Методика определения расчетного времени эвакуации людей (упрощенная аналитическая модель движения людского потока)

Введение

Как считает ряд специалистов, изучающих  особенности поведения людей  при пожарах, принятые представления  о реагировании на сигналы опасности  являются далеко не согласующимися с  реальностью. Например, время реагирования на сигнал тревоги по психофизиологическим возможностям составляет всего 0,1-0,2с. Однако, результаты проведенных наблюдений в реальных ситуациях показывают, что реакция на сигнал крайней (смертельной) опасности бывает значительно более замедленной и может достигать 10 мин и более.

Многие авторы получили данные, подчеркивающие, что информация о пожаре воспринимается скептически, в результате только 20% людей будут эвакуироваться немедленно. Такое поведение проявляется особенно ярко, если люди не видят непосредственных признаков развивающегося пожара. Первые действия людей при пожаре, как правило, связаны с желанием проверить информацию о пожаре, подготовиться к эвакуации (собрать вещи, выключить электрооборудование), обсудить информацию с коллегами и т.п. При пожаре, у людей также отмечается тенденция к потере чувства времени, которая часто приводит к трагическим последствиям.

 Что касается конкретных  результатов исследований, то было  установлено, что женщины более  склонны к оповещению о пожаре, мужчины – к тушению пожара; пожилые люди в целом менее склонны к активным действиям. Экспериментально подтверждена более высокая вероятность пострадать при пожаре при отсутствии противопожарной подготовки. Видимость пламенного горения, мощность теплового потока, распространение и плотность дыма будут влиять на намерение немедленно покинуть здание, тушить пожар, на выбор направление движения и др. 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 здания. Это связано, как правило, с нежеланием покидать здание, склонностью к защите своего жилища, продолжительностью сбора вещей и др.

Осознав опасность 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. Поэтому, обсуждая вопросы поведения людей при пожарах, нельзя обойти вниманием термин «паника». Происхождением термин обязан греческой мифологии, в которой бог лесов Пан изображался в виде человека с козлиными рогами, копытами и бородой и внушавший людям безотчетный ужас при своем появлении.

Согласно Большой советской  энциклопедии, паника (от греческого panikon — безотчетный ужас), психологическое  состояние, вызванное угрожающим воздействием внешних условий и выраженное в чувстве острого страха, охватывающего  человека или многих людей, неудержимого неконтролируемого стремления избежать опасной ситуации.

 

Практически все исследователи  отмечают, что паника является «очень нетипичной реакцией» и что это  «статистически нечастый вид поведения». Шокирующие воображения случаи выпрыгивания людей из окон здания при пожаре вызваны призрачной надеждой спастись и/или избежать мучительной смерти от огня. Возвращение людей в горящее здание, вполне может иметь под собой 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, как это часто преподносят бульварные газеты.

Характерная особенность современного строительства - увеличение количества зданий с массовым пребыванием людей. К их числу можно отнести крытые культурно-спортивные комплексы, кинотеатры, клубы, магазины, производственные здания и т.д. Пожары в таких помещениях нередко сопровождаются  травмированием  и гибелью людей. В первую очередь это относится к быстроразвивающимся пожарам, представляющим реальную опасность для человека уже через несколько минут после их возникновения и отличающимся интенсивным воздействием на людей опасных факторов пожара (МП). Наиболее надежный способ обеспечения безопасности людей в таких условиях - своевременная эвакуация из помещения, в котором возник пожар. Эвакуация представляет собой процесс организованного движения людей через безопасный путь, ведущий в безопасную при пожаре зону.  Данные по необходимому времени эвакуации являются исходной информацией для расчета уровня обеспечения безопасности людей при пожарах в зданиях. Таким образом, для определения необходимого времени эвакуации людей из помещения нужно знать динамику МП в зоне пребывания людей (рабочей зоне) и предельно допустимые для человека значения каждого из них. К числу ОФП, которые представляют наибольшую опасность для людей в помещении в начальный период быстроразвивающегося пожара, могут быть отнесены: повышенная температура среды; дым, приводящий к потере видимости; токсичнее продукты горения; пониженная концентрация кислорода.

1. Методика определения расчетного времени эвакуации людей (упрощенная аналитическая модель движения людского потока)

 

Расчетное время эвакуации людей t_р из помещений и зданий устанавливается по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей.

При расчете весь путь движения людского потока подразделяется на участки (проход, коридор, дверной проем, лестничный марш, тамбур) длиной l_i и шириной δ_i. Начальными участками являются проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т.п.

При определении расчетного времени  эвакуации людей длину и ширину каждого участка пути эвакуации  приняты на основании представленных проектных материалов. Длину пути по лестничным маршам, а также по пандусам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур следует считать самостоятельными участками горизонтального пути, имеющими конечную длину l_i.

Расчетное время эвакуации людей t_р определено как сумма времени движения людского потока по отдельным участкам пути t_i по формуле:

t_p = t₁ + t₂ + t₃ +...+ t_i,     (1)

где t₁ – время движения людского потока на первом (начальном) участке, мин;

t₁, t₂, t₃,...t_i – время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка пути, мин.

Время движения людского потока по первому  участку пути t_i, мин, рассчитывается по формуле:

,      (2)

где l₁ – длина первого участка пути, м;

V₁ – скорость движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, м/мин (определяется по таблице 2 в зависимости от плотности D).

Плотность однородного людского потока на первом участке пути D₁ рассчитывается по формуле:

,      (3)

где N₁ – число людей на первом участке, чел.;

δ₁ – ширина первого участка пути, м;

f – средняя площадь горизонтальной  проекции человека, м²/чел. (согласно таблиц 1 )

Таблица 1

Площади горизонтальной проекции взрослых людей

Тип одежды	Ширина а, м	Толщина с, м	Площадь горизонтальной проекции, м2/чел.
летняя весенне-осенняя  зимняя	0,46 0,48 0,50	0,28 0,30 0,32	0,100 0,113 0,125

 

Скорость v₁ движения людского потока на участках пути, следующих после первого, принимается по таблице 2 в зависимости от интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, которую вычисляют для всех участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле:

,     (4)

где δ_i, δ_i-1 – ширина рассматриваемого i-го и предшествующего ему участка пути, м;

q_i, q_i-1 – интенсивности движения людского потока по рассматриваемому i-му и предшествующему участкам пути, м/мин (интенсивность движения людского потока на первом участке пути q = q_i-1 определяется по таблице 2 по значению D₁, установленному по формуле (3).

Если значение q_i, определяемое по формуле (4), меньше или равно q_max, то время движения по участку пути t_i, мин, равно:

,     (5)

при этом значения q_max, м/мин следует принимать равными:

16,5 – для горизонтальных  путей;

19,6 – для дверных проемов;

16,0 – для лестницы  вниз;

11,0 – для лестницы  вверх.

Если значение q_i, определенное по формуле (4), больше q_max то ширину δ_i данного участка пути следует увеличивать на такое значение, при котором соблюдается условие:

q_i ≤ q_max .     (6)

При невозможности выполнения условия (6) интенсивность и скорость движения людского потока по участку i определяется по таблице 2 при значении D = 0,9 и более. При этом следует учитывать время задержки движения людей из-за образовавшегося их скопления.

Время задержки t_з движения на участке i из-за образовавшегося скопления людей на границе с последующим участком (i+1) определяется по формуле:

,    (7)

где N – количество людей, чел.;

f – площадь горизонтальной проекции, м²;

q_{при D=0.9} - интенсивность движения через участок i+1 при плотности 0,9 и более, м/мин;

δ_i – ширина участка, м, при вхождении на который образовалось скопление людей;

q_i - интенсивность движения на участке i, м/мин;

δ_i-1 - ширина предшествующего участка i, м.

Время существования скопления t_ск на участке i определяется по формуле:

.     (8)

Расчётное время эвакуации по участку i, в конце которого на границе с участком (i-1) образовалось скопление людей равно времени существования скопления t_ск. Расчётное время эвакуации по участку i допускается определять по формуле:

.     (9)

Таблица 2

Интенсивность и скорость движения людского потока на разных участках путей эвакуации в зависимости от плотности

Плотность потока D, м2/м2	Горизонтальный путь		Дверной проем, интенсивность q, м/мин	Лестница вниз		Лестница вверх
	Скорость V, v/мин	Интенсивность q, м/мин		Скорость V, м/мин	Интенсивность q, м/мин	Скорость V, м/мин	Интенсивность q, м/мин
0,01	100	1,0	1,0	100	1,0	60	0,6
0,05	100	5,0	5,0	100	5,0	60	3,0
0,10	80	8,0	8,7	95	9,5	53	5,3
0,20	60	12,0	13,4	68	13,6	40	8,0
0,30	47	14,1	16,5	52	15,6	32	9,6
0,40	40	16,0	18,4	40	16,0	26	10,4
0,50	33	16,5	19,6	31	15,6	22	11,0
0,60	28	16,3	19,05	24,5	14,1	18,5	10,75
0,70	23	16,1	18,5	18	12,6	15	10,5
0,80	19	15,2	17,3	13	10,4	13	10,4
0,90 и более	15	13,5	8,5	8	7,2	11	9,9
Примечание — интенсивность  движения в дверном проеме при  плотности потока 0,9 и более равная 8,5 м/мин, установлена для дверного проема шириной 1,6 м и более, а при дверном проеме меньшей ширины интенсивность движения определяется по формуле q = 2,5 + 3,75×δ.

1 — начало участка i

Рис. 1. Слияние людских потоков

При слиянии в начале i-го участка  двух и более людских потоков (рис. 1) интенсивность движения q_i, м/мин, рассчитывается по формуле:

,     (10)

где q_i-1 – интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале i-го участка, м/мин;

δ_i-1 – ширина участков пути слияния, м;

δ_i – ширина рассматриваемого участка пути, м.

Если значение q_i, определенное по формуле (4), больше q_max, то ширина δ_i данного участка пути увеличивается на такое значение, чтобы соблюдалось условие (6). В этом случае время движения по участку i определяется по формуле (7).

2. Определение расчетного (фактического) времени эвакуации  людей

Схема эвакуации представлена на прилагаемых  чертежах.

Весь путь эвакуации разбит на участки, при этом решающими критериями являются:

• изменение ширины эвакуационного пути;
• слияние или разделение людских потоков.

Согласно п. 4.3.3 СП 1.13130.2009 при дверях, открывающихся из помещений в коридоры, за ширину эвакуационного пути по коридору принимается ширина коридора, уменьшенная:

• на половину ширины дверного полотна - при одностороннем расположении дверей;
• на ширину дверного полотна - при двустороннем расположении дверей.

Расчеты проводятся последовательно  по участкам: от самого дальнего до выхода непосредственно наружу.

Площадь проекции взрослого составляет – 0,125 м^2.

3. Обоснование расчетов. Расчетные ситуации.

Выбор расчетных вариантов производится на основании данных по расстановке  людей в помещениях  в соответствии с технологической частью проекта.

3.1. Расчет фактического времени эвакуации из автостоянки.

Автостоянка на отметке  -7.500  рассчитанная на 137 машиномест состоит из двух отсеков, на  97 и 40 единиц, соответственно. Этажи автостоянок  разбиты на три пожарных отсека. Кроме того, на каждом этаже выделены противопожарными стенами 1-го типа три зоны в которых размещаются эвакуационные незадымляемые лестничные клетки, вестибюли перед лестничными клетками в этих зонах оборудованы подпором воздуха при пожаре, Объем этажа разделяется на отсеки за счет устройства откатных пожарных ворот.

Возможное количество людей, находящихся в помещениях принимается согласно проектной документации по количеству машино-мест.