Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Структура эвакуационных путей и выходов в объёмно-планировочных решениях зданий стационаров социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста 11
1.1. Проблемы противопожарной защиты людей в стационарах 11
1.2. Структура эвакуационных путей в зданиях стационаров 17
1.3. Требования к инженерным системам противопожарной защиты зданий стационаров 30
1.4. Исследование процессов движения людских потоков и спасения людей при необходимости их эвакуации 32
1.5. Выводы по первой главе 49
ГЛАВА 2. Проведение натурных наблюдений и экспериментальных исследований в стационарах социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возрастата 51
2.1. Организация и методика проведения натурных наблюдений и экспериментов 51
2.2. Проведение натурных наблюдений и экспериментов с престарелыми людьми способными к самостоятельной эвакуации 57
2.3. Установление вида и значений параметров зависимости между плотностью и скоростью потоков людей способных к самостоятельной эвакуации 65
2.4. Проведение натурных наблюдений и экспериментов с престарелыми людьми не способными к самостоятельной эвакуации 79
2.5. Определение закономерностей изменения параметров движения спасателей при переноске людей не способных к самостоятельной эвакуации 92
2.6. Выводы по второй главе 103
ГЛАВА 3. Анализ возможности своевременной эвакуации людей из зданий стационаров социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста при существующих нормативных размерах эвакуационных путей и выходов 105
3.1. Индивидуальный пожарный риск и нормирование размеров эвакуационных путей и выходов 105
3.2. Определение времени эвакуации престарелых людей способных
к самостоятельной эвакуации 111
3.3. Экспериментальное установление расчетного количества рейсов спасателей исходя из их физических возможностей 115
3.4. Определение времени спасения престарелых людей не способных к самостоятельной эвакуации 118
3.5. Анализ возможности эвакуации и спасения людей при свободном развитии пожара в зданиях стационаров 121
3.6. Выводы по третьей главе 124
ГЛАВА 4. Предложения по повышению уровня пожарной безопасности людей в зданиях стационаров социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста 125
4.1. Многофакторность проблемы обеспечения пожарной безопасности людей в зданиях стационаров 125
4.2. Разработка дополнительных объемно-планировочных и инженерных решений, способствующих своевременной эвакуации и спасению престарелых людей из зданий стационаров 128
4.3. Совершенствование организационно-технических мероприятий по обеспечению пожарной безопасности престарелых людей в зданиях стационаро. 134
4.4. Выводы по четвертой главе 137
Заключение 138
Список литературы
- Структура эвакуационных путей в зданиях стационаров
- Проведение натурных наблюдений и экспериментов с престарелыми людьми способными к самостоятельной эвакуации
- Экспериментальное установление расчетного количества рейсов спасателей исходя из их физических возможностей
- Разработка дополнительных объемно-планировочных и инженерных решений, способствующих своевременной эвакуации и спасению престарелых людей из зданий стационаров
Структура эвакуационных путей в зданиях стационаров
Задача обеспечения пожарной безопасности социальных учреждений с пребыванием престарелых людей сложна и многогранна. В ее основе, как и в основе защиты любых других объектов, лежит система обеспечения пожарной безопасности [1], отвечающая за защиту человека и его имущества от пожаров. В качестве общего для системы количественного показателя эффективности ее функционирования были определены требования ч. 1, ст. 79 [1], взятые и переработанные из ГОСТ 12.1.004–91 «ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования» [2] и ППБ 01–03 [3], что индивидуальный пожарный риск для людей в зданиях не должен превышать значение одной миллионной в год.
Составными частями системы обеспечения пожарной безопасности объекта защиты являются: система предотвращения пожара, система противопожарной защиты, и комплекс организационно-технических мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.
Под комплексом организационно-технических мероприятий по обеспечению пожарной безопасности здесь рассматривается совокупность первичных мер пожарной безопасности, предусматривающих работу в данном направлении органов местного самоуправления, пожарной охраны, служб жизнеобеспечения, и т.д.
Основной целью системы предотвращения пожара является исключение условий возникновения пожаров, что достигается исключением условий образования горючей среды и (или) исключением условий образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания. Показателем эффективности работы системы предотвращения пожаров и реализацией первичных мер пожарной безопасности в зданиях стационаров социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста является количество пожаров, возникающих на данных объектах в стране.
В большинстве случаев такие пожары носят трагический характер, так как сопровождаются большим количеством жертв. В подтверждение сказанных слов, в таблице 1.1 приведена информация о наиболее трагических пожарах в зданиях стационаров социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста за последние годы.
Общая статистическая информация о количестве пожаров и погибших людей за 2009–2013 годы в зданиях стационаров, приведенная Департаментом надзорной деятельности МЧС России, отображена в таблице 1.2.
В большинстве случаев, согласно [4], основной причиной пожара является неосторожное обращение с огнем. Гибель же престарелых людей в подобных пожарах прежде всего обусловлена тем, что они не успевают покинуть здание до наступления критических значений опасных факторов пожара (ОФП).
Чтобы лучше понять остроту данной проблемы, необходимо сравнить данные из таблицы 1.2 с данными о количестве социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста и количестве проживающих там людей, которые приведены в таблице 1.3 из источника [5].
Зная количество проживавших и количество погибших людей при пожарах в зданиях стационаров социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста, можно определить фактическое значение вероятности гибели людей на данных объектах Qвф в разные годы (таблица 1.4).
Из приведенных данных видно, что в результате возникших пожаров, от которых должна была оберегать система предотвращения пожара, фактическое значение вероятности гибели людей в зданиях стационаров превышает допустимое значение, установленное федеральным законом. Отсюда следует, что система обеспечения пожарной безопасности данных объектов работает неэффективно.
Сложность обеспечения пожарной безопасности социальных объектов заключается в наличии в них людей преклонного возраста, для которых характерно снижение физиологических функций организма, сопровождаемое притуплением внимания, в том числе и к соблюдению требований пожарной безопасности, что нередко приводит к возникновению пожаров.
Невозможность исключить вероятность возникновения пожаров, а соответственно, и угрозы людям, определяет необходимость формирования системы противопожарной защиты. Цель применения данной системы, как известно из [1], направлена, прежде всего, на защиту людей от воздействия опасных факторов пожара, которая обеспечивается снижением динамики их нарастания, эвакуацией людей и имущества в безопасную зону, а также тушением пожара.
Одним из главных показателей достижения цели использования системы противопожарной защиты является обеспечение своевременной безопасной эвакуации людей, а также спасения, если речь идет и о безопасности людей с физическими ограничениями, которым необходима посторонняя помощь, что характерно для социальных объектов.
Проведение натурных наблюдений и экспериментов с престарелыми людьми способными к самостоятельной эвакуации
Им же впервые разработан алгоритм имитационно-стохастической модели движения людских потоков.
Полученные результаты были положены в основу противопожарных норм проектирования зданий и сооружений [7], которые затем использованы при подготовке ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность [2], и в наиболее полном объёме применены в « Методика определения расчётных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности», утвержденную приказом МЧС России от 30.06.2009 № 382 [8].
Исследования людских потоков, проведённые в России после 80-х годов [61, 64–67] прошлого века, развивают методологические подходы, заложенные в диссертационной работе профессора Холщевникова В.В. Среди них выделяются новыми областями исследований работы к.т.н. Никонова С.А. [64] и к.т.н. Исаевич И.И. [67].
В работе [64] впервые в СССР рассмотрено время начала эвакуации (tнэ), влияние случайного характера физико-технических качеств пожарной нагрузки на динамику ОФП и в связи с этим на формирование распределения вероятности времени начала эвакуации.
В работе [67] проведены многочисленные комплексные исследования движения людских потоков по коммуникационным путям станций и пересадочных узлов метрополитена, впервые включавшие исследования движения людей при помощи эскалаторов в общей системе эвакуации из сооружений метрополитена. Следует отметить, что в этой работе впервые показано практическое влияние уровня эмоционального состояния людей на параметры движения людских потоков, которое изменяет категорию движения от повышенной активности в утренние часы пик до активного в остальные часы эксплуатации сооружений метрополитена. По результатам натурных наблюдений выявлено чёткое разделение структуры людского потока на головную, основную и замыкающую части. Причём показано, что замыкающая часть потока, состоящая из физически более слабых людей или людей, находящихся в комфортно-спокойном состоянии, может отставать от основной части потока, в которой в это время наблюдается активное движение людей.
Работа коллектива научной школы «Теория людских потоков» [68] внесла огромный вклад в науку. Их исследования дали возможность определить параметры движения людских потоков при их движении по разным участкам пути в различных видах зданий. Корректность открытых закономерностей и разработанных методов моделирования подтверждена результатами многочисленных серий натурных наблюдений и специально организованных экспериментов. Эмпирическая база данных составляет в настоящее время более 50 тыс. одновременных замеров скорости и плотности людских потоков при их движении по всем видам пути в зданиях большинства видов функционального назначения при различных режимах их эксплуатации, а также на городских территориях.
Иностранные работы в этот период, посвященные исследованию движения людских потоков, продолжили эмпирические исследования начала XX века, результатом которых, как пишет J.L. Bryan [69], явился Американский документ по строительству 1935 года Design and Construction of Building Exits [70], определяющий размеры и количество выходов из зданий. Среди этих работ выделяется комплексностью исследований публикация J.J. Fruin [71]. Судя по этой публикации, он исследовал особенности передвижения людей в нормальных (неаварийных) условиях, уделяя основное внимание скорости, ритму движения и рассматривая при этом уровни комфортности.
J.L. Pauls [72, 73] так же занимался изучением параметров движения людских потоков и влияния организационных мероприятий на ход эвакуации, что подтверждается его экспериментами при проведении серий эвакуаций из высотных офисных зданий в Канаде. Большое внимание он здесь уделял особенностям движения людского потока к эвакуационным выходам.
Как показывают результаты работ иностранных исследователей, приведённые в техническом отчёте ISO 16738:2009. «Fire-safety engineering – Technical information on methods for evaluating behaviour and movement of people» [74]., они до сих пор находятся на эмпирическом уровне.
Помимо изучения процесса движения людских потоков, ряд исследований был посвящен исследованию поведения людей при пожаре и организации эвакуации. Здесь наиболее известными являются работы P.G. Wood [75], J. L. Bryan [76, 77], D. Canter [78]. Исследователи экспериментально установили, что при пожаре люди не эвакуируются немедленно по получению сигнала о пожаре, они стремятся получить дополнительную информацию о пожаре (исследовать ситуацию), оповестить окружающих, тушить пожар и т.п.
Пристальное внимание к вопросам безопасной эвакуации престарых людей и людей с физическими ограничениями отмечается с начала 80-х годов прошлого столетия. В поле зрения исследований попали различные виды зданий для проживания и лечения престарелых людей и других маломобильных групп населения. Одной из первых в этом направлении была работа [79]. R.G. Pearson исследовал время, которое необходимо таким людям для того, чтобы подготовиться к эвакуации [80]. G. Proulx [81] и T.J. Shields [82] на основе исследований эвакуаций из жилых зданий подтвердили большую продолжительность периода подготовки к эвакуации престарелых людей и людей с физическими ограничениями по сравнению со здоровыми людьми.
По итогам научных исследований T.J. Shields, английский ученый L. Rubadiri предложил «Индекс Эвакуационной Деятельности» (ИЭД), который показывал различие способностей человека с ограниченными возможностями к эвакуации по сравнению со здоровым человеком в зависимости от вида пути [83].
Наиболее известной иностранной работой по исследованию особенностей движения престарелых людей и людей с физическими ограничениями по горизонтальным и наклонным путям явилась работа доктора философии (РhD) K.E. Boyce (University of Ulster) [84]. Несмотря на интересные данные, полученные автором, следует отметить основной недостаток – это исследование свободного движения людей в допороговом диапазоне плотности (таблица 1.6).
Экспериментальное установление расчетного количества рейсов спасателей исходя из их физических возможностей
При проведении исследований в стационарах социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста основными методами научного познания, необходимыми для выявления особенностей эвакуации и спасения престарелых людей, являются натурные наблюдения и эксперименты.
Под натурными наблюдениями за передвижением людских потоков понимается отслеживание определенных параметров и характеристик поведения людей, позволяющих составить представление о наблюдаемом процессе, а именно о таких особенностях как обгон, раскачивание тела, развитие людьми скорости движения при естественно созданных плотностях, влияние размеров и вида путей на скорость движения человека и т.д.
В результате натурных экспериментов представляется возможным активно воздействовать на изучаемый процесс, в данном случае на эвакуацию или спасение, путем создания определенных искусственных условий, таких как изменение состава людского потока, скорости передвижения, вида пути. Это позволяет, с учетом статистической обработки результатов, установить необходимые параметры и объяснить взаимосвязь между ними.
Учитывая, что исследовательскую работу необходимо проводить с престарелыми людьми, которые по своей физиологии имеют определенные физические ограничения и недостатки, то в первую очередь, необходимо получить предварительное согласование данного мероприятия как с работниками социального учреждения, так и с проживающим там контингентом. Получив одобрение, необходимо собрать подробную информацию об объекте, включая архитектурную поэтажную планировку основных коммуникационных помещений, а также о количестве престарелых людей, их возрасте и физическом состоянии.
Состав обслуживающего персонала в данных учреждениях, по словам их руководства, примерно на 95 % состоит из женщин и всего на 5 % из мужчин. В зависимости от времени суток количество персонала изменяется. В среднем в дневное время в одном отделении дома престарелых работает от 8 до 10 человек. В ночное время от 2 до 6.
Для понимания физического состояния и особенностей поведения основного проживающего контингента социальных учреждений – престарелых людей, необходимо обратиться к специальной литературе по гериатрии.
Согласно [99], по классификации, принятой ВОЗ и геронтологической ас-социацией, в соответствии с календарным возрастом к пожилым относятся люди в возрасте 60–74 лет, к старикам – 75–90 лет, к долгожителям – старше 90 лет.
Согласно данным [100], по мере старения уменьшаются антропометрические показатели – рост, окружность грудной клетки, мышечная сила, выносливость. В период старения развиваются изменения нервной системы и органов чувств, снижается острота зрения и способность приспособления к слабой освещенности.
В выраженных случаях старческие изменения нервной системы проявляются бедностью мимики, тихой речью, редким миганием, шаркающей походкой, сгорбленной осанкой. Встречается излишняя суетливость, непроизвольные движения, дрожание. Общими личностными изменениями в старости могут быть чаще всего нетерпимость и консерватизм в отношении всего нового, переоценка положи тельного опыта прошлого, преобладание неприязненного, недовольного и брюз жащего отношения к окружающим, обидчивость и эгоцентризм, эмоциональное притупление, подозрительность и скупость, черствость при общей ипохондричности. Все эти явления психики говорят о переходе от экстраверсии к интроверсии.
Особенности поведения престарелых людей при пожаре обусловлены такими возрастными проблемами, как дезориентация во времени и в пространстве, забывчивость, проблемы с фокусировкой внимания, снижение умственных способностей, ухудшение зрения и слуха, затруднение с дыханием, пониженная мобильность, пониженная моторика кистей и пальцев рук (трудности при открывании дверей, включении пожарной сигнализации, звонка по телефону и т.п.). Кроме того, с возрастом у них наблюдается тенденция к снижению активности при пожаре. Уменьшается как разброс направлений деятельности, так и количество людей, активно реагирующих на чрезвычайную ситуацию [75].
Анализ статистических данных различных стран мира показывает значительно меньшую приспособляемость и, как следствие, большую уязвимость престарелых людей при пожаре [101, 102].
Весьма серьезные проблемы испытывают пожилые люди при пешеходном движении. Как правило, низкая скорость передвижения связана с целым комплексом возрастных физиологических процессов, однако наиболее серьезно это проявляется при нарушении равновесия и ходьбы, что встречается в практике довольно часто и может быть вызвано различными возрастными заболеваниями (например, парадоксальной акинезии паркинсонизма, дисбазии и др.) [103, 104]. Нарушения проявляются различным образом. Например, наблюдаются проблемы инициации и поддержания движения: при попытке начать ходьбу ноги как будто «приклеиваются» к полу: чтобы сделать первый шаг престарелый человек вынужден долго переминаться с ноги на ногу или раскачивать туловище и ноги в перед-незаднем направлении. При повороте, преодолении препятствия, прохождении через узкий проем, где требуется переключение двигательной программы, пожилой человек может внезапно «застыть». При этом его ноги останавливаются «как вкопанные», а туловище продолжает движение вперед, что может привести к падению. Вообще падения пожилых людей отмечаются достаточно часто: такие эпизоды в течение года отмечаются у 28–45 % пожилых, а среди лиц, находящихся в домах-интернатах – у 45–61 % [103]. Зрительные стимулы (например, веревка на полу) могут привести к остановке движения. Вопрос, заданный при движении, внезапный звук или неожиданное прикосновение могут привести к замедлению движения или к остановке.
В результате анализа специальной литературы, бесед с персоналом учреждений, а так же наблюдений за престарелыми людьми, имеющими различный возраст и состояние здоровья, была разработана классификация людей, проживающих в стационарах социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста, по мобильным качествам с точки зрения обеспечения их безопасности при пожаре (рисунок 2.1).
Разработка дополнительных объемно-планировочных и инженерных решений, способствующих своевременной эвакуации и спасению престарелых людей из зданий стационаров
Согласно приведенной выше разработанной классификации людей престарелого возраста по группам мобильности, в зданиях стационаров социальных учреждений по обслуживанию граждан пожилого возраста не способными к самостоятельной эвакуации являются престарелые люди, «пользующиеся двумя дополнительными опорами», «передвигающиеся на креслах-колясках» и люди, «не передвигающиеся самостоятельно».
Физические возможности престарелых людей этих трех групп мобильности сильно ограничены. Особенно это касается последней группы, к которой, в основном, относятся немобильные люди, прикованные к постели. Несмотря на некоторую возможность самостоятельного передвижения престарелых людей, пользующихся двумя дополнительными опорами и передвигающихся на креслах-колясках, их усилий все же недостаточно для того, чтобы самостоятельно эвакуироваться из здания в случае возникновения опасности. Изучение особенностей их движения является непростой задачей. В первую очередь это связано с привлечением данных людей к участию в натурных наблюдениях и экспериментах. В большинстве случаев на просьбу поучаствовать в эксперименте престарелые люди, пользующиеся двумя дополнительными опорами и передвигающиеся на креслах-колясках, отвечали отказом, ссылаясь на болевые ощущения в суставах, а также повышенное артериальное давление и общую усталость организма.
В результате немногочисленных наблюдений за движением указанных людей, удалось установить его некоторые особенности. Выяснилось, что скорость движения престарелых людей пользующихся двумя дополнительными опорами (рисунок 2.25), очень мала. Из-за возрастных изменений организма, боли и ограничения подвижности суставов, а также боязни упасть она составляет от 4 до 7 м/мин при движении по горизонтальному пути и через проем. Кроме того, у данных людей во время ходьбы отмечаются частые остановки движения (каждые 3–5 метров) для отдыха и восстановления сил.
Престарелые люди пользующиеся двумя дополнительными опорами Движение по лестницам и пандусам исследовать не удалось ввиду полного отказа участников эксперимента двигаться по данным участкам: они утверждают, что данный вид пути «не осилят».
В результате натурных экспериментов выяснилось также, что при движении престарелых людей, пользующихся двумя дополнительными опорами, идущих как свободно, так и в составе потока, не отмечается психофизических закономерностей связи между плотностью и скоростью движения, как это отмечается у людей других групп мобильности. Они всегда стараются идти с постоянной, доступной им скоростью.
Престарелые люди, передвигающиеся на креслах-колясках
Престарелые люди, передвигающиеся на креслах-колясках (рисунок 2.26), так же как и престарелые люди, пользующиеся двумя дополнительными опорами, очень слабы, однако ввиду большей физической натренированности рук, необходимой им для приведения в движение кресла-коляски, их скорость передвижения немного выше. Данные люди могут самостоятельно передвигаться (10–30 м без остановки) по горизонтальной поверхности в пределах этажа учреждения и иногда, прикладывая большие усилия, преодолевать пандусы. В связи с тем, что движение по пандусу вверх требует больших физических усилий, не все престарелые, передвигающиеся на креслах-колясках, способны это осуществить самостоятельно (рисунок 2.27).
Движение престарелого человека на кресле-коляске по пандусу вверх с помощью перил Важно отметить, что в результате экспериментов ни одному престарелому человеку на кресле-коляске не удалось подняться по пандусу, не имеющему перил. Большой проблемой для данной категории людей является и то, что они самостоятельно, без помощи персонала, не могут сесть на кресло-коляску.
Значения скоростей движения, установленные в результате немногочисленных экспериментов на участках путей эвакуации, доступных для указанной категории престарелых людей, приведены в таблице 2.14.
Анализ наблюдений за движением престарелых людей, пользующихся двумя дополнительными опорами и передвигающихся на креслах-колясках, позволил установить, что данная категория людей из-за ограниченных физических возможностей не способна к быстрому самостоятельному передвижению при вынужденной эвакуации. Важным аргументом в этом является невозможность преодоления резких перепадов высот и лестниц. Из всего сказанного следует, что для обеспечения безопасности престарелых людей, пользующихся двумя дополнительными опорами и передвигающихся на креслах-колясках, так же как и людей, не передвигающихся самостоятельно, в случае пожара необходимо проводить спасение силами персонала.
На сегодняшний день основным универсальным и безопасным средством переноски людей по различным видам пути, в том числе и по лестницам, в таких социальных объектах как больницы, дома для престарелых и т.п., является санитарных носилок. Необходимо также подчеркнуть, что носилки на данных объектах являются средством для спасения людей при пожаре, и их количество в стационарах регламентируется нормативно-правовыми документами. Так, например, в п. 135 Правил противопожарного режима в Российской Федерации, утвержденных Постановлением Правительства РФ от 25.04.2012 г. № 390 «О противопожарном режиме» [111], указано, что руководитель организации обеспечивает наличие на объектах здравоохранения (больницы, лечебницы и др.), в которых находятся больные не способные передвигаться самостоятельно, носилок, исходя из расчета 1 носилки на 5 больных (инвалидов). Учитывая это, в экспериментальной работе по определению особенностей спасения людей не способных к самостоятельной эвакуации, санитарные носилки (рисунок 2.28) были определены как основное средство для переноски.
В запланированных экспериментах ставилась задача определить физические возможности спасателей разного пола (в нашем случае – медицинского персонала), установив при этом закономерности изменения параметров движения спасателей при перекладывании людей разной массы на носилки и их переноске по горизонтальному пути и по лестнице вниз.
Для фиксации значений времени и скорости в экспериментах по определению особенностей спасения престарелых людей не способных к самостоятельной эвакуации использовались вышеупомянутые видеозаписывающие регистраторы «DOD F900LS», изображенные на рисунке 2.4. Только в этом случае они не крепились к стенам, как это было в экспериментах, проводимых с престарелыми людьми способными к самостоятельной эвакуации, а находились в руках у оператора, который передвигался за спасателями и осуществлял видеосъемку.
