Моделирование процесса эвакуации из высотных зданий и сооружений с использованием пассажирских лифтов

Введение. В связи с возрастанием количества многоэтажных зданий и сооружений и тенденцией увеличения числа пожилых людей особенно остро встает вопрос об эвакуации людей с ограниченной мобильностью из таких зданий. В высотных зданиях пути эвакуации очень протяженные, что делает процесс эвакуации для данных групп не только трудным и опасным, но и физически невозможным. При этом большинство препятствий для использования лифтов в качестве основного пути эвакуации устранено если не полностью, то частично.

Цель статьи — моделирование эвакуации людей из высотного здания с применением лифтов в качестве одного из основных путей. При этом поставлены следующие задачи: 1) определить зависимость времени эвакуации от параметров движения людей разных групп мобильности; 2) сравнить расчетное время эвакуации по лестничной клетке и с использованием лифтов.

Методика. Программный комплекс Pathfinder применялся для расчета эвакуации людей из смоделированного здания. Время эвакуации рассчитывалось для случаев эвакуации как исключительно по лестницам, так и при частичном использовании лифтовых узлов. Расчеты проводились с учетом наличия маломобильной группы населения.

Результаты и обсуждение. Определено влияние на расчетное время эвакуации с использованием лифтов параметров времени (начала эвакуации и задержки подачи сигнала), состава потока (моделирование с учетом различных групп мобильности), а также этажа начала эвакуации для каждой группы. Выполнено сравнение времени эвакуации по лестничной клетке и с использованием лифтов. Получены зависимости наиболее оптимального процентного соотношения количества людей, использующих первый и второй варианты эвакуации.

Заключение. Требования к пожаробезопасности лифтов столь же высоки, как и для незадымляемых лестничных клеток. В 60-этажных офисных зданиях (в отличие от 20-этажных) использование лифтов и меры по управлению людским потоком существенно сокращают расчетное время эвакуации. Для высотных зданий в перспективе необходимо рассматривать организацию эвакуации с применением лифтов.

1. Статистика пожаров в Российской Федерации за 2017 от 03.02.2018 // Электронная энциклопедия пожарного дела. UFtL: wiki-fire.org/Cтaтиcтикa-пoжapoв-PФ-2017.ashx (дата обращения: 07.09.2018).

2. World health statistics 2014.—Geneva: World Health Organization, 2014. — 180 p. URL: http://www. sociologiadellasalute.org/rapporti/world_health_statistics_2014.pdf (дата обращения: 07.09.2018).

3. Холщевников В. В., СамошинД. А., Истратов Р. Н. Эвакуация людей с физическими ограничениями // Технологии техносферной безопасности. — 2012. — № 3(43). — 5 с.

4. Холщевников В. В., СамошинД. А., Истратов Р. И. Исследование проблем обеспечения пожарной безопасности людей с нарушением зрения, слуха и опорно-двигательного аппарата // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2013. — Т. 22, № 3. — С. 48-56.

5. Холщевников В. В., СамошинД. А. Проблемы обеспечения пожарной безопасности людей с ограниченными возможностями в зданиях с их массовым пребыванием // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2014. — Т. 23, № 8. — С. 37-52.

6. СамошинД. А., Слюсарев С. В. К вопросу о статических и динамических габаритах пешеходов различных групп мобильности // Вестник МГСУ. — 2016. — № 4. — С. 84-93.

7. Холщевников В. В., СамошинД. А. К вопросу безопасности использования лифтов при эвакуации из высотных зданий // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2006. — Т. 15, № 5 . — С . 45-47.

8. Pfto«R.M Fire-safety forthe high-rise building//ASHRAE J o u r n a l — 1973.— Vol. 15,No. 14.— P. 34-41.

9. GravitM., DmitrievL, IshkovA. Quality control of fireproof coatings for reinforced concrete structures // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. — 2017. —Vol. 90. — Article No. 012226. DOI:10.1088/1755-1315/90/1/012226.

10. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности : Федер. закон РФ от 22.07.2008 № 123-ФЗ (ред. от 29.07.2017). URL: http://docs.cntd.ru/document/902111644 (дата обращения: 05.10.2018).

11. Холщевников В. В., СамошинД. А. Анализ процесса эвакуации людей из высотных зданий // Жилищное строительство. — 2008. — № 8. — С. 24-26.

12. Серков Б. Б., Самошин Д. А. Безопасная эвакуация людей при строительстве и эксплуатации высотных зданий // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. — 2009. — № 2. — С. 32-36.

13. Холщевников В. В. Терминология или идеология — препятствие безопасной эвакуации людей из высотных зданий при пожаре // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2018. - Т. 27, № 1. — С. 5-26. DOI:10.18322/PVB.2018.27.01.5-26.

14. Isner M. S., Klem Т. J. Fire investigation report: World trade center explosion and fire, New York, February 26, 1993. — Quincy, MA : National Fire Protection Association, 1993.

15. Ройтман В. Обеспечение безопасности людей при пожаре в высотных зданиях // Алгоритм безопасности. — 2006. — № 4. — С. 46-51.

16. Гравит М. В., Недрышкин О. В. Расчет пожарного риска с применением моделирования психоэмоционального состояния человека // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. — 2014. — Т. 1, № 1(5). — С. 135-139.

17. Гравит М. В., Недрышкин О. В. Расчет пожарного риска с учетом психологических факторов // Наука и инновации в технических университетах: материалы Восьмого Всероссийского форума студентов, аспирантов и молодых ученых. — СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2014. — С. 71-72.

18. Siikonen M.-L., BarlundК., Kontturi R. Transportation design for building evacuation//ASME Workshop to Focus on Elevator Emergencies in High-Rise Buildings. — New York, December 11, 2003.

19. Sekizawa A., Nakahama S., Notake H. Study on feasibility of evacuation using elevators in a high-rise building // ASME Workshop to Focus on Elevator Emergencies in High-Rise Buildings. — New York, December 11,2003.

20. Final report on the collapse of the World Trade Center towers / NIST NCSTAR 1. — Washington : NIST, 2005. — 302 p. DOI:10.6028/nist.ncstar.l.

21. Самошин Д. А., Дерюгин Д. 77. Анализ математических моделей пешеходных потоков эвакуируемых людей (часть 1)//Технологии техносферной безопасности.—2015.—№ 5(63).—С. 90-97.

22. Thompson P., Wu J., Marchant Е. Simulex 3.0: Modeling evacuation in multi-story buildings // Fire Safety Science. — 1997. —Vol. 5. — P. 725-736. DOI:10.3801/iafss.fss.5-725.

23. Pathfinder: Technical reference. Thunderhead engineering, 2009. URL: http://www.thunderheadeng.com/pathfinder (дата обращения: 05.10.2018).

24. Korhonen Т., Hostikka S. Fire Dynamics Simulator with Evacuation: FDS+Evac — Technical Reference and User's Guide / VTT Working Papers 119. — Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2009.

25. Гравит М. В., Недрышкин О. В. Анализ моделей расчета опасных факторов пожара // Безопасность в чрезвычайных ситуациях: сборник научных трудов VIII Всероссийской научно-практической конференции. — СПб.: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 2016. — С. 210-214.

26. Каръкин И. Н, СкочиловА. Л., Зверев В. В., Контаръ Н. А. Валидация и верификация эвакуационной модели СИТИС: Эватек. No. 4152-ТТ2.5. — Екатеринбург : СИТИС, 2008. — 29 с.

27. Яковлев В. В., Гравит М. В., Недрышкин О. В. Перспективы развития программных комплексов расчета пожарного риска и проектирования процессов пешеходной динамики в условиях пожара // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. — 2014. — № 1(190). — С. 224-230.

28. Недрышкин О. В., Гравит М. В. Программные комплексы моделирования опасных факторов пожара // Пожарная безопасность. — 2018. — № 2. — С. 38-46.

29. Самошин Д. А. Современные программные комплексы для моделирования процесса эвакуации людей // Пожарная безопасность в строительстве. — 2011. — № 1. — С. 60-63.

30. Самошин Д. А., Дерюгин Д. 77. Анализ математических моделей пешеходных потоков эвакуируемых людей (часть 2) // Технологии техносферной безопасности.—2015. — № 6(64).—С. 110-119.

31. LiMing-xin, Zhu Shun-bing, WangJing-hong, Zhou Zheng. Research on fire safety evacuation in a University Library in Nanjing // Procedia Engineering. — 2018. — Vol. 211. — P. 372-378. DOI:10.1016/j.proeng.2017.12.025.

32. Cowlard A., Bittern A., Abecassis-Empis C, Torero J. Fire safety design for tall buildings // Procedia Engineering. — 2013. —Vol. 62. — P. 169-181. DOI: 10.1016/j.proeng.2013.08.053.

33. Самошин Д. А. Расчет времени эвакуации людей. Проблемы и перспективы // Пожаровзвывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2004. — Т. 13, № 1. — С. 33-46.

34. Brennan P., Tomas I. Predicting evacuation response and fire fatalities // Proceedings of the 2n d International Symposium on Human Behaviour in Fire. — London : Interscience Communications Ltd., 2001. — P . 321-332.

35. Samochine D.A., Boyce K. E., Shields T. J. An investigation into staff behaviour in unannounced evacuations of retail stores — implications for training and fire safety engineering // Fire Safety Science. — 2005. —Vol. 8. — P. 519-530. DOI:10.3801/iafss.fss.8-519.

36. Шилъдс Т. Док., Бойс К. Е., Холщевников В. В., Самошин Д. А. Поведение персонала торговых комплексов при пожаре. Часть 1. Анализ реальных пожаров и видеозаписей неанонсированных эвакуации с целью количественного и качественного описания влияния персонала на ход эвакуации //Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2005. — Т. 14, № 1. — С. 44—52.

37. Меркушкина Т. Г., Самошин Д. А., Хасуева 3. С, Зыкова М. Ю. Особенности эвакуации людей из современных офисных зданий при пожаре // Технологии техносферной безопасности. — 2015. - № 5 ( 6 3 ) . — С . 73-81.

38. Шилъдс Т. Док., Бойс К. Е., Самошин Д. А. Исследование эвакуации из торговых комплексов // Пожаровзвывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2002. — Т. 11, № 6. — С. 57-66.

39. Самошин Д. А., Холщевников В. В. Проблемы нормирования времени начала эвакуации // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2016. — Т. 25, № 5. — С. 37-51. DOI:10.18322/PVB.2016.25.05.37-51.

40. GravitM., DmitrievL, KuzenkovK. Phased evacuation algorithm for high-rise buildings // MATEC Web of Conferences. — 2018.— Vol. 245.—Article No. 11012. DOI:10.1051/matecconf/201824511012.

41. Pauls J. Elevator and stairs for evacuation: Comparison and Combination // ASME Workshop to Focus on Elevator Emergencies in High-Rise Buildings. — New York, December 11, 2003.

42. Dmitriev I., Kuzenkov K, Kankhva V. The use of elevators in the evacuation of high-rise buildings // MATEC Web of Conferences. — 2018. —Vol. 193. —Article No. 03030. DOI:10.1051/matecconf/201819303030.

43. GravitM., DmitrievL, KuzenkovK. Estimation of evacuation time with elevator application in high-rise buildings//MATEC Web of Conferences. — 2018. — Vol. 245. —Article No. 11011.DOI:10.1051/matecconf/201824511011.