Корректность компьютерной модели и наша жизнь

Введение. В последнее десятилетие в России создаются различные программные продукты, претендующие на роль компьютерного эквивалента нормативному документу «Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» (далее — Методика). В некоторых из них приводится комплекс программ, полностью подменяющий все разделы этого документа; другие касаются только моделирования времени эвакуации людей и определения на этом основании величины вероятности эвакуации Рэв , значение которой при нефункционирующих системах активной противопожарной защиты (K = 0,8…0,9) должно быть равно 0,999.

Анализ результатов определения расчетного времени эвакуации в программно-вычислительных комплексах. Эталонные данные, по которым можно проверить точность вычислений расчетного времени эвакуации tр , не приводятся, а большинство покупателей этих комплексов не обладают для этого необходимыми навыками. Авторы и продавцы программно-вычислительных комплексов предоставляют покупателям демонстрационные версии программ, но отказываются раскрывать исходные данные, на которых они базируются. Такую скрытность они объясняют тем, что продаваемые программы содержат некие ноу-хау, являющиеся их авторской собственностью. Поэтому купля-продажа основывается фактически только на доверии покупателя к продавцу. Однако здравый смысл заставляет искать те элементы программы, которые нужно проверить в первую очередь, а также способы осуществления подобной проверки. Элементы, требующие первоочередной проверки, перечислены в техническом регламенте «О требованиях пожарной безопасности»: безопасность эвакуации, ее своевременность и беспрепятственность. В статье мотивированы эти критерии — приведены примеры трагических последствий их невыполнения.
На простейших примерах авторы демонстрируют, как провести такую проверку. Для этого проведен расчет времени эвакуации людского потока при последовательном изменении его плотности по программам «Фогард Рв», Fenix+, «Сигма ПБ», «Урбан». Вручную сделан расчет таких же ситуаций по упрощенной аналитической модели. В процентах вычислены отклонения значений ∆tр , полученных в результате работы компьютерных программ, от значений при ручном счете. Оценка этих отклонений, приведенная в таблицах и продемонстрированная на графиках, показывает, что авторы программно-вычислительных комплексов изменяют в своих расчетах предметную область (модель), использованную в Методике, т.е. искажают установленные в результате научного открытия закономерности связи между параметрами людских потоков.

Выводы и предложения. В итоге показано, что рассмотренные коммерческие программно-вычислительные комплексы значительно занижают расчетное время эвакуации людей, определяя его ниже времени достижения критических уровней воздействия опасными факторами пожара tнб , т.е. создают иллюзию выполнения условия t э,i ≤ tнб . Данное обстоятельство позволяет заказчику этого программного продукта не выполнять дорогостоящие требования обеспечения пожарной безопасности объекта. Тем самым владельцы этих программно-вычислительных комплексов вводят в заблуждение граждан, находящихся в зданиях и сооружениях, относительно обеспечения безопасности их здоровья и жизни.

1. Kholshchevnikov V.V., Predtechenskiy V.M. Analysis and modeling the relationships between pedestrian flow parameters // International Council for Building. Report No. 14/86/37. 1986. 14 p.

2. Kholshchevnikov V.V. Foot traffic flows: actual observations, experiments and theory // Fire Bridge: Proceedings of International Conference. Northern Ireland, University of Ulster, 2–6 September 2000. 20 р.

3. Холщевников В.В., Самошин Д.А., Галушка Н.Н. Обзор компьютерных программ моделирования эвакуации зданий и сооружений // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2002. Т. 11. № 5. С. 40−49.

4. Kholshevnikov V.V., Samoshyn D.A., Shields T.J., Galushka M.M. Retrospective review of research on pedestrian flows modelling in Russia and perspectives of its development // Proceedings of the Fourth International Seminar on Fire and Explosion Hazards. Londonderry, UK : University of Ulster, 2003. Pp. 907−916.

5. Холщевников В.В. Что моделируем с использованием теории массового обслуживания // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2003. Т. 12. № 2. С. 39−40.

6. Thompson P., Nilsson D., Boyce K., McGrath D. Evacuation models are running out of time // Fire Safety Journal. 2015. Vol. 78. Pp. 251–261. DOI: 10.1016/j.firesaf.2015.09.004

7. Thompson P., Nilsson D., Boyce K., McCrath D. Модели для расчета эвакуации людей устаревают / науч. ред. В.В. Холщевников // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2017. Т. 26. № 7. С. 39–55.

8. Kholshevnikov V.V., Samoshin D.A. Parameters of pedestrian flow for modeling purposes // Pedestrian and Evacuation Dynamics 2008. Berlin, Heidelberg : Springer, 2010. Pp. 157–170. DOI: 10.1007/978-3-642-04504-2_12

9. Kholshchevnikov V., Serkov B., Kosatchev A., Samoshin D. Psychophysical relation laws for pedestrian flows parameters // Proceedings of 5th International Symposium “Human Behaviour in Fire”. Cambridge, UK, 2012. Pp. 49–62.

10. Kholshchevnikov V., Samoshin D. Modeling and reality of evacuation process // Proceedings of 13th International Conference «Interflam 2013». London, UK : Royal Holloway College, University of London, 2013. Рp. 509–514. URL: http://www.fireevacuation.ru/files/Interflam2013/InterFlam_2013_Samoshin_paper.pdf

11. Научная школа. Теория людских потоков // Российская архитектурно-строительная энциклопедия. Т. VII. М. : ВНИИНТПИ Госстроя России, 2001. С. 96.

12. Предтеченский В.М. О расчете движения людских потоков в зданиях массового назначения // Известия высших учебных заведений. Серия: Строительство и архитектура. 1958. № 7.

13. Предтеченский В.М., Милинский А.И. Проектирование зданий с учетом организации движения людских потоков : учеб. пособие для архит. и строит. специальностей вузов. М. : Стройиздат, 1969. 247 с.

14. Предтеченский В.М., Милинский А.И. Проектирование зданий с учетом организации движения людских потоков : учеб. пособие для строит. спец. вузов. 2-е изд. перераб. и доп. М. : Стройиздат, 1979. 375 с.

15. Дувидзон Р.М. Проектирование спортивных сооружений с учетом движения людских потоков : дис. … канд. техн. наук. М., 1968. 194 с.

16. Холщевников В.В. Оптимизация путей движения людских потоков. Высотные здания : дис. … канд. техн. наук. М., 1969. 324 c.

17. Холщевников В.В., Гвоздяков В.С. Автоматизация проектирования коммуникационных помещений метрополитена // Функциональные и технические проблемы архитектуры. М. : МИСИ, 1977. С. 32–36.

18. Гвоздяков В.С. Закономерности движения людских потоков в транспортно-коммуникационных сооружениях : дис. ... канд. техн. наук. М., 1978. 211 с.

19. Холщевников В.В., Никонов С.А., Шамгунов Р.Н. Моделирование и анализ движения людских потоков в зданиях различного назначения : учеб. пособие. М. : МИСИ, 1986.

20. Ford L.R., Fulkerson D.R. Flows in Networks. Princeton : Princeton University Press, 1962. 212 p. DOI: 10.1515/9781400875184

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

22. Беляев С.В. Принципы планировки зал собраний. М.–Л. : Госстройиздат, 1934. 132 c.

23. Холщевников В.В. Моделирование зависимостей между параметрами людских потоков // Исследование по основам архитектурного проектирования. Томск : Томский государственный университет, 1983. С. 36–53.

24. Холщевников В.В. Людские потоки в зданиях, сооружениях и на территории их комплексов : дис. … д-ра техн. наук. М., 1983. 486 c.

25. Холщевников В.В. Закономерности связи между параметрами людских потоков: диплом № 24-S на открытие в области социальной психологии. М. : Российская академия естественных наук, Международная академия авторов научных открытий и изобретений, Международная ассоциация авторов научных открытий, 2005.

26. Холщевников В.В., Варшавер А.Б. Проектирование коммуникационных путей в магазинах: руководство по проектированию магазинов (к главе СНиП II–77–80). М. : ЦНТИ, 1983.

27. Холщевников В.В., Ройтман М.Я., Башкирцев М.П. Проектирование эвакуационных путей и выходов: пособие к СНиП 2.09.02–85. М. : Стройиздат, 1986.

28. Холщевников В.В. Коммуникационные пути общественных зданий: пособие по проектированию общественных зданий и сооружений (к СНиП 2.08.02–85). М. : Стройиздат, 1986.

29. Соков А.В., Аносов В.Г., Староверов Н.В., Холщевников В.В. Проектирование коммуникационных путей общественных зданий. М. : Минобороны, 1989.

30. Холщевников В.В., Овсянников А.Н., Голубинский А.П., Швейцер И.С. Проектирование эвакуационных путей в зрелищных зданиях. М. : МИСИ, 1990.

31. Холщевников В.В., Овсянников А.Н. Рекомендации по расчету путей эвакуации из зальных помещений и из зданий спортивных корпусов // Проектирование спортивных залов, помещений для физкультурно-оздоровительных занятий и крытых катков с искусственным льдом. М. : Стройиздат, 1991.

32. Холщевников В.В. Исследования людских потоков и методология нормирования эвакуации людей из зданий при пожаре: монография. М. : МИПБ МВД России, 1999. 93 с.

33. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. М. : Академия ГПС МВД России, 2000. 118 с.

34. Овсянников А.С. Закономерности формирования структуры коммуникационных путей в крытых зрелищных сооружениях : дис. ... канд. техн. наук. М., 1983. 324 с.

35. Никонов С.А. Разработка мероприятий по организации эвакуации при пожаре в зданиях с массовым пребыванием людей на основе моделирования движения людских потоков : дис. ... канд. техн. наук. М., 1985.

36. Айбуев З.С.-А. Формирование людских потоков на предзаводских территориях крупных промышленных узлов машиностроительного профиля : дис. … канд. техн. наук. М., 1989. 292 с.

37. Исаевич И.И. Разработка основ многовариантного анализа планировочных решений станций и пересадочных узлов метрополитена на основе моделирования закономерностей движения людских потоков : дис. ... канд. техн. наук. М., 1990. 398 с.

38. Программный продукт: Анализ движения людских потоков, вероятность. Версия V 2.0 (ADLPV–2.0). Госстандарт России, № РОСС RU.СП05.Н00220.

39. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011614752 от 17.06.2011 г. Программа FMT 1.0 / Шишов И.А., Холщевников В.В. М. : Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент), 2011.

40. Kholshchevnikov V.V. Forecast of human behavior during fire evacuation // Emergency evacuation of people from buildings: Proceedings of International Scientific and Technical Conference. Poland, Warsaw, 2011. Р. 139–153.

41. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. 2-е изд. М. : Наука, 1978. 399 с.

42. Бусленко В.Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. М. : Наука, 1977. 239 c.

43. Парфененко А.П. Нормирование требований пожарной безопасности к эвакуационным путям и выходам в зданиях детских дошкольных образовательных учреждений : дис. … канд. техн. наук. М., 2012. 153 с.

44. Истратов Р.Н. Нормирование требований пожарной безопасности к эвакуационным путям и выходам в стационарах социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста : дис. ... канд. техн. наук. М., 2014. 160 c.

45. Kholshevnikov V.V., Samoshin D.A., Parfenenko A.P. Pre-school and school children building evacuation // Proceedings of the Fourth International Symposium on Human Behaviour in Fire. Cambridge, UK, 2009. Pp. 243–254.

46. Kholshсhevnikov V.V., Samoshin D.A., Parfyonenko A.P., Belosokhov I.P. Study of children evacuation from preschool education institutions // Fire and Materials. 2012. Vol. 36. Issue 5–6. Рp. 349–366. DOI: 10.1002/fam.2152

47. Kholshchevnikov V.V., Samoshin D.A., Istratov R.N. The problems of elderly people safe evacuation from senior citizen health care buildings in case of fire // Proceedings of 5th International Symposium “Human Behaviour in Fire”. Cambridge, UK, 2012. Pp. 587–593.

48. Самошин Д.А. Состав людских потоков и параметры их движения при эвакуации: монография. М. : Академия ГПС МЧС России. 2016. 209 c.

49. Слюсарев С.В. Нормирование требований пожарной безопасности к эвакуационным путям и выходам для детей с ограниченными возможностями здоровья в зданиях с их массовым пребыванием : дис. … канд. техн. наук. М., 2016. 189 с.

50. Зосимова О.С., Семин А.А., Корольченко Д.А. Концепции и реалии нормирования коммуникационных путей в зданиях лечебных учреждений // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2017. T. 26. № 11. С. 64–80. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.11.64-80

51. Шахуов Т.Ж. Нормирование требований пожарной безопасности к эвакуационным путям и выходам из зданий мечетей : дис. … канд. техн. наук. М., 2019. 125 с.

52. Хасуева З.С. Нормирование требований пожарной безопасности к эвакуационным путям и выходам учреждений родовспоможения : дис. … канд. техн. наук. М., 2019. 148 с.

53. Гурфинкель В.С., Левик Ю.С. Концепция схемы тела и моторный контроль // Интеллектуальные процессы и их моделирование. Организация движений. М. : Наука, 1991. C. 59–105.

54. Berlucchi G., Aglioti S. The body in the brain: neural bases of corporeal awareness // Trends in Neurosciences. 1997. Vol. 20. Issue 12. Pp. 560–564. DOI: 10.1016/s0166-2236(97)01136-3

55. Pouget A., Driver J. Relating unilateral neglect to the neural coding of space // Current Opinion in Neurobiology. 2000. Vol. 10. Issue 2. Pp. 242–249. DOI: 10.1016/s0959-4388(00)00077-5

56. Правдов М.А. Особенности организации двигательной и познавательной деятельности детей дошкольного возраста. М. : Канон + : Реабилитация, 2006. 184 c.

57. Анохин П.К. Принципиальные вопросы общей теории функциональных систем // Принципы системной организации функций. М. : Наука, 1973. C. 5–61.

58. Karkin I.N. Parfenenko A.P. Flowtech VD – computer-simulation method from evacuation calculation // Emergency evacuation of people from buildings: Proceedings of International Scientific and Technical Conference. Poland, Warsaw, 2011. Pp. 111–118.

59. Холщевников В.В., Парфененко А.П. Сопоставление различных моделей движения людских потоков и результатов программно-вычислительных комплексов // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Exploson Safety. 2015. Т. 24. № 5. С. 68–75.

60. Красавин А.В. Анализ технического регламента о требованиях пожарной безопасности на предмет наличия в законе коррупциогенных факторов // Пожарное и спасательное дело. 2009. № 5. С. 50–57.

61. Александров Ю.И. Психофизиология: учебник для вузов. 4-е изд. СПб. : Питер, 2014. 464 с.

62. Милинский А.И. Исследование процесса эвакуации зданий массового назначения : дис. … канд. техн. наук. М., 1951. 178 с.

63. Эллисон В.А. Пожары и катастрофы в театрах : (опыт анализа). Л. : Издание автора, 1925–1926.

64. Fruin J.J. Pedestrian planning and design. New York : Metropolitan Association of Urban Designers and Environmental Planners, 1971. 206 p.

65. Копылов В.А. Исследование параметров движения людей при вынужденной эвакуации : дис. … канд. техн. наук. М., 1974. 160 c.

66. Кудрин И.С. Влияние параметров движения людских потоков при пожаре на объемно-планировочные решения высотных зданий : дис. … канд. техн. наук. М., 2013. 190 с.

67. McGrattan K., Hostikka S., Floyd J., Baum H., Rehm R. Fire Dynamics Simulator (Version 5). Technical Reference Guide. NIST Special Publication 1018-5. Washington : U.S. Government Printing Office, 2007. 86 p. DOI: 10.6028/nist.sp.1018-5

68. Маркс К. Капитал. Критика политической экономии. Том 1. Книга I: Процесс производства капитала. 2-е изд. М. : Государственное издательство политической литературы, 1960. С. 770.

69. Dunning T.J. Trades’ unions and strikes: their philosophy and intention. London : Published by the author, 1860. 52 p.

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

71. Kuligowski E.D., Peacock R.D. A Review of Building Evacuation Models. Technical Note 1471. Washington : U. S. Government Printing Office, 2005. 156 p. DOI: 10.6028/nist.tn.1471

72. Gwynne S., Galea E.R. A review of methodologies and critical appraisal of computer models used in the simulation of evacuation from the built environment. Bethesda, Maryland, USA : Society of Fire Protection Engineers, 2004.

73. Stahl F.I. Final Report on the “BFIRES/Version 1” computer simulation of emergency egress behavior during fires: calibration and analysis. NBSIR 79-1713. Washington : U.S. Department of Commerce, 1979. 184 p. DOI: 10.6028/nbs.ir.79-1713

74. Kisko T.M., Francis R.L. EVACNET+: A computer program to determine optimal building evacuation plans // Fire Safety Journal. 1985. Vol. 9. Issue 2. Pp. 211–220. DOI:10.1016/0379-7112(85)90009-8

75. Fahy R.F. EXIT 89 – An Evacuation Model for High-Rise Buildings – Model Description and Example Applications // Fire Safety Science. 1994. Vol. 4. Pp. 657–668. DOI: 10.3801/iafss.fss.4-657

76. Ketchell N., Cole S. The EGRESS code for human movement and behaviour in emergency evacuations // Engineering for Crowd Safety. Amsterdam : Elsevier, 1993. Pp. 361–370.

77. Galea E.R., Galparsoro J.M.P., Pearce J. A brief description of the EXODUS evacuation model // Proceedings of the 18th International Conference on Fire Safety. San Francisco, USA : 1993. Vol. 18. Pp. 149–162.

78. Pelechano N., Malkawi A. Comparison of crowd simulation for building evacuation and an alternative approach // Proceedings: Building Simulation 2007. Pp. 1514–1521. URL: http://www.ibpsa.org/proceedings/BS2007/p170_final.pdf

79. Klupfel H., Meyer-Konig T. Characteristics of the PedGo software for crowd movement and egress simulation // Proceedings of the 2nd International Conference in Pedestrian and Evacuation Dynamics (PED). London, UK : University of Greenwich, 2003. Pp. 331–340.

80. Thompson P.A., Marchant E.W. A computer model for the evacuation of large building populations // Fire Safety Journal. 1995. Vol. 24. Issue 2. Pp. 131–148. DOI: 10.1016/0379-7112(95)00019-p

81. Thompson P.A. Developing new techniques for modelling crowd movement : Ph. D. Scotland, University of Edinburgh, Department of Building and Environmental Engineering, 1995.

82. Cappuccio J. Pathfinder: a computer-based timed egress simulation // Fire Protection Engineering. 2000. Vol. 8. Pp. 11–12.

83. Oasys MassMotion // AEC Magazine. 25 July 2011. URL: http://aecmag.com/software-mainmenu-32/445oasys-massmotion

84. Korhonen T., Hostikka S. Fire dynamics simulator with evacuation: FDS+Evac: Technical Reference and User’s Guide. Finland : VTT, 2009. 91 p. URL: http://pdfs.semanticscholar.org/f25c/089e83048beefc756bf17a210f0efff0b8b3.pdf

85. ISO/TR 16738:2009. Fire-safety engineering — Technical information on methods for evaluating behaviour and movement of people. URL: https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:tr:16738:ed-1:v1:en

86. Ye J., Chen X., Jian N. Impact analysis of human factors on pedestrian traffic characteristics // Fire Safety Journal. 2012. Vol. 52. Pp. 46–54. DOI: 10.1016/j.firesaf.2012.05.003

87. Soria S.A., Josens R., Parisi D.R. Experimental evidence of the «Faster is Slower» effect in the evacuation of ants // Safety Science. 2012. Vol.50. Issue 7. Pp. 1584–1588. DOI: 10.1016/j.ssci.2012.03.010

88. Choi J., Kim S., Kim S., Jin M., Kim Y., Kim J. Pedestrian conflicts, pedestrian comfort levels, and current pedestrian levels of service // Pedestrian and Evacuation Dynamics. Cham : Springer, 2014. Pp. 1353–1363. DOI: 10.1007/978-3-319-02447-9_112

89. World Population Ageing 2013. Department of economic and social affairs. Population division. ST/ESA/ SER.A/348. New York : United Nations, 2013. URL: http://www.un.org/en/development/desa/population/publications/pdf/ageing/WorldPopulationAgeing2013.pdf

90. The 2015 Ageing Report: Economic and budgetary projections for the 28 EU Member States (2013–2060). Brussels : European Commission, 2015. 424 p. DOI: 10.2765/877631

91. Levy J., Segal L.M., Thomas K., Laurent R., Lang A., Rayburn J. F as in Fat: how obesity threatens America’s future 2012. USA : Trust for America’s Health, Robert Wood Johnson Foundation, 2013.

92. World health statistics (NLM classification: WA 900.1). Geneva : World Health Organization Press, 2014. 178 p.

93. Obesity and overweight // World Health Organization. Fact Sheet. 2015. № 311. URL: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs311/en/

94. Kuligowski E.D., Peacock R.D., Reneke P.A., Wiess E., Hagwood C.R., Overholt K.J. et al. Movement on stairs during building evacuations. NIST Technical Note 1839. Washington : U.S. Department of Commerce, 2015. 213 p. DOI: 10.6028/NIST.TN.1839

95. Report of the World Commission on Environment and Development: Our Common Future. URL: http://www.un-documents.net/wced-ocf.htm

96. OECD. Obesity Update 2012. URL: http://www.oecd.org/health/49716427.pdf

97. Бэр К.Е. Зависимость нашего представления о мире от длины нашего момента // Доклады на научных собраниях. СПб., 1864.

98. Кейдель В.Д. Физиология органов чувств. Часть I. Общая физиология органов чувств и зрительная система. М. : Медицина. 1975.

99. Pauls J.L. Building evacuation: research findings and recommendations // Fires and Human Behaviour. New York : John Wiley & Sons, 1980. Pp. 251–275.

100. Kimura K., Ihara S. A survey for the state of crowds streaming in building // Transaction of the Institute of Japanese Architects (Annual Meeting). 1937. № 5. Pp. 307–316. (jap.).

101. Navin F.P.D., Wheeler R.J. Pedestrian flow characteristics // Traffic Engineering. 1969. Vol. 39. Issue 9. Pp. 30–36.

102. Togawa K. Study on fire escapes basing on the observations of multitude corrent // Japanese Building Research Institute Report No. 14. 1955. Pp. 1–40. (jap.).