Безопасность людей при пожаре / Kholshchevnikov - Naturniye nablyudeniya liudskikh potokov 2009

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие.....................................................................................................................	5
Введение............................................................................................................................	8
Глава 1. Структура и характеристики людского потока.......................................	11
1.1. « Элементарный» людской поток........................................................................	11
1.2. Случайная структура людского потока...............................................................	17
Глава 2. Методы натурных наблюдений движения людей в потоке....................	22
2.1. Визуальный метод .................................................................................................	22
2.2. Методы кинофотосъёмки и видеонаблюдений...................................................	32
2.3. Области применения методов ..............................................................................	43
Глава 3. Первичная статистическая обработка данных
натурных наблюдений...................................................................................................	47
3.1. Задачи статистического изучения........................................................................	47
3.2. Виды статистических наблюдений......................................................................	53
3.3. Систематизация эмпирических данных...............................................................	59
Глава 4. Примеры проведённых натурных наблюдений........................................	77
4.1. Исследования людских потоков на трибунах
спортивно-зрелищных сооружений с использованием фотометода .......................	77
4.1.1. Описание исследований..............................................................................	77
4.1.2. Первичная обработка результатов натурных наблюдений.....................	81
4.1.3. Систематизация данных натурных наблюдений......................................	84
4.1.4. Перегруппировка данных натурных наблюдений....................................	88
4.1.5. Некоторые комментарии к проведённым исследованиям.......................	96
4.2. Исследования людских потоков в пешеходных
сооружениях метрополитена.......................................................................................	99
4.2.1. Актуальность исследований.......................................................................	99
4.2.2. Объекты натурных наблюдений..............................................................	101
4.2.3. Результаты натурных наблюдений пешеходного движения.................	106
4.2.4. Установление расчётных зависимостей между параметрами
людского потока........................................................................................	117
4.2.5. Исследование движения людей на платформе метрополитена............	124
4.2.6. Исследование движения людей перед эскалаторами
и автоматическими контрольными пунктами........................................	127
4.2.6.1. Движение людей перед эскалатором...........................................	127
4.2.6.2. Движение людского потока через АКП и на участке
перед ними......................................................................................	137
4.2.7. Итоги натурных наблюдений в сооружениях метрополитена..............	142
4.3. Исследование организации эвакуации людей из торговых комплексов
при пожаре...................................................................................................................	143
4.3.1. Актуальность исследования.....................................................................	143
4.3.2. Методики сбора данных...........................................................................	147
4.3.2.1. Видеонаблюдение за организацией эвакуации...........................	147
4.3.2.2. Компьютерная видеопрезентация................................................	148
	3

4.3.3. Систематизация, группировка и анализ полученных результатов.......	154
4.3.3.1. Время начала организации эвакуации.........................................	154
4.3.3.2. Первые действия персонала при пожаре.....................................	156
4.3.3.3. Скорость свободного движения...................................................	158
4.3.3.4. Влияние персонала на эвакуацию посетителей..........................	160
4.3.3.5. Время принятия решения..............................................................	162
4.3.3.6. Действия при пожаре ....................................................................	162
4.3.3.7. Оценка подготовленности персонала
к действиям при пожаре................................................................	171
4.3.4. Общие выводы по результатам исследования........................................	173
Глава 5. Новые методы экспериментальных исследований
некоторых аспектов поведения людей при эвакуации.........................................	174
Заключение....................................................................................................................	178
Приложение. Аппроксимация распределения эмпирических значений
случайной величины кривыми Пирсона типов I–VII ..........................................	180
Литература.....................................................................................................................	183

4

Предисловие

ПРЕДИСЛОВИЕ

Это учебное пособие является единственным публикуемым методологическим материалом, специально рассматривающим методы проведения натурных наблюдений людских потоков, включая историю их становления и совершенствования, направленного на повышение точности фиксации эмпирических данных и корректности результатов, получаемых при их статистической обработке. Это первый эмпирический этап разработки теории людских потоков (см. Российская архитектурно-строительная энциклопедия, т. VII, 2001). В любой теории точность и корректность её исходного фактического материала является основой, на которой базируется фундамент её теоретических построений и достоверность практических результатов.

Благодаря скоординированным усилиям отечественных исследователей, представляющих многие вузы, научно-исследовательские и проектные организации страны, теория людских потоков стала основой нормирования структуры коммуникационных (эвакуационных) путей в зданиях и сооружениях (СНиП) различного назначения. Она является и основой для разработки мероприятий по безопасности при эвакуации людей в чрезвычайных ситуациях (ГОСТ, технические регламенты, специальные технические условия, методики расчета рисков) и их дальнейшего совершенствования. Но принципы, методы и приемы методологии формирования её эмпирической базы оказались рассредоточенными по многочисленным научноисследовательским работам. Поэтому они малодоступны даже специалистам узкого профиля. Отсутствие же необходимых знаний ведёт к построению некорректных теоретических положений и разрабатываемых на их основе практических решений. Такие случаи, имевшие место на протяжении достаточно длительной истории развития методологии натурных наблюдений людских потоков, внимательно проанализированы в предлагаемом учебном пособии, ведь из ошибок можно извлечь полезный опыт.

В настоящее время практическая область необходимости понимания и владения навыками методологии натурных наблюдений людских потоков значительно расширилась по двум причинам:

– в целях коренного изменения в стране ситуации с недопустимо высоким процентом гибели и пострадавших людей при пожарах, Министерством Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС России) поставлена перед руководителями объектов и ответственными за их пожарную безопасность задача организации и планомерного проведения тренировок по эвакуации персонала предприятий и учреждений при пожарах или иных чрезвычайных ситуациях; проведение эвакуации людей является составной частью противопожарной тренировки (подача сигнала

5

Натурные наблюдения людских потоков

о возникновении условного пожара, проведение эвакуации, тушение условного пожара, организация встречи сотрудников ГПС), а разбор тренировки производится, прежде всего, для оценки правильности действий при эвакуации людей*;

– в целях совершенствования методов количественной оценки пожарной опасности для различных групп зданий и сооружений с учетом специфики эвакуационных потоков различных групп населения планами НИР МЧС России систематически предусматривается необходимость проведения соответствующих исследований, выполнение которых невозможно без проведения натурных наблюдений.

Очевидная общая целенаправленность этих двух направлений работы определяет целесообразность их координации, так как первое направление создаёт обширное поле эмпирических данных для второго, без которого оно неосуществимо, а второе даёт содержательный анализ полученных результатов, без которых они остаются локальными ведомственными отчётами, мероприятиями трудоёмкими и финансово затратными, но малоэффективными для достижения общей цели.

Учебное пособие целенаправленно сформировано из двух частей. В первой части (гл. 1–3) излагаются общие для натурных наблюдений людских потоков методологические положения, во второй части (гл. 4, 5) приведены примеры конкретных исследований, наглядно и достаточно подробно иллюстрирующие реализацию этих общих положений. Следует отметить, что в разделе 4.3 использованы результаты совместных с Ольстерским университетом (Великобритания) исследований на основе наблюдений и видеоимитаций (нетрадиционных для нашей страны) поведения сотрудников персонала магазинов одной из крупнейших в мире торговых фирм при организации ими эвакуации покупателей. Эти исследования прямо соответствуют задачам, поставленным МЧС России по организации тренировок эвакуации персонала предприятий и учреждений при пожарах или иных чрезвычайных ситуациях. В этой части приведены также некоторые новые методы экспериментальных исследований поведения человека при эвакуации (гл. 5). Включение материала очень краткой главы 5 преследует цель привлечь внимание исследователей к необходимости использования новых, нетрадиционных возможностей фиксации индивидуальных проявлений поведения отдельного человека, из которых складывается общее поведение массы людей в потоке, прежде всего при ориентации во время эвакуации. А ориентирование людей в сложных и психологически весьма напряжённых

* Кириллов Г. Н., Ненашев Ю. П., Хондожко Ю. П. Организация тренировок по эвакуации персонала предприятий и учреждений при пожаре и иных чрезвычайных ситуациях / Под общ. ред. главного государственного инспектора Российской Федерации по пожарному надзору генерал-полковника Г. Н. Кириллова (Методические рекомендации предназначены для сотрудников МЧС России и должностных лиц предприятий и учреждений, ответственных за противопожарное состояние). – М.: МЧС РФ, Управление Государственного пожарного надзора, 2007.

6

Предисловие

условиях чрезвычайных ситуаций при помощи знаковых систем является одним из основных способов управления эвакуацией. Весьма перспективными представляются также новые возможности фиксации индивидуальных траекторий передвижений людей для накопления статистики, недостающей в настоящее время для разработки модели индивидуальнопоточного движения, используемой в последнее время в нормативнометодической документации для оценки рисков.

Такое построение учебного пособия способствует наиболее успешному освоению учебного материала. Оно представляется тем более целесообразным потому, что предназначено не только для исследователей и специалистов в области обеспечения безопасности людей, но и для проекти- ровщиков–практиков, студентов и слушателей пожарно-технических, строительных и архитектурных вузов, обучающихся по специальностям «Пожарная безопасность», «Промышленное и гражданское строительство» и «Градостроительство».

Авторы учебного пособия старались передать дословное изложение отдельных методических положений, поскольку считают, что свободный пересказ чужих мыслей интерпретаторами зачастую приводит к их субъективному истолкованию и уничтожает неповторимую непосредственность авторского изложения.

Учебное пособие подготовлено под общей редакцией почётного члена РАЕН, академика ВАНКБ, почётного работника Высшей школы, доктора технических наук, профессора В. В. Холщевникова. Авторами разделов пособия являются:

–предисловие, введение, главы 1, 2, 3, раздел 4.1 – доктор технических наук, профессор В. В. Холщевников (Московский государственный строительный университет);

–раздел 4.3, глава 5, заключение – кандидат технических наук, доктор философии (PhD) Д. А. Самошин (Академия ГПС МЧС РФ);

–раздел 4.2 – кандидат технических наук, доцент И. И. Исаевич (Ульяновский государственный технический университет), доктор технических наук, профессор В. В. Холщевников.

Авторы приносят глубокую благодарность всем, кто участвовал в технической подготовке к выпуску учебного пособия.

Особую благодарность мы выражаем заслуженному работнику Высшей школы доктору технических наук, профессору Б. Б. Серкову (Академия ГПС МЧС РФ) и доктору технических наук, профессору А. Я. Корольченко (Московский государственный строительный университет) за постоянную поддержку наших усилий, а также рецензентам: заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук, профессору В. М. Есину и заслуженному деятелю науки РФ доктору технических наук, профессору С. В. Пузачу (Академия ГПС МЧС РФ).

7

Натурные наблюдения людских потоков

ВВЕДЕНИЕ

При визуальном наблюдении людской поток представляет собой массу людей, идущих одновременно по общим путям в одном направлении.

Людской поток – один из функциональных процессов, в соответствии с закономерностями которых разрабатываются объёмно-планировочные решения зданий и сооружений, в которых протекает жизнедеятельность людей. Требования, диктуемые закономерностями движения людей в потоке, влияют на структуру коммуникационной сети зданий и сооружений и определяют необходимые размеры её элементов – коммуникационных помещений и пространств: проходов между оборудованием и коридоров, кулуаров

ирекреаций, фойе и вестибюлей, открытых лестниц и лестничных клеток, входов и выходов. Их площадь достигает 30 % общей площади зданий.

Особое значение коммуникационные пути приобретают при возникновении чрезвычайных ситуаций. Они становятся путями эвакуации людей из зданий. Людской поток при эвакуации – это процесс самозащиты массы людей от опасных воздействий окружающей среды, угрожающих их жизни

издоровью. В отличие от нормальных условий эксплуатации зданий, когда люди покидают его в течение достаточно продолжительного времени, в чрезвычайной ситуации люди, оповещённые об угрозе надвигающейся опасности или непосредственно ощутившие её первые признаки, относительно одновременно начинают эвакуироваться.

Экстремальность ситуации порождает высочайшее эмоциональное возбуждение людей, устремляющихся с повышенной двигательной активностью к выходам из помещений, с этажа, из здания. Образующиеся многолюдные интенсивные потоки создают наибольшую – а потому расчётную – нагрузку на эвакуационные пути и выходы. Поэтому проектирование коммуникационных путей должно основываться на знании как психофизиологических закономерностей поведения людей при движении в потоках, так и закономерностей влияния на кинематику людских потоков организации структуры коммуникационной сети.

Естественно полагать, что имеющиеся знания в той или иной форме должны содержаться и в нормах проектирования зданий и сооружений. Действительно, требования использовать характеристики людских потоков при проектировании коммуникационных путей впервые обнаруживаются в петербургских строительных правилах 1886 года. Они предписывали устанавливать ширину проходов, исходя из норм – 105 человек на метр ширины пути в зданиях театров и 175 человек на метр ширины в зданиях иного назначения. Аналогичная норма по лондонским правилам 1892 года составляла 4,5 фута на 400 человек, а по американским правилам – 20 человек на фут.

8

Введение

Данные, служившие обоснованием таких норм, неизвестны. Но известные результаты более поздних исследований, проводившихся в нашей стране [1] и за рубежом [2], показывают, что в ходе их выполнения обычно фиксировались лишь количество людей, использующих тот или иной участок коммуникационной сети, и скорость их движения по нему. Исключение составляют исследования Института архитектуры Всероссийской академии художеств (ВАХ), проведенные в 1932–1933 гг. [3, 4]. Принципиальные исходные позиции этих исследований состояли в следующем:

–«только те нормы можно считать практически обоснованными, которые непосредственно учитывают время эвакуации» [4, с. 8];

–«…разработка же таких норм возможна лишь на основе изучения эвакуационного движения» [4, с. 6].

Основными способами получения исходных данных о качественных и количественных характеристиках людских потоков и их феноменологических особенностях, а также проверки теоретических обобщений и гипотез являются натурные наблюдения и эксперименты. Эксперимент состоит в целенаправленном регулировании тех или иных характеристик людского потока или размеров путей его движения с целью выяснения и уточнения влияния исследуемых факторов на ход этого процесса. В натуре такое регулирование невозможно. Здесь эксперимент ведет Природа по неизвестным наблюдателям правилам. Но в том и другом случае наблюдатели беспомощны, если они не имеют надежных методов фиксации эмпирических данных.

Методы определяют полноту, достоверность и информативность исходной базы, на которой затем строятся теоретические концепции. Причем зачастую эмпирические данные получают одни люди, а используют их для теоретических построений и нормирования совершенно другие, не имеющие возможности контакта с первыми при необходимости каких-либо уточнений. По этой причине невозможно сегодня корректно использовать не только нормативные данные петербургских норм 1886 г., но и данные о скорости движения людей, рекомендованные в СССР [1] в 1931 г. или американской Ассоциацией противопожарной защиты [2] в 1933 г. Даже эмпирические результаты первых научных исследований, выполненных сотрудниками Института архитектуры ВАХ [3, 4], имеют весьма субъективные методы регистрации.

К сожалению, и результаты более поздних публикаций также зачастую трудно сопоставимы, поскольку методика их получения обычно остается за рамками обсуждения, так как, очевидно, подразумевается, что методы получения результатов в разных исследованиях идентичны. Тем не менее, это далеко не так.

Причина тому не только разнообразие возможных методов и их технических возможностей, но и целей исследования объекта наблюдения. Здесь

9

Натурные наблюдения людских потоков

на первый план выходит представление исследователя о структуре изучаемого явления и его характеристиках, которые должны быть предметом наблюдения. В изучении людских потоков эти аспекты «эвакуационного движения» для своего разрешения потребовали значительного времени и интеллектуальных усилий.

Первые серии натурных наблюдений «эвакуационного движения» были организованы Институтом архитектуры, исходя из того, что «вынужденная эвакуация отличается от нормальной не существом, а лишь остротой процесса» [4, c. 11]. Затем последовала многочисленная серия исследований, в каждом из которых уточнялись первоначальные представления об этом повседневно наблюдаемом, но впервые столь пристально изучаемом явлении. Естественно, они привели к формированию новых взглядов и на структуру людского потока, и на его характеристики, и на зависимости между ними. Но иногда обнаруживается, что тот или иной исследователь, особенно на начальном этапе своего творческого пути, вдруг начинает «изобретать» уже пройденное, просто потому, что оно ему не известно. Первоначальные представления обладают подкупающей простотой и доходчивостью, которые нельзя никогда игнорировать. Они ещё пригодятся каждому.

10

Глава 1. Структура и характеристики людского потока

Глава 1. СТРУКТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЮДСКОГО ПОТОКА

1.1. «Элементарный» поток

Использование впервые времени в качестве основного критерия эвакуации определило и новый взгляд на систему нормируемых показателей потоков эвакуирующихся людей и эвакуационных путей:

–«время массовой эвакуации зависит от длины и ширины эвакуационного пути… Предельно допустимая длина зависит от вероятной скорости движения, ширина предопределяет пропускную способность людского потока в единицу времени. Скорость и пропускная способность служат основными факторами, характеризующими процесс массовой эвакуации» [4, c. 9];

–«…при массовой эвакуации плотность потока служит тем основным признаком, от которого зависит пропускная способность и скорость эвакуационного движения, а в связи с этими данными и время эвакуа-

ции» [3, с. 21].

Таким образом, в этом исследовании впервые были названы три основные характеристики людского потока: плотность, скорость и пропускная способность в минуту, а также впервые было указано на существование взаимосвязи между ними. Под пропускной способностью в минуту С. В. Беляев имел в виду пропускную способность в минуту единицы ширины потока, поскольку все эти три характеристики он рассматривал применительно к «элементарному потоку», «разумея под таким потоком один ряд людей, выходящих в последовательном порядке» [3, с. 20]. «Ширина одного потока принимается обычно равной 0,50 м, но при ограниченной длине или в группе нескольких потоков может быть без ущерба сокращаема до 0,45 м» [3, с. 27]. Далее он указывает, что ширина элементарного потока 0,6 м «является как бы практическим минимумом для движения по лестнице» [4, с. 17].

Введя понятие элементарного людского потока, профессор С. В. Беляев тем самым использовал модель структуры людского потока в виде параллельных рядов идущих в затылок друг другу людей. Принятая модель людского потока продиктовала и способы его описания и определения его характеристик.

Такая модель больше соответствует воинскому подразделению на марше, чем неорганизованному перемещению людей, обгоняющих друг друга или идущих каждый в своём темпе и со своими целями. Но именно это уподобление воинскому подразделению позволило С. В. Беляеву использовать данные военной гигиены [5, 6] для теоретического определения

11

Натурные наблюдения людских потоков

возможной скорости, плотности и пропускной способности элементарного потока, исходя из физиологических данных движения в организованном строю военнослужащих. В основе этих данных лежала взаимосвязь между частотой шагов и их длиной в зависимости от расстояния между людьми в строю: «Скорость определяется произведением длины шага на число шагов в минуту» [4, с. 9], т. е.

V = lst · m,

(1.1)

где lst – длина шага; m – число шагов в минуту.

«По германским данным [5] наблюдается следующая зависимость:

		(Таблица 1.1)
Длина шага, м	Число шагов в 1 мин	Скорость, м/мин
0,54	70	38
0,60	84	50
0,69	100	69
0,76	118	90
0,80	144	115
0,85	180	153

Средняя длина шага взрослого человека составляет около 0,75 м. Она может изменяться в зависимости от наклона пути, несколько возрастая при подъёме и сокращаясь при спуске [6].

Для суждения о быстроте шага можно исходить из практической нормы передвижения войск обыкновенным маршем, когда число шагов в минуту редко превосходит 120. В связи с этим при неорганизованном движении можно принять в качестве практического предела быстроты около 100 шагов в минуту. По этим данным нормальная скорость маршировки определяется в 0,75×120 = 90 м в минуту, а предельная скорость неорганизованного движения в 0,75×100 = 75 м.

Местное или общее уплотнение людских потоков влечёт неизбежное сокращение средней длины шага, что, в свою очередь, сопровождается уменьшением числа шагов в минуту. Действительно, при индивидуальном движении длина участка, приходящегося на человека по длине потока, должна превышать длину шага по крайней мере на величину стопы, т. е. на 25–30 см. Отсюда следует, что при уплотнении потока индивидуальное движение становится затруднительным и прекращается в том случае, когда длина участка становится равной длине стопы. Однако наблюдения показывают, что поступательное движение, не индивидуальное, а согласованное, осуществимо и при большем уплотнении, когда длина участка приближается к физическому пределу, составляющему около 0,20 м на человека. В этих условиях для движения служат промежутки между стопами ног движущихся впереди, и такое движение происходит с малой неравномерной скоростью и даже с остановками» [4, с. 10].

12