме- трии движения человека, уделяется серьезное внимание. Требования к ши- рине и уклону наклонных путей эвакуации (лестниц и пандусов) приведены в табл. 6.4. Определение уклона лестниц и пандусов показано на рис. 6.17.

Таблица 6.4

Нормируемые значения ширины и уклона лестниц и пандусов в соответствии с [22]

Класс функциональной пожарной опасности здания Ширина лестничного марша, м Уклон лестницы Ширина пандуса, м Уклон пандуса

Ф2, Ф3, Ф4

по СП 1.13130.2009 Не менее ширины выхода

с этажа, но не менее 0,9–1,35 м или из расчета 80–165 чел. на 1 марш (п. 7.1.5) Не более 1:2,

до 1:1,5

(п. 7.1.4) Не менее 1,2 м

(п. 7.1.14) 1:12–1:6

(п. 7.1.4)

Ф1

по СП 1.13130.2009 0,9–1,35 (п. 5.3.5) 1:1,5–

1:1,2

(п. 5.3.4) – 1:12–1:6

(п. 5.3.4)

Ф5

по СП 1.13130.2009 0,6 м на 100 чел.

эвакуирующихся (п. 9.2.9) – Не менее 1,2 м

(п. 9.1.5) –

Общие требования к зданиям

и сооружениям по СП 1.13130.2009 0,9–1,35 (п.4.4.1) Не более 1:1

(п. 4.4.2) 0,7–1,2

(п. 4.3.4) Не более 1:6

(п. 4.3.4)

Примечание. Ширину марша следует определять расстоянием между ограждения- ми или между стеной и ограждением.

H

L

Рис. 6.17. Определение уклона вертикальных путей эвакуации с помощью соотношения H/L. Например, если H = 1,5 м, L = 3 м, уклон лестницы составляет 1:2

Нормируется также число подъемов в одном марше. Например, для общественных зданий между площадками должно быть не менее 3 и не бо- лее 16 подъемов. В одномаршевых лестницах, а также в одном марше двух- и трехмаршевых лестниц в пределах первого этажа допускается не более 18 подъемов.

Отечественные строительные нормы и правила требуют, чтобы ширина лестничной площадки была не менее ширины лестничного марша, а ширина лестничного марша должна быть не менее ширины выхода на лестничную

клетку (рис. 6.18, 6.19): b

≥ b, а b≥ b

[22], так как в противном слу-

л.п

л.м

л.м

вх.л.к

чае вероятно нарушение условия беспрепятственности движения.

Ширина площадки

780 мм

Ширина марша

1050 мм

Рис. 6.18. Нарушения на путях эвакуации: ширина марша больше ширины лестничной площадки

b

л.п

Рис. 6.19. Нормативные требования: ширина лестничного марша b

,

л.м

ширина лестничной площадки bи ширина входа в лестничную клетку b:

л.п

b≥ b

, а b≥ b

вх.л.к

л.п

л.м

л.м

вх.л.к

b

л.м

b

вх.л.к

В общественных зданиях широко используются внутренние откры- тые лестницы. Нормирование их использования для эвакуации приведено в табл. 6.5. Но в стационарах лечебных учреждений открытые лестницы в расчет эвакуации людей при пожаре не включаются.

Таблица 6.5

Внутренние открытые лестницы в общественных зданиях

Рассматриваемое проектное решение Условия допустимости проектного решения Ссылка на пункт норм

1. Степень огнестойкости здания I или II 2. Только одна внутренняя открытая лестница в здании. Внутренняя открытая лестница на всю высоту здания 3. Отделение помещения с такой лестницей от примыкающих к ней коридоров и других помещений противопожарными перегородка- ми. При устройстве автоматического пожаро- п. 4.4.10

[22]

тушения во всем здании отделять помещения с открытой лестницей от коридоров и других помещений не обязательно 1. Степень огнестойкости здания I–III Внутренняя открытая лестница из вестибюля до второго этажа 2. Отделение вестибюля от коридоров и других помещений противопожарными перегородка- ми с обычными дверями и противопожарным п. 4.4.11

[22]

перекрытием Окончание табл. 6.5

Рассматриваемое проектное решение Условия допустимости проектного решения Ссылка на пункт норм

Внутренняя открытая лестница из вестибюля до уровня следующего этажа в комплексе зри- тельских помещениях театров Не более двух таких лестниц в здании

Не менее двух дополнительных закрытых лестничных клеток в здании.

Изолированные эвакуационные пути на вы- шележащих этажах ведущих к закрытым лест- ничным клеткам п. 6.2.5

[22]

Внутренняя открытая лестница с первого до второго этажа в здании предприятий рознич- ной торговли Степень огнестойкости здания I или II.

Учитываются только для половины эвакуирующихся.

Необходимо предусмотреть не менее двух закрытых лестничных клеток для эвакуации остальных покупателей.

Длину пути по открытой лестницы следует включать в расстояние от наиболее удаленной точки зала до эвакуационного выхода наружу.

Если лестница из подвала или цокольного этажа выходит в вестибюль первого этажа, то все лестницы надземной части здания, кроме выхода в этот вестибюль, должны иметь выход непосредственно наружу п. 7.2.1

[22]

Внутренняя открытая лестница с цокольно- го до первого этажа в здании предприятий розничной торговли В качестве второго эвакуационного выхода со второго этажа зданий классов Ф1–Ф4 во всех климатических районах допускается использовать наружные открытые лестницы с уклоном не более 60° (для зданий детских дошкольных учреждений не более 45°). Использование таких лестниц за- прещено для зданий детских дошкольных учреждений для детей с наруше- ниями физического и умственного развития, а также детских дошкольных учреждений общего типа III–V степеней огнестойкости и стационаров ле- чебных учреждений всех степеней огнестойкости.

Такие лестницы должны быть рассчитаны на число эвакуируемых не более:

70 чел. – для зданий I и II степеней огнестойкости;

50 чел. – для зданий III степени огнестойкости;

30 чел. – для зданий IV и V степеней огнестойкости.

Ширина таких лестниц должна быть не менее 0,8 м, а ширина сплош- ных проступей их ступеней — не менее 0,2 м.

Однако в зданиях класса Ф4.3 допускается использовать наружные от- крытые лестницы и с этажей, расположенных на более высоких отметках, табл. 6.6 [22, п. 8.3.5].

Таблица 6.6

Эвакуация по наружным открытым лестницам в зданиях класса Ф4.3

Степень огнестойкости здания Класс конструктивной пожарной опасности Число эвакуируемых человек с одного этажа здания при высоте расположения этажа

до 5 м до 9 м до 12 м более 12 м

I, II C0 70 40 20 15

II III IV C1 C0, C1 C0, C1 50 35 15 15

IV V C2, C3

Не нормируется 30 – – –

Применение на путях эвакуации винтовых лестниц, криволинейных, лестниц с забежными ступенями исключается: «на путях эвакуации не допу- скается устройство винтовых лестниц, лестниц полностью или частично кри- волинейных в плане, а также забежных и криволинейных ступеней, ступеней с различной шириной проступи и различной высоты в пределах марша лест- ницы и лестничной клетки (п. 4.3.4 [22]) (рис. 6.20–6.22).

аб

Рис. 6.20. Винтовая лестница:

а – графическое изображение; б – фотография

1271485112533

аб

Рис. 6.21. Криволинейные лестницы:

а – одномаршевая криволинейная лестница, размещенная в прямоугольном объеме;

б – одномаршевая криволинейная лестница, расположенная у стены

2210612-105052Забежные ступени

Рис. 6.22. Лестница с забежными ступенями

Следует, однако, отметить, что, несмотря на такое внимание строитель- ных норм и правил к антропометрии параметров лестниц, в них практически не учитывается важнейший эргономический параметр – расположение пе- рил, обеспечивающих устойчивость и координацию движения людей по лестнице. Рекомендациями [32], основанными на антропометрическом ана- лизе, установлено, что лестницы, используемые для движения вниз потоков взрослых людей, должны иметь поручни на высоте от 915 до 965 мм от края ступени, а расстояние между поручнями должно быть не более 1 575 мм (между центрами осей поручней). Такие поручни должны иметь круглое по- перечное сечение диаметром около 45 мм. Расстояние поручня от стены до- лжно быть не менее 55 мм, тем более, если стена имеет шероховатую поверх- ность. Результаты антропометрического анализа представлены на рис. 6.23.

2506497340724Расстояние от центра лестницы, мм

70

60

50

Высота, дюймы40

30

20

10

0

10050050100

40 30201001020 3040

Расстояние от центра лестницы, дюймы

2000

1500

1000

500

0

Высота, мм

Рис. 6.23. Способности человека достичь и схватить поручень:

- - - - взрослый мужчина, обеспеченность 95 %;

–––– взрослый мужчина, обеспеченность 50 %;

– – – взрослая женщина, обеспеченность 50 %

Развивая проведенное исследование за пределы простого антропо- метрического анализа, Национальный научно-исследовательский совет Канады организовал изучение функциональных способностей людей (глав- ным образом, престарелых) с использованием поручней различной высоты и с различным расстоянием между ними. В первой части исследования были замерены усилия и моменты опирания на поручень молодыми и пожилыми людьми. На основании мнений обследованных людей, был сделан вывод о том, что высота поручня от 914 до 965 мм (914 мм – предпочтительная) яв- ляется оптимальной.

350 мм

Ø45 мм

Взрослая женщина,

обеспеченность 50 %

Взрослый мужчина,

обеспеченность 50 %

Взрослый мужчина, обеспеченность 95 %

При переходе в таких антропометрических и функциональных иссле- дованиях от одиночных людей к толпе, получены данные, показанные на рис. 6.24.

950 мм

аб

Рис. 6.24. Положение тела на лестнице:

а – фронтальная проекция при расстоянии между поручнями 1200 мм; б – план лестницы с расстоянием между поручнями 1550, 1200, 1900 мм; * – раскачивание тела

На левой части рисунка показан фронтальный вид полностью запол- ненной лестницы с номинальной шириной 1400 мм и расстоянием между центрами поручней 1200 мм, что соответствует «стандартной лестнице» на рис. 6.24. Такая ширина считается хорошим минимумом, так как позволяет двум человекам идти рядом и допускает некоторое раскачивание тела. Эта же ширина является максимальной для случая, когда человек, находящийся в середине лестницы, может достичь обоих поручней. Последний критерий является, конечно, чисто теоретическим; главное, чтобы каждый человек на лестнице мог держаться за один поручень.

Особенности расположения потока, в котором каждый участник движе- ния может держаться за поручень, отображены на рис. 6.24 б. В плане пока- заны лестницы с расстоянием между осями поручней 1550, 1200 и 1900 мм, видна также оптимальная плотность потока – 2 чел/м2. Среднее расстояние между центром тела и центром поручня, составляющее на рисунке 350 мм, полностью соответствует предпочтительному расстоянию, наблюдавшему- ся при лабораторных исследованиях движения по лестницам отдельных лю- дей. Глубина ступени составляет 300 мм.

Верхняя схема (с расстоянием между центрами поручней 1550 мм) ото- бражает ширину, близкую к максимально рекомендуемой для лестниц при поточном движении; при этом лестница может быть заполнена с оптималь- ной плотностью, а каждый участник движения имеет возможность держать- ся за поручень. Значение для наибольшего из рекомендуемых расстояний между центрами поручней (1575 мм) основано на том, что высота поручня над углом ступени составляет не менее 910 мм. Это расстояние должно быть уменьшено примерно на удвоенную величину, на которую поручень ниже 910 мм. Например, при высоте поручней 810 мм расстояние между центра- ми поручней не должно превышать 1375 мм.

Нижняя часть рисунка свидетельствует о том, что лестница чересчур широка. Поток не может ее занять с той же степенью безопасности, как при более узкой лестнице. В этом случае либо образуется разуплотнен- ная зона в середине лестницы, либо люди, идущие по ее центру, не смогут держаться за поручень. Расстояние 1200 мм между центрами поручней можно рассматривать как минимальную ширину интенсивно используе- мых лестниц.

Основываясь на необходимости наличия «дорожки» шириной 30 дюй- мов (76 см), особенно при возможности двустороннего движения по лест- нице, рекомендуют номинальную ширину лестниц, равную 1520 мм между стенами [32]. Отмечается важность организации достаточного пространства на лестницах для людей с ношей (чемоданы, сумки и пр.) при их эксплуата- ции в нормальных условиях.

Поскольку лестницы связывают между собой несколько этажей здания, то необходима защита от распространения по ним ОФП. Именно поэтому

они размещаются в лестничных клетках, имеющих выход наружу на при- легающую к зданию территорию непосредственно или через вестибюль, от- деленный от примыкающих коридоров перегородками с дверями (рис. 6.25).

2453982238405Перегородки с дверями, отделяющими коридор от вестибюля

Рис. 6.25. Выход из лестничной клетки в вестибюль, отделенный от примыкающих коридоров перегородками с дверями

Выходы из подвальных и цокольных этажей, являющиеся эвакуацион- ными, как правило, следует предусматривать непосредственно наружу обо- собленными от общих лестничных клеток здания. Допускается предусма- тривать эвакуационные выходы из подвалов через общие лестничные клет- ки с обособленным выходом наружу, отделенным от остальной части лест- ничной клетки глухой противопожарной перегородкой 1-го типа (рис. 6.26, 6.27). Эти требования диктуются стремлением не допустить распростране- ния ОФП из подвальных помещений и блокирования, таким образом, путей эвакуации всего здания.

917662387769Противопожарная перегородка 1-го типа

Обособленный выход

из подвала наружу

Рис. 6.26. Выход из подвала здания на территорию предусмотрен через общую лестничную клетку с обособленным выходом наружу, отделенным от остальной части лестничной клетки противопожарной перегородкой 1-го типа

Вход в подвал

Лестница, ведущая на жилые этажи

Общий выход из здания

Рис. 6.27. Выход из подвала не обособлен от вышележащих этажей

Роль лестничных клеток как места, где проходит третий этап эвакуа- ции всех людей из здания, и в то же время как аэродинамического канала интенсивного распространения дыма по всему зданию, определяет необ- ходимость усиленной и высоконадежной защиты от проникновения в них дыма. Поэтому при переходе к строительству многоэтажных зданий были разработаны три типа незадымляемых лестничных клеток: Н1 – с входом в лестничную клетку с этажа через наружную воздушную зону по откры- тым переходам, Н2 – с подпором воздуха в лестничную клетку при пожаре, Н3 – с входом в лестничную клетку с этажа через тамбур-шлюз с подпором воздуха.

Несмотря на высокую степень защиты этих типов лестничных клеток от проникновения ОФП (их конструкции имеют предел огнестойкости, ис- числяемый часами), их нельзя рассматривать в качестве пожаробезопасных зон для длительного пребывания населения всего здания. Это было бы не- правильно как из-за недостаточной площади лестниц для размещения всех людей с приемлемой плотностью, так и из-за постоянной психологической потребности людей продолжать движение с целью покинуть здание, ох- ваченное развивающимся пожаром. Приостановка движения при эвакуа- ции – одна из первых причин возникновения паники. Нормы США (NFPA 101 Life Safety Code) допускают использование незадымляемой лестнич- ной клетки как зоны безопасности, но с увеличенными габаритами лест- ничной площадки (рис. 6.28).

Рис. 6.28. По нормам США использование лестничной клетки как зоны временной безопасности требует увеличения ширины лестничной площадки

Выход людей из лестничной клетки или через вестибюль наружу озна- чает окончание третьего этапа эвакуации из здания. Но этот этап еще не обе- спечивает безопасность людей при чрезвычайной эвакуации в здании. Им необходимо еще удалиться от здания на достаточное расстояние, исключаю- щее возможное воздействие на них вторичных проявлений ОФП – осколков, частей разрушившихся конструкций, аппаратов и истекающих из них радио- активных или токсичных веществ, или попасть в укрытие, защищающее от них. Движение людей от здания по территории в безопасное место – четвер- тый этап эвакуации.

Для размещения людей, покинувших здание, следует предусмотреть место сбора на прилегающей территории. Четких нормативов по органи- зации таких мест нет, хотя очевидно, что эта зона должна находиться в не- посредственной близости к объекту, из которого осуществляется эвакуация, должна быть безопасна, четко обозначена, легко доступна (по возможности, путь к ней не должен пересекать проезжие части, оживленные участки пе- шеходных улиц) и вместительна для всех эвакуировавшихся. Площадь зоны предлагается определять по следующей формуле:

330749919625(6.1)

где N – количество эвакуировавшихся; D

го потока в месте сбора, чел/м2.

доп

допустимая плотность людско-

Для выбора величины D

доп

обратимся к данным американских иссле-

дователей [33]. На наш взгляд, для данной ситуации допустимо принять

уровень комфортности А («свободное движения в зоне ожидания»), при ко- тором плотность людского потока не должна превышать 0,8 чел/м2. Тогда, например, при количестве эвакуирующихся 1000 чел., площадь для их раз- мещения должна составлять: 1000/0,8 = 1250 м2.

Требования к путям эвакуации для маломобильных групп населения

Ограничения функций организма накладывают свой серьезный от- печаток на особенности жизнедеятельности представителей маломобиль- ных групп населения [34], и, соответственно, ставят особые задачи перед проектировщиками архитектурной среды, в которой осуществляется эта жизнедеятельность.

В зависимости от расчетного числа инвалидов, а также функциональ- ной структуры здания и других параметров рекомендуется предусматривать один из двух вариантов организации пребывания инвалидов, оказывающих принципиальное влияние на проектирование путей эвакуации:

вариант «А» – доступность для инвалидов любой жилой ячейки в жилище, любого места обслуживания в общественном здании, любого ме- ста приложения труда;

вариант «Б» – выделение в уровне входной площадки специаль- ных помещений, зон или блоков, приспособленных и оборудованных для инвалидов.

Однако при реализации любого из указанных вариантов, необходимо обеспечить доступность, безопасность, удобство и информативность зда- ний. Под безопасностью [35] понимается создание условий проживания, по- сещения места обслуживания или труда без риска быть травмированным ка- ким-либо образом или причинить вред своему имуществу, а также нанести вред людям, зданию или оборудованию.

Основными требованиями безопасности являются:

возможность избежать травм, ранений, увечий, излишней усталости и т. п. из-за свойств архитектурной среды зданий (в том числе используемых отделочных материалов);

возможность своевременного опознавания и реагирования на места и зоны риска;

отсутствиеплоховоспринимаемыхместпересеченияпутейдвижения;

предупреждение потребителей о зонах, представляющих потенци- альную опасность;

пожарная безопасность.

Рассмотрим подробней требования пожарной безопасности к проекти- рованию путей эвакуации для указанных групп населения.

Одним из наиболее острых вопросов, возникающих при решении задач пожарной безопасности инвалидов, является определение их численности, особенно в случаях, когда предпроектными изысканиями она не установ- лена. В табл. 6.7 приведены некоторые справочные данные, позволяющие оценить количество людей, для которого требуется создание особой архи- тектурной среды и режима безопасности.

Таблица 6.7

Справочные данные о количестве маломобильных посетителей в помещениях общественного назначения

Помещение Количество людей на креслах-колясках Ссылка

Зрительный зал при количестве мест:

50–75

76–100

101–150

151–200

201–300

301–400

401 и более 3

4

5

6

7

8

9 п. 6.36 СП 35–103–2001

Трибуны спортивно- зрелищных залов 2 % от общей вместимости сооружений плюс 1 место на каждые 100 при вместимости свыше 1000 зрителей, но менее 4 мест п. 5.18 СП 35–103–2001

Предприятия общественного питания 5 % от количества мест в залах п. 7.16 СП 35–103–2001

Библиотеки 5 % от общего числа,

но не менее 4 специальных мест п. 6.8 СП 35–103–2001

Лекционные залы и залы собраний 1 % при вместимости залов 50–500 чел. п. 6.30 СП 35–103–

2001

Учебные помещения 1–2 места п. 2.5 СП 35–103–2001

Примечания.

Использование методов натурных наблюдений и анкетирования позволило установить численный состав посетителей с физическими ограничениями в магазинах Японии [36]. Было установлено, что около 10 % посетителей имеют физические ограни- чения, влияющие на скорость движения (0,18 % от общего числа – посетители на крес- лах-колясках), 1,3 % имеют проблемы со зрением и 1,6 % со слухом.

Результаты интернет-опроса, проведенного в нашей стране11, показали, что около 13 % проголосовавших считают, что у них «на сегодняшний день есть какие-либо огра- ничения функций организма, которые затруднят или ограничат действия при пожаре».

Для обеспечения комфорта и безопасности пребывания маломобиль- ных людей в здании, СП 1.13130 требует проектирования пандусов на путях передвижения инвалидов на колясках внутри и снаружи здания с уклоном не более 1:12.

СП 59.13330 [34] более подробно регламентирует нормативные тре- бования к путям эвакуации для маломобильных групп населения. Ширина

11 Опрос проводился на сайте www.FireEvacuation.ru в марте 2011 – феврале 2012 г.

Всего проголосовало 537 человек.

(в свету) дверей из помещений, с числом находящихся в них не более 15 че- ловек должна быть не менее 0,9 м; проемов и дверей в остальных случаях – не менее 1,2 м.

≥ 1400

1700

≥ 1200

В помещениях места обслуживания и постоянного нахождения МГН должны располагаться на минимально возможных расстояниях от эвакуаци- онных выходов из помещений, с этажей и из зданий наружу, рис. 6.29. При этом рекомендуется проектировать пути эвакуации МГН отдельными от пу- тей эвакуации здоровых людей (по п. 3.41 [34]), что крайне сложно реали- зуемо на практике.

Рис. 6.29. Пример размещения мест для инвалидов на минимально возможном расстоянии от эвакуационного выхода в зрительном зале [34]

Ширина (в свету) эвакуационных проходов внутри помещений должна быть шире, чем для здоровых взрослых людей и составлять не менее 1,2 м, переходных лоджий и балконов – не менее 1,5 м, коридоров – не менее 1,8 м (рис. 6.30).

При разработке архитектурных решений при перепаде высот на путях движения следует иметь в виду, что людям на креслах-колясках, с детскими колясками и ручными тележками удобнее пользоваться пандусами, для лю- дей с недостатками зрения и некоторых групп МГН предпочтительна лест- ница, а для беременных, немощных и людей с костылями наиболее удобны подъемники [35].

К лестницам и пандусам предъявляются следующие основные требова- ния. Ширина марша лестницы должна быть, как правило, 1,35 м. Для лест- ницы необходимы более широкие ступени – не менее 0,3 м и более низкие подступенки – не более 0,15 м (рис. 6.31).

В случае устройства пандусов максимальная высота одного подъема (марша) пандуса не должна превышать 0,8 м при уклоне не более 8 %. При

перепаде высот пола на путях движения 0,2 м и менее допускается увеличи- вать уклон пандуса до 10 % (рис. 6.32).

1200

900600

1500

а

б

1800

в

Рис. 6.30. Минимальная ширина путей эвакуации:

> 300

25

R < 50

> 300

25

15°

а – в помещениях; б – переходных лоджий и балконов; в – в коридорах

< 150

< 150

Рис. 6.31. Размеры ступеней для движения маломобильных групп населения [34]

В случае, если маломобильные люди не успевают покинуть здание до наступления критических значений ОФП, для всех неуспевших следует предусматривать пожаробезопасную зону из расчета от 1 до 2,65 м2 ее пло- щади на одного человека (см. рис. 6.33).

Предельная высота одного подъема, см

1:10 (10 %)

901:12 (8 %)

80

1:14 (7 %)

701:16 (6 %)

60

501:20 (5 %)

40

30

20

10

012345678910

Предельная длина одного подъема, м

2621648975317Рис. 6.32. Высота подъема пандуса в зависимости от его уклона [34]

ПБЗ следует предусматривать Материалы внутри ПБЗ – в соответствии с требованиями к путям эвакуации Ограждающие конструкции ПБЗ:

вблизи ПОЖАРОБЕЗОПАСНАЯ ЗОНА

(ПБЗ) стены REI90,

вертикальных перекрытия –

коммуникаций или REI60, двери и

объединять с ЛК окна – 1 типа.

типа Н1 Конструкции

класса К0

Шахты лифтов, выходящих в ПБЗ, следует обеспечить подпором воздуха ПБЗ должна быть обеспечена подпором воздуха с избыточным давлением 20 Па

Расстояние до ПБЗ – досягаемость МГН за необходимое время эвакуации Пожаробезопасная зона должна быть рассчитана исходя из удельной площади МГН: инвалид в кресле-коляске – 2,40 м2/чел, инвалид в кресле-коляске с сопровождающим – 2,65 м2/чел,

инвалид, перемещающийся самостоятельно – 0,75 м2/чел, инвалид, перемещающийся с сопровождающим – 1,00 м2/чел

Рис. 6.33. Требования к пожаробезопасной зоне по СП 59.13330

2465311-1534232Системы средств информации и сигнализации об опасности должны быть комплексными и предусматривать визуальную, звуковую и тактиль- ную информацию. Информирующие обозначения помещений внутри здания должны дублироваться рельефными знаками и размещаться рядом с дверью, со стороны дверной ручки и крепиться на высоте от 1,4 до 1,75 м [22].

Нормируется размещение приборов для открывания и закрытия дверей, горизонтальных поручней и т. п. Их следует устанавливать на высоте не бо- лее 1,1 м и не менее 0,85 м от пола и на расстоянии не менее 0,4 м от боковой стены помещения или другой вертикальной плоскости (рис. 6.34).

аб

Рис. 6.34. Границы зон досягаемости инвалидов группы мобильности М4 [34]:

а – параметры для мужчин; б – параметры для женщин;

– при неподвижном положении;– при наклоне и движении

Также предписывается применять дверные ручки, запоры, задвижки и другие приборы открывания и закрытия дверей, имеющие форму, позволя- ющую инвалиду управлять ими одной рукой и не требующую применения слишком больших усилий или значительных поворотов руки в запястье.

На рис. 6.35 представлены минимальные размеры, необходимые для ре- ализации требования СП 1.13130: «во всех случаях ширина эвакуационного выхода должна быть такой, чтобы с учетом геометрии эвакуационного пути через проем или дверь можно было беспрепятственно пронести носилки с лежащим на них человеком». Более подробно особенности эвакуации немо- бильных людей будут рассмотрены в соответствующих разделах.

13386301093639аб

Следует также подчеркнуть важное требование п. 13 Правил противо- пожарного режима РФ о том, что обслуживающий персонал зданий с пре- быванием маломобильных людей должен пройти специальное обучение по проведению эвакуации лиц, относящихся к данной категории, по програм- мам, согласованным Федеральной противопожарной службой.

Рис. 6.35. Необходимые габариты пути эвакуации для проноса носилок через эвакуационный выход шириной: а – 0,8 м, б – 1,2 м.

1907997228398Шаг сетки на рисунке составляет 0,5×0,5 м

Рис. 6.36. Примеры замков «Антипаника»

В заключение хотелось бы отметить, что достаточно часто двери эва- куационных выходов, в основном по соображениям безопасности, закрыты на замок. Правила противопожарного режима РФ (п. 35) требуют: «Запоры на дверях эвакуационных выходов должны обеспечивать возможность их свободного открывания изнутри без ключа». Такое решение очень распро- странено, например, в странах Европы (рис. 6.36).

В нашей стране такой подход получил меньшее распространение, по- этому на наш взгляд оптимальным решением является вариант, показанный на рис. 6.37.

Рис. 6.37. Удачный вариант хранения ключей от запасного выхода

Литература

Беляев С. В. Эвакуация зданий массового назначения. – М, 1938.

Общесоюзные противопожарные нормы строительного проектирования про- мышленных предприятий. ОСТ 90015-39 / Комитет по делам строительства при СНК СССР. – М., Л.: Госстройиздат, 1939. – 41 с.

Противопожарные нормы строительного проектирования промышленных предприятий и населенных мест Н102-54 / Гос. ком. Совета Министров СССР по де- лам строительства. – 2-е изд. – М.: Гос. изд-во лит. по строительству и архитектуре, 1955. – 93 с.

СНиП П–А.5–70*. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооруже- ний. – М., 1978.

СНиП П–Л.2–72*. Общественные здания и сооружения. Общая часть. – М., 1978.

СНиП И–М.2–72*. Производственные здания промышленных предприятий. – М.,

1978.

7. СНиП И–Л.20–69. Театры. – М„ 1969.

Lack K. B. Means of Escape from Fire in High Building // Municipal Engineer, 1967, № 7.

Холщевников В. В. Исследование людских потоков и методологии нормирования

эвакуации людей из зданий при пожаре. – М.: МИПБ МВД РФ, 1999.

Приложение к постановлению Государственного комитета Совета министров СССР по науке и технике от 14.01.1971.

Капустян Е. Влияние нормативных требований на планировочные решения многоэтажных жилых домов. – CIB. 1-й Международный симпозиум «Многоэтажные здания», № 21. – М.: ЦНИИЭПжилища, 1972.

Опочинская А. Влияние действующих нормативов на архитектурно-планиро- вочные решения многоэтажных административных зданий в СССР. – CIB. 1-й Междуна- родный симпозиум «Многоэтажные здания», № 21 – М.: ЦНИИЭПжилища, 1972.

СНиП 2.08–02–89*. Общественные здания.

СНиП 31–03–2001. Производственные здания.

СНиП 31–01–2001. Здания жилые многоквартирные.

СНиП II–40–80. Метрополитены.

СНиП II–77–80. Магазины.

СНиП II–90–81. Производственные здания промышленных предприятий.

СНиП II–2–80. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений

ГОСТ 12.1.004–91*. Пожарная безопасность. Общие требования.

Приказ МЧС России от 30.06.2009 г. № 382 «Об утверждении методики опре- деления расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях раз- личных классов функциональной пожарной опасности».

Свод правил СП 1.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Эвакуаци- онные пути и выходы.

Калинцев В. А. Проектирование кинотеатров с учетом движения людских пото- ков: дис. ... канд. техн. наук. – М., 1966.

Дувидзон P. M. Проектирование спортивных сооружений с учетом движения людских потоков: дис. ... канд. техн. наук. - М., 1968.

Холщевников В. В. Людские потоки в зданиях, сооружениях и на территории их комплексов: дис. … д-ра техн. наук. – М.: МИСИ, 1983.

Овсянников А. Н. Закономерность формирования структуры коммуникацион- ных путей в крытых зрелищных сооружениях: дис. … канд. техн. наук. (науч. рук. Хол- щевников В. В.). – М.: МИСИ, 1983.

Федеральный закон РФ от 22.07.2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

СНиП 31–06–2009. Общественные здания и сооружения.

Pauls J. The Movement of People in Buildings and Design Solutions for Means of Egress // Fire Technology, 1984, vol. 20, № 3.

Холщевников В. В. Оптимизация путей движения людских потоков. Высотные здания: дис. … канд. техн. наук (науч. рук. Предтеченский В. М.). – М.: МИСИ, 1969.

Предтеченский В. М., Милинский А. И. Проектирование зданий с учетом орга- низации движения людских потоков. – М.: Изд. лит. по строительству, 1969; Berlin, 1971; Koln, 1971; Praha, 1972; U.S., New Delhi, 1978. Изд. 2. – М.: Стройиздат, 1979.

Pauls J. The Movement of People in Buildings and Design Solutions for Means of Egress // Fire Technology. – 1984. – Vol. 20. – № 3.

Fruin J. J. Pedestrian Planning and Design. – Elevator World, 1971

СНиП 35–01–2001 Доступность зданий и сооружений для маломобильных групп населения.

СП 35–101–2001. Проектирование зданий и сооружений с учетом доступности для маломобильных групп населения. Общие положения.

Hokudo A., Tsumura A., Murosak Y. An Investigation on Proportion and Capability of Disabled People at Shopping Centres for Fire Safety. Proceedings of Second International Symposium on Human Behavior in fire, 2001, pp.167–174.

СП 2.13130.2012. Обеспечение огнестойкости объектов защиты

Глава 7

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ЭВАКУАЦИИ ДЕТЕЙ,

ПОЖИЛЫХ ЛЮДЕЙ И ЛЮДЕЙ С ОГРАНИЧЕННЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ

Уязвимые группы населения

Здоровые дети дошкольного возраста и дети с ограниченными возможностями

Параметры движения детей школьного возраста

Люди с поражением опорно-двигательного аппарата, зрения и слуха

Особенности эвакуации престарелых людей при пожаре

Спасение немобильных людей

Некоторые особенности процесса эвакуации беременных женщин

Уязвимые группы населения

Как уже отмечалось выше, людской поток неоднороден. Несмотря на некоторые отличия в поведении при пожаре взрослых здоровых мужчин и женщин (незначительный разброс средних значений скоростей их дви- жения), в целом можно говорить о том, что эти отличия находятся в некото- ром условном доверительном интервале, позволяющем рассматривать их как одну группу людей. Эвакуация же детей, престарелых людей и тем бо- лее инвалидов существенно отличается от эвакуации взрослых здоровых людей.

Отличительные особенности этих групп людей обусловлены психо- физиологическим состоянием их организма. Для детей и подростков это – не сформировавшаяся структура тела, отсутствие необходимого жизненного опыта, особенности психологического восприятия стрессовых ситуаций. Для инвалидов – это особенности пешеходного движения, связанные с необходимостью использования протезов, дополнительных опор, и увели- ченное время начала эвакуации. Престарелые люди характеризуются ухудшением зрения и слуха, пониженной мобильностью из-за недостатка физических сил и снижением умственных реакций. Все это позволяет отнести их в особую группу, которую можно назвать «уязвимая группа населения». Количество таких людей в нашей стране крайне велико – 53,1 млн чел. – бо- лее одной трети населения (рис. 7.1).

Возрастную уязвимость людей наглядно демонстрирует официальная статистика МЧС России [1] (рис. 7.2), показывающая удельное количе- ство погибших людей различных возрастных групп на 1 млн человек соответствующего возраста.

Как видно, в группах «до 6 лет» и «старше 60 лет» наблюдается значительное количество погибших. Статистика показывает, что количество погибших детей, подростков и престарелых людей составляет около 30 % от общего числа погибших на пожарах. Количество погибших инвалидов в последние годы составляет от 805 (2005 г.) до 1000 человек (2009 г.), то есть около 5–8 % от общего числа погибших на пожарах в год.

2213940-279601Люди в возрасте старше 65 лет

18,9 млн чел.

Дети и подростки

до 15 лет

21,1 млн чел.

Инвалиды 13,1 млн чел.

37,5 %

62,5 %

Население без явных физических ограничений 88,8 млн чел.

Рис. 7.1. Структура населения Российской Федерации

1455674-2160573Кол-во погибших на млн населения

возрастной группы

До 6 лет7–1314–1516–1920–4041–60 Старше 60 лет

Рис. 7.2. Количество погибших на 1 млн чел. каждой возрастной группы

Одним из факторов, обуславливающих повышенную опасность для указанных групп людей, является их низкая интеграция в общество. Действующие законодательные и нормативные документы постепенно меняют ситуацию к лучшему: стали широко применяться различные технические устройства, способствующие передвижению этих групп

населения по коммуникационным путям, облегчающие для них доступность зданийисооруженийразличногоназначения.Нооднимитолькотехническими мерами ситуацию невозможно скорректировать. Необходим более глубо- кий учет психофизиологических особенностей и возможностей поведения этих групп людей, влияющий на повышение уровня их противопожарной безопасности.

К маломобильным группам населения (МГН) относятся люди, испытывающие затруднения при самостоятельном передвижении, полу- чении услуги, необходимой информации или при ориентировании в пространстве: инвалиды, люди с временным нарушением здоровья, беременные женщины, люди преклонного возраста, люди с детскими колясками и т. п. Очевидными особенностями поведения таких людей при пожаре являются:

сложности в восприятии сигналов о пожаре;

продолжительный этап подготовки к эвакуации;

ограниченность совершения действий, направленных на оповещение о пожаре и борьбу с ним;

низкая скорость передвижения и маневренность;

высокая утомляемость;

сложности при движении по наклонным видам пути и существен- ное влияние конструктивных особенностей эвакуационных путей и выходов на возможность их преодоления.

Результаты ранее проведенных в нашей стране исследований особенностей процесса эвакуации людей с ограниченными возможностями [2, 3] реализованы в СП 59.13330, который выделяет четыре группы мобильности – М1, М2, М3 и М4 (рис. 7.3), для каждой из которых установ- лены параметры движения.

М1

без ограничения мобильности;

с дефектами слуха

М2

немощные люди (инвалиды по старости);

инвалиды на протезах;

инвалиды с недостат- ками зрения;

люди с психическими отклонениями

М3

с костылями и палками

М4

на креслах-колясках с ручным приводом

Маломобильные группы

населения

Рис. 7.3. Классификация людей по группам мобильности в соответствии с СП 59.13330.2012

Однако проведенные впоследствии исследования [4] показали, что у существующей классификации есть определенные недостатки:

из группы М1 требуется исключение глухих и слабослышащих людей в связи с их пониженной мобильностью;

группа мобильности М2 перегружена несовместимыми признаками (в одну группу объединены слепые и люди с психическим отклонениями, пожилые люди и инвалиды на протезах) и требует дифференциации;

группы мобильности М3 и М4 требуют учета возраста человека. Более того, несмотря на то, что для каждой из групп установлены па-

раметры, характеризующие их поточное движение при продвижении по горизонтальному участку пути, пандусу и лестнице, отсутствуют данные, характеризующие движение через проем (приведены лишь максимальные значения интенсивности), что в целом делает невозможным точную оценку параметров их движения при эвакуации. Следует отметить, что полученные зависимости описывают движение людских потоков, полностью состоящих из инвалидов рассматриваемых групп, и не применимы для смешанных людских потоков.

В следующих разделах главы рассмотрены данные, создающие пред- посылки для совершенствования нормативной базы в этой области: проана- лизированы особенности эвакуации таких людей и рассмотрены факторы, обуславливающие ее успешность или, наоборот, фатальность.

Здоровые дети дошкольного возраста и дети с ограниченными возможностями

Для снижения риска гибели детей во всем мире разрабатываются и реализуются специальные программы обучения детей мерам пожарной безопасности. Так, специалисты турецкого детского образовательного центра пожарной безопасности и безопасности при землетрясениях (гуманитарный проект турецкой страховой компании) провели цикл обучения безопасности детей дошкольного и школьного возраста [5]. Ими отмечается такая особенность поведения детей при пожаре как склонность прятаться (в шкафу, под кроватью) в случае, если они не видят горения или не понимают, откуда идет дым. Однако, как ни парадоксально, время начала эвакуации у детей (в присутствии взрослого человека) значительно ниже, чем у взрослых людей так как они не склонны собирать вещи (кроме любимой игрушки), тушить пожар и т. п. Тем не менее, в случае, если ребенок один или в компании других детей, такой параметр как «время начала эвакуации» для него неприменим. Поэтому турецкие специалисты подчеркивают, что при эвакуации людей из общественных зданий ключевым параметром является соотношение количества взрослых людей и детей.

Еще одной интересной особенностью является движение через дым: в связи с невысоким ростом детей, блокирование путей эвакуации для них наступает позже.

В результате мониторинга результатов обучения были получены данные о поведении детей при землетрясении (частое для Турции явление): поведение обученных детей значительно рациональней, чем у их неподготовленных сверстников. По мнению авторов статьи, наиболее эффективно противопожарное обучение для детей 7–11 лет.

Специальная программа обучения детей дошкольного возраста Learn Not to Burn (Узнай, как не обжечься) работает в США [6]. Основной девиз программы – «Не пугай детей – просто скажи им, что делать». В рамках программы рассказывается об опасности пожара, о мерах безопасности, о действиях при пожаре и т. п. Интересно отметить, что обучив в одном из штатов 1335 детей, американские педагоги пришли к выводу, что всех детей можно разделить на 3 группы: 1-я группа (66,6 %) – склонные к обучению, оно пошло им на пользу; 2-я группа (31,3 %) – дети, не усвоившие программу, но не имеющие психологических или иных отклонений; и 3-я группа (2,1 %) – дети, не усвоившие программу и имеющие психологические или иные отклонения. В результате повсеместного внедрения этой программы (в том числе на французском и испанском языках для различных социальных сообществ) за 7 лет удалось снизить количество пожаров, возникающих по вине детей и подростков с 11,2 % (от общего числа пожаров) до 7,7 %, а также существенно снизить гибель людей на пожарах, возникших по вине детей.

Анализ австралийской статистики гибели детей при пожарах дал показатели, схожие с российскими – дети подвергаются значительно боль- шей пожарной опасности [7]. В жилых домах дети являются и причиной пожара и его жертвами чаще всего в дневное время и выходные дни. Как и в выборке по взрослым людям, жертвами пожара чаще оказываются мальчики. Очень интересный факт отметили австралийские коллеги – в 58 раз возрас- тает риск гибели окружающих людей в случае, если в опасности будет нахо- диться ребенок (по сравнению с гибелью взрослого человека). Причем фак- тором, повышающим риск гибели детей, является состояние сна.

Обучению детей правилам пожарной безопасности уделяется большое внимание во всем мире. Авторы работы [8] на основании известных им 77 программ обучения детей (таких как Project S.A.F.E., Kidsafe и др.), реализо- ванных в Австралии, разработали программу Fire Ed. Ее создатели задались целью не только качественно обучить детей, но и разработать программу таким образом, чтобы дети не забыли информацию в течение длительного времени. Кроме стандартных целей обучения (предотвращение пожара; поведение в задымленном помещении; что делать, если загорелась одежда), в программу включен такой неочевидный аспект как отучение детей от боязни пожарных.

Интересное совместное исследование было проведено бразильскими и японскими специалистами, изучившими уровень противопожарной подготовки и отношения к пожарной безопасности детей 5–8 классов [9]. Важным фактором является то, что в Японии противопожарные учения являются обязательными и проводятся ежегодно, а в Бразилии – рекомен- дательными и проводятся достаточно редко. Исследование проводилось с помощью анкетирования, в котором приняло участие 127 японских и 186 бразильских школьников. Одним из первых заданий было нарисовать безопасный путь по плану эвакуации. С задачей успешно справились 85 % японских школьников и только 31 % бразильских, что указывает на недо- статочную противопожарную подготовку последних. Различия в поведении представлены на рис. 7.4.

Нет ответа

Другое

Тушить пожар

Оповестить учителя и друзей

Ждать указаний

учителя

Вернуться в классную комнату

Следовать за другими людьми Немедленная самостоятельная

эвакуация

Рис. 7.4. Ответ школьников на вопрос: «Что вы будете делать, если во время перемены начался пожар?»:

– японские школьники;– бразильские школьники

Следует отметить, что такая постановка вопроса обусловлена необходимостью оценить индивидуальное поведение школьника, то есть снизить вероятность перекладывания решения на учителя. Обращают на себя внимание несколько принципиальных отличий в поведении: большинство японских школьников (54 %) не станут проявлять инициативу и будут ждать указаний учителя, то есть система подчинения младших старшим домини- рует во всех социальных сферах Японии. Менее дисциплинированное, но более инициативное поведение бразильских детей проявляется в большем проценте желающих оповестить о пожаре учителя и друзей (38 % по срав- нению с 16 %). Эгоистичное желание немедленно самому удрать во всех группах является примерно одинаковым и небольшим – около 15 %.

Более развернутое исследование поведения бразильских учащихся (участвовало около 800 детей) показало следующее. Ориентирование на плане эвакуации улучшается по мере взросления: этот вопрос вызвал затруднения почти у половины пятиклассников, но уже к 8 классу этот процент снижается до 25 %. Далее учащихся попросили оценить, являет- ся ли школа защищенной от пожара: большинство школьников (61–72 %) с этим согласились, однако с возрастом эта уверенность несколько уменьша- ется. Интересны ответы, связанные с уверенностью в безопасности: «много огнетушителей и гидрантов» и «много коридоров». Один из вопросов анкеты был посвящен обнаружению пожара (рис. 7.5).

1468996-3109760

50

40

30

20

10

0Пожарная сирена

Обнаружение дыма

Голосовое оповещение

Все будут нервничать

Прибытие пожарных

через динамикимашин

Рис. 7.5. Ответ школьников на вопрос: «Как вы узнаете, что в школе произошел пожар?»

– 5 класс;– 6 класс;– 7 класс;– 8 класс

Рисунок демонстрирует крайне любопытную тенденцию: по мере взросления школьников теряется их доверие к системам противопожарной защиты (пожарная сирена) и ориентирами становятся внешние признаки поведения людей («все будут нервничать»).

Авторами была выявлена одна крайне опасная тенденция – при таком уровне противопожарной подготовки подавляющее большинство школьни- ков не имеют представления об элементарной динамике распространения дыма: куда он будет распространяться: вверх или вниз. Однако 86 % детей уже знают, что при пожаре лифтами пользоваться нельзя.

Отсутствие в российской нормативной базе параметров, харак- теризующих процесс эвакуации основного функционального контингента

детских садов (в основном это достоверные данные о времени начала эвакуации и параметры, характеризующие движение детей в составе потока), обусловили проведение глубоких исследований в этой области. Например, при нормировании размеров эвакуационных путей и выходов зданий детских дошкольных учреждений специалисты были вынуждены использовать минимальные значения параметров движения людских потоков для взрослых людей [9].

В 2008–2011 гг. сотрудникам учебно-научного комплекса проблем пожарной безопасности в строительстве Академии Государственной противопожарной службы МЧС России впервые удалось провести натур- ные наблюдения и эксперименты по исследованию времени начала эва- куации и параметров людских потоков, состоящих из детей разных воз- растных групп. Целью было установление вероятных значений времени начала эвакуации и научно-обоснованных зависимостей между скоростью и плотностью потоков детей дошкольного возраста при эвакуации из зда- ний детских садов [10–13].

Приисследованиивремениначалаэвакуациивдошкольныхучреждениях натурные наблюдения проводились на каждом из этапов подготовки детей к эвакуации из помещений их постоянного пребывания (групповых ячеек – блока помещений для каждой группы: раздевальной, игральной, буфетной, спальной, туалетной и т. п.). Специфика возрастного состава эвакуирующихся определяет «жесткую» организацию начала эвакуации со стороны воспитателя и определяет его решающую роль в формировании

всего периода времени начала эвакуации tнэ. Поэтому особое внимание уде- лялось установлению затрат времени на выполнение таких операций как:

решение воспитателя: восприятие воспитателем сигнала от СОУЭ (системы оповещения и управления эвакуацией) при неанонсированных (без предварительного предупреждения) эвакуациях, принятие им решения

и указания детям готовиться к эвакуации (t

);

р.в

под

время подготовки: подготовка группы детей к эвакуации (t).

Таким образом, структура затрат времени на начало эвакуации в зданиях детских дошкольных образовательных учреждений формируется из следующих составляющих:

нэинр.впод

t= t+ t+ t,(7.1)

ин

где t– время инерционности срабатывания системы оповещения.

Анализ результатов пробных наблюдений времени начала эвакуации детей из зданий детских садов выявил весьма большие затраты времени на подготовку группы детей к эвакуации в весенний, осенний и, особенно, в зимний периоды. Это связано, прежде всего, с длительностью одевания детей в уличную одежду (из-за опасения переохлаждения их организма при выходе на улицу в домашней одежде). Поэтому было предложено

при организации эвакуации из детских садов в холодный период года использовать возможность накидывания на детей одеяла (вместо верхней одежды, рис. 7.6), что намного сокращает продолжительность времени начала эвакуации.

1198799191765

абв

Рис. 7.6. Возможные варианты одежды детей для эвакуации:

а – без одевания верхней одежды; б – накидывание одеяла;

в – в верхней зимней одежде

При проведении наблюдений в каждой группе было двое воспитателей, под присмотром которых группа из 10–15 детей перемещалась в помещение раздевалки или спальни, где их одевали в одежду или накидывали на них одеяла. Результаты исследований показывают, что затраты времени на подготовку группы детей к эвакуации при каждом из наблюдаемых вариантов ее организации, могут быть приняты равными:: 0,6 мин. – летом, 5 мин. – весной (осенью), 7,5 мин. – зимой и 1,1 мин. – при использовании одеял.

нэ

Большое влияние времени начала эвакуации tна своевременность

эвакуации заставляет обратить внимание на подготовку воспитателей детс- ких садов к оперативным действиям в чрезвычайных ситуациях. При эвакуа- ции во время пожара оно должно быть сокращено до возможного минимума. Но даже достижение минимума этого времени может оказаться недостаточ- ным для обеспечения безопасности детей в помещении очага пожара.

Наоснованиирезультатовпроведенныхисследованийбылиразработаны рекомендации и инструкции по подготовке воспитателей детских садов к действиям при организации эвакуации детей. Отзывы, полученные из организаций, использовавших эти рекомендации при проведении тренировочных эвакуаций, показывают, что время эвакуации детей из детских садов удалось сократить вдвое.

В нашей стране есть детские сады, школы-интернаты и прочие подобные учреждения с ночным пребыванием детей. Поэтому при рассмотрении времени начала эвакуации нельзя обойти вниманием поведение детей в ночное время при срабатывании системы оповещения. В работе [14] иссле- довалось пробуждение 123 детей 5–15 лет в ночное время под действием сирены системы оповещения в жилых домах. Громкость сирены составила от 50 до 80 дБ. Причем расстояние от подушки до оповещателя составило в среднем 5,6 м. В большинстве случаев оповещатель был установлен за пределами спальни, однако положение дверей (открыты или закрыты) не оказало значимого влияния на пробуждения. На рис. 7.7 приведены средние данные по всей выборке, но авторы отмечают, что дети в возрасте 5–10 лет значительно менее склонны к пробуждению.

2375827212917Проснулись

во время действия сирены (30 с.)

20 %

Реакция не наблюдалась

61 %

17 %

Реакция наблюдалась, но дети не проснулись

2%

Проснулись после отключения сирены

Рис. 7.7. Реакция детей на сирену тревоги о пожаре в ночное время

В результате анализа было установлено, что самостоятельно просыпаются в ночное время только 22 % детей. Более того, во всех слу- чаях после пробуждения детей всех возрастных групп им сразу требуется внимание, так как сориентироваться в ситуации сложно и они, как правило, не знают, что надо делать.

Расчеты динамики ОФП по полевой модели показывают, что критиче- ские уровни их воздействия на людей в помещениях, характерных для груп- повых ячеек в детских садах, достигаются через 20–30 с. с момента перехода возгорания в стадию пламенного горения. Полученные данные о поведении людей определяют критерии эффективности автоматических систем пожа- ротушения, которыми должны оборудоваться помещения для обеспечения достаточного времени для эвакуации из них людей.

Эксперименты и натурные наблюдения для исследования параметров движения потока, состоящего из детей дошкольного возраста, проводились

по ставшей уже стандартной методике [15]. Сформированная статистиче- ская совокупность полученных данных использовалась для построения функции, описывающей параметры людского потока. Как уже отмечалось выше, на скорость движения людей в потоке влияют три основных фактора: плотность потока, вид пути и эмоциональное состояние людей. Как показа- ли результаты проведенных исследований, зависимость между параметрами людского потока описывается функцией, имеющей тот же вид, что и для людских потоков других возрастных групп (см. (3.3)).

В результате исследований [13] особенностей движения детей дошколь- ного возраста, удалось установить параметры их движения в различных эмоциональных состояниях. Параметры, характеризующие данный людской поток, приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

0

Значения величин a и D при движении возрастных групп детей

по различным видам пути в зданиях дошкольных учреждений

Вид пути a D , чел/м2

0

Горизонтальный путь 0,275 0,78

Проем 0,35 1,2

Лестница вниз 0,19 0,64

Лестница вверх 0,275 0,76

Установленные значения скоростей свободного движения для выделяемых категорий движения по видам пути для всех возрастных групп детей приведены в табл. 7.2.

Таблица 7.2

Скорости свободного движения возрастных групп детей

дошкольного возраста по видам пути при категориях движения

Категории движения Скорость свободного движения V по видам пути, м/мин

0

Горизонтальный путь, проем Лестница вниз, лестница вверх

Комфортное < 40 < 29

Спокойное 40–60 29–47

Активное 60–100 47–84

Повышенной активности 100–190 –

Принятое в отечественном нормировании представление расчетных зависимостей между параметрами людских потоков при выражении плотности D через площадь горизонтальной проекции составляющих поток людей f (м2/чел), требует определения этого показателя и для возрастных

групп детей. Было установлено, что у всех возрастных групп дошкольников площадь горизонтальной проекции отличается незначительно (для младшей группы – 0,0247 м2, средней – 0,0282 м2, старшей – 0,0325 м2) и может быть

0

принята равной 0,03 м2. В принятых единицах измерения значения D по

видам пути (табл. 7.1) составят: горизонтальный – 0,023 м2/м2; проем – 0,036 м2/м2; лестница вниз – 0,019 м2/м2; лестница вверх – 0,023 м2/м2. Средняя площадь горизонтальной проекции родителей с детьми приведена в табл. 7.3.

ср

Средняя площадь горизонтальной проекции f

родителей с детьми по данным [16]

, м2/чел,

Таблица 7.3

Женщина с ребенком на руках Женщина с ребенком за руку Женщина с ребенком

за руку и сумкой Женщина с ребенком

на руках и сумкой Женщина с коляской

f = 0,29 м2

ср f = 0,20 м2

ср f = 0,32 м2

ср f = 0,26 м2

ср f = 0,90 м2

ср

0

0

0

Таким образом, значения всех членов формулы (7.2) определены для всех возрастных групп детей дошкольного возраста при любой из возможных категорий их движения. Федеральный закон Российской Федерации от 30.12.2009 г. № 384 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» рассматривает безопасность в нормальных условиях, при чрезвычайных ситуациях природного происхождения и пожарную безопасность, для обеспечения которых необходима эвакуация людей из зданий. Доминирующее влияние воспитателей на организацию эвакуации детей из зданий детских дошкольных учреждений обуславливает принятие в качестве расчетных зависимостей между параметрами, определяемых категорией «спокойное движение». В таком случае для эвакуации в нор- мальной эксплуатации здания необходимо принимать значения V Э = 40 м/ мин. При организации превентивной эвакуации в случае заблаговременного предупреждения об угрозе природной чрезвычайной ситуации – V Э = 50 м/ мин., при эвакуации во время пожара – V Э = 60 м/мин. Данные для расчета параметров движения людского потока при эвакуации приведены в табл. 7.4.

Таблица 7.4

Расчетные значения параметров людского потока для детей дошкольного возраста для расчета эвакуации

Плотность, м2/м2 Горизонтальный путь Проем Лестница вниз Лестница вверх

V, м/мин q, м/мин q, м/мин V, м/мин q, м/мин V, м/мин q, м/мин

0,01 60,00 0,60 0,60 47,00 0,47 47,00 0,47

0,05 60,00 3,00 3,00 38,36 1,92 47,00 2,35

0,10 35,75 3,58 6,00 32,17 3,22 28,00 2,80

0,20 24,31 4,86 4,80 25,98 5,20 19,05 3,81

0,30 17,62 5,29 4,64 22,36 6,71 13,80 4,14

0,40 12,88 5,15 3,77 19,79 7,92 10,09 4,03

0,50 9,19 4,60 2,37 17,80 8,90 7,20 3,60

Важно подчеркнуть, что значения плотности свыше 0,5 м2/м2 в реальности исключены для детских садов, так как фактически эта величина равна 16–17 детей на 1 м2, а скопление детей не уплотняется до таких больших величин.

Во всех соответствующих ситуациях решающее значение при проектировании необходимых размеров коммуникационных путей, со- ставляющих до 30 % общей площади общественных зданий, имеет организа- ция движения людских потоков. Но в зависимости от ситуации, ее критерии и требования к ней изменяются. Так, безопасность для пользователей зда- ний и сооружений при нормальных условиях их эксплуатации определяется, прежде всего, требованиями эргономики и комфорта при спокойном движе- нии людей. При угрозе же опасных природных процессов и техногенных воздействий имеется, как правило, возможность предупреждения о времени их наступления. В этих условиях необходима организация заблаговремен- ной (превентивной) эвакуации из зданий, которая будет происходить при активном движении людей. В ситуациях возникшего пожара эвакуация будет происходить при повышенной активности движения.

Анализ этих положений применительно к зданиям детских дошкольных учреждений показывает следующее. Обследования зданий детских садов свидетельствуют, что размеры ступеней лестниц в них (как в лестничных клетках, так и наружных открытых (рис. 7.8) не соответствуют эргономике движения детей.

Нарушается элементарное правило, установленное более 300 лет назад: сумма удвоенной высоты ступени 2h и ширины ее проступи b не должна превышать длины шага l идущего по ней человека. При средней длине шага детей дошкольного возраста 40 см и оптимальном уклоне лестницы 1:2 размеры ступени лестниц для движения детей должны составлять: h = 10 см,

b = 20 см. В работе [13] были установлены размеры ступеней маршей лестниц, отвечающие эргономике движения детей.

Практически все лестницы имеют перила только вдоль одной сторо- ны марша, в результате чего поток детей вытягивается вдоль этой стороны (рис. 7.9), а дети, идущие рядом, вынуждены опираться на руку ребенка, держащегося за перила.

Эти факты говорят о явном нарушении требований обеспечения без- опасности для основных пользователей зданий детских дошкольных учреж- дений как в нормальных условиях их эксплуатации, так и при возможном возникновении в них чрезвычайных ситуаций.

2356065229700

Рис. 7.8. Эвакуация детей по наружной лестнице [13]

990003238966

Рис. 7.9. Передвижение детей по лестнице вверх и вниз

в нормальных условиях повседневной эксплуатации здания

В настоящее время вопрос детской инвалидности стоит особенно остро как в нашей стране, так и за рубежом. По данным ВОЗ, во всем мире насчитывается около 150 миллионов детей с ограниченными возможностями. В Российской Федерации официально зарегистрировано 568 тысяч детей с какой-либо формой инвалидности. Кроме этого, сущест- вует группа детей с так называемыми ограниченными возможностями, не признанных в установленном порядке инвалидами, но имеющих пос- тоянные или временные ограничения функций организма. По разным оценкам, их численность составляет от 1 до 2 миллионов человек. При этом за последние пять лет прослеживается тенденция к росту детс- кой инвалидности как в нашей стране, так и за рубежом.

Дети с ограниченными возможностями являются одной из наибо- лее уязвимых групп детского населения России, поэтому создание доступ- ной и безопасной среды в зданиях с их постоянным или временным пребыванием является очень сложной и ответственной государственной задачей.

В связи с тем, что до недавнего времени исследований этой проб- лемы не проводилось, в настоящее время невозможно с требуемой сте- пенью точности гарантировать выполнение условий безопасной эвакуации детей с ограниченными возможностями, и, как следствие, установить геометрические размеры основных эвакуационных путей и выходов в зданиях с их пребыванием. Более того, не представляется возможным сегодня решить проблему обеспечения безопасности детей с ограниченными возможностями при пожаре, руководствуясь сущест- вующими нормативными документами в данной области.

Есть отдельные данные о необходимых эргономических прост- ранствах для детей-инвалидов (например, в СП 35-117-2006), харак- теризующих доступность здания и создание в нем необходимых для комфорта условий, однако их явно недостаточно для нормирования размеров эвакуационных путей и выходов. В связи с недостатком дан- ных в области безопасной эвакуации детей с ограниченными воз- можностями, в период с 2013 года по 2015 года Слюсаревым С. В. (Ака- демия ГПС МЧС России) проводились натурные наблюдения и экс- перименты в стационарных учреждениях социального обслуживания разных типов в зависимости от инвалидности детей по устоявшейся методике (рис. 7.10) [17]. Всего в экспериментах приняло участие около 1000 детей и подростков из различных домов-интернатов для инвалидов в возрасте от 4 до 17 лет.

Рис. 7.10. Проблемы эвакуации детей с ограниченными возможностями

а – движение детей с ПОДА по лестнице;

б – движение детей с нарушениями органов зрения по коридору

В настоящее время выделяется четыре основных блока заболеваний: с поражением опорно-двигательного аппарата, умственно-отсталые дети, дети с недостатками слуха и дети с недостатками зрения. В ходе обработ- ки полученных эмпирических данных было установлено, что каждая группа детей характеризуется своими особенностями в процессе эвакуации. Дети с поражением опорно-двигательного аппарата очевидно имеют повышен- ные габариты (за счет использования дополнительных опор) и пониженную скорость движения. Однако наибольшие сложности отмечаются при движе- нии по лестнице. В ходе экспериментов отмечалось отбрасывание костылей и кресел-колясок с целью дальнейшего движения по лестнице ползком. Скорость движения в таком случае составляет всего 5 м/мин.

Говоря об умственно-отсталых детях, следует отметить, что несмотря на отсутствие внешних признаков дисфункций организма, они при движе- нии практически не маневрируют, по-видимому, это связано с низким уров- нем тревожности. Однако в случае стрессовой ситуации у таких детей от- мечаются две крайности поведения: чрезвычайно эмоциональная эвакуация с высокими скоростями движения, либо отказ от эвакуации, и в таком случае детей надо выносить тем или иным способом.

Интересные данные были получены при экспериментальной эвакуа- ции из детского дома для слепоглухих детей в городе Сергиев-Посад. Движение детей с недостатками зрения неуверенное, часто настороженное и нескоординированное, отмечается неравномерность ходьбы, практиче- ски отсутствует бег. Неоднократно были выявлены случаи наталкивания на посторонние предметы, особенно при переходах через эвакуационные выходы, движении по горизонтальным эвакуационным путям. Наиме- нее проблематично процесс эвакуации проходит у детей с недостатками слуха, но основная сложность заключается в их оповещении при возник- новении пожара.

Из всего многообразия полученных результатов для решения прак- тических задач удалось получить необходимые данные для определения расчетного времени эвакуации из зданий с пребыванием детей с ограничен- ными возможностями (табл. 7.5).

Таблица 7.5

Расчетные значения параметров людского потока для детей дошкольного возраста для расчета эвакуации

D, м2/м2 Горизонтальный путь Проём Лестница вниз Лестница вверх

V, м/мин q, м/мин q, м/мин V, м/мин q, м/мин V, м/мин q, м/мин

0,01 50,59 0,51 0,47 23,33 0,23 19,94 0,20

0,05 50,59 2,53 2,34 23,33 1,17 19,94 1,00

0,1 45,72 4,57 4,37 21,96 2,20 18,85 1,88

0,2 35,63 7,13 6,79 18,54 3,71 14,67 2,93

0,3 29,72 8,92 8,47 16,54 4,96 12,23 3,67

0,4 25,54 10,21 9,67 15,12 6,05 10,50 4,20

0,5 22,29 11,14 10,51 14,02 7,01 9,16 4,58

0,6 19,63 11,78 11,07 13,12 7,87 8,06 4,83

0,7 17,39 12,17 11,40 12,36 8,65 7,13 4,99

0,8 15,44 12,35 11,52 11,70 9,36 6,33 5,06

0,9 13,73 12,36 11,47 11,12 10,00 5,62 5,05

Примечание. Площадь горизонтальной проекции – 0,15 м2/м2.

В настоящее время продолжается работа по определению времени начала эвакуации из различных помещений в стационарных учреждениях социального обслуживания для детей с ограниченными возможностями различных групп.

Параметры движения детей школьного возраста

Для исследования параметров движения людских потоков, состоящих из детей школьного возраста, в 1974 году с помощью метода киносъемки были проведены натурные наблюдения в пятнадцати общеобразователь- ных средних школах [18]. Данное исследование впоследствии стало осно- вой кандидатской диссертации [19]. Полученные данные, характеризующие площадь горизонтальной проекции школьников, приведены в табл. 7.6.

Таблица 7.6

Площадь горизонтальной проекции детей и подростков

Возрастная группа, вид одежды Толщина тела, а, м Ширина тела, с, м Площадь горизонтальной проекции, f, м2 Площадь горизонтальной проекции со школьной сумкой, f , м2

т

Младшая (1–3 классы)

– школьная 0,32 0,17 0,04 0,07

–уличная демисезонная 0,34 0,19 0,05 0,08

– уличная зимняя 0,36 0,21 0,06 0,09

Средняя (4–7 классы)

– школьная 0,38 0,20 0,06 0,10

– уличная демисезонная 0,40 0,22 0,07 0,11

– уличная зимняя 0,42 0,24 0,08 0,12

Старшая (8–10 классы)

– школьная 0,43 0,22 0,08 0,14

– уличная демисезонная 0,45 0,24 0,09 0,15

– уличная зимняя 0,48 0,26 0,10 0,16

Примечания.

Площадь горизонтальной проекции школьной сумки принята для детей млад- шего возраста 0,035 м2, старшего – 0,055м2.

Для выполнения расчетных оценок рекомендовано использовать среднюю площадь проекции, равной 0,11 м2 (50 % детей средне-старшего возраста со школьными портфелями).

Результаты статистической обработки экспериментальных данных в ин- тервалах плотности, описывающие средние значения скоростей движения детей различных возрастных групп, приведены на рис. 7.11–7.13. Они полу- чены как числовые характеристики случайной величины скорости в соответ- ствующих интервалах плотности. О характере изменения ее стандартного от-

клонения с увеличением плотности потока можно судить по данным рис. 7.14. Проведенная работа позволила установить особенности движения людского потока, состоящего из детей и подростков, в зданиях школ, что дало возможность обоснованно решать задачи проектирования зданий указанного назначения. Однако, по всей видимости, полный комплекс иссле- дований осуществить не удалось: такой вид пути как дверной проем остался

неохваченным наблюдениями; результаты исследования движения старшей возрастной группы по лестнице не приводятся. Это диктует необходимость продолжения исследований в школьных зданиях.

1

2

3

80

Скорость, м/мин

70

60

50

40

30

20

10

012345678

Плотность, чел/м2

Рис. 7.11. Эмпирические зависимости скорости от плотности

при движении потоков детей разных возрастных групп по горизонтальному пути:

1 – младшая группа; 2 – средняя группа; 3 – старшая группа

2

1

80

70

Скорость, м/мин

60

50

40

30

20

10

0123Плотность, чел/м2

Рис. 7.12. Эмпирические зависимости скорости от плотности

при движении потоков детей разных возрастных групп по лестнице вниз:

1 – младшая группа; 2 – средняя группа

1

2

70

Скорость, м/мин

60

50

40

30

20

10

0123

Плотность, чел/м2

Рис. 7.13. Эмпирические зависимости скорости от плотности

при движении потоков детей разных возрастных групп по лестнице вверх:

1 – младшая группа; 2 – средняя группа

V, м/мин

110

100

Условное сечение

в зоне свободного движения

1

ΔD = 0,04–0,08

pi

04 8 12 16 20 η

Условное сечение в зоне свободного поточного движения

2

90ΔD

= 0,12–0,16

0 48 12 16 20 24 28 η

Условное сечение

80pi

в зоне стесненного движения

3

70ΔD = 0,20–0,24

pi

600 48 12 16 η

50

40

30

20

10

0 D, м2/м2

0,040,080,120,160,200,240,28

Рис. 7.14. Проверка нормальности распределения скорости движения для горизонтальных путей (младшая возрастная группа) методом χ2 (хи-квадрат)

Обнаруженные эмпирические зависимости были теоретически описаны [20–22] с высокой точностью при их описании случайной функцией при значениях входящих в нее величин:

0

для горизонтального пути и для лестницы вниз: a = 0,295, D = 0,0465;

0

для лестницы вверх: a = 0,305, D = 0,0534.

Многолетние личные наблюдения авторов показывают, что в целом школьники 4 классов и старше имеют скорости движения не ниже, а порой и выше, чем у взрослых людей (без физических ограничений). Именно по- этому дальнейшие оценки были выполнены для этой возрастной группы, ко- торую и представляется целесообразным использовать в качестве расчетной для оценки критериев безопасности при пожаре.

Следует подчеркнуть, что натурные наблюдения были проведены в нормальных условиях эксплуатации здания. Опираясь на приведенные экспериментальные данные [18, 19] а также на теорию, основанную на за- висимости вероятности крайних членов выборки и скоростей движения на основе двойного показательного закона, было построено эмпирическое распределение максимальных значений скоростей движения людей и со- ответствующих им вероятностей. Затем, с учетом закона о невозможно- сти превышения максимальным членом выборки ее удвоенного среднего

значения, появилась возможность перейти от максимальных значений к средним и связать скорость движения с уровнем эмоционального состояния:

0

V Э = 55,41 – 3,24ln[–lg(0,1 + 1,284Э)],(7.2)

0

V Э = 43,56 – 4,18ln[–lg(0,1 + 1,284Э)].(7.3)

В результате было установлено, что для горизонтального пути и лест-

0

ницы вниз (7.2) минимальные значения V составляют 70 м/мин (диапазон

0

70–80 м/мин), а для лестницы вверх (7.4) V – 62 м/мин (диапазон 62–75м/мин).

В работах [18, 19] не исследовано движение детей-школьников через дверной проем. Опираясь на тот факт, что интенсивность движения че- рез дверной проем, как правило, более чем на 15 % выше, чем при горизон- тальном пути, можно рекомендовать зависимости для оценки расчетного времени эвакуации детей и подростков из школьных зданий при пожаре, приведенные в табл. 7.7.

Таблица 7.7

Расчетные зависимости между параметрами движения детей школьного возраста

Вид пути Горизонтальный путь, лестница вниз Дверной проем Лестница вверх

D, м2/м2 V, м/мин q, м/мин q, м/мин V, м/мин q, м/мин

0,01 70,0 0,7 0,8 62,0 0,6

0,02 70,0 1,4 1,6 62,0 1,2

0,03 70,0 2,1 2,4 62,0 1,9

0,04 73,1 2,9 3,4 62,0 2,5

0,05 68,5 3,4 3,9 62,0 3,1

0,06 64,7 3,9 4,5 59,8 3,6

0,07 61,6 4,3 5,0 56,9 4,0

0,08 58,8 4,7 5,4 54,4 4,3

0,09 56,4 5,1 5,8 52,1 4,7

0,10 54,2 5,4 6,2 50,1 5,0

0,15 45,8 6,9 7,9 42,5 6,4

0,20 39,9 8,0 9,2 37,0 7,4

0,25 35,3 8,8 10,1 32,8 8,2

0,30 31,5 9,5 10,9 29,4 8,8

0,35 28,3 9,9 11,4 26,4 9,3

0,40 25,6 10,2 11,8 23,9 9,6

0,45 23,1 10,4 12,0 21,7 9,8

0,50 21,0 10,5 12,0 19,7 9,9

Люди с поражением

опорно-двигательного аппарата, зрения и слуха

Государственные органы власти большинства стран проводят рас- ширяющийся круг мероприятий (включая и научные исследования) в области архитектурно-строительных решений зданий и сооружений, обеспечивающих их доступность для инвалидов в целях предоставления возможности людям с нарушениями функций организма использовать сре- ду обитания наравне со здоровыми людьми. Требования, диктуемые этими мероприятиями, затем переходят в нормативную систему в виде доку- ментов, в форме которых она реализуется в текущий период ее развития. Однако в нашей стране, как и в зарубежных странах, остается открытым вопрос о том насколько принятые решения удовлетворяют возможностям и потребностям инвалидов различных категорий, доступности посещаемых ими зданий различного функционального назначения, их желанию прини- мать наравне со здоровыми людьми действия, направленные на повышение собственной безопасности в случае возникновения пожара. Выяснению различных аспектов этого вопроса были посвящены исследования сот- рудников учебно-научного комплекса проблем пожарной безопасности в строительстве Академии ГПС МЧС России, проведенные в 2012 году путем анкетирования членов Всероссийского общества инвалидов, Всероссийского общества глухих и Всероссийского общества слепых [23].

В опросе приняло участие 422 инвалида с ограничениями по зрению (из них 17,4 % полностью слепые), слуху (37,5 % с полной потерей слуха) и с нарушениями опорно-двигательного аппарата (28,8 % использующих кресла-коляски и 13,8 % передвигающихся с помощью двух костылей) из разных городов России.

Группа инвалидности характеризует степень поражения той или иной функциональной системы организма и определяет степень риска не суметь эвакуироваться из здания при пожаре при известном или неизвестном для человека маршруте эвакуации. Очевидность этого для людей, имеющих на- рушение зрения, следует из данных, полученных по результатам проведен- ного анкетирования (табл. 7.8).

Опрос слепых и слабовидящих людей показал, что для изучения нового маршрута движения (эвакуации) им необходимо 2–3 раза пройти его со- вместно со зрячим человеком, затем один раз самостоятельно, но под кон- тролем. Лишь после этого у них появляется возможность самостоятельного использования нового для них маршрута.

На вопрос о первых действиях при пожаре многие слепые и слабослышащие люди ответили, что дождутся «мастера» (зрячего человека) и под его руководством покинут здание. Невозможность использования

известного пути эвакуации и большая сложность ориентирования на незнакомой территории ведут к тому, что некоторые даже не будут пытаться самостоятельно выбраться из здания. Так, один из респондентов заявил:

«если выход заблокирован, выпрыгну из окна».

Таблица 7.8

Оценка возможности эвакуации в зависимости от изученности пути эвакуации для инвалидов различных групп по зрению

Известность пути эвакуации Группа инвалидности Всего

от общего числа опрошенных

1 2 3 Не способны самостоятельно эвакуироваться по известному пути движения 31,3 % 11,0 % 7,9 % 17,6 %

Не способны самостоятельно эвакуироваться по неизвестному пути движения 79,4 % 56,0 % 37,5 % 60,4 %

Способные самостоятельно эвакуироваться 20,6 % 44,0 % 62,5 % 39,6 %

Неожиданно было установить, что значительное число людей с по- ражением слуха имеют сложности с ориентированием в здании (43,5 %) и пониженную скорость движения (50,9 %). Оказалось, что основной проблемой, с которой сталкиваются глухие и слабослышащие люди, является, по их словам, «информационный голод», связанный с отсутстви- ем (ограничением) звуковой информации, поступающей из внешнего мира (шумы и сигналы). В анкетах 51,6 % указали, что ограничение слуха влия- ет на скорость движения, снижая ее значения. Анализ ответов показал, что основной причиной для этого является «необходимость крутить головой на 180°», чтобы не пропустить какую-либо информацию.

Еще одной причиной снижения скорости движения слабослышащих и глухих людей является желание избежать нежелательного контакта с другими пешеходами. Опрошенные отмечали, что не слышат шагов и других звуков, сопровождающих движение, как следствие, они сами становятся помехой для окружающих и их часто «толкают люди». Более того, многие указали, что наибольший дискомфорт они испытывают при движении по относительно узким участкам пути, на которых по указанной выше причине чаще возникает контактное движение.

Поражение опорно-двигательного аппарата (ПОДА) и использова- ние кресел-колясок, костылей для движения по участкам пути сущест- венно затрудняет и ограничивает их обладателей в возможности решения

различных двигательных задач. Результаты оценки ими наиболее проб- лемных участков пути движения приведены в табл. 7.9.

Таблица 7.9

Затруднения при движении по разным видам пути и при решении различных двигательных задач

Участки пути движения и двигательные задачи Испытываемые затруднения, % ответов

Без затруднений Иногда Серьезные затруднения

Входы/выходы из здания 33,3 % 41,4 % 25,3 %

Движение по лестнице 22,1 % 37,5 % 40,4 %

Использование лифтов 61,3 % 28,0 % 10,8 %

Маневрирование при движении 17,6 % 54,1 % 28,2 %

Возможность поворота/разворота 22,6 % 48,8 % 28,6 %

Преодоление перепадов высот в пределах этажа 19,4 % 20,4 % 60,2 %

Данные табл. 7.9 показывают, что все характерные элементы коммуникационных (эвакуационных) путей вызывают в той или иной мере затруднения. Наибольшие проблемы отмечаются при преодолении перепадов высот в пределах этажа (у 60,2 % респондентов это вызывает «серьезные затруднения») и движение по лестнице (лишь 22,1 % опрошенных преодо- левают этот участок пути без затруднений). Наиболее комфортным спосо- бом передвижения для них является лифт – свыше 60 % опрошенных могут воспользоваться им без всяких ограничений. Следует отметить, что, по мнению некоторых опрошенных инвалидов с ПОДА отключение лифта при пожаре будет являться основной проблемой при эвакуации.

В ответах респондентов лестница названа наиболее проблемным участком. Несколько человек указали, что лучше не подниматься на вышерасположенные этажи и что одной из самых действенных мер по- жарной безопасности является «постоянно находиться на первых этажах».

Серьезное беспокойство у опрошенных вызывает состояние путей эва- куации и наличие доступных открытых запасных эвакуационных выходов, ввиду невозможности, по сравнению со здоровым человеком, оперативно из- менить маршрут эвакуации и воспользоваться другим эвакуационным выходом. Ванкетахотмечаетсяпожелание«сделатьприспособлениядля эвакуации»; 73,6 % опрошенных указали, что для эвакуации по лестнице они предпочли бы использовать специальный эвакуационный стул, сконструи- рованный для движения как по горизонтали, так и по ступеням лестницы.

Его применение позволяет перемещать инвалидов, находящихся на этажах здания на креслах-колясках, а также тех людей, которые по каким-либо другим причинам не способны к движению по лестнице.

Общей проблемой, с которой сталкиваются люди с ПОДА и люди с другими видами инвалидности, является неудовлетворительное состояние путей эвакуации (дефекты покрытия, неровности, скользкий пол), а также отсутствие ориентиров (звуковых для слепых и контрастных цветовых обозначений для слабовидящих). Состояние покрытия принципиально и для здоровых людей. Именно поэтому, например, нормативные документы США (NFPA 101 Life Safety Code, п. 7.1.6.4*) нормируют состояние поверх- ности эвакуационного пути.

В целом 64,6 % от общего числа опрошенных инвалидов считают, что не могут наравне со здоровыми людьми заниматься деятельностью, направленной на обеспечение противопожарной безопасности. Тем не менее, среди них есть значительное количество людей, готовых совершать действия, направленные на обеспечение пожарной безопасности не только их самих, но и окружающих их людей. Об этом свидетельствуют данные опроса инвалидов различных категорий об их предполагаемых действиях при возникновении пожара, приведенные в табл. 7.10. Данные этой таблицы позволяют установить и особенности поведения инвалидов различных ка- тегорий при совершении таких действий, определяемые соответствующей спецификой поражения их организма.

Таблица 7.10

Намерение выполнить действия по противопожарной защите инвалидами различных категорий

Действия при пожаре Варианты ответов % от количества респондентов категория

Глухие

и слабослышащие Слепые

и слабовидящие ПОДА

Тушить пожар Да 46,7 29,5 24,4

Вероятно, да 36,7 20,2 29,1

Нет 16,7 50,3 46,5

Позвонить в пожарную охрану Да 48,1 78,2 90,9

Вероятно, да 9,9 13,2 6,4

Нет 42,0 8,6 2,7

Включить систему оповещения Да 52,3 25,8 59,8

Вероятно, да 25,0 21,3 24,1

Нет 22,7 52,8 16,1

Организовать эвакуацию Да 31,4 33,5 30,2

Вероятно, да 46,5 19,0 29,1

Нет 22,1 47,5 40,7

Как видно, ограничение возможности общения для глухих и слабо- слышащих существенно затруднят оповещение ими пожарной охраны, несмотря на кажущуюся простоту этой операции. Недостаток же зрения и нарушение функций опорно-двигательного аппарата затрудняют туше- ние пожара, организацию эвакуации и, в большей мере для инвалидов по зрению, включение систем оповещения. Причем количество людей, склонных к активным действиям, прямо зависит от группы инвалиднос- ти: для инвалидов I группы количество таких действий минимально, для инвалидов III группы – максимально.

Несмотря на явную уязвимость слепых и слабовидящих людей, в некоторых ситуациях при пожаре у них появляются преимущества перед зрячими людьми. Наиболее часто встречающийся в практике расчетов критерий «потеря видимости» не оказывает серьезного воздействия на инвалидов по зрению. Начальник отдела реабилитации производственного предприятия ООО «Кунцево-Электро» привел пример, когда при пожаре в жилом доме только он один из всех проживающих на этаже людей смог сориентироваться и найти запасной выход (защитив органы дыхания). Он был слепым.

Повышенная уязвимость указанных групп людей должна предопреде- лять повышенное внимание к их противопожарной подготовке, которая, как показывают данные таблицы 7.11, оказывается, по мнению опрошенных, недостаточной.

Таблица 7.11

Противопожарное обучение инвалидов различных категорий

Вопрос анкеты Варианты ответов Категория респондентов

Глухие

и слабослышащие Слепые

и слабовидящие ПОДА

Знакомы ли Вы с общими требованиями пожарной безопасности и правилами поведения при пожаре? Да 55,7 83,5 55,7

Да, но предпочел бы пройти дополнительное обучение 20,8 4,5 20,0

Нет 23,6 12,0 24,3

Проводил ли кто-нибудь с Вами специальные занятия по пожарной

безопасности, касающиеся наличия у Вас ограничений функций организма? Да 23,6 72,9 17,0

Да, но предпочел бы пройти дополнительное обучение 67,9 19,6 65,2

Нет 8,5 7,5 17,9

Участвовали ли Вы

в учениях по эвакуации людей из здания? Да 22,9 69,6 4,8

Нет 77,1 30,4 95,2

Данные табл. 7.11 показывают значительно лучшую работу по противопожарной подготовке слепых и слабовидящих людей, чем других категорий инвалидов. По всей видимости, это связано с тем, что инвалиды по зрению проходят специальные реабилитационные курсы, которые включают и основы подготовки по пожарной безопасности.

Обращает на себя внимание крайне низкий процент людей с на- рушениями слуха, которые хоть раз в жизни участвовали в учениях по пожарной безопасности (менее 25 %). Однако еще более удручающая ситуация складывается для людей с ПОДА – менее 5 % из их числа прини- мали участие в учениях. Свыше 65 % инвалидов этих категорий указали на необходимость дополнительного противопожарного обучения.

Недостатки противопожарной подготовки очень четко просматривают- ся из ответов анкетированных инвалидов на вопрос об их предполагаемых действиях при пожаре: «не знаю», «не задумывался». Очень характерен от- вет «растеряюсь» и «буду ждать помощь» или «буду просить (!) о помощи». Более того, наличие инвалидности в условиях развития чрезвычайной ситуации обуславливает в некоторых случаях даже обреченность, которая проявляется в ответах: «подумаю о своих детях», «я буду молиться».

Респондентам предлагалось также высказать свои соображения на- счет необходимых, по их мнению, методов и средств повышения их по- жарной безопасности. Анализ ответов выявил поразительное единодушие – для движения в здании слепых и слабовидящих людей «нет ориентиров». Поэтомудляобеспечениявозможностисамостоятельногоориентиро- вания инвалидов в здании необходимы «звуковые маяки» – устройства, транслирующие определенный звуковой сигнал, обозначающий, напри- мер, эвакуационный выход, или, если смотреть шире, позволяющие устано- вить пространственное взаимоотношение человека с внутренней плани- ровкой здания. Причем исследования, проведенные в нашей стране, показали высокую эффективность обучения слепых людей, даже детей, ориентации в пространстве с помощью звукосигнальных тифлотехнических12 приборов. Отсутствие тактильной и цветовой разметки ухудшает маневриро- вание, вынуждает людей двигаться наощупь, что ведет к снижению общей скорости движения. Наибольшие сложности вызывают дверные проемы (стеклянныедверииотсутствиеконтрастныхцветовыхобозначений выходов) и лестничные марши из-за отсутствия тактильных и контрастных

обозначений первой и последней ступеней.

В целом, инвалиды с недостатками зрения в большей мере, чем зрячие люди, полагаются на добросовестное исполнение должностными лицами своих обязанностей, что позволит, по их мнению, предотвратить возникновение пожара и в значительной мере нивелировать его последствия.

12 От греч. typhlös – слепой.

Отмечается большая надежда инвалидов на технические средства систем пожарной автоматики. Ряд респондентов связывает свою безо- пасность с автоматическими установками пожаротушения, позволяющими своевременно локализовать и потушить пожар.

Результаты исследований движения людских потоков, состоящих из маломобильных людей трудоспособного возраста, находящихся в ста- ционарах больниц, позволили установить значения, характеризующие их параметры. Статистический анализ выборочных совокупностей показал существенное различие между сериями, сгруппированными по признакам

«способ движения»: передвигающиеся без дополнительных опор, с одной дополнительной опорой, с двумя дополнительными опорами и на крес- ле-коляске (передвигающиеся самостоятельно), и по признаку «возраст».

Полученные в результате исследований значения a и D , а также V в формуле

(3.3) (см. Гл. 3) приведены в табл. 7.12.

00

Таблица 7.12

Параметры движения людского потока людей с поражением опорно-двигательного аппарата (мужчины моложе 60 лет и женщины моложе 55 лет)

Группа мобильности Параметры Величина параметров по видам пути

Горизонтальный Проем Лестница вниз Лестница вверх

Без дополни- тельных опор V , м/мин

0 62,05 56,53 42,12 31,84

D , чел/м2

0 0,4 0,74 0,64 1,12

a 0,4 0,5172 0,2112 0,587

С одной опорой V , м/мин

0 44,03 37,67 24,09 13,69

D , чел/м2

0 0,77 0,017 0,96 1,24

a 0,4135 0,1467 0,522 0,4634

С двумя опорами V , м/мин

0 55,34 22,45 12,86 10

D , чел/м2

0 1,3 0,38 – –

a 0,3014 0,3425 – –

Смешанный поток V , м/мин

0 58,01 47,5 42,12 29,02

D , чел/м2

0 0,95 0,81 0,92 1,0

a 0,4426 0,4356 0,4635 0,5255

Исследования особенностей движения людей с нарушениями зрения при эвакуации позволили установить ряд особенностей, главными из которых является сложности движения через незнакомые узкие участки пути, а также тактильный контакт с окружающими людьми и ограждаю- щими конструкциями (стенами, перилами и т. п.) (рис. 7.15).

Дверной проемГоризонтальный путь и лестница

Окружающие направляют

человека с сильной потерей зрения, держа его за талию

Тактильный контакт с ограждающими конструкциями и более ярко выраженное совместное движение у слабовидящих

и слепых людей

Рис. 7.15. Особенности эвакуации слепых и слабовидящих людей

Статистический анализ параметров движения слепых и слабовидящих людей показал существенное различие между сериями, полученными при движении по знакомому и незнакомому видам пути. Исходя из этого, для оценки параметров движения людей с нарушениями зрения необходимо, чтобы был введен классификационный признак, отражающий изученность маршрута эвакуации (табл. 7.13).

Таблица 7.13

Параметры людского потока, состоящего из слепых и слабовидящих людей

Группа мобильности Параметры Величина параметров по видам пути

Горизонтальный Проем Лестница вниз Лестница вверх

По знакомому пути V , м/мин

0 49,79 32,15 40,39 34,01

D , чел/м2

0 1,03 0,20 0,97 0,82

a 0,4919 1,1898 0,5188 0,3869

По незнакомому пути V , м/мин

0 26,34 17,01 21,37 18,00

D , чел/м2

0 1,03 0,20 0,97 0,82

a 0,4919 1,1898 0,5188 0,3869

В результате исследований было установлено, что значительное число людей с поражением слуха имеют сложности с ориентированием в здании (43,5 %). Оказалось, что основной проблемой, с которой сталкивают глухие и слабослышащие люди является, по их словам, «информационный голод»,

связанный с отсутствием либо ограничением звуковой информации (шумов и сигналов), поступающей из внешнего мира, рис. 7.16.

1098000231021

Рис. 7.16. Зоны восприятия информации

для здоровых людей и людей с нарушением слуха

19219031698933В анкетах большинство из них указали, что ограничение слуха влияет на скорость движения, снижая ее значения. Анализ ответов показал, что основной причиной для этого является «необходимость крутить головой на 180°» для того, чтобы не пропустить какую-либо информацию. Более того, было установлено, что в процессе эвакуации люди с нарушениями слуха обсуждают вопросы эвакуации (рис. 7.17). Для этого им необходимо развернуться, чтобы видеть руки и губы собеседника, а это снижает общую скорость движения.

Рис. 7.17. Эксперимент в театре Мимики и Жеста (Москва): 67,7 % эвакуирующихся участвовали в обсуждении эвакуации;

средний размер группы 2–3 человека; среднее время беседы 2,7 с.

Еще одной причиной снижения скорости является желание избежать нежелательного контакта с другими пешеходами. Так, опрошенные отме- чали, что не слышат шагов и других звуков, сопровождающих движение,

и, как следствие, они сами становятся помехой для окружающих и их часто

«толкают люди». Более того, многие опрошенные указали, что наиболь- ший дискомфорт они испытывают при движении по относительно узким участкам пути, на которых по указанной выше причине чаще возникает контактное движение.

Дальнейшая обработка полученных экспериментальных данных поз- волила установить влияние плотности и эмоционального состояния на па- раметры движения людей с нарушениями слуха (табл. 7.14).

Таблица 7.14

Параметры людского потока, состоящего из глухих и слабослышащих людей

Параметры Величина параметров по видам пути

Горизонтальный Проем Лестница вниз Лестница вверх

V , м/мин

0 82,36 82,36 82,36 53,81

D , чел/м2

0 0,58 0,73 0,91 0,72

a 0,301 0,202 0,380 0,373

Проведенные исследования позволили разработать классификацию маломобильных людей с учетом дифференциации ранее предложенных групп мобильности и ее доработки с учетом возраста маломобильных пешеходов, использования ими дополнительных опор при движении и условий движения (табл. 7.15).

Таблица 7.15

Классификация людей по группам мобильности

Способ передвижения

и вид дисфункций организма Люди молодого

и среднего возраста (мужчины моложе 60 лет

и женщины моложе 55 лет) Пожилые (муж- чины старше 60 лет и женщины старше 55 лет)

Без дополнительных опор М0 П0

С одной дополнительной опорой М1 П1

С двумя дополнительными опорами М2 П2

Самостоятельно передвигающиеся на креслах-колясках с ручным приводом МК ПК

Несамостоятельно передвигающиеся на креслах-колясках с ручным приводом КН

Переносимые с помощью носилок НМ

Слепые

и слабовидящие передвигающиеся по известному пути СС-И

передвигающиеся по неизвестному пути СС-Н

Глухие и слабослышащие МГ П0

Таким образом, в результате исследования были установлены значения параметров, характеризующих поточное движение маломобильных людей с поражением опорно-двигательного аппарата, зрения и слуха, и разработана общая классификация для людей с ограниченными возможностями с учетом фактического влияния вида дисфункций организма на мобильность.

Особенности эвакуации престарелых людей при пожаре

Население мира стареет все быстрее и быстрее. В настоящее время около 10 процентов жителей Земли – это пожилые люди в возрасте 60 лет и старше. В 2005 году в мире было 672 миллиона пожилых людей, а к 2050 году, по прогнозам специалистов, число пожилых людей возрастет почти в три раза и достигнет 2 миллиардов. Причем самый большой прирост населения наблюдается у женщин в возрастной категории 80 лет и старше [24].

В нашей стране (как и в подавляющем большинстве стран) наблюдается общемировая тенденция к росту численности пожилых граждан, которая составляет на 2010 г. свыше 25 млн человек (рис. 7.18). Более того, согласно прогнозам, к 2050 году в России ожидается увеличение доли престарелого населения почти в 2 раза.

Количество людей, млн чел.

26

25

24

23

22

199019952000200520092010Год

Рис. 7.18. График изменения количества людей старше 60 лет в России за период с 1990 по 2010 гг.

Длительное время в мировой практике ведутся исследования, связанные с процессами старения населения Земли. С точки зрения архитектуры, все более значимым для проектирования зданий и сооружений фактором становится увеличение количества престарелого населения. В нашей стране и за рубежом появляется множество программ, направленных на поддержание активной социальной жизни престарелых граждан. Однако вопросам их пожарной безопасности уделяется, к сожалению, не так много

внимания, что находит свое отражение в цифрах статистики: в нашей стране на пожарах ежегодно погибает 3–4 тысячи человек пожилого возраста, и с учетом общедемографических тенденций (увеличение их численности) ситуация с пожарной безопасностью без принятия действенных мер не улучшится.

Старение – процесс закономерный, общебиологический, наблюдаемый во всем материальном мире. Старение – процесс необратимых структурных изменений в организме, нарушающий адаптацию человека к изменениям в окружающей его среде, одной из причин этого является наличие иных эргонометрических параметров для престарелых людей (рис. 7.19).

1146671100376

Рис. 7.19. Эргонометрические параметры для престарелых людей:

А – вид спереди; Б – вид сбоку, В – вид сверху; 1 – общие габариты человека в положении «стоя»; 2 – зона досягаемости; 3 – зона оптимальной видимости; 4 – общие габариты в положении «сидя»; оптимальное рабочее пространство,

зона удобного размещения оборудования. В скобках даны размеры для мужчин [25]

Особенности эвакуации таких людей обусловлены следующими возрастными проблемами: дезориентация во времени и в пространстве, забывчивость, проблемы с фокусировкой внимания, снижение умственных способностей, ухудшение зрения и слуха, затруднение дыхания, пониженная мобильность, пониженная моторика кистей и пальцев рук (трудности при открывании дверей, включении пожарной сигнализации, звонках по теле- фону и т. п.). Возрастные дисфункции организма и их влияние на деятель- ность при пожаре приведены в табл. 7.16.

Таблица 7.16

Возрастные дисфункции организма и деятельность при пожаре

Проявление возрастных дисфункций организма Деятельности при возникновении пожара

Повышенная глубина реакции на указания и команды Возникновение паники

Расстройства памяти и внимания Затруднения восприятия и снижение скорости реагирования на сигналы системы оповещения

и управления эвакуацией, в том числе дежурного персонала

Ухудшения зрения Сниженная скорость движения, затрудненное вос- приятие знаков пожарной безопасности

Ухудшения слуха Сложность выполнения указаний системы оповещения и взаимодействия с окружающими (эвакуирующиеся, персонал, пожарно- спасательные подразделения)

Снижение возможностей опорно- двигательного аппарата Снижение скорости движения. Уменьшение маневренности и устойчивости. Использование дополнительных опор. Невозможность использо- вания лестниц

Снижение микромоторики рук Звонок в пожарную охрану, в том числе с мобиль- ного телефона. Подготовка к эвакуации. Открыва- ние дверей

Общее ослабление организма ввиду его старения (снижение силы и выносливости) Рост усталостных показателей при движении (уменьшение максимального расстояния).

Невозможность тушения пожара. Пониженная устойчивость к компрессионной асфиксии

в потоке высокой плотности

Дисфункции не диагностируют- ся и не проявляются Любая деятельность, кроме тяжелой физической работы (тушения пожара, спасение материальных ценностей)

Возрастные изменения в организме человека находят свое отражение в деятельности при пожаре. Наиболее частые первые действия людей при пожаре в зависимости от их возраста приведены в табл. 7.17 [26].

Таблица 7.17

Наиболее частые первые действия людей при пожаре в зависимости от их возраста

Первые действия при пожаре Процент выполнения действий

в зависимости от возраста опрошенных

41–50 лет 51–60 лет 61–70 лет Старше 70 лет

Тушить пожар 17,0 18,7 14,7 12,7

Позвонить

в пожарную охрану 14,1 13,7 12,6 10,1

Оповестить окружающих 14,6 – – –

Исследовать ситуацию 18,5 19,1 21,1 16,4

Минимизировать риск – 14,1 – –

Данные таблицы показывают, что с возрастом снижается активность при пожаре. Уменьшается как разброс направлений деятельности, так и количество людей, активно реагирующих на чрезвычайную ситуацию. Анализ статистических данных различных стран мира показывает значительно меньшую приспособляемость, и, как следствие, бо́льшую уязвимость престарелых людей при пожаре [27, 28].

Очень показательно иллюстрирует проблемы пожарной безопасности престарелых людей один из действующих областных домов для престарелых [29]. Результаты исследования затруднений, которые возникают у указанно- го контингента людей при эвакуации, приведены в табл. 7.18.

Таблица 7.18

Результаты опроса проживающих в доме престарелых

Особенности эвакуации Ответ % от числа опрошенных

Испытываете ли Вы затруднения при ходьбе? да 71

нет 29

Испытываете ли Вы сложности со зрением или слухом? да 71

нет 29

Имеете ли Вы сложности с ориентированием в здании? да 31

нет 69

Сможете ли Вы самостоятельно (без помощи персонала) выйти из здания? да 87

нет 13

Вам известно, что надо делать при пожаре? да 81

нет 19

Знакомы ли Вы с планом эвакуации? да 69

нет 31

Примечание. Всего было опрошено 70 проживающих, большинство из которых (66 %) были в возрасте старше 65 лет.

Из данных табл. 7.18 видим, что контингент проживающих в основ- ном состоит из пожилых людей старше 65 лет, из которых 71 % имеют сложности с движением, слухом и зрением. При пожаре 13 % проживаю- щих людей не смогут самостоятельно выйти из здания. Все это предъявля- ет существенные требования к противопожарной подготовке персонала. В ходе этого же исследования было установлено, что правильно действо- вать (в соответствии с инструкциями) в случае пожара будут всего 30 % обслуживающего персонала. Результатом сложившейся ситуации стало то, что при эвакуации рассматриваемого здания время начала эвакуации составило около 15 мин. при общей продолжительности эвакуации 24 мин.

Рассмотрим характеристики основного функционального контингента одного из типовых московских домов престарелых. В указанном доме престарелых проживают 411 престарелых людей. 391 человек из их числа (95,1 %) являются инвалидами различных групп: 1 группы – 101 чел., 2 группы – 265 чел., 3 группы – 25 чел. (табл. 7.19).

Таблица 7.19

Характеристика основного функционального контингента отделений в доме престарелых

Количество человек

Отделение милосердия Общее отделение

Персонал

9 (в дневную смену) 9 (в дневную смену)

5 (в ночную смену) 2 (в ночную смену)

Пациенты с разным способом передвижения

С двумя дополнительными Без дополнительных

опорами – 4 опор – 18

С помощью ходунков – 25 С одной дополнительной

На креслах-колясках – 3 опорой – 42

Немобильные – 28 Примечания.

Формально все указанные люди относятся к группе мобильности М2, однако этого недостаточно для объективной оценки особенностей их эвакуации, поэтому в таблице приведены способы их передвижения.

Кроме того, из общего числа проживающих 20 человек испытывают трудности со слухом (используют слуховой аппарат), 16 человек слепые на 2 глаза, 56 человек слепые на 1 глаз.

Очевидно, что в ночное время в отделении милосердия при воз- никновении чрезвычайной ситуации может возникнуть сложная ситуация ввиду большого количества немобильных людей (28 чел.) на 5 человек персонала. Оценивая ситуацию в целом, можно утверждать, что пожарная безопасность престарелых людей, самой природой поставленных в край- не уязвимое состояние, представляет собой сложную задачу. Например,

по данным статистики, в г. Москве престарелые люди вообще находятся в группе риска, а количество погибших является наибольшим по сравнению с другими возрастными категориями (рис. 7.20).

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0–10 11–20 21–30 31–40 41–50 51–60 61–70 71–80 >80

Рис. 7.20. Риск гибели (отношение количества погибших в год

к количеству людей данной возрастной группы) людей различных возрастных групп на пожарах в г. Москве (по данным за 2009–2010 гг.)

Такая уязвимость связана с рядом факторов. Существуют, казалось бы, незаметные для молодых людей проблемы, влияющие на время и успеш- ность эвакуации престарелых людей. Например, в ходе исследования [30] было установлено, что пожилые люди испытывают затруднения при открывании дверей. Для выявления наиболее удобного и быстрого способа открывания двери была разработана экспериментальная установка, отображенная на рис. 7.21.

Нажимная ручка

Замочная

Аварийное устройство с молотком

для разбивания стекол

Поворотная ручка

скважина

Груз

Рис. 7.21. Экспериментальная установка для определения оптимальной дверной запорной арматуры на путях эвакуации инвалидов [24]

Эксперименты показали, что потери времени при открывании замка ключом (попадание в замочную скважину) достигали 14 с, а поворотная ручка с круглой головкой оказалась крайне неудобной. Наиболее подходя- щей для престарелых людей является дверная ручка нажимного действия, при этом усилие на открывание двери не должно превышать 50 Ньютонов. Кроме того, приблизительно для 10 % людей старше 65 лет (не относящихся к МГН) требуется отдых при эвакуации. Преодоление проемов у пожилых людей может вызывать существенные сложности (рис. 7.22).

11376781099143999522109914

аб

11916791935643995178193564

вг

Рис. 7.22. Преодоление проема пожилым (немощным) человеком (а и б – наружу, в и г – внутрь):

а – снижение скорости и остановка движения для разворота с целью преодоления дверного проема; б – опирание на правую и левую створки дверного проема и блокирование возможности движения для других участников эвакуации; в – опирание двумя руками на дверной косяк;

г – оказание помощи для завершения маневра. Общее время преодоления проема составило 12 с.

Как правило, низкая скорость передвижения связана с целым комплек- сом возрастных физиологических процессов, однако наиболее серьезно это проявляется при нарушении равновесия и ходьбы, что встречается в практике довольно часто и может быть вызвано различными возрастны- ми заболеваниями (парадоксальная акинезия, паркинсонизм, дисбазия и др.) [31–33]. Нарушения проявляются различным образом. Например, на- блюдаются проблемы инициации и способности поддерживать движение: при попытке начать ходьбу ноги как будто «приклеиваются» к полу, чтобы сделать первый шаг престарелый человек вынужден долго переминаться с ноги на ногу или раскачивать туловище и ноги в переднезаднем направлении. При повороте, преодолении препятствия, прохождении через узкий проем, требующих переключения двигательной программы, пожилой человек мо- жет внезапно «застыть». При этом его ноги останавливаются «как вкопан- ные», а туловище продолжает движение вперед, что может привести к паде- нию. Вообще падения пожилых людей отмечаются достаточно часто: такие эпизоды в течение года происходят у 28–45 % пожилых, а среди лиц, находя- щихся в домах престарелых – у 45–61% [25]. Зрительные стимулы (например, веревка на полу) могут привести к остановке движения. Вопрос, заданный им при движении, внезапный звук или неожиданное прикосновение могут привести к замедлению движения или к остановке.

Особые трудности вызывает движение по лестнице. Для пожилых не- мощных людей сам процесс движения крайне трудоемок и энергозатратен. Это вынуждает их опираться на перила и поручни обеими руками (рис. 7.23 а). Более того, низкая скорость их движения уменьшает эффективную ширину пути: а) при ширине марша 1,2 м на 42 %; б) при ширине марша 1,05 м на 48 %, что снижает общую интенсивность движения потока (рис. 7.23 б).

920217239339

аб

Рис. 7.23. Движение пожилых (немощных) людей по лестнице с опиранием двумя руками на перила (со средней скоростью по лестнице вверх – 12 м/мин и вниз – 9 м/мин) и уменьшение интенсивности движения людского потока с 39 до 20 чел/м·мин.

Для уточнения установленных ранее зависимостей между параметра- ми людского потока группы мобильности М2 (к которой относятся пожи- лые люди), были проведены исследования [34, 35] людских потоков, состо- ящих из престарелых людей, по методикам [15], сформировавшимся в тео- рии движения людских потоков. Результаты натурных наблюдений показа- ли крайнюю разнородность такого потока как по качественным (особен- ности движения по различным видам пути), так и по количественным характеристикам (например, скорости движения). Это связано с инди- видуальными особенностями старения организма, наличия или отсутствия заболеваний, необходимости использования дополнительных опор и т. п.

С целью детализации параметров поточного движения людей пожилого возраста в зданиях класса Ф1.1 была проведена серия экспериментов [35]. Исследование привело к разработке классификации, учитывающей их физические возможности и мобильные качества, используемые при эвакуации в начальной стадии пожара (рис. 7.24).

Способные к самостоятельной эвакуации

Не пользующиеся дополнительными опорами

Пользующиеся дополнительными опорами

Не способные

к самостоятельной эвакуации

Пользующиеся двумя дополнительными опорами

Передвигающиеся на креслах-колясках

Не передвигающиеся самостоятельно

В результате исследований были установлены параметры движения людей пожилого возраста при движении по различным видам пути (табл. 7.20). Группа мобильности «смешанный состав» была введена для решения практических задач на основе усредненных данных о той или иной группе мобильности.

Престарелые люди, проживающие в стационарах социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста

Рис. 7.24. Классификация по мобильным качествам людей, проживающих

в стационарах социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста

Таблица 7.20

0

0

Значения a, D и V при движении престарелых людей разной мобильности

по различным видам путей в стационарах социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста

Вид пути Группа мобильности престарелых людей, способных к самостоятельной эвакуации a D ,

0

чел/м2 V ,

0

м/мин

Горизонтальный Не пользующиеся опорами 0,425 0,86 45

Пользующиеся одной опорой 0,428 0,96 25

Смешанный состав 0,424 0,90 35

Проем Не пользующиеся опорами 0,253 0,18 50

Пользующиеся одной опорой 0,456 1,02 20

Смешанный состав 0,355 0,55 30

Лестница вниз Не пользующиеся опорами 0,367 0,62 30

Пользующиеся одной опорой 0,505 1,26 20

Смешанный состав 0,433 0,93 25

Лестница вверх Не пользующиеся опорами 0,414 0,88 30

Пользующиеся одной опорой 0,338 0,56 20

Смешанный состав 0,377 0,72 25

Пандус вниз Не пользующиеся опорами 0,468 1,11 40

Пользующиеся одной опорой 0,353 0,58 25

Смешанный состав 0,411 0,84 35

Пандус вверх Не пользующиеся опорами 0,389 0,92 35

Пользующиеся одной опорой 0,368 0,72 15

Смешанный состав 0,376 0,81 25

Информация, приведенная в данном разделе, указывает на определенное внимание и проработку вопросов, связанных с безопасной эвакуацией пожилых людей. В настоящее время в Европе и Японии приступили к ис- следованиям пожарной безопасности престарелых людей с помощью специального костюма-симулятора (рис. 7.25). Особенностью этого костюма является возможность имитации у молодого человека ощущений пожи- лого: в шлем вмонтированы затычки для ушей, ухудшающее слух, а защит- ное стекло мешает нормально видеть. Все суставные соединения сдела- ны тугими, Кроме того, в перчатках смонтировано устройство, вызывающее покалывание рук как при артрите.

Рис. 7.25. Костюм-симулятор Age Explorer для исследования поведения престарелых людей

Особенности процесса эвакуации немобильных людей

Особую сложность представляет спасение людей, лишенных воз- можности самостоятельного движения. В стационарах больниц и особенно домов престарелых и инвалидов, их количество может превышать 50 % от общей численности отделения, что при пожаре в ночное время с учетом ограниченного количества персонала ведет к трагическим последствиям. Наиболее распространенным методом спасения является вынос человека на носилках [36]. Однако сложности начинаются уже на самом первом этапе – перекладка человека с кровати на носилки (рис. 7.26). Например, две медсе- стры – женщины среднего возраста – без явной угрозы для своего здоровья не могут переместить пациента весом 90 кг даже с кровати на носилки.

Но самым сложным элементом эвакуации для медработников-женщин оказывается перемещение пациента на носилках по лестнице. Во-первых, далеко не все люди физически способны к такой тяжелой работе. Во- вторых, при эвакуации по вертикальным эвакуационным путям решающее значение оказывают размеры лестничной площадки: чем она шире, тем быстрее происходит разворот. При ширине лестничного марша менее 1,2 м стандартные носилки (длиной 2,1 м) развернуть крайне сложно.

Отмечается также, что у медработников-женщин наблюдается резкое снижение скорости и дальности переноски по лестнице пациентов весом 60 кг. При этом предел физических сил у переносящих носилки людей (как женщин, так и мужчин) возникает не по причине общей усталости орга- низма, а в результате крепатуры (забитости) мышц рук. Было выявлено, что при переноске носилок больше всего напрягаются мышцы предплечий, ра- ботающие на сжимание пальцев. При продолжительной переноске носилок

с пациентом из-за крепатуры мышц предплечий ручки носилок могут про- сто выскользнуть из пальцев, что может привести к травме переносимого человека. Для того чтобы этого избежать, можно применять при переноске дополнительные средства, например ремни или лямки, которые используе- мые тяжелоатлетами для поднятия штанги, что позволит нести носилки бо- лее продолжительное время.

2106218197264

Рис. 7.26. Перекладка пациента с кровати на носилки: самый первый этап эвакуации вызывает сложности

Проведенное исследование [37] позволило развить методологию психофизиологического обоснования связи между параметрами движе- ния людских потоков и установить связь между массой (m) переносимого на носилках человека и реакцией (V) на ее изменение спасателей. Тогда выражение зависимости скорости переноски людей спасателями на носил- ках по горизонтальному пути и по лестнице вниз от массы спасаемого человека может быть описано в общем виде случайной функцией:

, м/мин(7.4)

0, j

где V– случайная величина скорости свободного движения спасателя по

j- му виду пути при переноске человека на носилках (со значением его массы

m ≤ m ), м/мин; a – коэффициент адаптации спасателей к движению при

0j

j

переноске по j-му виду пути при увеличении массы спасаемого; m – мас-

са спасаемого человека при переноске его на носилках по j-му виду пути;

m

0, j

пороговое значение массы спасаемого человека при переноске его

на носилках по j-му виду пути, по достижении которого масса начинает

оказывать влияние на скорость переноски.

пн

Полученные значения перечисленных величин для формулы (7.4) и гра- фический вид зависимостей V= f(m) представлены на рис. 7.27 и 7.28.

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

Скорость V, м/мин

0102030405060708090

Масса m, кг Рис. 7.27. Зависимость скорости переноски спасаемых людей от их массы

на носилках по горизонтальному пути спасателями мужского и женского пола:

пн

женщины (теоретические значения) V = 115·(1 – 0,3ln(m/20));

пн

мужчины (теоретические значения) V

= 135·(1 – 0,37ln(m/40));

▲ – женщины (экспериментальные значения); ● – мужчины (экспериментальные значения)

1188415177585Скорость V, м/мин 70

60

50

40

30

20

10

0102030405060708090

Масса m, кг

Рис. 7.28. Зависимость скорости переноски спасаемых людей от их массы на носилках по лестнице вниз спасателями мужского и женского пола

пн

женщины (теоретические значения) V = 55·(1 – 0,4ln(m/20));

пн

мужчины (теоретические значения) V

= 50·(1 – 0,4ln(m/40));

▲ – женщины (экспериментальные значения); ● – мужчины (экспериментальные значения)

т

Теснота установленной корреляционной связи подтверждается чрез- вычайно высокими значениями теоретического корреляционного отноше- ния η , равными от 0,994 до 0,998.

Выражение для определения времени перекладывания людей спасате- лями с кровати на носилки:

3898918-32597, с.,(7.5)

0

где V– случайная величина скорости свободной перекладки человека

0

с кровати на носилки спасателями (при значении массы перекладываемого человека m ≤ m ), м/мин; a – коэффициент адаптации спасателя к перекладыванию человека с кровати на носилки при увеличении массы спасаемого; m – масса спасаемого человека при перекладке его с кровати на

0

носилки; m – пороговое значение массы спасаемого человека при перекладке

его с кровати на носилки, по достижении которого масса начинает оказывать влияние на скорость перекладки.

0

0

Значения коэффициентов a, m и V , полученных для выражений (7.4) и

(7.5), приведены в таблице 7.21.

Таблица 7.21

0

0

Значения коэффициентов a, m и V при определении времени перекладки

спасаемых людей разной массы с кровати на носилки и скорости их переноски по горизонтальному пути и по лестнице вниз спасателями разного пола

Пол спасателей Действия спасателей V , м/мин

0 a m , кг

0

Женщины Перекладка спасаемого человека с кровати на носилки 25 0,5 20

Переноска спасаемого человека

на носилках по горизонтальному пути 115 0,3 20

Переноска спасаемого человека на носилках по лестнице вниз 55 0,4 20

Мужчины Перекладка спасаемого человека с кровати на носилки 25 0,75 40

Переноска спасаемого человека

на носилках по горизонтальному пути 135 0,37 40

Переноска спасаемого человека на носилках по лестнице вниз 50 0,4 40

Графики средних значений случайных функций затрат времени на перекладывание спасаемых людей разной массы с кровати на носилки спасателями разного пола представлены на рис. 7.29.

1254599137022Время t, c.

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0102030405060708090

Масса m, кг

Рис. 7.29. Зависимость времени перекладывания спасаемых людей от их массы с кровати на носилки спасателями мужского и женского пола

пк

женщины (теоретические значения) t = 60/(25·(1 – 0,5ln(m/20)));

пк

мужчины (теоретические значения) t

= 60/(25·(1 – 0,75ln(m/40)));

▲ – женщины (экспериментальные значения); ● – мужчины (экспериментальные значения)

Расчетное время спасения людей, не способных к самостоятельному передвижению, с этажа здания можно определять по элементарной формуле, суммирующей затраты времени на последовательные операции, составляю- щие процесс спасения

,(7.6)

1

где t– время укладывания человека, неспособного к самостоятельной

2

эвакуации, на носилки, мин.; t – время перекладывания человека, не способного

к самостоятельной эвакуации, с носилок на подготовленную горизонтальную

1

2

поверхность, мин.; L – длина пути спасения по горизонтали, м; L – длина

1

пути спасения по лестнице, м; V – скорость передвижения медперсонала

1

(спасателей) по горизонтальному пути с носилками без спасаемого человека, м/мин; V п – скорость передвижения медперсонала по горизонтали со спаса-

2

емым человеком, лежащим на носилках, м/мин; V – скорость передвижения

2

медперсонала по лестнице вверх с носилками без спасаемого человека, м/мин; V п – скорость передвижения медперсоналапо лестнице вниз со

нм

спасаемым человеком, лежащим на носилках, м/мин; N– количество людей,

сп

не способных к самостоятельной эвакуации; N – количество спасателей.

Экспериментально установлено, что максимальное количество рейсов спасения, осуществляемое одной парой спасателей с третьего этажа здания, не превышает 8, со второго – не превышает 11, с первого – не более 20.

Некоторые особенности процесса эвакуации беременных женщин

Снижение показателей материнской и младенческой смертности, в том числе, при пожаре, представляет собой одну из стратегических задач государства, поэтому необходимо принять все возможные меры по обеспечению пожарной безопасности женщин, находящихся в местах их массового пребывания – в стационарах медицинских учреждений.

В последнее время активно идет изучение процесса эвакуации раз- личных маломобильных групп населения. К их числу отнесены: инвалиды, люди с временным нарушением здоровья, беременные женщины, люди преклонного возраста, люди с детскими колясками и т. п. Выделено четы- ре группы людей по мобильности и установлены параметры их движения. Однако беременные женщины не отнесены ни к одной из них; параметры их движения не установлены.

В организме женщины в самом начале беременности начинает выде- ляться огромное количество гормонов и других биологически активных веществ. Адаптация к новому состоянию проходит не всегда легко: бе- ременные часто сталкиваются со слабостью, головокружением, тошнотой, рвотой, болями при движении. С ростом плода возрастает нагрузка на все системы организма и особенно на опорно-двигательный аппарат. Вследст- вие вышеперечисленных причин у женщины отмечается ухудшение об- щего самочувствия, что влияет на скорость движения. Следует также от- метить, что у женщин изменяются и габариты тела.

Для выполнения расчетов рисков, назначения размеров эвакуацион- ных путей и выходов, а также решения ряда иных задач пожарной безопасности, необходимо знать эргономические габариты и площади горизонтальной проекции женщин, готовящихся стать матерями. Напри- мер, в NFPA 101 Life Safety приводятся размеры, представленные на рис. 7.30. Дляопределенияплощадигоризонтальнойпроекциинеобходимо также было провести фактические обмеры. В результате было установлено, что площадь горизонтальной проекции беременной женщины (рис. 7.31)

составляет 0,13 м2.

Для изучения скоростей движения женщин рассматриваемой группы Хасуевой З. С. (Академия ГПС МЧС России) были проведены замеры на различных видах пути (рис. 7.32).

Ввиду психологических особенностей рассматриваемого контингента женщин, экспериментальная работа была существенным образом ограни- чена, тем не менее, в результате были получены средние значения скоростей (табл. 7.22). Следует иметь в виду, что при экспериментальной эвакуации стационаров больниц, людские потоки, состоящие из беременных женщин, с плотностью D > D0 не образуются.

Рис. 7.30. Размеры беременных по данным NFPA 101 Life Safety

b

c

d

a

Рис. 7.31. Площадь горизонтальной проекции беременной женщины:

а = 0,355 м; b = 0,560 м; с = 0,300 м; d = 0,205 м

абв

Рис. 7.32. Преодоление различных участков эвакуационных путей пациентками роддомов и перинатальных центров:

а – движение по горизонтальному участку пути; б – движение по лестнице вниз;

в – движение по лестнице вверх

Таблица 7.22

0

Средние значения V для различных участков пути для беременных женщин

Вид пути V , м/мин

0j Стандартное отклонение, м/мин

Горизонтальный 30 5

Лестница вверх 25 3

Лестница вниз 20 3

Данные табл. 7.22 показывают низкие скорости движения, особенно по лестнице вниз. Это подтверждается данными анкетного опроса, в ре- зультате которого было установлено, что самым сложным участком пути является лестница. Около 20 % опрошенных указали, что для них спуск будет крайне затруднителен, что заставляет думать о необходимости разработки специальных технических решений, например, использования для их эвакуации специальных защищенных лифтов.

Литература

Пожары и пожарная безопасность в 2012 году: Статистический сборник / Под общ. ред. В. И. Климкина. – М.: ВНИИПО МЧС России, 2013. – 137 с.

Кирюханцев Е. Е., Холщевников В. В., Шурин Е. Т. Первые экспериментальные исследования движения инвалидов в общем потоке // Безопасность людей при пожарах: сб. статей. – М. : ВИПТШ МВД РФ, 1999.

Шурин Е. Т., Апаков А. В. Выделение групп населения по мобильным качествам и индивидуальное движение в людском потоке как основа моделирования движения

«смешанных» людских потоков при эвакуации // Проблемы пожарной безопасности в строительстве: сб. статей. – М.: Академия ГПС МВД России, 2001. – С. 36–42.

Холщевников В. В., Самошин Д. А. Проблемы обеспечения пожарной безопас- ности людей с ограниченными возможностями в зданиях с их массовым пребыванием // Пожаровзрывобезопасность. – 2014. – № 8. – С. 34–49.

Aydn Ozkay A Qualitative Approach to Children of Developing Countries from Human Behavior Point of View. Proceedings of the 2nd International Symposium on Human Behaviour in Fire. 26–28 of March 2001, Massachusetts, USA, pp.531–538.

Sharon Gamache The development of an education program effective in reducing the fire deaths of preschool children. Proceedings of the 2nd International Symposium on Human Behaviour in Fire. 26–28 of March 2001, Massachusetts, USA, pp.309-320.

Graesser H., Ball M., Bruck D. Risk factors for residential fire fatality across the lifespan: comparing coronial data for children, adults, and elders. Proceedings of the 4th International Symposium on Human Behaviour in Fire. 13–15 July 2009, Cambridge, USA, pp. 639–644.

Satyen L., Barnet M., Sosa A. Effectiveness of fire safety education in primary school children. Proceedings of the 3rd International Symposium on Human Behaviour in Fire. 1–3 September 2004, Belfast, UK, pp. 339–447.

Ono R., Tatebe K. А study on school children’s attitude towards firesafety and evacua- tion behaviour in Brazil and the comparison with data from Japanese children. Proceed. of the 3rd Inter. Symp. on Human Behaviour in Fire. 1–3 September 2004, Belfast, UK, pp. 327–338.

Холщевников В. В., Парфененко А. П. Эвакуация детей в зданиях учебно-воспита- тельных учреждений // Пожарная безопасность в строительстве. – 2011. – № 4. – С. 48–61.

Kholshevnikov V. V., Samoshin D. A., Parfenenko A. P. Pre-school and school children building evacuation. Proceed. of the 4th Inter. Symp. on Human Behaviour in Fire. Cambridge, UK, 2009, pp. 243–254.

Samoshin D., Belosokhov I. Pre-movement time in public buildings: experiments and their practical application. International Scientific and Technical Conference «Emergency evacuation of people from buildings», Warsaw, Poland, 2011, pp. 299–307.

Парфененко А. П. Нормирование требований пожарной безопасности к эвакуа- ционным путям и выходам в зданиях детских дошкольных образовательных учреждений: автореф. дис. ... канд. техн. наук (науч. рук. Холщевников В. В.). Академия государствен- ной противопожарной службы МЧС России. – М., 2012.

Bruck D., Tomas I. Community based research on the effectiveness of the home smoke alarm in waking up children. Proceedings of the 4th International Symposium on Human Behaviour in Fire. 13-15 July 2009, Cambridge, USA, pp. 335–344.

Холщевников В. В., Самошин Д. А., Исаевич И. И. Натурные наблюдения люд- ских потоков. Учеб. пособие. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. – 191 с.

Григорьянц Р. Г. Исследование движения длительно существующих людских потоков: дис. … канд. техн. наук. – М., 1971.

Самошин Д. А., Слюсарев С. В. Проблемы обеспечения безопасности детей с ограниченными возможностями. // Материалы 3-й Международ. науч.-практ. конф. мо- лодых ученых и специалистов «Проблемы техносферной безопасности». – М.: Академия ГПС МЧС России, 2014. – С. 100–102.

Исследование и расчет закономерностей движения потоков школьников. Отчет МИСИ им. В.В. Куйбышева, М., 1975.

Еремченко M. А. Движение людских потоков в школьных зданиях: дис. ... канд. техн. наук. (науч. рук. Предтеченский В. М.). – М.: МИСИ, 1979.

Холщевников В. В. Людские потоки в зданиях, сооружениях и на территории их комплексов: дис. … д-ра техн. наук. – М., 1983.

Холщевников В. В. Нормирование путей эвакуации в учебных заведениях // По- жарное дело. – 1982. – № 3.

Холщевников В. В. Закономерность связи между параметрами людских потоков. (Диплом №24-S Открытие в области социальной психологии) // Научные открытия. – М.: РАЕН, МААНОИ, МААНО, 2005; регистрационный № 348.

Холщевников В. В., Самошин Д. А., Истратов Р. Н. Исследование проблем обе- спечения пожарной безопасности людей с нарушением зрения, слуха и опорно-двига- тельного аппарата // Пожаровзрывобезопасность. – 2013. – Т. 22. – № 3. – С. 48–56.

Major developments in the area of ageing since the Second World Assembly on Ageing, E/CN.5/2007/7, 2006.

МДС 35–1.2000 Рекомендации по проектированию окружающей среды, зданий и сооружений с учетом потребностей инвалидов и других маломобильных групп населе- ния. Выпуск 1. Общие положения. ЦНИИЭП им. Б. С. Мезенцева, М., 1996.

Wood P. G. The Behaviour People in Fires. British Note 933, November, 1972.

Miller I. Behaviour, fire and older people: implications of the demographic growth of a vulnerable population. Proceedings of the 4th Inter. Symp. on Human Behaviour in Fire. Cambridge, UK, 2009, pp. 345-354.

Sekizawa A. Care of vulnerable population: Who are vulnerable to fires and what care is needed for their safety? Proceed. of the 3rd Inter. Symp. on Human Behaviour in Fire. Belfast, UK, 2004, pp. 267–278.

Калашников М. А. Особенности процесса эвакуации престарелых людей на примере Тарусского дома-интерната для престарелых и инвалидов. Дипломная работа. Академия ГПС МЧС России, М., 2007.

Boyce K. E. Egress Capabilities of people with disabilities. PhD thesis, University of Ulster, 1996.

Антоненко Л. М. Особенности нарушений поддержания равновесия и ходьбы у больных пожилого возраста с болезнью Паркинсона, мультисистемной атрофией, про- грессирующим надъядерным параличем: автореф. дисс. ... канд. мед. наук. М., 2005.

Дамулин И. В., Яхно Н. Н. Падения в пожилом возрасте // Врач. – 2000. – № 7.

– С. 7–12.

Брыжахина В. Г., Дамулин И. В., Яхно Н. Н. Нарушения ходьбы и равновесия при дисциркуляторной энцефалопатии. Сообщение 1 // Неврологический журнал. – 2004. –

№ 2. – С. 11–17.

Холщевников В. В., Самошин Д. А., Истратов Р. Н. Эвакуация людей с физи- ческими ограничениями // Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал.

2012. – Вып. 3 (43). – Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttbИстратов Р. Н. Нормирование требований пожарной безопасности к эваку- ационным путям и выходам в стационарах социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста: дис. ... канд. техн. наук. – М., 2014. – 160 с.

Шурин Е. Т., Самошин Д. А. Результаты экспериментов по определению неко- торых параметров эвакуации немобильных людей при пожаре // Системы безопасности: 10-я науч.-техн. конф. – М.: Академия ГПС МВД РФ, 2001. – С. 114–117.

Истратов Р. Н. Исследование возможностей спасения при пожаре немобиль- ных людей из стационаров лечебно-профилактических и социальных учреждений // Пожаровзрывобезопасность. – 2014. – № 6. – С. 54–63.

Заключение

Материалы учебного пособия помогают более глубокому пониманию проблем обеспечения безопасности людей при пожаре. Этому способствуют рассмотрение и разъяснение принципов обеспечения безопасной эвакуации людей, особенностей поведения людей при пожаре, характеристик людского потока и закономерностей связи между его параметрами. В пособии рассмо- трены приемы расчета (слияния и переформирования людских потоков, вре- мени образования и рассасывания скопления и др.) и моделирования про- цесса эвакуации. Приведены требования пожарной безопасности к эвакуа- ционным путям и выходам; наиболее сложные для восприятия требования наглядно проиллюстрированы. Значительное внимание уделено особенно- стям процесса эвакуации и спасения детей, пожилых людей, а также инвали- дов различных групп мобильности. Изложены с учетом сегодняшнего уров- ня культуры безопасности требования к организационным мероприятиям по осуществлению своевременной и беспрепятственной эвакуации людей.

Таким образом, продолжая традиции научной школы теории людских по- токов, авторы предприняли попытку обобщить результаты почти 80-летней истории исследований в этой области и изложить их с учетом наработанного педагогического опыта. Следует подчеркнуть, что приведенные в пособии данные могут быть полезны не только будущим специалистам, обучаемым в образовательных учреждениях пожарно-технического профиля, но и ши- рокому кругу проектировщиков зданий и сооружений и работников, занима- ющихся их практической эксплуатацией и профилактикой.

В заключение авторы хотели бы подчеркнуть, что глубина знаний и по- нимание логики построения системы, обеспечивающей безопасную эваку- ацию людей, формирование культуры безопасности у ответственных за это руководящих работников, и определяет, в конечном счете, реальный уровень обеспечения безопасности людей. Рассмотрены перспективы учета в норми- ровании реальной стохастичности процессов движения людей при эвакуа- ции и динамики опасных факторов пожара.

Приложение 1

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ

ОБ ОПАСНЫХ ФАКТОРАХ ПОЖАРА

Таблица П1.1

Концентрации летучих токсичных веществ, выделяющихся при пожаре13

Название

и химическая формула Описание воздействия Концентрация Симптомы

Оксид углерода, угарный газ, СО В результате соединения с гемоглобином крови, образуется неактивный комплекс – карбоксигемоглобин, вызывающий нарушение доставки кислорода к тканям организма. Выделяется при горении полимерных материалов. Выделению способствует медленное горение и недостаток кислорода 0,2–1 % об. Гибель человека за период

от 3 до 60 мин

Диоксид углерода, углекислый газ, СО

2 Вызывает учащение дыхания и увеличение легочной вентиляции, оказывает сосудорасширяющее действие, вызывает сдвиг pH крови, также вызывает повышение уровня адреналина 12 % об. Потеря сознания, смерть в течение не- скольких минут

20 % об. Немедленная потеря сознания и смерть

Хлороводород, хлористый водород, HCl Снижает возможность ориентации человека: соприкасаясь с влажным глазным яблоком, превращается в соляную кислоту. Вызывает спазмы дыхания, воспалительные отеки и, как следствие, нарушение функции дыхания. Образуется при горении хлорсодержащих полимеров, особенно ПВХ 2000–3000 мг/м3 Летальная кон- центрация при действии в тече- ние нескольких минут

Циановодород, (цианистый водород, синильная кислота), HCN Вызывает нарушение тканевого дыхания вследствие подавления деятельности железосодержащих ферментов, ответственных за использование кислорода в окислительных процессах. Вызывает паралич нервных центров. Выделяется при горении азотсодержащих материалов (шерсть, полиакрилонитрил, пенополиуретан, бумажно-слоистые пластики, полиамиды и пр.) 240–360 мг/м3 Смерть в течение 5–10 мин.

420–500 мг/м3 Быстрая смерть

Фтороводород, (фтористый водород, HF) Вызывает образование язв на слизистых оболочках глаз и дыхательных путей, носовые кровотечения, спазм гортани и бронхов, поражение ЦНС, печени. Наблюда- ется сердечно-сосудистая недостаточность. Выделяется при горении фторсодержащих полимерных материалов 45–135 мг/м3 Опасен для жизни после не- сколько минут воздействия

Диоксид азота, NO

2 При попадании в кровь образуются нитриты и нитраты, которые переводят оксигемоглобин в метгемоглобин, что вызывает кислородную недостаточность организма, обусловленную поражением дыхательных путей. Пред- полагается, что при пожарах в жилых домах отсутству- ют условия, необходимые для интенсивного горения.

Однако известен случай массовой гибели людей в кли- нической больнице из-за горения рентгеновской пленки 510–760 мг/м3 При вдыхании

в течение 5 мин. раз- вивается бронхо- пневмония

950 мг/м3 Отек легких

13 Ильченко В. С. Токсичность продуктов горения полимерных материалов. Принци- пы и методы определения. – СПб., 1993.

Окончание табл. П1.1

Аммиак, NH

3 Оказывает сильное раздражающее и прижигающее действие на слизистые оболочки. Вызывает обильное слезотечение и боль в глазах, удушье, сильные приступы кашля, головокружение, рвоту, отеки голосовых связок

и легких. Образуется при горении шерсти, шелка, полиакрилонитрила, полиамида и полиуретана 375 мг/м3 Допустимая

в течение 10 мин.

1400 мг/м3 Летальная концентрация

Акролеин (акриловый альдегид,

СН =СН–СНО)

2 Легкое головокружение, приливы крови к голове, тошнота, рвота, замедление пульса, потеря сознания, отек легких. Иногда отмечается сильное головокруже- ние и дезориентация. Источники выделения паров – полиэтилен, полипропилен, древесина, бумага, нефтепродукты 13 мг/м3 Переносимая не более 1 мин.

75–350 мг/м3 Летальная концентрация

Сернистый ангидрид (диоксид серы, сернистый газ, SO )

2 На влажной поверхности слизистых оболочек после- довательно превращаются в сернистую и серную кис- лоту. Вызывает кашель, носовые кровотечения, спазм бронхов, нарушает обменные процессы, способствует образованию метгемоглобина в крови, действует на кроветворные органы. Выделяется при горении шерсти, войлока, резины и др. 250–500 мг/м3 Опасная концентрация.

1500–2000 мг/м3 Смертельная концентрация при воздействии в течение

нескольких минут

Сероводород Н S

2 Раздражение глаз и дыхательных путей. Появление судорог, потеря сознания. Образуется при горении серосодержащих материалов 700 мг/м3 Тяжелое отравление

1000 мг/м3 Смерть в течение нескольких минут

Дым, парогазоаэро- зольный комплекс Наличие в составе: твердых частиц сажи, жидких частиц смолы, влаги, аэрозолей конденсации выполняю- щих транспортную функцию при дыхании. Кроме того, частицы дыма сорбируют на своей поверхности кисло- род, уменьшая его содержание в газовой фазе. Крупные частицы (> 2,5 мкм) оседают в верхних дыхательных путях, вызывая механическое и химическое раздраже- ние слизистой оболочки. Мелкие частицы проникают

в бронхиолы и альвеолы. При поступлении в большом количестве возможна закупорка дыхательных путей –– –

Таблица П1.2

Примеры различных типов влияния ядов, выделяющихся при горении14

Взаимодействующие вещества Описание воздействия Тип воздействия

СО + недостаток кислорода Биологические эффекты суммируются Аддитивность

СО + СО

2 Снижение токсичности СО в присутствии СО

2 Антагонизм

СО +

+ СО + недостаток О

22 Нивелирует антагонистическое влияние СО

2

на токсичность СО Сложное комплексное воздействие

СО + HCl При концентрации близкой к летальной НСl отягощает интоксикацию СО (суммирование эффектов).

При невысоких концентрациях, НСL рефлекторно уменьшает частоту дыхания, ограничивая поступление СО в организм (антагонистическое влияние) Аддитивность/ антагонизм

14 Там же.

Окончание табл. П1.2

СО + NО + SО

22 Присутствие СО и NО существенно усиливает

2

токсичность СО и отчасти друг друга Синергизм

СО + NО + НСl + сажа

2 Ведущая роль в формировании токсического эффекта принадлежит СO. При низких уровнях содержания СО, проявляются показатели, характеризующиеся интоксика- цией хлороводорода. Влияние аэрозольного компонента проявляется следующим образом. При размере частиц сажи с размером 2–5 мкм обнаружился общий усиливаю- щий, а свыше 5 мкм – ослабляющий эффект Сложное комплексное воздействие

Примечание. Рост температуры повышает чувствительность организма к токси- ческому воздействию.

Таблица П1.3

Нормированные значения опасных факторов пожара15

№ п/п Опасный фактор пожара Предельное значение

1 Окись углерода (угарный газ) – СО 1,16 г/м3 (0,1 % объема)

2 Двуокись углерода (углекислый газ) – СО

2 0,00011 г/м3

3 Хлористый водород 0,000023 г/м3

4 Температура 70 °С

5 Интенсивность теплового излучения 1,4 кВт/м2

6 Концентрация кислорода 15 %

7 Предельная видимость в дыму 20 м

15 Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учеб. пособие. – М.: Академия ГПС МВД РФ, 2000; Федеральный закон от 22.07.2008 г. № 123- ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ТРЕБОВАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ ПЛАНОВ ЭВАКУАЦИИ

В соответствии с Правилами противопожарного режима РФ (п. 7) на объекте с мас- совым пребыванием людей (кроме жилых домов), а также на объекте с рабочими места- ми на этаже для 10 и более человек необходимо наличие планов эвакуации людей при пожаре.

План эвакуации представляет собой заранее разработанный план (схему), в ко- тором указаны пути эвакуации, эвакуационные выходы, установлены правила поведе- ния людей, порядок и последовательность действий в условиях чрезвычайной ситуации. План эвакуации состоит из графической и текстовой частей. Результаты отработки пла- нов эвакуации заносятся в журнал.

Планы эвакуации должны составляться с учетом особенностей поведения людей при пожарах, существующих объемно-планировочных решений здания, пара- метров движения людских потоков, пропускной способности эвакуационных путей и выходов, сложившего режима эксплуатации объекта, а также наличия активных и пас- сивных систем противопожарной защиты.

При разработке плана эвакуации следует предусматривать несколько вариантов эвакуации людей из здания в зависимости от наиболее вероятных мест возникновения пожара, возможного характера его развития и количества эвакуирующихся.

В текстовой части плана эвакуации, выполняющейся в виде таблицы (№ п/п, перечень и порядок действий, исполнитель), инструкции либо памятки, отражаются сле- дующие вопросы:

оповещение о пожаре и включение систем пожарной автоматики;

организация эвакуации;

отключение электроэнергии;

тушение пожара;

эвакуация имущества;

места сбора на прилегающей территории, достаточность их площади и проверка количества эвакуированных.

Действия людей при пожаре должны быть рассмотрены для дневного и ночного времени суток. Назначать исполнителей следует исходя из возможностей людей, при этом необходимо предусматривать дублирование выполнения обязанностей. Лица, за- действованные в плане эвакуации, должны необходимые навыки и умения для выполне- ния поставленных задач.

Следует отметить, что Федеральным законом от 21.12.1994 г. № 69-ФЗ (ст. 34) на гражданина возложена только одна явная обязанность «Граждане обязаны … при обна- ружении пожаров немедленно уведомлять о них пожарную охрану». Что касается спасе- ния людей, имущества и тушения пожара, то граждане обязаны «принимать посильные меры», без определения, впрочем, границ этой посильности.

Графическая часть плана эвакуации представляет собой план здания без второ- степенных деталей, на который нанесены направления движения людей. Должна быть выполнена привязка места размещения плана в здании и соответствующего ему места на плане («Вы находитесь здесь»). Условными знаками следует показать места включения систем пожарной автоматики, размещения телефонов, огнетушителей, пожарных кра- нов, места отключения источников электроэнергии с расшифровкой условных знаков на плане. Сплошными зелеными стрелками на плане здания показываются основные пути

эвакуации: наименее протяженные пути с высокой пропускной способностью, постоян- но эксплуатируемые пути и пути, имеющие защиту системами пожарной автоматики. Пунктирными стрелками указывают запасные пути эвакуации. Эвакуация должна осу- ществляться по эвакуационным путям и выходам.

Схему эвакуации людей при нахождении на этаже здания более 50 человек целесо- образно разрабатывать на основе расчета параметров движения людских потоков и про- пускной способности эвакуационных путей и выходов.

Индивидуальный план эвакуации представляет собой частный случай обще- объектового плана эвакуации и составляется для помещения класса Ф1.2 (например, гостиницы, спальные корпуса санаториев и др.). Графическая часть составляется так же, как для общего плана эвакуации, но пути эвакуации наносят для конкретного номера или комнаты. Текстовая часть индивидуального плана эвакуации содержит перечень действий посетителей в случае пожара и краткую памятку о мерах пожар- ной безопасности.

План эвакуации (графическая и текстовая части) должен находиться у руковод- ства объекта, в помещениях с дежурным персоналом, а также у каждого задействованно- го в плане сотрудника. Графическая часть должна быть наглядно оформлена и находится в хорошо видимом для людей месте.

Рекомендации по отработке планов эвакуации

В соответствии с Правилами противопожарного режима РФ (п. 12), на объекте с массовым пребыванием людей (50 человек и более) необходимо не реже одного раза в полугодие проводить практические тренировки и отрабатывать планы эвакуации.

Необходимо отметить, что без практической отработки план эвакуации остается ненужным, формально составленным и незнакомым для сотрудников документом.

При отработке плана эвакуации необходимо решить две основные задачи (рис. П2.1).

1175397102290

Рис. П2.1. Особенности отработки плана эвакуации

Учебная эвакуация представляет собой занятие, при проведении которого все со- трудники заранее знают о дате учения и каждому из сотрудников объясняются необхо- димые действия. Анонсированная эвакуация приставляет собой учение, при котором из- вестна приблизительная дата, однако предварительно изучения обязанностей не прово- дится. Неанонсированная эвакуация является учением, о котором знает только руковод- ство объекта и которое проводится внезапно. Целесообразно строить систему подговтоки к действиям при пожаре начиная с неанонсированной эвакуации для выявления проблем ее организации, далее проводя на объекте учебную эвакуации с разъяснением характер- ных ошибок и необходимых действиях при пожаре. Далее на регулярной основе следует организовывать анонсированные эвакуации, периодически делая их внезапными.

При разработке сценария эвакуации следует иметь в виду, что люди совершенно раз- личным образом реагируют на то, каким образом они узнали о пожаре. Например, если тренировать людей реагировать только на сигнал системы оповещения, то они не будут знать, что делать при обнаружении возгорания. Очень часто о пожаре можно узнать, ви- зуально обнаружив задымление или по характерному запаху гари. При отработке плана эвакуации необходимо предусматривать и такие сценарии. Для большей реалистичности целесообразно применять дымовые шашки, специальные осветительные устройства и другие средства, способствующие созданию необходимой обстановки.

Правила противопожарного режима (п. 13) устанавливают, что на объекте с кругло- суточным пребыванием людей, относящихся к маломобильным группам населения (инвалиды с поражением опорно-двигательного аппарата, люди с недостатками зрения и дефектами слуха, а также лица преклонного возраста и временно нетрудоспособные), необходимо организовать подготовку лиц, к действиям по эвакуации указанных граж- дан в случае возникновения пожара. В ряде стран такие задачи уже успешно решены (рис. П2.2).

1959292162768

Рис. П2.2. Сотрудник специальной службы помощи инвалидам в аэропорту г. Стамбула

Практика показывает, что именно нестандартные ситуации, особенно связанные с маломобильными группами населения, вызывают существенные сложности. В связи с этим, при проведении учений необходимо предусматривать сценарии, учитывающие эвакуацию людей с ограниченными возможностями.

Журнал отработки плана эвакуации

По результатам проведения учения заполняется журнал отработки плана эвакуа- ции. В журнале должны фиксироваться дата проведения учения, вводная информация (например, срабатывание систем пожарной автоматики или обнаружения пожара сотруд- ником), общее время эвакуации, хронометраж отдельных эпизодов эвакуации, а также выявленные недостатки и положительные примеры действий людей при пожаре. На ос- нове разбора учебной эвакуации принимаются меры по повышению уровня пожарной безопасности здания, отраженные в том числе в журнале. Пример заполнения журнала отработки плана эвакуации приведен ниже.

Пример заполнения журнала отработки плана эвакуации

Отработка плана эвакуации (наименование объекта),

в здании, расположенном по адресу:

Сотрудник компании Иванов А. А. обнаруживает пожар в 11.30 в к. 12 на 1-м этаже здания.

Описание процесса эвакуации

При обнаружении пожара, была включена система оповещения людей при пожаре. Из-за недостаточной противопожарной подготовки сотрудников попытки тушить услов- ный пожар были неуспешными. При получении сигнала, работники организации при- тупили к эвакуации людей. Наибольшее время подготовки к эвакуации отмечалось для сотрудников 2-го этажа. На выходе из здания из-за того, что сотрудники охраны не сво- евременно разблокировали турникеты, образовалась скопление людей. После того, как люди вышли из здания, руководитель организации проверил по списку, все ли сотрудни- ки вышли из здания.

Время эвакуации

Общее время эвакуации здания составило: 3 мин. 25 с.

Выявленные недостатки

Задержка включения системы оповещения Петровым И. И., обнаружившим по- жар, из-за неработоспособности ручного пожарного извещателя на 1-м этаже.

Задержка начала эвакуации работником офиса Сидоровым П. П. из-за неуверен- ности в реальности пожара.

Невыполнение инструкций сотрудником службы охраны Кузнецова С. С. в части встречи пожарных подразделений, из-за незнания должностных инструкций.

На основе разбора учения, необходимо принять следующие меры для повы- шения уровня пожарной безопасности здания и подготовленности сотрудников к действиям при пожаре.

Провести пожарно-техническое обследование систем пожарной автоматики.

Провести дополнительные занятия по изучению инструкций о действиях при пожаре со всеми сотрудниками компании.

Провести дополнительную отработку планов эвакуации в здании.

Поощрить сотрудника Храброва Н. И. и сотрудника охраны Смелкова С. В., чет- ко и своевременно действовавших в соответствии с инструкциями.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПЛОЩАДИ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПРОЕКЦИИ ЛЮДЕЙ

В табл. П3.1–П3.3 и на рис. П3.1 приводятся усредненные размеры людей разного возраста, в различной одежде и с различным грузом.

Таблица П3.1

Площади горизонтальной проекции взрослых людей16

Взрослый человек в одежде: Ширина а, м Толщина с, м Площадь горизонтальной проекции, м2/чел

Летней (в помещении) 0,46 0,28 0,100

Весенне-осенней 0,48 0,30 0,113

Зимней 0,50 0,32 0,125

Таблица П3.2

Площади горизонтальной проекции детей и подростков17

Площадь горизонтальной проекции, м2/чел Возрастные группы

Младшая 7–9 лет Средняя 10–13 лет Старшая 14–16 лет

В домашней одежде 0,04 0,06 0,08

Со школьной сумкой 0,07 0,10 0,14

В уличной одежде со школьной сумкой 0,09 0,13 0,16

Рис. П3.1. Площадь горизонтальной проекции людей с различным грузом18

16 Милинский А. И. Исследование процесса эвакуации зданий массового назначения: дис. ... канд. техн. наук. – МИСИ, 1951.

17 Ерёмченко М. А. Движение людских потоков в школьных зданиях: дис. ... канд. техн. наук. – МИСИ, 1979.

18 Григорьянц Р. Г. Исследование движения длительно существующих людских по- токов: дис. ... канд. техн. наук. – МИСИ, 1971.

8432736340780373671043407803648479733731855364886336971643997623398659333019433153322468333336971614663293413912Таблица П3.3

Площадь горизонтальной проекции людей с ограниченной мобильностью, м2/чел

Здоровые люди, слабослышащие, с ограничением умственной деятельности Слепые С поражением опорно-двигательного аппарата

Передвигающиеся без дополнительных опор Передвигающиеся с одной дополнительной опорой Передвигающиеся с двумя дополнительными опорами Передвигающиеся на креслах-колясках Транспортируемые на носилках Транспортируемые на каталках

1 2 3 4 5 6 7 8

с а с а

а

1 с

1 с а

а

2 с

2 с

3 а

а

3 с с

4 а

а

4 с с

5 а

5 b

1 l

1 b

2 l

2

а = 0,28 а = 0,40

1 а = 0,40

2 а = 0,50

3 а = 0,50

4 а = 0,80

5 b = 0,50

1 b = 0,75

2

с = 0,46 с = 0,82

1 с = 0,75

2 с = 0,65

3 с = 0,90

4 с = 1,20

5 l = 2,10

1 l = 2,10

2

f = 0,10 f = 0,40 f = 0,25 f = 0,20 f = 0,30 f = 0,96 f = 1,05 f = 1,58

243

Примечание: 1–6 – Архитектурная среда обитания инвалидов и престарелых / Под. ред. В. Н. Степанова. – М.: Стройиздат, 1989; 7–8 – измерения авторов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ЗНАЧЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ МЕЖДУ ПАРАМЕТРАМИ

ЛЮДСКИХ ПОТОКОВ ДЛЯ ЛЮДЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ГРУПП МОБИЛЬНОСТИ

Расчетные значения параметров для взрослых людей без ограничений функций организма

Таблица П4.1

D, м2/м2 Горизонтальный

путь в здании Дверной проем Лестница вниз Лестница вверх Горизонтальный

путь вне здания

V, м/мин q, м2/ммин V, м/мин q, м2/ммин V, м/мин q, м2/ммин V, м/мин q,

м2/ммин V, м/мин q,

м2/ммин

0,01 100,00 1,00 100,00 1,00 100,00 1,00 60,00 0,60 100,00 1,00

0,02 100,00 2,00 100,00 2,00 100,00 2,00 60,00 1,20 100,00 2,00

0,03 100,00 3,00 100,00 3,00 100,00 3,00 60,00 1,80 100,00 3,00

0,04 100,00 4,00 100,00 4,00 100,00 4,00 60,00 2,40 100,00 4,00

0,05 100,00 5,00 100,00 5,00 100,00 5,00 60,00 3,00 100,00 5,00

0,06 95,21 5,71 100,00 6,00 100,00 6,00 60,00 3,60 100,00 6,00

0,07 90,66 6,35 97,86 6,85 100,00 7,00 59,20 4,14 100,00 7,00

0,08 86,72 6,94 93,88 7,51 100,00 8,00 56,75 4,54 100,00 8,00

0,09 83,24 7,49 90,44 8,14 99,56 8,96 54,60 4,91 100,00 9,00

0,10 80,14 8,01 87,30 8,73 95,30 9,53 52,67 5,27 100,00 10,14

0,11 77,32 8,51 84,45 9,29 91,55 10,07 50,93 5,60 97,55 10,73

0,12 74,76 8,97 81,92 9,83 88,08 10,57 49,33 5,92 94,00 11,28

0,13 72,40 9,41 79,54 10,34 84,85 11,03 47,87 6,22 90,69 11,79

0,14 70,21 9,83 77,36 10,83 81,86 11,46 46,51 6,51 87,71 12,28

0,15 68,18 10,23 75,33 11,30 79,13 11,87 45,25 6,79 84,87 12,73

0,16 66,27 10,60 73,44 11,75 76,56 12,25 44,07 7,05 82,25 13,16

0,17 64,48 10,96 71,65 12,18 74,12 12,60 42,96 7,30 79,82 13,57

0,18 62,80 11,30 69,94 12,59 71,83 12,93 41,91 7,54 77,50 13,95

0,19 61,20 11,63 68,37 12,99 69,68 13,24 40,93 7,78 75,26 14,30

0,20 59,69 11,94 66,85 13,37 67,60 13,52 39,99 8,00 73,20 14,64

0,21 58,25 12,23 65,38 13,73 65,67 13,79 39,09 8,21 71,19 14,95

0,22 56,88 12,51 64,05 14,09 63,82 14,04 38,24 8,41 69,32 15,25

0,23 55,57 12,78 62,74 14,43 62,04 14,27 37,43 8,61 67,52 15,53

0,24 54,31 13,03 61,46 14,75 60,33 14,48 36,65 8,80 65,75 15,78

0,25 53,11 13,28 60,28 15,07 58,68 14,67 35,90 8,98 64,12 16,03

0,26 51,95 13,51 59,12 15,37 57,12 14,85 35,19 9,15 62,50 16,25

0,27 50,84 13,73 58,00 15,66 55,59 15,01 34,49 9,31 60,96 16,46

0,28 49,76 13,93 56,93 15,94 54,14 15,16 33,83 9,47 59,50 16,66

0,29 48,73 14,13 55,90 16,21 52,76 15,30 33,19 9,62 58,07 16,84

0,30 47,73 14,32 54,87 16,46 51,40 15,42 32,57 9,77 56,70 17,01

0,31 46,76 14,50 53,90 16,71 50,10 15,53 31,97 9,91 55,35 17,16

0,32 45,82 14,66 52,97 16,95 48,81 15,62 31,39 10,04 54,06 17,30

0,33 44,92 14,82 52,06 17,18 47,58 15,70 30,82 10,17 52,82 17,43

0,34 44,03 14,97 51,18 17,40 46,38 15,77 30,28 10,29 51,59 17,54

0,35 43,18 15,11 50,34 17,62 45,23 15,83 29,75 10,41 50,40 17,64

0,36 42,35 15,25 49,50 17,82 44,11 15,88 29,23 10,52 49,28 17,74

0,37 41,54 15,37 48,70 18,02 43,00 15,91 28,73 10,63 48,16 17,82

0,38 40,75 15,49 47,92 18,21 41,95 15,94 28,24 10,73 47,05 17,88

0,39 39,99 15,60 47,15 18,39 40,90 15,95 27,77 10,83 46,00 17,94

Окончание табл. П4.1

0,40 39,24 15,70 46,40 18,56 39,88 15,95 27,30 10,92 44,98 17,99

0,41 38,51 15,79 45,66 18,72 38,90 15,95 26,85 11,01 43,98 18,03

0,42 37,80 15,88 44,95 18,88 37,93 15,93 26,41 11,09 43,00 18,06

0,43 37,11 15,96 44,26 19,03 37,00 15,91 25,98 11,17 42,02 18,07

0,44 36,43 16,03 43,59 19,18 36,07 15,87 25,56 11,25 41,09 18,08

0,45 35,77 16,09 42,91 19,31 35,18 15,83 25,15 11,32 40,18 18,08

0,46 35,12 16,15 42,28 19,45 34,30 15,78 24,74 11,38 39,28 18,07

0,47 34,48 16,21 41,64 19,57 33,43 15,71 24,35 11,44 38,40 18,05

0,48 33,86 16,25 41,02 19,69 32,60 15,65 23,97 11,50 37,56 18,03

0,49 33,25 16,29 40,41 19,80 31,78 15,57 23,59 11,56 36,71 17,99

0,50 32,66 16,33 39,82 19,91 30,96 15,48 23,22 11,61 35,90 17,95

0,51 32,07 16,36 38,25 19,51 30,18 15,39 22,86 11,66 35,10 17,90

0,52 31,50 16,38 37,50 19,50 29,38 15,28 22,50 11,70 34,31 17,84

0,53 30,94 16,40 36,75 19,48 28,62 15,17 22,15 11,74 33,53 17,77

0,54 30,39 16,41 36,04 19,46 27,89 15,06 21,81 11,78 32,76 17,69

0,55 29,85 16,42 35,35 19,44 27,15 14,93 21,47 11,81 32,02 17,61

0,56 29,31 16,42 34,64 19,40 26,43 14,80 21,14 11,84 31,29 17,52

0,57 28,79 16,41 33,96 19,36 25,72 14,66 20,82 11,87 30,56 17,42

0,58 28,28 16,40 33,31 19,32 25,02 14,51 20,50 11,89 29,86 17,32

0,59 27,78 16,39 32,66 19,27 24,34 14,36 20,19 11,91 29,15 17,20

0,60 27,28 16,37 32,02 19,21 23,67 14,20 19,88 11,93 28,48 17,09

0,61 26,79 16,34 31,39 19,15 23,00 14,03 19,58 11,94 27,80 16,96

0,62 26,31 16,31 30,79 19,09 22,35 13,86 19,28 11,95 27,15 16,83

0,63 25,84 16,28 30,19 19,02 21,71 13,68 18,99 11,96 26,49 16,69

0,64 25,38 16,24 29,61 18,95 21,09 13,50 18,70 11,97 25,84 16,54

0,65 24,92 16,20 29,03 18,87 20,46 13,30 18,42 11,97 25,22 16,39

0,66 24,47 16,15 28,45 18,78 19,85 13,10 18,14 11,97 24,59 16,23

0,67 24,02 16,10 27,91 18,70 19,25 12,90 17,86 11,97 23,99 16,07

0,68 23,59 16,04 27,37 18,61 18,66 12,69 17,59 11,96 23,38 15,90

0,69 23,16 15,98 26,83 18,51 18,07 12,47 17,32 11,95 22,78 15,72

0,70 22,73 15,91 26,30 18,41 17,50 12,25 17,06 11,94 22,20 15,54

0,71 22,31 15,84 25,79 18,31 16,93 12,02 16,80 11,93 21,62 15,35

0,72 21,90 15,77 25,28 18,20 16,38 11,79 16,55 11,91 21,06 15,16

0,73 21,49 15,69 24,78 18,09 15,82 11,55 16,29 11,89 20,49 14,96

0,74 21,09 15,61 24,30 17,98 15,28 11,31 16,04 11,87 19,95 14,76

0,75 20,70 15,52 23,81 17,86 14,75 11,06 15,80 11,85 19,40 14,55

0,76 20,31 15,43 23,34 17,74 14,21 10,80 15,56 11,82 18,86 14,33

0,77 19,92 15,34 22,88 17,62 13,69 10,54 15,32 11,79 18,32 14,11

0,78 19,54 15,24 22,42 17,49 13,18 10,28 15,08 11,76 17,79 13,88

0,79 19,16 15,14 21,97 17,36 12,66 10,00 14,85 11,73 17,28 13,65

0,80 18,79 15,03 21,54 17,23 12,16 9,73 14,62 11,69 16,76 13,41

0,81 18,43 14,93 21,11 17,10 11,67 9,45 14,39 11,66 16,26 13,17

0,82 18,06 14,81 20,68 16,96 11,17 9,16 14,17 11,62 15,76 12,92

0,83 17,71 14,70 20,27 16,82 10,69 8,87 13,94 11,57 15,27 12,67

0,84 17,35 14,58 19,86 16,68 10,21 8,58 13,72 11,53 14,79 12,42

0,85 17,00 14,45 19,45 16,53 9,74 8,28 13,51 11,48 14,29 12,15

0,86 16,66 14,33 19,05 16,38 9,27 7,97 13,29 11,43 13,83 11,89

0,87 16,32 14,20 18,67 16,24 8,80 7,66 13,08 11,38 13,36 11,62

0,88 15,98 14,06 18,27 16,08 8,35 7,35 12,87 11,33 12,89 11,34

0,89 15,65 13,93 17,90 15,93 7,90 7,03 12,67 11,27 12,43 11,06

0,90 15,32 13,79 9,44 8,50 7,44 6,70 12,46 11,22 11,98 10,78

Таблица П4.2

Расчетные значения параметров для групп мобильности М2-М4 по СП 59.13330

Группа мобильности Вид пути

D,

м2/м2 Горизонтальный Лестница вниз Лестница вверх Пандус вниз Пандус вверх

V,

м/мин q, м2/м·мин V,

м/мин q, м2/м·мин V,

м/мин q, м2/м·мин V,

м/мин q, м2/м·мин V,

м/мин q, м2/м·мин

М 2 0,01 30,00 0,30 30,00 0,30 20,00 0,20 45,00 0,45 25,00 0,25

0,05 30,00 1,50 30,00 1,50 20,00 1,00 45,00 2,25 25,00 1,25

0,1 30,00 3,00 30,00 3,00 20,00 2,00 45,00 4,50 25,00 2,50

0,2 26,05 5,21 26,22 5,24 16,78 3,36 41,91 8,38 21,98 4,40

0,3 21,97 6,59 22,01 6,60 13,96 4,19 33,92 10,18 18,09 5,43

0,4 19,08 7,63 19,03 7,61 11,96 4,78 28,25 11,30 15,32 6,13

0,5 16,84 8,42 16,71 8,36 10,41 5,20 23,85 11,93 13,18 6,59

0,6 15,01 9,01 14,82 8,89 9,14 5,48 20,26 12,16 11,43 6,86

0,7 13,46 9,42 13,22 9,25 8,07 5,65 17,22 12,05 9,95 6,97

0,8 12,12 9,69 11,83 9,47 7,14 5,71 14,59 11,67 8,67 6,94

0,9 10,93 9,84 10,61 9,55 6,32 5,68 12,27 11,04 7,54 6,79

М 3 0,01 70,00 0,70 20,00 0,20 25,00 0,25 105,00 1,05 55,00 0,55

0,05 70,00 3,50 20,00 1,00 25,00 1,25 105,00 5,25 55,00 2,75

0,1 70,00 7,00 20,00 2,00 25,00 2,50 105,00 10,50 55,00 5,50

0,2 53,50 10,70 20,00 4,00 20,57 4,11 83,41 16,68 45,54 9,11

0,3 43,57 13,07 16,67 5,00 17,05 5,12 65,70 19,71 35,59 10,68

0,4 36,52 14,61 14,06 5,62 14,56 5,82 53,13 21,25 28,54 11,41

0,5 31,05 15,53 12,04 6,02 12,62 6,31 43,39 21,69 23,06 11,53

0,6 26,59 15,95 10,38 6,23 11,04 6,62 35,42 21,25 18,59 11,15

0,7 22,81 15,97 8,98 6,29 9,70 6,79 28,69 20,08 14,81 10,37

0,8 19,54 15,63 7,77 6,21 8,54 6,83 22,86 18,28 11,53 9,23

0,9 16,65 14,99 6,70 6,03 7,52 6,77 17,71 15,94 8,64 7,78

М 4 0,01 60,00 0,60 – – – – 115,00 1,15 40,00 0,40

0,05 60,00 3,00 – – – – 115,00 5,75 40,00 2,00

0,1 60,00 6,00 – – – – 115,00 11,50 40,00 4,00

0,2 50,57 10,11 – – – – 99,65 19,93 35,17 7,03

0,3 40,84 12,25 – – – – 79,88 23,97 28,36 8,51

0,4 33,93 13,57 – – – – 65,86 26,34 23,52 9,41

0,5 28,58 14,29 – – – – 54,98 27,49 19,77 9,89

0,6 24,20 14,52 – – – – 46,09 27,65 16,71 10,03

0,7 20,50 14,35 – – – – 38,57 27,00 14,12 9,88

0,8 17,30 13,84 – – – – 32,06 25,65 11,88 9,50

0,9 14,47 13,02 – – – – 26,32 23,68 9,90 8,91

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СИТУАЦИИ ДВИЖЕНИЯ ЛЮДСКИХ ПОТОКОВ И ПРИМЕРЫ ИХ РАСЧЕТА

Пример 1.

Пересечение границы смежного участка пути

Схема расчетной ситуации представлена на рис. П5.1. На горизонтальном участке i

шириной b = 2 м находится людской поток с параметрами D = 0,15 м2/м2, V = 68,2 м/мин,

iii

q = 10,23 м/мин. Требуется определить параметры движения людского потока q , V ,

D

i+1

i

Граница участков

i

i+1

b = 2 м

i+1

на последующем горизонтальном участке пути i + 1 шириной b

= 1,5 м.

i+1

i+1

i

b

= 1,5 м

i+1

Решение

Рис. П5.1. Пересечение границы смежного участка пути

qq b

Интенсивность движения на участке i + 1 определяется по формуле:

i 1  i i =

bi 1

=< q

max

= 16,5 м/мин. Следовательно, движение происходит беспрепятственно. Значе-

нию q

i+1

= 13,3 м/мин соответствует значение плотности людского потока D

= 0,25 м2/м2,

i+1

i+1

а ему – значение скорости движения V= 53,1 м/мин.

Пример 2.

Слияние людских потоков

Схема расчетной ситуации представлена на рис. П5.2. К границе участка i+1 с предше- ствующих ему участков i и j одновременно подходят людские потоки, имеющие параметры q = 10,23 м/мин, V = 68,2 м/мин, D = 0,15 м2/м2 и q = 3 м/мин, V = 100 м/мин, D = 0,03 м2/м2.

iiijjj

b =b= 2 м, b =1,5м. Все участки пути – горизонтальные. Требуется определить парамет-

ii+1j

ры движения людского потока q

, V , D

на последующем участке пути i+1.

Решение

i+1i+1

i+1

Интенсивность движения на участке i+1 с учетом слияния людских потоков опре- деляется по формуле:

qi 1 

∑qb 

bi 1

qibi  q jbj

3923830489014556950-51453bi 1

b

i

i+1

Граница участков i+1

b

i

b

i+1

Рис. П5.2. Слияние людских потоков

Следовательно, движение происходит беспрепятственно. Значению интенсивности

движения q

i+1

= 12,48 м/мин соответствует значение плотности людского потока D

=

i+1

i+1

0,31 м2/м2, а ему – значение скорости V= 46,8 м/мин.

Пример 3.

Проверка слияния людских потоков

Исходная расчетная ситуация изображена на рис. П5.3. В начальный момент вре-

0

мени t головные границы людских потоков с боковых направлений по участкам с осями

и 2 достигли границ с участком А (соответственно, 1–А и 2–А). Расстояние между ося- ми участков путей эвакуации с боковых направлений L составляет: 1 вариант: L = 15 м; 2 вариант: L = 10 м.

b = 2 м

1

b = 2 м

2

Замыкающая граница потока

N = 20 чел.

1

f = 0,1 м2

N = 20 чел.

2

f = 0,1 м

2

2

1

V = 80 м/мин

1

q = 8 м/мин

1

Головная граница потока

1

D = 0,1 м2/м2

D = 0,1 м /м

22

2

V = 80 м/мин

2

q = 8 м/мин

2

A

Граница участков 1–А

и 2–А

L

1

2

Требуется определить, будет ли происходить слияние людских потоков с боковых направлений при их движении по общему пути А и как будет развиваться процесс после достижения головной границей потока 1 сечения общего пути А, проходящего по оси 2.

b = 3,2 м

А

Рис. П5.3. Проверка слияния людских потоков

Решение

При переходе людских потоков с боковых проходов, имеющих ширину b = b = b

= 2 м,

п12

А

A

на общий путь шириной b = 3,2 м интенсивность их движения q изменяется, и ее зна-

чение составляет

A1 1А2 2А

q = q b / b = q b / b = 8·2 / 3,2 = 5 м/мин.

По таблице приложения или по формуле определяем, что этому значению интенсив-

A

ности движения по горизонтальному пути соответствует плотность потока D = 0,05 2/м2

А

и скорость движения V = 100 м/мин. Следовательно, последний человек в потоках с боко-

п

п

п

1

2

п

п

вых направлений покинет проходы за время t = l / V = l / V = l / V

= 10 / 80 = 0,125 мин.

(Это время может быть определено и следующим образом: t = l / V = l b D / V D b =

ппп

п п п

п п п

= N f / q b = 2 / 8·2 = 0,125 мин). За это время (Δt = t ) головные границы потоков пере-

пп пАп

местятся по общему пути на расстояние

ААА

Δl = V ·Δt = 100·0,125 = 12,5 м.

Головная граница потока 1

Головная

Замыкающая границаграница потока 2потока 2

A

D = 0,05

А

D = 0,05

А

Замыкающая граница потока 1

l= 12,5 м

п1

L = 15 м

1

l = 2,5 м

2

l= 12,5 м

п2

Если расстояние между осями боковых проходов составляет L = 15 м (вариант 1), то людские потоки в этот момент займут положение, показанное на рис. П5.4.

b = 3,2 м

А

Рис. П5.4. Положение людских потоков на общем пути при L = 15 м через 0,125 мин. Как видно, слияния людских потоков с боковых направлений на общем пути в дан-

ном случае не происходит: головная граница потока 1 не успевает достичь границы воз- можного слияния (сечение участка А по оси 2) до того как его пройдет замыкающая гра- ница потока 2.

Иное положение складывается при планировочном решении с рас- стоянием между осями боковых проходов L = 10 м (вариант 2). В этом слу- чае движение людских потоков по общему пути происходит за время ΔtА = tп = 0,125 мин в несколько этапов.

Первый этап

А

А

За время Δt* = L / V = 10 / 100 = 0,1 мин. головная граница потока 1 достигнет

бокового прохода, расположенного по оси 2, из которого выход потока к этому времени

п

еще не успеет закончится (t = 0,125 мин). Положение людских потоков в этот момент

А

(Δt = 0,1 мин) показано на рис. П5.5.

Замыкающая граница потока 1

D = D = 0,1

12

Граница слияния потока 1

Головная граница потока 2

А

D= 0,05

1,1

D= 0,05

2,1

l= 10 м

1,1

L = 10 м

l= 10 м

2,1

1

2

А

l= 2 м

1,2

b = 3,2 м

А

Рис.П5.5. Положение людских потоков в момент Δt = 0,1 мин.

С этого момента начинается слияние людских потоков: потока 1 и части потока 2, не успевшей выйти к этому времени из бокового прохода 2. Интенсивность движения

в этой части q* = (q b + q b ) / b

= (8·2 + 8·2) / 3,2 = 10 м/мин. Этому значению интенсив-

A1 12 2А

A

ности движения соответствует плотность потока D* = 0,1455 м2/м2 и скорость движения

V

A

А

* = 69,2 м/мин. Поскольку q*

< q

max

= 16,5 м/мин, то выход части людского потока из бо-

кового прохода по оси 2 продолжается беспрепятственно и продолжается еще 0,025 мин.

1+2

А

За это время слившаяся часть потока пройдет на расстояние l= 0,025 V* = 1,7 м. За это

же время замыкающая граница впереди идущей части потока 2, продолжая двигаться

А

со скоростью V = 100 м/мин, пройдет расстояние 2,5 м. Таким образом, на общем пути

Замыкающая часть потока 1

Слившаяся часть потоков

Замыкающая граница потока 2, часть 1

Головная граница потока 2

А

D= 0,05

1,1

D

1+2

1,2

L = 10 м

l= 10 м

l

1+2

D= 0,05

2,1

Δll= 10 м

2,1

L = 12,5 м

1

2

А

между передней частью потока и его слившейся частью образуется разрыв Δl = 0,8 м. По- ложение людских потоков в момент t = 0,125 мин показано на рис. П5.6.

b = 3,2 м

А

Рис. П5.6. Положение людских потоков в момент t = 0,125 мин.

Пример 4.

Образование скоплений людей

Исходная расчетная ситуация приведена на рис. П.5.7. Людской поток, состоящий из N = 50 чел., имеющих среднюю площадь горизонтальной проекции f = 0,125 м2/чел, располагается в конце рассматриваемого (первого) участка горизонтального участка пути

1

1

1

с плотностью D = 0,24 м2/м2. Этот участок, имеющий длину L = 18,4 м и ширину b =

2

м, заканчивается дверным проемом шириной b (второй участок), за которым находится

3

горизонтальный участок шириной b = 2 м (третий участок).

D = 0,24 м2/м2

1

q = 13,03 м/мин

1

V = 54,31 м/мин

1

L = 13,0 м

n1

ΔL = 5,4 м

2

L = 0

2

L = 18,4 м

1

L

2

22

b

0

Требуется проанализировать влияние на динамику движения людского потока воз- можной ширины дверного проема: b = 1,6 м (вариант 1) или b = 1,2 м (вариант 2).

Рис. П5.7. Исходная расчетная ситуация

Решение

1

п

Поскольку поток имеет плотность D = 0,24 м2/м2, то его длину l можно определить

по формуле l = Nf / D b = 50·0,125 / 0,24·2 = 13,0 м. Следовательно, его головная (перед-

– l

= L

=

п11 1

1

1

п1

няя, фронтальная) граница находится от дверного проема на расстоянии Δl

= 18,4 – 13,0 = 5,4 м (что и показано на рис. П3.7 а). Скорость движения людского потока плотностью D = 0,24 м2/м2 по горизонтальному пути составляет V = 54,31 м/мин, интенсив-

1

1

ность движения – q

= 13,03 м/мин. Тогда время движения Δt

1

фронтальной границы потока

1

1

1

до дверного проема равно: Δt = Δl / V = 5,4 / 54,31 = 0,1 мин. Положение людского потока

D = 0,24 м2/м2

1

L = 13,0 м

n1

L = 0 м

2

L = 18,4 м

1

L

3

2 м

1,6

в этот момент времени показано на рис. П5.8.

Рис. П5.8. Состояние людского потока при подходе к дверном проему

2

Дальнейшее развитие процесса зависит от принятой ширины последующего участ- ка пути – дверного проема b .

2

Вариант 1: b = 1,6 м.

Определиминтенсивностьдвижения(q )людскогопотокачерезпроем:q =q =q b /b =

0201 12

2max

= 13,03·2 / 1,6 = 16,28 < q= 19,6 м/мин, то есть соблюдается равенство пропускных

способностей смежных участков пути: q b = q b

и движение через проем происходит

1 12 2

беспрепятственно, без образования скопления людей перед ним. Следовательно, время

1

движения людского потока по участку пути длиной L складывается из времени подхода

1

фронтальной границы потока к проему (Δt ) и времени движения последнего человека в

1

п

= l

п1

потоке (замыкающей границы потока) до границы проема t/ V ; время движения че-

1

2

рез проем t в данном случае равно 0. Таким образом, время движения t

людского потока

по рассматриваемому участку составит

1

1

+ l

1

t

1

п

п1

I = Δt + t = Δt/ V = 0,1 + 13 / 54,31 = 0,34 мин.

Время движения последнего человека в потоке по участку пути, занятому потоком, может быть подсчитано и по формуле

t = Δt + N / q b = Δt + N / q b

= 0,1 + 6,25 / 16,28·1,6 = 0,34 мин.

п1f1 11f2 2

1

Но в данном случае, поскольку людской поток проходит весь участок эвакуаци-

1

онного пути длиной L

1

1

рассчитать и проще:

с постоянной скоростью V , время его движения по нему можно

2

Вариант 2: b

I

t

1

= 1,2 м.

= L / V

= 18,4 / 54,3 = 0,34 мин.

Определим интенсивность движения (q ) людского потока через проем: q = q = q b /

2201 1

b = 13,03·2 / 1,2 = 21,72 > q= 19,6 м/мин, т. е. равенство пропускных способностей смеж-

20max

ных участков пути не соблюдается: q b ≠ q b

и перед проемом образуется скопление лю-

1 12 2

2Dmax

дей, через который люди двигаются с интенсивностью q= 2,5 + 3,75b = 2,5 + 3,75·1,2 =

D = 0,09 м2/м2

ск

b

ск

L = 0

2

L = 18,4 м

1

L

3

b = 1,2 м

0

= 7 м/мин. Соответствующая ситуация показана на рис. П5.9.

Рис. П5.9. Образование скопления перед проемом

Другими словами можно сказать, что величина потока Р = q b , подходящего к про-

11 1

ему шириной b , больше пропускной способности проема при этой ширине Q = b q, и

22 2Dmax

п

2

время ухода потока с участка 1 определяется временем его движения через проем t = t =

= N / q b , где q = q, то есть время нахождения людского потока на участке 1 длиной L

f2 2

22Dmax1

складывается, как и в варианте 1, из времени подхода его фронтальной границы к проему

1

по участку Δl = 5,4 м со скоростью V = 54,31 м/мин и времени движения всего потока

через проем (последнего человека в скоплении, образовавшемся перед проемом):

tII = Δt + t

= Δl / V

+ N / b q

= 0,1 + 6,25 / 7·1,2 = 0,844 мин.

11п

1f2

2Dmax

Параметры людского потока после проема на участке 3 формируются в зависимо- сти от хода процесса на предшествующих участках пути.

2

В первом варианте при b = 1,6 м параметры потока на участке 3 определяются

по значению интенсивности движения q = q b / b = 16,28 · 1,6 / 2 = 13,03 м/мин = q

32 231

3

1

3

1

и, соответственно, D = D = 0,24 м2/м2, V = V = 54,31 м/мин.

2

Во втором варианте при b = 1,2 м параметры потока на участке 3 принимаются

согласно модели, принятой ГОСТ 12.1.004, при значении q = b / b = 1,2·7 / 2 = 4,2 м/мин,

323

то есть D = 0,042, V = 100 м/мин (рис. П5.10) (подробнее см. в Примере 7).

D = 0,04 м2/м2

3

L

L = 18,4 м

1

n2

L

3

Рис. П5.10. Разуплотнение людского потока

b = 1,2 м

0

33

Пример 5.

Время выхода людей с участка эвакуационного пути при образовании скопле- ний в месте слияния людских потоков

Требуется определить время выхода людей из коридоров j и i на участок i+1 при образовании скопления в месте слияния людских потоков, рис. П5.11. Параметры движе- ния на участке i: q = 12 м/мин, N = 60 чел., на участке j: q = 9 м/мин, N = 30 чел. Ширина

iiji

участков: b = 1,5 м, b = b= 2 м. Участки пути горизонтальные. Площадь горизонтальной

jii+1

Участок j

Участок i

Участок i+1

проекции людей 0,125 м2.

Рис. П5.11. Слияние людских потоков при образовании скопления

Решение

Интенсивность движения на участке i+1 в месте слияния людских потоков опреде- ляется по формуле:

qi 1 

∑qb 

bi 1

qibi  q jbj

bi 1

следовательно, образуется скопление людей и задержка движения.

Для определения времени выхода людей с участков i и j, необходимо установить долю участия сливающихся людских потоков в образовании максимальной плотности.

Поскольку скопление людей происходит на всех участках пути, то есть все потоки задерживаются в месте слияния, интенсивность их движения оказывается одинаковой,

max

соответствующей плотности скопления D, а значения пропускных способностей опре-

деляются шириной участков. Следовательно, долю участия γ каждого из сливающихся потоков в образовании объединенного потока максимальной плотности и в скоплении людей можно принимать пропорционально ширине каждого участка:

i 

bi ; 

 bj

 bj ,

 b

где Σb – суммарная ширина участков i и j.

Процесс слияния идет с участием всех потоков до того момента, когда какой-либо из потоков иссякнет, то есть когда его замыкающая часть выйдет к месту слияния. С этого момента соответственно меняется доля участия потоков, продолжающих слияние, так

как Σb становится меньше на ширину участка, поток которого закончил слияние. Про-

цесс таким же образом продолжается до полного завершения.

Доля участия в скоплении потока с участка j:

  1,5  0,43.

j1,52

Доля участия в скоплении потока с участка i:

  2  0,57.

i1,52

Иначе говоря, потоки на участке i+1 займут как бы часть ширины прохода, равную:

jj

∆b = bγ = 2 · 0,43 = 0,86 м, а на долю потока, двигающегося в проходе, останется

ii

∆b = bγ = 2 · 0,57 = 1,14 м.

Тогда люди с участка j выйдут за время

Иными словами, продолжительность скопления составит 0,32 мин., так как прекра- тится пополнение потока в месте слияния на участке +1.

i

Для того чтобы определить время выхода людей с участка i необходимо рассчитать количество людей N ', которое покинуло указанный участок за время существования ско- пления людей (0,32 мин).

N ' = qскΔb t ск = 13,5  1,14  0,32 = 4,92 м2

или 39,36 человека.

iii i

Время выхода оставшегося количества людей с участка i составит

4415282274512i

i

Тогда время выхода людей с участка i составит t

j

а с участка j, как было установлено ранее, t = 0,32 мин.

= tск + t' = 0,32 + 0,28 = 0,6 мин.,

Пример 6.

Количество людей, формирующих скопление

Требуется определить количество людей, которые будут формировать скопление лю-

эт

дей. Параметры движения людей на этажах следующие: количество людей – N = 60 чел.,

эт

ширина выхода с этажа в лестничную клетку b= 1,2 м, интенсивность выхода людей

л

эт

через проем q = 14 м/мин. Длина пути по лестнице между этажами Δl = 10 м, ширина

л

лестничного марша b = 1,35 м (рис. П5.12). Площадь горизонтальной проекции эвакуи-

рующихся f = 0,125 м2.

2146274160427Горизонтальный участок

Этаж nN = 30 чел.

Участок 1

эт

эт

Дверной проем:b = 1,2 м

Движение по лестнице вниз

l = 10 м

Горизонтальный участок

Этаж n–1

N = 30 чел.

Участок 2

Решение

Лестница вниз Рис. П5.12. Исходная ситуация

Параметры движения людей на лестнице.

Участок 1.

л

скорость движения людей по лестнице составит V

,

= 74.1 м/мин. Тогда эвакуирующиеся

л

л

л

пройдут путь между этажами за время Δt = Δl / V = 10 / 74.1 = 0,13 мин.

эт

Время эвакуации с этажа t при беспрепятственном движении потока по лестнице вниз составило бы:

t

= Nэт f

этb q

= 60  0,125 = 12,44 м/мин 1,2  14

л эт

л

эт

Поскольку Δt < t , то на лестнице (на границе участка 2) происходит слияние люд-

ских потоков.

Участок 2. Происходит слияние людских потоков:

2q b

q = эт эт

lb

= 2  14  1,2 = 12,44 м/мин,

1,35

л

что больше максимальной интенсивности движения по лестнице вниз, равной 16 м/мин.

Следовательно, в месте слияния людских потоков, выходящих с этажа и спускающих- ся по лестнице, образуется скопление людей и задержка движения. Количество людей,

которые попадут в скопление, определяется исходя из количества людей, которые успеют выйти с этажа n–1.

Определим количество людей N', которое успеет выйти с этажа до момента образо-

л

вания скопления в момент Δt = 0,13 мин.

эт

N' = q

b

Δt

этл

= 14 · 1,2 · 0,13 = 2,18 м2 = 17,4 чел.

Тогда общее количество людей, которое будет формировать в этот момент скопле-

ние на уровне каждого этажа (кроме нижнего), составит

N

эт

ск

= 2(0,125N – N' ) = 2(60 · 0,125 – 2,18) = 10,64 м2 = 85,1 чел.

(принимаем 86 чел.).

При этом следует учитывать долю участия потоков в образовании общего потока

эт

л

с максимальной плотностью: γ = 1,2 / 2,55 = 0,471; γ

= 0,529. Следовательно, время

эт

эт

эт

эвакуации (Δt ) оставшихся людей с этажа ΔN = f (N – N') = 0,125(60 – 17,4) = 5,33 м2

Dmax

или 42,6 чел. при образовании максимальной плотности на лестнице с q= 7,2 м/мин

составит

Δt

эт

эт

=ΔN

/ γ

b

эт эт

q

Dmax

= 5,33 / (0,471·1,2·7,2) = 1,31 мин.,

а общее время эвакуации этажа

эт

л

t

эт

= Δt + Δt = 1,31 + 0,13 = 1,44 мин.

Таким образом, время эвакуации людей с этажа увеличилось из-за образования ско- пления на лестнице на 0,99 мин или в 3,2 раза.

Части потоков с максимальной плотностью, двигаясь по лестнице вниз между эта- жами со скоростью 8 м/мин, достигнут ниже расположенных этажей через 1,25 мин, то есть практически догонят замыкающую границу предыдущей части потока с такой же плотностью. Вся лестница (кроме последнего этажа) оказывается заполненной потоком максимальной плотности.

Пример 7.

Параметры людского потока на участке пути после образования на его грани- це скопления людей

i

Необходимо определить параметры движения людей qi+1, Vi+1, Di+1 на участке i+1 с учетом образовавшегося скопления D = 0,9 м2/м2 на границе между участками i и i+1

(рис. П5.12). Участки пути горизонтальные.

D = 0,9 м2/м2

i

D

i+1

– ?

ii+1

Рис. П5.12. Исходная ситуация

При образовании на границе участков пути скопления людей возможны два вариан- та дальнейшего развития процесса.

Вариант 1. Переходя на последующий после скопления участок пути, свободный от людей, людской поток сохраняет параметры движения, сформировавшиеся на предшеству-

i+1,max

ющем участке, то есть максимальную плотность – Dи соответствующие ей скорость

V= V

и интенсивность движения q= q

. Именно такая модель развития процесса

i+1

Dmax

i+1

Dmax

предусматривается ГОСТ 12.1.004–91*: «…интенсивность и скорость движения людского

i+1

потока по участку пути [i+1] определяют по табл. 2 при значении D = 0,9 и более», то есть

D

i+1

= 0,9 м2/м2, V

= 15 м/мин (рис. П5.13).

D = D

ii+1

= 0,9 м2/м2

i

i+1

Рис. П5.13. Параметры людского потока на участке пути после образования скопления людей на его границе, согласно положениям ГОСТ 12.1.004–91*

Вариант 2. Переходя на последующий после скопления участок пути, люди, имея перед собой свободное пространство, увеличивают скорость своего движения. Количе- ство людей, которое переходит на участок i+1 в единицу времени Δt (в минуту) через каждый метр границы между участками i и i+1 определяется интенсивностью движения людского потока, выходящего с участка i. Таким образом, в этом варианте, также как и

в первом, q

i

= q

i+1

= q

Dmax

и количество людей, которое может оказаться на участке i+1 за

время Δt (величина потока Р

= q b

), определяется пропускной способностью грани-

i+1

i+1 i+1

цы участка Q

= q b

= D, Р

= Q . Иными словами можно сказать: предшествующий

ii i+1

i+1

i+1i

Δt

участок является для рассматриваемого участка i+1 источником людского потока – N =

i

= Q Δt. Вопрос состоит в том, как поведут себя эти люди, оказавшись на свободном участ- ке i+1? В данном случае рассматривается вариант поведения, при котором люди, имея свободное пространство, могут увеличить скорость своего движения и благодаря этому

i+1

удаляться от границы участков на расстояние Δl , гораздо большее, чем то, на которое

Dmax

они успели бы уйти, двигаясь с прежней скоростью V. В результате, плотность разме-

щения людей (N ), успевших перейти за время Δt на участок i+1, значительно снизится,

до значения D

Δt

= N / b Δl

. Раскроем это соотношение:

i+1

Δti+1

D

i+1

= b q

Δt / b

V Δt = q D

/ V .

Отсюда D V

i+1

= q.

i+1

Dmax

i+1 i+1

max

i+1

i+1 i+1

Dmax

Этому соотношению на горизонтальных путях при движении повышенной ак-

i+1

тивности соответствуют (табл. 2 ГОСТ 12.1.004) значения D= 0,27 м2/м2

и V

i+1

= 50,8 м/мин, то есть происходит разуплотнение людского потока (рис. П5.14).

ii

D = 0,9 м2/м2D = 0,27 м2/м2

i

i+1

Рис. П5.14. Параметры людского потока на участке пути при его разуплотнении после образования скопления людей на границе смежных участков

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

ПОРЯДОК РАСЧЕТА АЛГОРИТМА ПОЭТАПНОЙ ЭВАКУАЦИИ

Расчет параметров движения людских потоков

Определив расчетом необходимость проектирования поэтапной эвакуации (про- должительная по времени эвакуация людей и образование на лестнице высоких травмо- опасных плотностей), следует выделить следующие параметры: время выхода людей с этажа, интенсивность выхода с этажа и параметры движения по лестничной клетке.

Определение количества соседних этажей, исключающего образование ско- пления в лестничной клетке

Критерием выбора количества этажей является выполнение условия беспрепят- ственного движения:

лм

ΣΡ  Q

где ΣΡ – суммарная величина людского потока, подходящего к месту слияния, чел/мин;

Q

лм

– пропускная способность лестничного марша, чел/мин.

Как правило, количество соседних этажей, которые можно эвакуировать одновре-

менно в высотном здании, составляет от одного до трех.

Определение расстояния между блоками одновременно эвакуируемых этажей

тр

Определим требуемое расстояние l

чения их слияния

между этажами (блоками этажей) для исклю-

= t

г

l

V ,

трр.эт

где t

р.эт

расчетное время эвакуации людей с этажа, мин.; V

скорость движения голов-

г

ной части потока, м/мин.

Тогда количество этажей n

, которые должны разделять расчетные блоки этажей

для исключения их слияния:

эт

n

/ l

= l

,

эттрэт.л.м

где l

эт.л.м

– длина пути по лестничному маршу между соседними этажами, м.

Определение интервалов подачи сигналов к началу эвакуации для блоков этажей

Время подачи сигнала к началу эвакуации для следующего расчетного блока эта- жей tэ определяется из соотношения:

t

= t

где t

+ t

,

эвр.этдв

эв.эт

время эвакуации людей с этажа, мин.; t

время движения людей, исключа-

дв

ющее слияния людских потоков из различных блоков (головной части потока с выше-

дв

з

тр

лежащих этажей и замыкающей части потока с нижележащих этажей), t = (l + dl) / V ,

где dl – расстояние, необходимое для исключения слияния головной части потока с выше-

з

лежащих этажей и замыкающей части потока с нижележащих этажей; V – скорость дви-

жения замыкающей части потока, м/мин.

Разработка концепции алгоритма организации эвакуации

На основе анализа реальных пожаров, практики тушения пожаров, общей прак- тики организации эвакуации людей из высотных зданий целесообразно реализовать сле- дующий порядок эвакуации: приоритет отдается эвакуации этажа пожара и вышележа- щего этажа (если это допустимо исходя из условия беспрепятственности движения), за- тем вышележащих этажей (этажа), далее нижележащих этажей (этажа), а в дальнейшем – последовательной эвакуации с самых высоких этажей до самых низких этажей здания.

Составление алгоритма поэтапной эвакуации

Пример составленного алгоритма поэтапной эвакуации приведен в табл. П6.1 и П6.2.

Таблица П6.1

Пример алгоритма полной пешеходной поэтапной эвакуации людей

Этаж пожара Время начала эвакуации людей с этажей, мин.

46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35

46 0 0 5,88 5,88 11,76 11,76 17,64 17,64 23,52 23,52 29,4 29,4

45 0 0 5,88 5,88 11,76 11,76 17,64 17,64 23,52 23,52 29,4 29,4

44 5,4 0 0 5,4 12,0 12,0 17,88 17,88 23,76 23,76 29,64 29,64

43 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0 17,88 17,88 23,76 23,76 29,64 29,64

42 17,4 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0 17,4 23,28 23,28 29,16 29,16

41 17,4 17,4 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0 23,28 23,28 29,16 29,16

40 17,4 17,4 23,28 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0 23,28 29,64 29,64

39 17,4 17,4 23,28 23,28 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0 29,64 29,64

38 17,4 17,4 23,28 23,28 29,64 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0 29,64

37 17,4 17,4 23,28 23,28 29,64 29,64 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0

36 17,4 17,4 23,28 23,28 29,64 29,64 17,4 5,4 5,4 0 0 12,0

35 10,80 10,80 16,68 16,68 22,56 22,56 28,44 28,44 5,4 5,4 0 0

Пояснения. Например, пожар произошел на 40-м этаже. После обнаружения пожара сигнал о начале эвакуации подается на этажи 40 и 41. Спустя 5,4 мин. – на этажи 42 и

43. Спустя 12 мин. команда к началу эвакуации подается на этажи 38 и 39. Через 5,4 мин. (то есть спустя 17,4 мин. после обнаружения пожара) эвакуация последовательно органи- зуется с самых верхних этажей блоками по два соседних этажа.

Таблица П6.2

Пример алгоритма полной комбинированной поэтапной эвакуации с использованием лифтов

Этаж пожара Время начала эвакуации людей с этажей, мин

46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35

46 0 0 5,88 5,88 11,76 11,76 17,64 17,64 Л2 Л2 Л1 Л1

45 0 0 5,88 5,88 11,76 11,76 17,64 17,64 Л2 Л2 Л1 Л1

44 5,4 0 0 5,4 12,0 12,0 17,88 17,88 Л2 Л2 Л1 Л1

43 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0 17,88 17,88 Л2 Л2 Л1 Л1

42 17,4 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0 17,4 Л2 Л2 Л1 Л1

41 17,4 17,4 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0 Л2 Л2 Л1 Л1

40 17,4 17,4 Л2 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0 Л2 Л1 Л1

39 17,4 17,4 Л2 Л2 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0 Л1 Л1

38 17,4 17,4 Л2 Л2 Л1 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0 Л1

37 17,4 17,4 Л2 Л2 Л1 Л1 5,4 5,4 0 0 12,0 12,0

36 17,4 17,4 Л2 Л2 Л1 Л1 17,4 5,4 5,4 0 0 12,0

35 10,80 10,80 16,68 16,68 Л2 Л2 Л1 Л1 5,4 5,4 0 0

Примечания. Индекс «Л» означает, что людей с этажа целесообразно эвакуиро- вать с помощью лифтов. Цифры рядом с индексом обозначают очередность эвакуации лифтами. Эвакуация с помощью лифтов продолжается до тех пор, пока время эвакуации

с помощью лифтов не будет превышать время ожидания сигнала к началу пешеходной эвакуации.

Пояснение. Рассмотрим схожую ситуацию – пожар произошел на 40-м этаже. После пожара сигнал о начале эвакуации подается на этажи 40 и 41. Лифты направляются на этажи 35 и 36. Спустя 5,4 мин. организуется эвакуация этажей 42 и 43. После эвакуации

населения этажей 35 и 36, лифты направляются на этажи 37 и 44. Спустя 17,4 мин., ко- манда к началу эвакуации подается на этажи 38 и 39.

При полной поэтапной эвакуации людей с использованием лифтов по сравнению с полной одновременной эвакуацией удается добиться увеличения скорости движения людей в 7 раз (с 7 до 50 м/мин), и уменьшения плотности людских потоков на лестничной клетке в 3 раза (с 9 до 3 чел/м2), что обеспечивает беспрепятственность эвакуации и ведет к снижению ее продолжительности в 3–4 раза.

Учебное издание

ХОЛЩЕВНИКОВ Валерий Васильевич САМОШИН Дмитрий Александрович ПАРФЕНЕНКО Александр Павлович КУДРИН Иван Сергеевич

ИСТРАТОВ Роман Николаевич БЕЛОСОХОВ Иван Романович

ЭВАКУАЦИЯ И ПОВЕДЕНИЕ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

Учебное пособие

Технический редактор Ю. В. Тихомирова

Подписано в печать 25.06.2015 г. Формат 60×90 1/ .

16

Печ. л. 16,5. Уч.-изд. л. 11,4. Бумага офсетная.

Тиражэкз. Заказ №

Академия ГПС МЧС России 129366, Москва, ул. Б. Галушкина, 4

Скачать

Просмотров 3654

Загрузка файлов доступна только зарегистрированным пользователям.

Авторизируйтесь или зарегистрируйтесь. Закрыть ×