Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса в части управления индивидуальным пожарным риском на объектах с массовым пребыванием людей 13
1.1. Проблема обеспечения пожарной безопасности в зданиях с массовым пребыванием людей 13
1.2. Анализ нормативных требований по обеспечению безопасности людей при пожарах 24
1.3. Структура и методические основы оценки индивидуального пожарного риска 32
1.3.1. Подходы к анализу пожарного риска в зданиях 32
1.3.2. Методики определения величин индивидуального пожарного риска в зданиях 46
1.4. Психофизиологические аспекты при эвакуации людей 59
Выводы по 1-му разделу 65
2. Методические основы применения средств аварийной эвакуации 68
2.1. Анализ методических подходов к применению спасательных средств эвакуации людей при пожарах 68
2.2. Формализация критерия эффективности управления индивидуальным пожарным риском в здании при использовании средств спасения и эвакуации 75
2.2.1. Основные компоненты модели управления индивидуальным пожарным риском в здании 75
2.2.2. Основные компоненты модели процесса аварийной эвакуации людей при использовании спасательных средств 79
2.3. Моделирование процесса аварийной эвакуации людей из здания с массовым пребыванием людей в случае наступления пожара при использовании современных спасательных средств 86
2.3.1. Модель процесса аварийной эвакуации при стационарном потоке людей 86
2.3.2. Модель процесса аварийной эвакуации при нестационарном потоке людей 95
2.3.3. Модель процесса аварийной эвакуации в условиях непоказательного закона распределения временных характеристик при использовании спасательных средств 100
2.4. Общая схема выработки управленческих решений по обеспечению пожарной безопасности на основе предложенного подхода 106
Выводы по 2-му разделу 115
3. Натурные эксперименты эвакуации людей из здания с массовым пребыванием людей в случае наступления пожара при использовании спасательных средств 120
3.1. Теоретические основы апробации практического применения средств эвакуации людей 120
3.1.1. Характеристики случайных величин, связанных с процессом эвакуации 120
3.1.2. Отнесение выборок случайных величин, связанных с процессом эвакуации, к известным законам 123
3.2. Определение законов распределения временных характеристик процессов эвакуации людей при использовании различных спасательных средств 130
3.3. Результаты натурных экспериментов процессов эвакуации из зданий с массовым пребыванием людей при использовании спасательных средств 149
Выводы по 3-му разделу 159
Заключение 163
Список использованной литературы 167
Приложение 183
- Анализ нормативных требований по обеспечению безопасности людей при пожарах
- Формализация критерия эффективности управления индивидуальным пожарным риском в здании при использовании средств спасения и эвакуации
- Общая схема выработки управленческих решений по обеспечению пожарной безопасности на основе предложенного подхода
- Отнесение выборок случайных величин, связанных с процессом эвакуации, к известным законам
Введение к работе
Актуальность темы. Пожары являются наиболее распространенными причинами чрезвычайных ситуаций на объектах с массовым пребыванием людей. Поэтому снижение пожарного риска до социально приемлемого уровня, включая сокращение числа погибших и получивших травмы в результате пожара людей, может рассматриваться как важнейший индикатор и оценка эффективности функционирования системы пожарной безопасности.
В последнее время в целом ряде регионов России зарегистрировано увеличение числа пожаров, при которых отмечается большое количество погибших и травмированных людей, в том числе детей.
При этом, с развитием средств информации, мир все чаще становится свидетелем того, как при пожарах в зданиях люди, будучи отрезанными от штатных путей эвакуации, вынуждены, спасаясь от огня и дыма, в отчаянии выбрасываться из окон верхних этажей. Между тем, мало кто задается мыслью, могла ли быть в подобной ситуации альтернатива гибельному шагу людей, выбрасывающихся из окон горящих зданий.
Удивительно, что в процессе обсуждения происшедших пожаров в средствах массовой информации и проведении расследований не возникает логичный вопрос о способах и путях самоспасения людей при пожарах. В таких ситуациях зачастую отрезаны штатные пути эвакуации, задерживаются с прибытием пожарные службы или вообще, прибывшие пожарные команды лишены возможности снять людей с окон.
Многим памятны фатальные последствия пожаров гостиницы «Россия» в Москве, здания УВД в Самаре, в московских студенческих общежитиях, в детских домах Якутии и Дагестана, а также последние трагические события в городе Владивостоке, наркологической клинике в Москве, унесшие значительное количество человеческих жизней.
Общая тенденция увеличения показателей гибели и травмирования людей на пожарах в Российской Федерации обуславливает необходимость внедрения новых средств и способов обеспечения пожарной безопасности, направленных на сохранение жизни и здоровья людей при возможных пожарах в зданиях.
Одним из перспективных направлений решения данной проблемы является применение различных спасательных средств – индивидуальных средств защиты органов дыхания и зрения от опасных факторов пожара, а также специальных средств аварийной эвакуации из горящего здания в область пожарной безопасности.
Актуальность применения средств аварийной эвакуации при пожарах на объектах с массовым пребыванием людей обусловлена тем фактом, что именно на данных объектах зачастую могут создаваться скопления людей в процессе штатной эвакуации, приводящие к задержкам времени эвакуации и, как следствие, воздействию опасных факторов пожара на людей. Именно на пожары в производственных помещениях и местах массового пребывания людей приходится наибольший социальный и материальный ущерб.
Вместе с тем, в настоящее время практически отсутствуют научно обоснованные методики определения эффективности применения спасательных средств, а также количественного оснащения и выбора типов спасательных средств в зданиях различных классов функциональной пожарной опасности.
Всё вышеупомянутое определяет необходимость проведения экспериментов с целью установления научно обоснованных данных для нормирования вынужденной эвакуации из зданий с массовым пребыванием людей и разработки рекомендаций по подготовке персонала к организации и управлению эвакуацией людей в случае возникновения пожара.
Фундаментальные исследования по моделированию процессов управления пожарной безопасностью на объектах с массовым пребыванием людей, а также вопросам моделирования эвакуации людей при пожаре принадлежат многим ученым – В.А.Акимову, В.С.Артамонову, С.В.Беляеву, В.Г.Бурлову, Ю.Л.Воробьеву, В.А.Гадышеву, В.И.Дутову, В.Г.Евграфову, Д.А.Кудрину, А.И.Милинскому, Д.А.Самошину А.А.Таранцеву, В.В.Холщевникову, В.М.Предтеченскому, С.Е.Якушу и др.
В настоящее время отсутствуют практические данные о возможном времени начала эвакуации из зданий с применением спасательных средств аварийной эвакуации.
Задачей первостепенной важности является проведение серий натурных наблюдений поведения людей в период подготовки к эвакуации, её организации и эвакуации людей разных возрастных групп с помощью различных спасательных средств с высоты с целью получения исходного статистического материала.
Необходимо проведение многосторонних теоретических исследований, базирующихся на полученных эмпирических данных, ранее установленных положений теории людских потоков и психофизиологии поведения людей во время эвакуации.
Необходимо установить научно–обоснованные закономерности формирования времени начала эвакуации и закономерности, определяющие значения вероятности эвакуации людей с высоты с применением специальных спасательных средств.
Данная совокупность факторов определяет актуальность настоящей работы, а целью работы является повышение эффективности управления индивидуальным пожарным риском на объектах с массовым пребыванием людей за счет разработки математических моделей процесса аварийной эвакуации с высоты.
Достижение цели исследования предполагает решения следующих задач:
-
Поставить и формализовать задачу моделирования аварийной эвакуации людей с высоты в интересах управления индивидуальным пожарным риском на объектах с массовым пребыванием людей.
-
Разработать комплекс математических моделей процесса аварийной эвакуации людей с высоты при использовании спасательных средств.
-
Разработать метод оценивания эффективности применения спасательных средств аварийной эвакуации при пожаре.
-
Провести проверку адекватности разработанных математических моделей на основе данных натурного эксперимента применения спасательных средств аварийной эвакуации на объектах с массовым пребыванием людей.
Результаты решения данных задач предназначены для теоретического обоснования действий лиц принимающих решения, призванных в условиях ограниченных ресурсов и времени выработать комплекс мероприятий, обеспечивающих требуемый уровень пожарной безопасности в зданиях с массовым пребыванием людей.
Объектом исследования является система управления аварийной эвакуацией людей с высоты в зданиях с массовым пребыванием людей.
Предметом исследования являются модели процесса аварийной эвакуации людей с высоты при пожарах при использовании спасательных средств.
Методологическими и теоретическими основами диссертации являются методы математического моделирования систем, методы декомпозиции и агрегирования, сравнительного анализа, системный анализ, теория эффективности, теория марковских процессов, теория вероятностей, методы статистического анализа.
Научная новизна заключается в развитии методов и совершенствовании моделей теории управления пожарным риском и проявляется в работе:
в развитии научно–методических основ и механизмов координации управления в сфере снижения пожарных рисков на объектах с массовым пребыванием людей за счет внедрения и использования средств спасения и аварийной эвакуации;
в разработке комплекса математических моделей процесса эвакуации людей с использованием спасательных средств, учитывающих в себе технические характеристики спасательных средств и психофизиологические аспекты при эвакуации людей;
в прогнозировании индивидуального пожарного риска на объектах с массовым пребыванием людей при условии применения средств спасения и аварийной эвакуации людей;
в процессе обоснования возможностей применения на объектах с массовым пребыванием людей средств спасения и аварийной эвакуации;
в результатах практической апробации разработанных в диссертации математических моделей;
в процессе обоснования путей обеспечения нормативных значений показателя индивидуального пожарного риска на объектах с массовым пребыванием людей.
Научная новизна подтверждается:
использованием достижений фундаментальных наук, строгими математическими доказательствами полученных результатов;
новыми оригинальными аналитическими методами исследования.
Достоверность научных результатов подтверждается верификацией разработанного комплекса математических моделей посредством сравнения с результатами практической апробации использования спасательных средств аварийной эвакуации.
Научно–практическая ценность определяется возможностями применения методического аппарата, разработанного в диссертации:
при формировании формализованного замысла и решений собственников объектов с массовым пребыванием людей на внедрение и применение средств спасения и эвакуации в интересах обеспечения требуемого уровня пожарного риска;
для разработки руководящих действий и инструкций структурными подразделениями МЧС РФ при взаимодействии с собственниками объектов, в том числе при проверке поданных собственниками деклараций пожарной безопасности;
для разработки системы поддержки принятия решения по управлению индивидуальным пожарным риском на объектах с массовым пребыванием людей;
для организации учебного процесса при подготовке специалистов по специальности «Безопасность и защита в ЧС».
Реализация. Основные результаты диссертационной работы внедрены в Северо–Западном региональном центре МЧС России, в Международной группе компаний «Городской центр экспертиз» (GCE Group), Санкт–Петербургском Государственном Политехническом Университете. Внедрение результатов диссертационных исследований подтверждается актами о реализации.
Апробация работы. Основные результаты, полученные в процессе проведенных исследований обсуждались и получили одобрение научной общественности на:
XVIII Международной научно–методической конференции «Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовательно–научной деятельности»; г. Санкт–Петербург, 17 –18 февраля 2011 г.;
Международной научно–практической конференции «XXXIX неделя науки СПбГПУ», г. Санкт–Петербург, 6 – 11 декабря 2010г.;
Научно–методическом семинаре «Проблемы риска в техногенной и социальной сферах», г. Санкт–Петербург, май 2009г.;
XII Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы, г. Санкт–Петербург, 15 – 16 мая 2008г.;
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них 3 в источниках, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа содержит введение, три раздела с выводами по каждому, заключение, список использованной литературы из 161 наименования, приложения (7 страниц); изложена на 189 страницах (с учетом приложения), включает 40 рисунков, 20 таблиц.
В результате проделанной работы получены и выносятся на защиту следующие научные результаты:
-
Постановка и формализация задачи моделирования аварийной эвакуации людей с высоты в интересах управления индивидуальным пожарным риском на объектах с массовым пребыванием людей.
-
Комплекс математических моделей процесса аварийной эвакуации людей с высоты при использовании спасательных средств.
-
Метод оценивания эффективности применения спасательных средств аварийной эвакуации при пожаре.
-
Численные результаты моделирования процесса аварийной эвакуации людей с высоты при использовании спасательных средств.
Анализ нормативных требований по обеспечению безопасности людей при пожарах
Общие принципы обеспечения безопасности людей при пожаре определены положениями технического регламента о требованиях пожарной безопасности (Федеральный закон от 22.07.2008 №123-Ф3), системы государственных стандартов, сводов правил (СП), норм пожарной безопасности (НПБ).
Базовым документом является технический регламент [1], который устанавливает общие требования к системам обеспечения пожарной безопасности объектов различного назначения при разработке нормативных и нормативно-технических документов, проектировании, реализации проектов и эксплуатации объектов.
В соответствии техническим регламентом объекты должны иметь системы пожарной безопасности, направленные на предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара, в том числе их вторичных проявлений на требуемом уровне.
Требуемый уровень обеспечения пожарной безопасности людей с помощью указанных систем должен быть не менее 0,999999 предотвращения воздействия опасных факторов в год в расчете на каждого человека, а допустимый уровень пожарной опасности для людей должен быть не более Ю-6 воздействия опасных факторов пожара, превышающих предельно-допустимые значения в год на каждого человека [1].
Следует подчеркнуть, что метод проверки соответствия данного требования реальным условиям базируется, в том числе, на расчете временных интервалов движения людей по путям эвакуации и блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара, т.е. на оценке вероятности обеспечения безопасной эвакуации, согласно «Методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах», утвержденной приказом МЧС РФ от 10.07.2009 г. № 404, а также «Методике определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности», утвержденной приказом МЧС РФ от 30.07.2009 г. № 382.
При этом метод проверки требований не учитывает возможность того, что человек при пожаре не эвакуируется (т.е. остается в помещении, где его застал пожар), либо эвакуируется медленно или нерационально и необходимо предусмотреть его дополнительную защиту, а так же не учитывается возможность эвакуации через аварийные пути эвакуации, с применением современных эвакуационных средств.
Таким образом, требования, формируемые техническим регламентом, а также действующими методиками по расчету пожарных рисков не имеют полного комплекса методов проверки данных требований.
Следует отметить, что в соответствии с регламентом [1] система обеспечения пожарной безопасности (СОПБ) объекта защиты включает в себя систему предотвращения пожара, систему противопожарной защиты, комплекс организационно-технических мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.
Защита людей от воздействия опасных факторов пожара и (или) ограничение последствий их воздействия обеспечиваются, в том числе одним или несколькими из следующих способов:
- устройством эвакуационных путей, удовлетворяющих требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре;
- устройством систем обнаружения пожара (установок и систем пожарной сигнализации), оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре;
- применением систем коллективной защиты (в том числе противодымной) и средств индивидуальной защиты людей от воздействия опасных факторов пожара.
При этом используются следующее определения терминов эвакуация и спасание людей.
Эвакуация людей при пожаре - процесс организованного самостоятельного движения людей непосредственно наружу или в безопасную зону из помещений, в которых имеется возможность воздействия на людей опасных факторов пожара [1].
Спасание людей при пожаре — действия по эвакуации людей, которые не могут самостоятельно покинуть зону, где имеется возможность воздействия на них опасных факторов пожара (ГОСТ 12.1.033-81) [15].
Необходимо при этом подчеркнуть, что технический регламент указывает на приоритетность в реализации обеспечения безопасности людей за счет различных способов эвакуации (по эвакуационному пути или аварийному выходу).
Под эвакуационным путем (путь эвакуации) в соответствии со ст.2 технического регламента понимается «путь движения и (или) перемещения людей, ведущий непосредственно наружу или в безопасную зону, удовлетворяющий требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре». В соответствии со ст.89 [1] к эвакуационным выходам относятся выходы: 1) из помещений первого этажа наружу: а) непосредственно; б) через коридор; в) через вестибюль (фойе); г) через лестничную клетку; д) через коридор и вестибюль (фойе); е) через коридор, рекреационную площадку и лестничную клетку; 2) из помещений любого этажа, кроме первого: а) непосредственно на лестничную клетку или на лестницу 3-го типа; б) в коридор, ведущий непосредственно на лестничную клетку или на лестницу 3-го типа; в) в холл (фойе), имеющий выход непосредственно на лестничную клетку или на лестницу 3-го типа; г) на эксплуатируемую кровлю или на специально оборудованный участок кровли, ведущий на лестницу 3-го типа; 3) в соседнее помещение (кроме помещения класса Ф5 категорий А и Б), расположенное на том же этаже и обеспеченное выходами, указанными в пунктах 1 и 2 настоящей части. Выход из технических помещений без постоянных рабочих мест в помещения категорий А и Б считается эвакуационным, если в технических помещениях размещается оборудование по обслуживанию этих пожароопасных помещений. Под аварийным выходом, в соответствии со ст.2 [1] понимается «дверь, люк или иной выход, которые ведут на путь эвакуации, непосредственно наружу или в безопасную зону, используются как дополнительный выход для спасания людей, но не учитываются при оценке соответствия необходимого количества и размеров эвакуационных путей и эвакуационных выходов и которые удовлетворяют требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре».
К аварийным выходам относятся выходы, которые ведут: 1) на балкон или лоджию с глухим простенком не менее 1,2 метра от торца балкона (лоджии) до оконного проема (остекленной двери) или не менее 1,6 метра между остекленными проемами, выходящими на балкон (лоджию);
2) на переход шириной не менее 0,6 метра, ведущий в смежную секцию здания класса Ф1.3 или в смежный пожарный отсек;
3) на балкон или лоджию, оборудованные наружной лестницей, поэтажно соединяющей балконы или лоджии;
4) непосредственно наружу из помещений с отметкой чистого пола не ниже 4,5 метра и не выше 5 метров через окно или дверь размером не менее 0,75 х 1,5 метра, а также через люк размером не менее 0,6 х 0,8 метра. При этом выход через приямок должен быть оборудован лестницей в приямке, а выход через люк - лестницей в помещении. Уклон этих лестниц не нормируется;
Формализация критерия эффективности управления индивидуальным пожарным риском в здании при использовании средств спасения и эвакуации
Рассматривается подход к обеспечению пожарной безопасности объектов. С этой целью на объекте создается соответствующая система обеспечения пожарной безопасности (СОПБ), функционирующая в определенной среде. Процесс управления пожарной безопасностью в рамках взаимоотношений двух сторон позволяет разработать совокупность конструктивных методов и моделей построения и использования компонентов СОПБ. Подход излагается для случая взаимодействия (противостояния) двух сторон (СОПБ объекта защиты и внешней среды).
Обычно система имеет определенный количественный состав (элементы системы), распределенный в пространстве с соответствующими зонами воздействия (влияния), выполняющий определенные функции.
Применение методов декомпозиции и агрегирования (рис.2.2.2) позволило представить результат процесса управления индивидуальным пожарным риском в виде трех основных базовых показателей эффективности. Данный подход позволяет сформировать модель управления пожарной безопасностью на объекте защиты в целом, в зависимости от различной обстановки, основанной на установлении формальной аналитической зависимости между тремя базовыми показателями эффективности управления пожарной безопасностью и общим интегральным показателем эффективности управления индивидуальным пожарным риском в здании. Предложенными показателями эффективности являются: Qn - вероятность наступления пожара на объекте защиты; Рт - вероятность эффективной работы системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей; Рэ - вероятность эвакуации людей из горящего здания.
Под спасением и эвакуацией людей в целом понимается перемещение людей из зоны пожарной опасности, в которой имеется возможность воздействия на людей опасных факторов пожара в безопасную зону (учитывается процесс организованного самостоятельного движения людей по основным эвакуационным путям, а также процесс аварийной эвакуации с использованием специальных спасательных средств).
Соответственно, с целью повышения безопасности жизнедеятельности людей на объекте защиты можно выделить три основных направления деятельности, позволяющих повысить соответствующие показатели эффективности:
- проведение профилактической работы, направленной на предупреждение возникновения пожаров, а также увеличение вероятности срабатывания систем автоматического пожаротушения;
- совершенствование средств пожарной сигнализации, систем оповещения при пожарах, систем противодымной защиты;
- внедрение новых современных средств спасения и эвакуации людей при пожарах.
Рассматривая вопрос определения возможностей СОПБ в целом, и ее отдельных подсистем необходимо обратиться к выявлению количественных и качественных показателей, характеризующих возможности разрабатываемой подсистемы по выполнению возлагаемых на них задач за установленное время в конкретной обстановке.
В первую очередь, в рамках диссертационного исследования, требуется определить значение Рэ.с - вероятности выхода из здания людей через аварийные выходы с использованием средств эвакуации с высоты, в зависимости от соответствующих показателей, характеризующих применение тех или иных спасательных средств.
Общая схема выработки управленческих решений по обеспечению пожарной безопасности на основе предложенного подхода
Рассмотрев основные подходы к моделированию системы управления аварийной эвакуацией (СУАЭ) при использовании спасательных средств и способов ее функционирования, рассмотрим далее структурную схему, отражающую содержание основных этапов выработки управленческих решений на формирование и функционирование СУАЭ (рис.2.4.1).
С целью управления эвакуацией людей из объекта с массовым пребыванием людей при использовании спасательных средств формируется соответствующая СУАЭ, результаты функционирования которой определяется на основе соответствующего метода оценивания эффективности функционирования СУАЭ.
Схема формирования и функционирования СУАЭ состоит из 3-х этапов. На первом этапе представлены базовые элементы замысла формирования
СУАЭ на основе анализа расчетных значений индивидуального пожарного риска на объекте защиты.
Этот уровень схемы содержит три основных элемента:
1) Конкретизация системы СУАЭ ([возможности] -»[структура] - [управление]);
2) Желаемые результаты применения СУАЭ;
3) Конкретизация действий системы СУАЭ
([Пространство] [функции] - [время]).
Конкретизируется система СУАЭ на основе приведения в соответствие возможностей системы и механизмов их реализации, то есть управления, через соответствующую структуру. При этом учитывается, что любая система существует (и функционирует) в пространстве и времени.
На втором этапе разрабатывается модель СУАЭ и способов ее функционирования. Под основными элементами моделирования понимаются: аналитические закономерности, содержание и характер действий по функционированию СУАЭ, ее компонентов; способы подготовки и ведения этих действий; способы и методы организации и поддержания взаимодействия и управления по эвакуации, требования к действиям.
Модель конкретной СУАЭ предполагает размещение существующих компонент (спасательных средств), обладающих определенными потенциальными возможностями по эвакуации людей в область пожарной безопасности у соответствующих аварийных выходов. Формирование трех базовых компонент функционирования СУАЭ (ЛЛ(У), ju\ (/), / (0) в совокупности с аналитическими закономерностями, полученными в п.2.2. будут определять модель функционирования СУАЭ. Результат функционирования СУАЭ определяет степень реализации возможностей системы.
Когда соответствующая система управления аварийной эвакуацией не отвечает соответствующим требованиям, то руководство прорабатывает возможность создания нового формирования структуры системы с соответствующим количественным и качественным составом спасательных средств, что реализуется через обратную связь общей схемы формирования и функционирования СУАЭ, либо, в случае невозможности разработки нового формирования структуры системы, меняются требования к СУАЭ, а значит и ее замысел (рис. 2.4.1). Рассматривается один из возможных вариантов функционирования новой СУАЭ. Исходя из организационно-технических возможностей и структуры системы снова формируется модель СУАЭ, а на основе модели формируются требования к новой системе.
На последнем третьем этапе вырабатываются управленческие решения ЛПР по выполнению организационно-технических задач для возможной эвакуации людей. Для решения поставленных целей СУАЭ формируется соответствующая структура системы. На данном этапе как раз приводятся в соответствие организационно-технический и экономический (расходования финансовых ресурсов на формирование системы) аспекты процесса формирования новой системы управления аварийной эвакуацией. Под организационно-техническим аспектом в данном случае понимается как создание технических условий для реализации возможностей эвакуации при использовании спасательных средств, так и практическая подготовка лиц, ответственных за эвакуацию людей из объекта в случае наступления пожара. Практическая реализация СУАЭ начинается в условиях соответствии замысла создания СУАЭ и ожидаемых результатов ее функционирования.
Базовые элементы решения формируются на основе разработанной теории, представленной первыми двумя уровнями: замысла формирования СУАЭ и модели СУАЭ и способов ее функционирования.
В целом, разработанная структурная схема излагаемого подхода позволяет проследить внутренние связи предлагаемого аппарата для моделирования системы управления аварийной эвакуацией и способов её функционирования, связь теории с прикладными задачами.
Особенности применения некоторых типов средств спасения с высоты 1. Устройство рукавное пожарное спасательное. Устройства спасательные рукавные являются наиболее эффективным и безопасным средством спасения людей с высоты, используемым в системах экстренной эвакуации. Основным элементом УСР является эластичный или спиральный спасательный рукав. Принцип работы спасательного рукава основан на создании достаточной силы трения движущегося в нем тела. Спуск в рукаве может осуществить любой человек, не обладающий специальной подготовкой. Снаружи спасательный рукав может быть защищен теплоотражающей оболочкой от воздействия теплового излучения, искр, мелких падающих предметов и т.п.
Устройства спасательные рукавные обладают следующими качествами: - обеспечивают спасение людей практически с любой высоты; - сохраняют работоспособность при любых погодных условиях; - приводятся в рабочее положение за минимальное время; - обладают большой пропускной способностью (для людей, не имеющих навыков спуска в спасательном рукаве, на выходе из спасательного рукава может достигать от 5 до 10 чел. в минуту, для прошедших предварительные тренировки - до 20 чел. в минуту); - обеспечивают защиту спасаемых от воздействия внешних опасных факторов, возникающих при чрезвычайной ситуации, благодаря наличию теплоотражающей оболочки и малому времени пребывания (спуска) человека в спасательном рукаве; - не требуют тренировки и обучения спасаемых, а также специального снаряжения для них; - обеспечивают возможность спасения людей любого возраста и пола независимо от их физического и психологического состояния; - снижают страх высоты у спасаемых благодаря тому, что при входе в УСР и внутри спасательного рукава человек не видит внешнего пространства; - позволяют начинать спасение людей до прибытия подразделений пожарной охраны или аварийно-спасательной команды.
Отнесение выборок случайных величин, связанных с процессом эвакуации, к известным законам
Обычно сущность проверки гипотезы о законе распределения экспериментальных данных (ЭД) заключается в следующем. Имеется выборка ЭД фиксированного объема, выбран или известен вид закона распределения генеральной совокупности. Необходимо оценить по этой выборке параметры закона, определить степень согласованности ЭД и выбранного закона распределения, в котором параметры заменены их оценками.
Если выборка случайных величин экспериментальных данных свернута к гистограмме и закон уже выбран заранее (т.е. известен как его вид, так и его параметры), то используется критерий х2 (Пирсона). Для этого вычисляется величина [88]:
По величине х2 (чем она меньше, тем точнее гистограмма соответствует выбранному закону) и степеням свободы v0 =/,-#-1(77 - число параметров закона, например, у нормального П=2, т.е. хн и о) с использованием таблиц [71] можно оценить доверительную вероятность аг того, что гистограмма соответствует выбранному закону.
Тем не менее, если заранее вид закона и его параметры неизвестны, идентификация выборки случайных величин значительно усложняется.
В общем случае задача идентификации может решаться по степени близости характеристик {M{X)JD(X),V(X))CQ выборки соответствующим характеристикам (М(Х), D(X), V(X))3P закона.
Если по выборке случайных величин оценены только М{Х) и D{X) (или V{X)) выборки или гистограммы, то им могут соответствовать достаточно большое число известных законов. При этом решение задачи идентификации будет недостаточно точным. Например, выборке, для которой M{X))=D(X)=r могут соответствовать сразу несколько различных законов (нормальный, экспоненциальный, равномерной плотности, Симпсона) [71,137].
Для определения вида закона и его параметров соответствие выборке может осуществляться по критерию хг (3.1.10).
Мощность данного критерия зависит от количества разрядов и объема выборки. Критерий рекомендуется применять при N 200, допускается применение при N 40, именно при таких условиях критерий состоятелен (как правило, отвергает неверную нулевую гипотезу).
Критерий х2 (Пирсона), без сомнения, является наиболее популярным из всех методов сравнения двух распределений (в нашем случае эмпирического и теоретического). Однако для наших целей, с учетом того, что объем выборки N меньше рекомендуемого, наилучшим методом будет тест Колмогорова-Смирнова. Этот очень эффективный тест применим к распределениям, которые являются функцией одной независимой переменной.
Все функции распределения вероятности имеют минимальное значение О и максимальное значение 1. То, как они ведут себя между ними, и отличает их. Тест Колмогорова-Смирнова измеряет очень простую переменную d, которая определяется как максимальное абсолютное значение разности между двумя функциями распределения вероятности.
Для применения критерия А.Н. Колмогорова ЭД требуется представить в виде вариационного ряда. В качестве меры расхождения между теоретической F(x) и эмпирической Fn(x) функциями распределения непрерывной случайной величины X используется модуль максимальной разности: dn = maxF(x) - Fn(x)\. (3.1.11) В [88,130] доказано, что какова бы ни была функция распределения F(x) величины X, при неограниченном увеличении количества наблюдений п функция распределения случайной величины dny/n асимптотически приближается к функции распределения: К(Л) = P{d4n X) = (-1) ехр(-22А2). k=-00
Иначе говоря, критерий Колмогорова характеризует вероятность того, что величина dn 4n не будет превосходить параметр Я для любой теоретической функции распределения. Уровень значимости а выбирается из условия P(dyJn A) = a = \-K(A) , в силу предположения, что почти невозможно получить это равенство, когда существует соответствие между функциями F(x) и Fn(x). Критерий Колмогорова позволяет проверить согласованность распределений по малым выборкам, он проще критерия хи-квадрат (Пирсона), поэтому его часто применяют на практике. Но требуется учитывать два обстоятельства.
Во-первых, в точном соответствии с условиями его применения необходимо пользоваться следующим соотношением:
Во-вторых, условия применения критерия предусматривают, что теоретическая функция распределения известна полностью (известны вид функции и ее параметры). Но на практике параметры обычно неизвестны и оцениваются по ЭД. Это приводит к завышению значения вероятности соблюдения гипотезы, т.е. повышается риск принять в качестве правдоподобной гипотезу, которая плохо согласуется с ЭД (повышается вероятность совершить ошибку второго рода). В качестве меры противодействия такому выводу следует увеличить уровень значимости а, приняв его равным 0,1 - 0,2, что приведет к уменьшению зоны допустимых отклонений.
Необходимо учитывать, что многие потоки событий (а определенные три базовые характеристики СУАЭ представляют собой поток людей, прибывающих к аварийному выходу, поток подготовки людей к эвакуации, поток спускающихся людей в зону пожарной безопасности), встречающиеся на практике, хотя и не являются в точности потоками Пальма, но могут быть ими приближенно заменены [81].
Поток событий называется потоком Пальма (или потоком с ограниченным последействием), если промежутки времени между последовательными событиями: Гь Т2, ... , Th ... представляют собой независимые, одинаково распределенные случайные величины. Важным частным случаем поток Пальма является пуассоновский поток, в котором расстояния Т\, Т2, ... , Th ... представляют собой случайные величины, распределенные по одному и тому же показательному закону; их независимость следует из того, что пуассоновский поток есть поток без последействия, и расстояние по времени между любыми двумя событиям не зависит от того, каковы расстояния между другими.
Вторыми по важности образцами потоков Пальма являются так называемые потоки Эрланга. Эти потоки образуются в результате «просеивания» пуассоновских потоков. Рассмотрим их подробнее с целью определения возможности дальнейшего отнесение выборок случайных величин ЭД, связанных с процессом эвакуации людей, к законам Эрланга.
Вообще, потоком Эрланга k-то порядка Эк называется поток, получающийся, если в пуассоновском потоке сохранить каждую к-ю точку, а остальные выбросить.
Очевидно, пуассоновский поток представляет собой частный случай потока Эрланга, а именно поток Эрланга 1-го порядка Э\.
