Preview

Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety

Расширенный поиск

Моделирование в области обеспечения пожарной безопасности (обзор)

https://doi.org/10.22227/0869-7493.2023.32.01.57-68

Полный текст:

Аннотация

Введение. На сегодняшний день в области обеспечения пожарной безопасности существует множе­­ство (более 150) различных математических моделей, которые призваны решать задачи теплотехники, тепломассопереноса, движения людских потоков, динамики пожара в помещении и на открытых пространствах, а также определения параметров функционирования противопожарной службы. Системное исследование моделей в области пожарной безопасности было начато в 1970-е гг. и продолжается по сей день. В данной статье представлены результаты научного обобщения математических методов в области обеспечения пожарной безопасности и даны краткие исторические предпосылки их создания.

Цели и задачи. Научное обобщение основных математических моделей, применяемых для решения научно-­технических задач в области обеспечения пожарной безопасности.

Методы. Методы системного анализа.

Результаты. В статье представлены результаты обзора разнообразных математических моделей в области обеспечения пожарной безопасности. Исследование охватило множество теорий в сфере пожарной без­опасности (теории пожарной безопасности веществ и материалов, технологий, зданий и сооружений, огнестойкости строительных конструкций и зданий, профилактики пожаров, организации, функционирования и управления противопожарной службой и многое другое). Рассмотрены основные прикладные матема­тические методы (аналитические, вероятностные, имитационные), содержащиеся в описанных теориях пожарной безопасности.

Обсуждение. В статье перечислены более 150 моделей пожаров разных типов и классов. В большинстве из них описываются процессы тепломассопереноса при пожарах, динамика пожаров, поведение веществ, материалов, строительных конструкций и прочее в условиях пожара. Также в исследовании уделено внимание вероятностным моделям теории функционирования экстренных и аварийно-спасательных служб.

Выводы. В настоящее время происходит формирование общей теории обеспечения пожарной безопасности, представляющей собой совокупность физико-химических, математических, экономико-математических и иных моделей возникновения, развития и ликвидации пожаров в зданиях и вне их в условиях применения пассивных и активных средств борьбы с ними.

Об авторах

Н. Н. Брушлинский
Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, Россия, 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4
Россия

д-р техн. наук, профессор, академик РАЕН, заслуженный деятель науки РФ, профессор кафедры организации деятельности пожарной охраны (в составе учебно-научного комплекса систем обес­печения пожарной безопасности)



С. В. Соколов
Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, Россия, 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4
Россия

д-р техн. наук, профессор, академик РАЕН, профессор кафедры организации деятельности пожарной охраны (в составе учебно-научного комплекса систем обеспечения пожарной безопасности)



М. П. Григорьева
Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, Россия, 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4
Россия

канд. техн. наук, старший преподаватель кафедры организации деятельности пожарной охраны (в составе учебно-научного комплекса систем обеспечения пожарной безопасности)



П. Вагнер
Fire Academy of Berlin, Ruppiner Chaussee, 268, Berlin, 13503, Germany
Германия

канд. техн. наук, заместитель начальника Пожарной Академии города Берлина, Германия, 13503, г. Берлин, Руппинер Шоссе, 268



Список литературы

1. Cohen J. Human ancestors tamed fire earlier than thought. 2018. URL: https://www.history.com/news/human-ancestors-tamed-fire-earlier-than-thought (Accesed September 15, 2022).

2. Брушлинский Н.Н., Соколов С.В., Вагнер П. Человечество и пожары (краткий очерк). М. : ИПЦ Маска, 2007. 140 с.

3. Моделирование пожаров и взрывов / под ред. Н.Н. Брушлинского, А.Я. Корольченко. М. : Пожнаука, 2000. 482 с.

4. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности : монография. М. : Академия ГПС МЧС России, 2005. 336 c.

5. Молчадский И.С. Пожар в помещении. M. : ВНИИПО, 2005. 456 c.

6. Гришин А.М. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск : Наука, 1992. 408 c.

7. Drysdale D. An introduction to fire dynamics. 2nd ed. Chichester : John Wiley & Sons, 2002.

8. Freedman R. Survey of competer models for fire and smoke. Factory Mutual Research Corp. USA, 1991.

9. Гинзбург В.Л. Какие проблемы физики и астрофизики представляются сейчас особенно важными и интересными (тридцать лет спустя, причем уже на пороге XXI века)? // Успехи физических наук. 1999. T. 169. № 4. С. 420–441.

10. Zhang T., Wang Z., Wong H.Y., Tam W.Ch., Huang X., Xiao F. Real-time forecast of compartment fire and flashover based on deep learning // Fire Safety Journal. 2022. Vol. 130. P. 103579. DOI: 10.1016/j.firesaf.2022.103579

11. Nguyen H.T., Abu-Zidan Y., Zhang G., Nguyen K.T.Q. Machine learning-based surrogate model for calibrating fire source properties in FDS models of facade fire tests // Fire Safety Journal. 2022. Vol. 130. P. 103591. DOI: 10.1016/j.firesaf.2022.103591

12. Yakhou N., Thompson P., Siddiqui A., Abualdenien J., Ronchi E. The integration of building information modelling and fire evacuation models // Journal of Building Engineering. 2021. Vol. 63. P. 105557. DOI: 10.1016/j.jobe.2022.105557

13. Пузач С.В., Колодяжный С.А., Колосова Н.В. Модифицированная зонная модель расчета термогазодинамики пожара в помещении, учитывающая форму конвективной колонки // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2015. Т. 24. № 12. С. 33–39. DOI: 10.18322/PVB.2015.24.12.33-39

14. Пузач С.В., Мустафин В.М., Акперов Р.Г. Новый подход к расчету времени блокирования путей эвакуации по потере видимости в дыму при пожаре в помещении // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2021. Т. 30. № 3. С. 76–87. DOI: 10.22227/0869-7493.2021.30.03.76-87

15. Lafdal B., Djebbar R., Boulet P., Mehaddi R., Koutaib E.M., Beji T., Torero J.L. Numerical study of the combustion regimes in naturally-vented compartment fires // Fire Safety Journal. 2022. Vol. 131. P. 103604. DOI: 10.1016/j.firesaf.2022.103604

16. Cao R.F., Lee E.W.M., Xie W., Gao D.L., Chen Q., Yuen A.C.Y. et al. Development of an agent-based indoor evacuation model for local fire risks analysis // Journal of Safety Science and Resilience. 2022. Vol. 4. Issue 1. Pp. 75–92. DOI: 10.1016/j.jnlssr.2022.09.006

17. Li Y., Ko Y., Lee W. RGB image-based hybrid model for automatic prediction of flashover in compartment // Fire Safety Journal. 2022. Vol. 132. P. 103629. DOI: 10.1016/j.firesaf.2022.103629

18. Юдович В.И. Глобальная разрешимость против коллапса в динамике несжимаемой жидкости // Математические события XX века. M. : ФАЗИС, 2003. C. 519–548.

19. Брушлинский Н.Н., Соколов С.В., Вагнер П. и др. Безопасность городов: имитационное моделирование городских процессов и систем. М. : ФАЗИС, 2004. 172 с.

20. Брушлинский Н.Н., Соколов С.В. Основы теории организации, функционирования и управления экстренными и аварийно-спасательными службами : монография. М. : Академия ГПС МЧС России, 2018. С. 92.

21. Алехин Е.М., Брушлинский Н.Н., Коломиец Ю.И., Соколов С.В., Вагнер П. Проблемно-ориентированные имитационные системы для автоматизированного проектирования и стратегического управления экстренными и аварийно-спасательными службами городов // Вестник РАЕН. 2012. Т. 12. № 3. С. 27–34. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23640414

22. Carter G.M., Ignall E.J. A simulation model of fire department operations: Design and preliminary results // IEEE Transactions on Systems Science and Cybernetics. 1970. Vol. 6. Issue 4. Pp. 282–293. DOI: 10.1109/TSSC.1970.300303

23. Sauders P.B. A computer model for simulating the response activities of a fire department. NBS report 10488. 1971.

24. Grace M. Carter. Simulation model of fire department operation. Program description. RB-242-400. USA, NY : The New York Rand Institute, 1974. 214 p.

25. Брушлинский Н.Н., Гришин А.Ф., Соболев Н.Н. Об имитационном моделировании процесса функционирования пожарной охраны // Вопросы экономики в пожарной охране : сб. науч. тр. Вып. 6. М. : ВНИИПО, 1977. С. 51–55.

26. Брушлинский Н.Н., Лысов Р.Н., Гришин А.Ф. Об одной имитационной модели процесса функционирования пожарной охраны // Вопросы экономики в пожарной охране. Вып. 7 : сб. науч. тр. М. : ВНИИПО, 1978. С. 10–14.

27. Гаврилей В.М., Гришин А.Ф. Совершенствование системы противопожарной защиты города на основе методов имитационного моделирования // Экономика и управление в пожарной охране : сб. науч. тр. М. : ВНИИПО, 1983. С. 54–59.

28. Сон Э.Г., Васильев Е.П., Копченов В.Н., Вилитенко А.Г. Имитационная модель функционирования пожарной охраны // Проблемы безопасности объектов народного хозяйства и административно-территориальных единиц : сб. науч. тр. М. : ВНИИПО, 1988. С. 66–74.

29. Алехин Е.М., Брушлинский Н.Н., Соколов С.В. Компьютерные имитационные системы для деятельности экстренных служб города // Программные продукты и системы. 1994. № 4. C. 27–32.

30. Alekhin E.M., Bruschlinsky N.N., Sokolov S.V., Wagner P. Russian simulation for strategic planning // Fire International. 1996. No. 11. Pp. 32–33.

31. Колин К.К. Будущее информатики в XXI веке: российский ответ на американский вызов // Открытое образование. 2006. № 2. C. 73–77.

32. Брушлинский Н.Н. Мировая пожарная статистика и ее роль в обеспечении пожарной безопасности на планете // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 1997. Т. 6. № 4. С. 81–86.

33. Самошин Д.А. Методологические основы нормирования безопасной эвакуации людей из зданий при пожаре : дис. … д-ра техн. наук. М., 2017. 357 с.

34. Холщевников В.В. Людские потоки в зданиях, сооружениях и на территории их комплексов : дис. … д-ра техн. наук. М., 1983. 357 с.

35. Babrauskas V. Analyzing ignition data for fire modeling purposes // Fire and Materials. 2021. Vol. 46. Issue 6. Pp. 896–904. DOI: 10.1002/fam.3037

36. Mendez A., Farazmand M. Quantifying rare events in spotting: How far do wildfires spread? // Fire Safety Journal. 2022. Vol. 132. P. 103630. DOI: 10.1016/j.firesaf.2022.103630


Рецензия

Для цитирования:


Брушлинский Н.Н., Соколов С.В., Григорьева М.П., Вагнер П. Моделирование в области обеспечения пожарной безопасности (обзор). Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2023;32(1):57-68. https://doi.org/10.22227/0869-7493.2023.32.01.57-68

For citation:


Bruslinskiy N.N., Sokolov S.V., Grigorieva M.P., Wagner P. Modeling in the field of fire safety (review). Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2023;32(1):57-68. (In Russ.) https://doi.org/10.22227/0869-7493.2023.32.01.57-68

Просмотров: 321


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0869-7493 (Print)
ISSN 2587-6201 (Online)