Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Компьютерное моделирование для спортивных объектов массового пребывания

Компьютерное моделирование для спортивных объектов массового пребывания

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Компьютерное моделирование для спортивных объектов массового пребывания

На спортивных объектах массового пребывания существуют повышенные требования к подготовке инфраструктуры и информационного наполнения объекта с целью организации безопасного движения людских потоков. Рассмотрим комплексный подход к обеспечению безопасности и комфорта людей на подобных объектах, в основе которого лежит применение компьютерного моделирования
Екатерина Кирик
Cтарший научный сотрудник Отдела
Информационно-телекоммуникационных технологий
Института вычислительного моделирования СО РАН (Красноярск)

Спортивные объекты с массовым пребыванием характеризуются повышенным риском гибели людей. Рискообразующими факторами являются:

  • большое число людей в ограниченном пространстве (изменяется от сотен до десятков тысяч человек);
  • отсутствие у людей знания планировки зданий, в частности информации о расположении эвакуационных выходов;
  • повышенный эмоциональный фон посетителей;
  • одновременное (экстренное) покидание объекта (по окончании мероприятия, вследствие ЧС (пожара));
  • в подавляющем количестве присутствуют люди (зрители), обучающие действия с которыми невозможны.

Печальная статистика

Среди всех угроз, которые могут произойти в здании массового пребывания, наибольшую опасность имеют те, которые требуют наискорейшего покидания людьми здания, причем ситуация может быть усугублена блокированием некоторых путей, то есть наступлением условий, опасных для жизни.

История полна печальных примеров, когда гибель людей имела место даже в отсутствие чрезвычайной ситуации. Поэтому возникают повышенные требования к подготовке инфраструктуры и информационного наполнения объекта с целью организации безопасного движения людских потоков на объекте во время загрузки и выгрузки, подготовки персонала и волонтеров к действиям по управлению людскими потоками на объекте, включая экстренную эвакуацию вследствие ЧС.

Виртуальные эксперименты против традиционного инструктажа

В отечественной практике проектирования и эксплуатации спортивных объектов массового пребывания вопросы организации людских потоков на прилегающей территории и на объекте не имеют четких формулировок. Задачи обучения персонала прописаны в ППБ 01-03 "Правила пожарной безопасности в Российской Федерации" (Постановление Правительства РФ № 390 "О противопожарном режиме" от 25.04.2012 г.) и сводятся к проведению регулярных инструктажей. Однако технология проведения инструктажа не определена. Не прописаны способы подготовки объекта и персонала к организации загрузки и выгрузки зрителей на объекте. В то же время специфика таких объектов требует знания:

  • а) оценок длительности загрузки объекта с учетом пропускной способности СКУД на КПП и пространственной организации пешеходных участков;
  • б) оценок длительности выгрузки зрителей в различных режимах (одновременный и поэтапный);
  • в) длительности эвакуации людей через отдельные выходы, с объекта в целом;
  • г) оценок длительности скопления людей на отдельных участках;
  • д) возможных способов перераспределения потоков в случае блокирования отдельных путей с оценкой их опасности;
  • е) критических значений ключевых параметров (плотности, длительности на отдельных участках пешеходного пути).

Получить такую информацию путем тренировочных действий (эвакуаций) невозможно, но реально – с помощью проведения виртуальных экспериментов. И тогда применение компьютерного моделирования процессов – это способ вывести решение задачи организации людских потоков и обучения персонала на качественно новый уровень.

Имитирование сценариев

Вычислительный эксперимент является быстрым и дешевым способом оценивания возможных сценариев развития событий. А в задачах пожарной безопасности – порой единственным. Только посредством вычислительного эксперимента, то есть компьютерного моделирования (имитирования) процессов развития пожара, распространения вредных газов, эвакуации, можно проиграть различные сценарии без риска нанести ущерб жизни и здоровью людей. Сопутствующий качественный (визуализация) и количественный анализ расчетов дают представление о пространственно-временных характеристиках процессов в заданных условиях, о влиянии этих условий на соответствующие процессы (рис. 1), позволяют определять допустимые времена безопасного течения процесса с целью формирования соответствующих организационных решений.


Моделирование распространения пожара и отравляющих газов целесообразно проводить полевой моделью – наиболее мощным и универсальным инструментом1, 2. В своей основе полевой метод не содержит никаких априорных допущений о структуре течения и поэтому принципиально применим для сооружений любой сложности.

Наиболее универсальным подходом к моделированию движения людей является индивидуально-поточный1, 3–6. В этом случае моделируется движение каждого отдельного человека с учетом его индивидуальных характеристик, наличия других участников движения и граничных условий.

Уже существуют программные комплексы7, где в единой программной среде реализованы модули построения трехмерной модели здания, моделирования пожара полевой моделью, моделирования пешеходных потоков индивидуально-поточной моделью, трехмерной визуализации и анализа расчетов.

Комплексный подход

Концепция рассматриваемой в статье системы управления безопасностью и комфортным пребыванием людей на спортивных объектах массового назначения предполагает ряд уникальных особенностей по сравнению с действующей в РФ практикой. Компьютерное моделирование предлагается использовать как инструмент решения задач организации людских потоков, превентивного планирования действий в случае ЧС, подготовки и обучения персонала, определения критических значений ключевых параметров пешеходных потоков для мониторинга в режиме активной эксплуатации, тем самым повышая качество подготовки объекта и персонала и снижая уровень риска для жизни людей.

Система также подразумевает воздействие непосредственно на посетителей:

  • на основе анализа вариативных расчетов организуется навигация по зданию и маркируются пути до/от зрительных мест, включая цветовую индикацию билетов (рис. 2); за счет этого повышается комфорт, предотвращаются заторы, пересечение потоков, встречное движение;
  • видеосопровождение о путях эвакуации привлекает внимание посетителей и дает представление о планировке здания, расположении выходов и путях эвакуации;
  • разработка и предоставление в пользование специализированных мобильных приложений для навигации внутри зданий, интегрированных в общую систему безопасности (с помощью которых реализуются и коммерческие цели).


Необходимым компонентом является мониторинг текущего состояния объекта в части распределения посетителей для своевременного реагирования. Системы видеонаблюдения, подсчета посетителей и Indoor-геолокационные сервисы могут быть использованы с этой целью и интегрированы в общую систему безопасности.

7 этапов моделирования

Реализация системы управления безопасностью и комфортным пребыванием людей на спортивных объектах массового назначения включает в себя семь этапов.

  1. Создание трехмерной модели объекта (здания, сооружения) и прилегающей территории (включая периметр безопасности).
  2. Разработка и расчет сценариев движения людских потоков при загрузке/выгрузке зрителей в нормальном режиме, определение "узких" мест и критических значений параметров процесса (плотность, длительность).
  3. Разработка и расчет сценариев эвакуации в случае блокирования путей эвакуации, эвакуационных выходов вследствие ЧС (для крытых объектов рассматриваются сценарии пожара, распространения отравляющих примесей в воздухе, блокирование путей вследствие иных угроз).
  4. Создание виртуальных тренажеров (компьютерных программ) для объектов на базе рассчитанных сценариев с целью превентивного планирования действий в случае ЧС, подготовки и обучения персонала, служб экстренного реагирования.
  5. Организация навигации по зданию и маркировка путей до зрительных мест, включая соответствующую цветовую индикацию билетов.
  6. Подготовка видеороликов с привязкой к месту просмотра о планировке объекта и путях эвакуации;
  7. Устройство системы мониторинга (видеокамеры, Indoor-геолокация) и навигации (Indoor-геолокация) внутри здания с помощью мобильного приложения и интеграция в общую систему безопасности здания.

Выполнение расчетов на стадии проектирования имеет целью тестирование принятых решений по организации пространства объекта (в том числе КПП и прилегающей территории) с учетом предполагаемой максимальной загрузки и внесение корректировок в случае необходимости. Для существующих объектов данный подход имеет своей целью нахождение оптимального решения в заданных условиях, с учетом появления периметра безопасности при проведении крупномасштабных международных соревнований.

Виртуальный тренажер для эксплуатирующей организации

Важным моментом является форма предоставления результатов расчетов эксплуатирующей организации. С целью использования этих данных в оперативной деятельности объект обеспечивается компьютерной программой – виртуальным тренажером в следующем составе:

  • 3D-модель здания;
  • компьютерная программа, позволяющая визуализировать и выполнять анализ результатов расчетов (при необходимости в состав входят расчетные модули);
  • база расчетов.

Такой виртуальный тренажер предназначен для разработки планов эвакуации и подготовки персонала и волонтеров по управлению движением людских потоков при загрузке и выгрузке в нормальном режиме, а также эвакуацией в условиях ЧС из здания на основе анализа рассчитанных сценариев. Визуализация движения людей и распространения пожара в трехмерной среде объекта делает обучение наглядным, "оживляет" ту информацию, которая в традиционном варианте проведения инструктажа подается словесно, в лучшем случае – с использованием бумажных поэтажных планов. Количественный анализ позволяет формировать корректное представление о течении процесса и, соответственно, планировать действия. Тем самым повышается эффективность подготовки и, как следствие, безопасность и комфорт зрителей.

Требования законодательства

Рассмотренная система управления безопасностью и комфортным пребыванием людей на спортивных объектах массового назначения имеет ряд уникальных особенностей, которые основаны на применении компьютерного моделирования различных сценариев развития событий на объекте. Система включает в себя комплекс программных, аппаратных и организационных решений, направленных на повышение безопасности людей. Это тем более актуально для объектов массового пребывания, где обучающие действия с посетителями невозможны. Элементы представленной системы реализуются для спортивных объектов Универсиады 2019.

Подход полностью согласуется с современными тенденциями обеспечения безопасности в России. В 2014 г. вступила в силу новая концепция создания и развития АПК "Безопасный город" (Распоряжение Правительства РФ № 2446-р от 3.12.2014 г.), в 2015 г. начато создание паспортов антитеррористической безопасности для объектов массового пребывания (Постановление Правительства РФ № 272 от 25.03.2015 г.), где в явном виде прописана необходимость:

  • осуществлять моделирование развития различных угроз и их последствий в зданиях;
  • определять возможные пути эвакуации из зданий;
  • оценивать необходимое и расчетное время эвакуации в каждом сценарии;
  • на основе расчетов формировать меры по снижению тяжести последствий;
  • выполнять обучающие и тренировочные действия.
___________________________________________
1 Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и пожарных отсеках различных классов функциональной пожарной опас- ности: Приказ МЧС России № 382 от 30 июня 2009 г. (в ред. Приказа МЧС России № 749 от 12 декабря 2011 г., Приказа МЧС России № 632 от 2 декабря 2015 г.).
2 Рыжов А.П., Хасанов И.Р., Дектерев А.А. и др. Применение полевого метода математического моделирования пожаров в помещениях: Методические рекомендации; ВНИИПО. – М., 2003. – 35 с.
3 Hanea, D.M. Human Risk of Fire: Building a Decision Support Tool Using Bayesian Networks // Wohrmann Print Service. 2009. – 227 p.
4 Kirik E., Malyshev A., Popel E. Fundamental Diagram as a Model Input – Direct Movement Equation of Pedestrian Dynamics // In the book "Pedestrian and Evacuation Dynamics", Springer, 2014. P. 691–702.
5 Kuligowsky, E.D., Peacock R. D. A Review of Evacuation Models // Technical Note, National Institute of Standards and Technology, U.S. Department of Commerce, 1471, 2005. – 156 p.
6 Schadschneider A., Klingsch W., Kluepfel H., Kretz T., Rogsch C., Seyfried A. Evacuation Dynamics: Empirical Results, Modeling and Applications // Encyclopedia of Complexity and System Science, Springer, 2009, p. 3142–3197.
7 Литвинцев К.Ю., Кирик Е.С., Дектерев А.А., Харламов Е.Б., Малышев А.В., Попел Е.В. Расчетно-аналитический комплекс "Сигма ПБ" по моделированию развития пожара и эвакуации // Пожарная безопасность, № 4, 2016.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #5, 2016
Посещений: 2815


  Автор
Екатерина Кирик

Екатерина Кирик

Cтарший научный сотрудник Отдела Информационно-телекоммуникационных технологий Института вычислительного моделирования СО РАН (Красноярск)

Всего статей:  1

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций