Имитационное моделирование и критерии решений по противопожарной защите общественных зданий

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. 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.

1. Tinaburri 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.2021.103510

2. Присадков 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.2016.25.08.49-57

3. 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.2014.04.025

4. Вентцель Е.С. Исследование операций. М. : Советское радио, 1972. 407 с.

5. Молчадский И.С. Пожар в помещении. М. : ВНИИПО, 2005. 456 с.

6. Peacock R.D., Hoskins B.I. A review of building evacuation models. National Institute of Standards and Technology, 2010. Technical Note 1680.

7. 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.

8. 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_13

9. Холщевников В.В., Самошин Д.А. Эвакуация и поведение людей при пожарах. М. : Академия ГПС МЧС России, 2009. 212 с.

10. Холщевников В.В. Гносеология людских потоков : монография. М. : Академия ГПС МЧС России, 2019. 592 с.

11. Присадков В.И. Разработка методов выбора рациональных вариантов систем противопожарной защиты промышленных зданий : дис. д-ра техн. наук. М. : ВНИИПО, 1990. 540 с.

12. 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.

13. 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.

14. 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=28844561

15. Теребнев В.В. Справочник руководителя тушения пожара. Технические возможности пожарных подразделений. М. : Пожкнига, 2004. 256 с.

16. 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.

17. 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.

18. Аболенцев Ю.И. Экономика противопожарной защиты. М. : ВИПТША МВД СССР, 1985. 216 с.

19. 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.2020.103154

20. Ronchi E. Developing and validating evacuation models for fire safety engineering // Fire Safety Journal. 2021. Vol. 120. P. 103020. DOI: 10.1016/j.firesaf.2020.103020

21. Grandison A. Determining confidence intervals, and convergence, for parameters in stochastic evacuation models // Fire Technology. 2020. Vol. 56. Pp. 2137–2177. DOI: 10.1007/s10694-020-00968-0

22. Ржаницын А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. М. : Стройиздат, 1978. 239 с.