firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2023.32.04.5-14firesmi-1246Research ArticleМАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЛЕКСЫ ПРОГРАММMATHEMATICAL MODELING, NUMERICAL METHODS AND PROGRAM COMPLEXESИмитационное моделирование и критерии решений по противопожарной защите общественных зданийSimulation modelling and decision criteria for fire protection of public buildingshttps://orcid.org/0000-0002-2161-0794ПрисадковВ. И.PrisadkovV. I.

ПРИСАДКОВ Владимир Иванович, д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник

143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12

Vladimir I. PRISADKOV, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Main Researcher

VNIIPO, 12, Balashikha, Moscow Region, 143903

vniipo@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6146-8059МуслаковаС. В.MuslakovaS. V.

МУСЛАКОВА Светлана Витальевна, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник отдела моделирования пожаров и нестандартного проектирования

143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12

Svetlana V. MUSLAKOVA, Cand. Sci. (Eng.), Leading Researcher of Department of Fire Modeling and Non-Standard Design

VNIIPO, 12, Balashikha, Moscow Region, 143903

msv-nika@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6347-3257АбашкинА. А.AbashkinA. A.

АБАШКИН Александр Анатольевич, начальник отдела моделирования пожаров и нестандартного проектирования

143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12

Aleksandr A. ABASHKIN, Head of Department of Fire Mode­ling and Non-Standard Design

VNIIPO, 12, Balashikha, Moscow Region, 143903

vniipo@mail.ruПрисадковК. В.PrisadkovK. V.

ПРИСАДКОВ Константин Владимирович, главный инженер

600000, г. Владимир, ул. Большая Московская, 61

Konstantin V. PRISADKOV, Chief Engineer

Bolshaya Moskovskaya St., 61, Vladimir, 600000

k300572@yandex.ruВсероссийский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствийРоссияAll-Russian Research Institute for Fire Protection of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural DisastersRussian FederationООО «Центр проектно-сметных работ»РоссияDesign and Estimate CenterRussian Federation202324082023324514Copyright © Присадков В.И., Муслакова С.В., Абашкин А.А., Присадков К.В., 20232023Присадков В.И., Муслакова С.В., Абашкин А.А., Присадков К.В.Prisadkov V.I., Muslakova S.V., Abashkin A.A., Prisadkov K.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1246Введение

Введение. Гибкое нормирование определяет цели проектирования системы противопожарной защиты объекта, а пути их достижения выбирает проектировщик. Выполнение поставленной задачи подтверждается проверкой критериев. Цель статьи — показать возможности использования имитационного моделирования для реализации целей гибкого нормирования систем противопожарной защиты общественных зданий.

Теоретические основы имитационного моделирования. Предлагается при имитационном моделировании учитывать индивидуальный пожарный риск и риск материальных потерь при пожаре. Для розыгрыша одного случайного сценария пожара используют утвержденную процедуру расчета индивидуального пожарного риска, входящую в основной блок. Перечень случайных входных величин, области их изменения, розыгрыш значений, обработка результатов моделирования, выбор решений по полученным результатам, управление моделированием проводится во втором блоке имитационной системы.

Результаты и их обсуждение. Применение имитационного моделирования обосновано для выбора рацио­нальных решений по пожарной безопасности. Проектировщик, исходя из условий объекта и требований пожарной безопасности, может выбрать критерий и систему защиты объекта, решив многокритериальную задачу. Предложены модели для оценки надежности использования первичных средств пожаротушения, тушения пожарной охраной пожара в очаге, надежности противопожарных строительных конструкций, противо­пожарных дверей, отдельных или в составе противопожарных преград. Сформулирована система критериев, включающих критерии: индивидуального пожарного риска, приведенных затрат, «запаса времени эвакуации», необходимого времени эвакуации. На основе статистики, полученной в результате имитационного моделирования, проектировщик определяет искомые показатели. Приведена формула для расчета числа испытаний в зависимости от точности определения математического ожидания, дисперсии случайных величин статистических параметров.

Выводы

Выводы. Предложено в рамках гибкого нормирования при проектировании систем противопожарной защиты использовать имитационное моделирование по методу Монте-Карло. Систематизированы критерии принятия решений, учитывающие характеристики пожарных рисков. Приведены расчетные оценки эффективности ряда противопожарных мероприятий.

Introduction

Introduction. Flexible rationing determines the design objectives of the fire protection system of the object, and the ways to achieve them are chosen by the designer. The fulfilment of the set task is confirmed by the verification of criteria. The purpose of the article is to show the possibilities of using simulation modelling to implement the objectives of flexible rationing of fire protection systems of public buildings.

Theoretical foundations of simulation modelling. It is proposed to take into account individual fire risk and the risk of material losses in case of fire during simulation modelling. To draw one random fire scenario, an approved procedure for calculating individual fire risk is used, which is included in the main block. The list of random input variables, the areas of their change, the drawing of values, the processing of simulation results, the choice of solutions based on the results obtained, modelling control is carried out in the second block of the simulation system.

Results and their discussion. The application of simulation modelling is justified for the choice of rational decisions on fire safety. The designer based on the conditions of the object and fire safety requirements can choose the criterion and system of object protection by solving a multi-criteria problem. Models for assessing the reliabi­lity of the use of primary fire extinguishing means, fire extinguishing by the fire brigade in the fire centre, reliability of fire protection building structures, fire doors, separate or as part of fire barriers are proposed. The system of criteria is formulated, including the following criteria: individual fire risk, reduced costs, “evacuation time reserve”, necessary evacuation time.

On the basis of statistics obtained as a result of simulation modelling, the designer determines the required indicators. The formula for calculating the number of tests depending on the accuracy of determining the mathe­matical expectation, dispersion of random values of statistical parameters is given.

Conclusions

Conclusions. It is proposed to use Monte Carlo simulation modelling in the framework of flexible rationing when designing fire protection systems. Decision-making criteria that take into account the characteristics of fire risks are systematized. Calculated estimates of the effectiveness of a number of fire-fighting measures are given.

гибкое нормированиеимитационная системарациональный вариантслучайные факторыпожарный рискflexible rationingsimulation systemrational variantrandom factorsfire riskReferencesTinaburri А. Princiles for Monte Carlo agent-based evacuation simulations including occupants who need assistance. From RSET to RISET // Fire Safety Journal. 2022. Vol. 127. P. 103510. DOI: 10.1016/j.firesaf.2021.103510Tinaburri А. Princiles for Monte Carlo agent-based evacuation simulations including occupants who need assistance. From RSET to RISET. Fire Safety Journal. 2022; 127:103510. DOI: 10.1016/j.firesaf.2021.103510Присадков В.И., Муслакова С.В., Костерин И.В., Фадеев В.Е., Шамаев A.M. Инженерный метод выбора рационального варианта противопожарной защиты объектов с экономической ответственностью // Пожаро­взрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2016. № 8. С. 49–57. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.08.49-57Prisadkov V.I., Muslakova S.V., Kosterin I.V., Fadeev V.E., Shamaev F.M. Engineering method of selection of rational variant of fire protection of objects with economic responsibility. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2016; 8:49-57. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.08.49-57 (rus).Poon S. A dynamic approach to aset/rset assessment in performance based design // Procedia Engineering. 2014. Vol. 71. Pp. 173–181. DOI: 10.1016/j.proeng.2014.04.025Poon S. A dynamic approach to ASET/RSET assessment in performance based design. Procedia Engineering. 2014; 71:173-181. DOI: 10.1016/j.proeng.2014.04.025Вентцель Е.С. Исследование операций. М. : Советское радио, 1972. 407 с.Ventsel E.S. Research of operations. Moscow, Soviet Radio Publ., 1972; 407. (rus).Молчадский И.С. Пожар в помещении. М. : ВНИИПО, 2005. 456 с.Моlchadskiy I.S. Fire in the room. Moscow, VNIIPO, 2005; 456. (rus).Peacock R.D., Hoskins B.I. A review of building evacuation models. National Institute of Standards and Technology, 2010. Technical Note 1680.Peacock R.D., Hoskins B.I. A review of building evacuation models. National Institute of Standards and Technology, 2010. Technical Note 1680.McGrattan K., Hostikka S., McDermott R., Floyd J., Weinschenk C., Overholt K. Fire dynamics simulator. Technical Reference Guide. Vol. 3: Validation. National Institute of Standards and Technology, 2015.McGrattan K., Hostikka S., McDermott R., Floyd J., Weinschenk C., Overholt K. Fire dynamics simulator. Technical Reference Guide. Vol. 3: Validation. National Institute of Standards and Technology, 2015.Heskestand G. Fire plumes, flame height, and air entrainment // Handbook of Protection Engineering. 3rd ed. Chapter 1. Springer, New York, 2016. Pp. 2–1, 2–17. DOI: 10.1007/978-1-4939-2565-0_13Heskestand G. Fire plumes, flame height, and air entrainment. Handbook of Protection Engineering. 3rd ed. Chapter 1. Springer, New York, 2016; 2-1, 2-17. DOI: 10.1007/978-1-4939-2565-0_13Холщевников В.В., Самошин Д.А. Эвакуация и поведение людей при пожарах. М. : Академия ГПС МЧС России, 2009. 212 с.Kholshchevnikov V.V., Samoshin D.A. Evacuation and behavior of people in case of fires. Moscow, Academy of State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of Russia, 2009; 212. (rus).Холщевников В.В. Гносеология людских потоков : монография. М. : Академия ГПС МЧС России, 2019. 592 с.Kholshchevnikov V.V. Epistemology of human flows : monograph. Moscow, Academy of State Fire Service of the Mini­stry of Emergency Situations of Russia, 2019; 592. (rus).Присадков В.И. Разработка методов выбора рациональных вариантов систем противопожарной защиты промышленных зданий : дис. д-ра техн. наук. М. : ВНИИПО, 1990. 540 с.Prisadkov V.I. Development of methods for selecting rational options for fire protection systems of industrial buildings : dissertation of the Doctor of Technical Sciences. Moscow, VNIIPO, 1990; 540. (rus).Исачков А.В., Присадков В.И. Модель распространения пожара по зданию на основе вероятностных сетей // Безопасность людей при пожарах в зданиях и сооружениях : сб. науч. тр. М. : ВНИИПО, 1987. С. 69–77.Isachkov A.V., Prisadkov V.I. A model of fire propagation through a building based on probabilistic networks. Safety of people during fires in buildings and structures : collection of scientific papers. Moscow, VNIIPO, 1987; 69-77. (rus).Присадков В.И., Исачков А.В., Лицкевич В.В., Дударев Г.И. Имитатор пожара в здании и выбора экономически целесообразного варианта противопожарной защиты // Проблемы пожарной безопасности объектов и административно-территориальный единиц : сб. науч. тр. М. : ВНИИПО, 1988. С. 24–30.Prisadkov V.I., Isachkov A.V., Litskevich V.V., Dudarev G.I. A fire simulator in a building and the choice of an economically feasible fire protection option. Problems of fire safety of objects and administrative-territorial units : a collection of scientific papers. Moscow, VNIIPO, 1988; 24-30. (rus).Присадков В.И., Муслакова С.В., Хатунцева С.Ю., Костерин И.В., Фадеев В.Е., Шамаев A.M. Расчетные оценки эффективности тушения пожара в очаге внутренним противопожарным водопроводом // Пожарная безопасность. 2017. № 1. С. 49–54. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=28844561Prisadkov V.I., Maslakova S.V., Khatuntseva S.Yu., Kosterin I.V., Fadeev V.E., Shamaeva A.M. Design assessment of the efficiency of fire fighting in the seat by the in-building fire. Pozharnaya Bezopasnost’/Fire Safety. 2017; 1: 49-54. (rus).Теребнев В.В. Справочник руководителя тушения пожара. Технические возможности пожарных подразделений. М. : Пожкнига, 2004. 256 с.Terebnev V.V. Handbook of the fire extinguishing manager. Technical capabilities of fire departments. Moscow, Pozhkniga Publ., 2004; 256. (rus).Костерин И.В., Муслакова С.В., Присадков В.И., Фадеев В.Е. Коэффициенты безопасности и надежность строительных конструкций при пожаре // Материалы XXIX междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 80-летию ФГБУ ВНИИПО МЧС России. М., 2017. С. 295–296.Кosterin I.V., Muslakova S.V., Prisadkov V.I., Fadeev V.E. Safety coefficients and reliability of building structures in case of fire. Materials of the XXIX International scientific and practical conference dedicated to the 80th anniversary of the FSBI VNIIPO EMERCOM of Russia. Moscow, 2017; 295-296. (rus).Присадков В.И., Молчадский И.С., Лицкевич В.В., Гудков А.А. Вероятностный метод расчета надежности конструкций при пожаре // Строительная механика и расчет сооружений. 1990. № 1. С. 22–25.Prisadkov V.I., Molchadsky I.S., Litskevich V.V., Gudkov A.A. Probabilistic method for calculating the reliability of structures in case of fire. Construction mechanics and calculation of structures. 1990; 1:22-25. (rus).Аболенцев Ю.И. Экономика противопожарной защиты. М. : ВИПТША МВД СССР, 1985. 216 с.Abolentsev Yu.I. Economics of fire protection. Moscow, VIPTSH of the Ministry of Internal Affairs of the USSR, 1985; 216. (rus).Schröder B., Arnold L., Seyfried A. A map representation of the ASET-RSET concept // Fire Safety Journal. 2020. Vol. 115. P. 103154. DOI: 10/1016/j.firesaf.2020.103154Schröder B., Arnold L., Seyfried A. A map representation of the ASET-RSET concept. Fire Safety Journal. 2020; 115:103154. DOI: 10/1016/j.firesaf.2020.103154Ronchi E. Developing and validating evacuation models for fire safety engineering // Fire Safety Journal. 2021. Vol. 120. P. 103020. DOI: 10.1016/j.firesaf.2020.103020Ronchi E. Developing and validating evacuation models for fire safety engineering. Fire Safety Journal. 2021; 120:103020. DOI: 10.1016/j.firesaf.2020.103020Grandison A. Determining confidence intervals, and convergence, for parameters in stochastic evacuation models // Fire Technology. 2020. Vol. 56. Pp. 2137–2177. DOI: 10.1007/s10694-020-00968-0Grandison A. Determining confidence intervals, and convergence, for parameters in stochastic evacuation models. Fire Technology. 2020; 56:2137-2177. DOI: 10.1007/s10694-020-00968-0Ржаницын А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. М. : Стройиздат, 1978. 239 с.Rzhanitsyn A.R. Theory of calculation of building structures for reliability. Moscow, Stroyizdat Publ., 1978; 239. (rus).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.