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

Глава 4. Примеры проведения натурных наблюдений

V, м/мин

35

30

25

20

15

10

5

0

264 наблюдения

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 D, м2/м2

Рис. 4.8. Зависимости скорости людского потока от его плотности при движении по горизонтальному пути:

––––– VD = 37,455 – 106,127D + 167,999D2 – 93,69D3;

------- – ранее проведённые исследования

93

Натурные наблюдения людских потоков

Рисунок 4.4 даёт визуальное представление описанных результатов измерений параметров людских потоков при их движении вверх по лестницам с уклонами от 1:2 до 1:3,5. На нём шкала плотности D (абсцисс) подразделена на интервалы по 0,09, рассчитанные при составлении табл. 4.4. Через середины этих интервалов проведены пунктирные прямые, параллельные оси ординат (скорости), на которых отмечены (жирными точками) средние арифметические значения скоростей движения людей при плотностях, соответствующих этим интервалам. Сплошной линией изображена аппроксими-

рующая их кривая VD = 32,227 – 80,431D + 106,349D2 – 54,392D3, получен-

ная методом наименьших квадратов. Её положение относительно традиционно используемых интервалов плотности, кратных 0,1, легко читается, поскольку через границы этих интервалов также проведены сплошные вертикальные линии. Использование традиционной шкалы плотности потока даёт возможность легко перенести на этот рисунок и график (пунктирная линия) изменения скорости потока при его движении по лестницам вверх в комфортных условиях, полученный по данным предшествующих натурных наблюдений [12]. Он построен путём обработки значений нижней (относительно средних) половины данных, полученных в предшествующих исследованиях. Это сделано в соответствии с существовавшей тогда концепцией, что эти значения можно интерпретировать как относящиеся к комфортным условиям движения людей. Для сопоставления результатов проведённых натурных наблюдений с полученными ранее, исследователями на каждом из рис. 4.5–4.8 и для других видов пути также построено теми же методами по два графика V = f(D). Такой сопоставительный анализ привел их к следующим выводам.

Авторы сравнивают графики зависимости V = f(D) при движении по лестницам вверх, полученные в проведённых натурных наблюдениях, с графиками, установленными ранее [12], и отмечают, что они имеют значительные количественные и качественные различия.

Так в интервале плотностей от близких к 0 до 0,15 скорость движения потока вверх по лестницам с уклоном 1:2, зафиксированная в ранее проведённых наблюдениях, имеет более высокие значения, чем скорость при движении людей вверх по лестницам трибун с уклонами от 1:2 до 1:3,5. В остальных интервалах – наоборот, более низкие, хотя лестницы и более пологие. Расхождения между значениями кривых составляют 10–19 % при малых плотностях, 6–9 % – при больших плотностях. Они объясняют это влиянием на динамику потока на лестницах трибун многочисленных слияний потоков, выходящих из близко расположенных (приблизительно через 1 м) рядов зрительных мест.

Сравнивая же полученные графики зависимости скорости потока от его плотности при уклонах лестниц 1:1,5–1:2 с графиками ранее проведённых

94

Глава 4. Примеры проведения натурных наблюдений

исследований при уклонах 1:2, видно, что полученная кривая расположена ниже во всём диапазоне плотности (рис. 4.5).

При движении людей по лестницам вниз на трибунах спортивных сооружений с уклонами 1:1,5–1:2 (рис. 4.6) кривая установленной зависимости опускается ниже ранее известной. Это объясняется физическими причинами: более крутой уклон, отсутствие поручней, большая масса людей, опасение упасть. И поэтому при движении вниз каждый человек старается смотреть, куда он ставит ногу. Снижение скорости движения составляет 10–14 % в интервалах больших плотностей и от 14 до 18 % в интервалах низких плотностей.

При движении людей по лестницам вниз на трибунах спортивных сооружений с уклонами 1:2–1:3,5 (рис. 4.7) кривые зависимостей практически не различаются, хотя ранее натурные наблюдения проводились на лестницах общественных зданий с уклоном 1:2, здесь же исследовались более пологие уклоны. Исследователи видят причину этого опять же в многочисленных слияниях потоков из рядов.

Сравнение полученных зависимостей при движении потоков по лестницам вниз и вверх для рассмотренных групп уклонов трибун показывает, что в интервалах плотностей 0,4 м2/м2 скорость движения людских потоков вниз по лестнице выше, чем при движении вверх. При более высоких плотностях (от 0,4 до 0,92) скорость движения по лестнице вверх выше, чем при движении по лестнице вниз. Наблюдатели считают, что «это происходит в зависимости от нескольких причин, главная из которых – отсутствие боязни падения». На основании этого сделан вывод, что эвакуация зрителей вверх по лестницам трибун выгоднее, чем вниз, поскольку при одной и той же ширине лестниц, возможно значительно сократить время эвакуации, а «при одном и том же предельно допустимом времени эвакуации ведёт к значительному сокращению площадей, занимаемых проходами на трибунах. Это имеет немаловажное значение для залов большой вместимости – 15–20 тысяч зрителей».

Отмечается, что движение по горизонтальным путям в партере и фойе спортивных сооружений протекает так же, как в зрительных зданиях других типов (театры, кинотеатры и т. п.): зависимость скорости потоков от их плотности ничем не отличалась от выявленных ранее.

Полученная зависимость скорости от плотности на горизонтальных участках люков трибун в среднем на 17 % выше, чем по горизонтальным участкам пути в партере и фойе. Исследователи объясняют это тем, что этот участок занимает «некоторое среднее положение по характеру движения на нём, между движением по горизонтальному пути и движением потока в проёме. Движущиеся по горизонтальному участку люка люди видят перед собой на расстоянии трёх–пяти метров дверь. Уже только одно это оказывает сильное психологическое воздействие (вызывает желание покинуть скорее этот участок) и заставляет увеличивать скорость».

95

Натурные наблюдения людских потоков

Основные выводы, которые были сделаны по результатам натурных наблюдений, состояли в следующем.

1.Разброс значений скорости движения людей значителен, но сильно уменьшается с увеличением плотности потока.

2.Скорость движения людских потоков по лестницам спортивных сооружений зависит от уклона трибун.

3.Эвакуация зрителей в зоне высоких плотностей людских потоков значительно выгоднее вверх, чем вниз.

4.Пропускная способность горизонтальных участков люков трибун выше, чем при движении по другим участкам горизонтальных путей.

4.1.5. Некоторые комментарии к проведённым исследованиям

Описанные исследования движения людских потоков вверх и вниз по лестницам различных уклонов в спортивных сооружениях до сих пор не имеют повторения.

Предпринятые позже [14] исследования движения людей по лестницам с различными уклонами не рассматривали, однако, движения по лестницам вверх. Эти исследования подтвердили отрицательное влияние увеличения крутизны уклонов на скорость и пропускную способность лестниц при спуске, которое объясняется несоответствием размеров ступеней лестниц необходимым антропометрическим размерам ступни челове-

ка (рис. 4.9).

	• Масштаб требуемого пространства
1,5	1,0			0,5	0
				Проступь/
				230/200
	180/280	200/230		200/210
165/330
							300
							200
			Обувь взрослого человека				100
			(с 95%-ной обеспеченностью)
							0
					0	100 200	300 мм

Рис. 4.9. Геометрические параметры шага на лестницах различного уклона по данным канадских норм и на основе исследований безопасности движения

96

Глава 4. Примеры проведения натурных наблюдений

Эти исследования установили также размеры так называемой «эффективной ширины» лестницы, т. е. ширины, используемой непосредственно для движения людей. Эта ширина учитывает естественное раскачивание человека при ходьбе, которое увеличивается при движении по лестнице; расстояние до ограждающих конструкций, которое человек сохраняет при движении для того, чтобы не задевать их; необходимость опирания на перила для устойчивого передвижения по лестнице. Эти соотношения показаны на рис. 4.10.

350 мм

Рис. 4.10. Положение тела на лестнице: фронтальная проекция при расстоянии между поручнями 1200 мм; * – раскачивание тела

Исследования показали, что эффективная ширина потока при движении по лестнице приблизительно на 25 см меньше конструктивной ширины лестничного марша. Эта величина больше величины 2Δδ, установленной ранее [12] для движения по горизонтальным путям (10–15 см). Очевидно, что эти особенности восприятия пространства, необходимого для движения, оказывают влияние и на различное ощущение человеком свободы движения по различным видам пути, а поэтому и на соответствующую скорость человека в потоке людей на этих путях.

97

Натурные наблюдения людских потоков

Однако при движении по лестницам трибун спортивных сооружений нет ни ограждающих их конструкций, ни перил, а раскачивание тела при движении приходится на пространство над сидениями в торце рядов зрительских мест, которые ограничивают ширину прохода по лестницам трибун. Поэтому можно считать, что ширина потока b на лестницах трибун равна ширине δ лестниц: δ = b, а ширина лестницы в лестничной клетке равна δ = b + 2Δδ. При этих условиях плотность потока на лестницах в лестничных клетках Dл.к определяется по формуле

Dл.к = N / (b + 2Δδ) l,

а на лестницах трибун Dл.т – по формуле

Dл.т = N / b l.

Тогда соотношение между плотностями потоков при движении по лестницам в лестничных клетках и на лестницах трибун выразится следующим образом:

Dл.к / Dл.т = b / (b + 2Δδ),

при условии, что рассматриваемая длина участка l, занятая потоком, в том и другом случае одинаковая. Отсюда следует, что значения плотности потока в проведённых исследованиях соответствуют более высоким значениям плотности в ранее проведённых исследованиях на лестницах в лестничных клетках. Этим можно объяснить, что при сопоставлении их результатов для движения по лестнице вниз (см. рис. 4.6) кривая зависимости V = f(D) оказывается ниже, чем в ранее проведённых исследованиях.

Но при движении вниз по лестнице с более пологими уклонами не обнаружено различий между графиками, описывающими эти зависимости. Если же провести описанную корректировку расчётов плотности, то график полученной зависимости окажется расположенным даже выше графика ранее установленной зависимости. Но тогда можно поставить и вопрос об оценке степени влияния «эффективной ширины потока» при движении по лестницам с различными уклонами. Однако такие «нюансы» до сих пор никем не рассмотрены. Поэтому, чтобы производить сопоставительную оценку результатов различных исследований, следует очень внимательно относиться к условиям их получения и сопоставлять то, что получено в идентичных условиях, и стараться не вносить влияния нового, не учитываемого фактора.

Подобные соображения заставляют сегодня весьма скептически отнестись и к разделу рассматриваемых исследований по установлению значений так называемого «коэффициента условий движения», который, по мнению его авторов, должен был отразить влияние психологической напряжённости процесса и состава потока. Такие коэффициенты устанавливались

98

Глава 4. Примеры проведения натурных наблюдений

путём деления на средние значения полученных величин средних значений, оказавшихся выше (аварийные условия) или ниже (комфортные условия) общих средних. Как оценить это влияние непосредственно или ка- ким-либо другим непрямым, но более адекватным способом, тогда не было известно.

Со временем корректировались теоретические взгляды и совершенствовались методы анализа, но именно результаты проведённых натурных наблюдений представляют непреходящую ценность рассмотренных исследований. Они формировали ту обширную статистическую базу, на основании которой позже удалось установить искомую закономерность связи между параметрами людских потоков, прежде всего между его плотностью и скоростью [54, 55].

4.2. Исследования людских потоков в пешеходных сооружениях метрополитена

4.2.1. Актуальность исследований

Не всегда условия эвакуации людей во время пожара предъявляют наиболее «жёсткие» требования к проектированию эвакуационных путей. Ярким примером тому являются станции и пересадочные узлы метрополитена, для которых движение людских потоков является основным функциональным процессом. При их повседневной эксплуатации наблюдается одновременное разнонаправленное встречное движение людских потоков, пересечение потоков пассажиров; то и дело образуются скопления людей перед входами (рис. 4.11), лестницами, эскалаторами (рис. 4.12), автоматическими контрольными пунктами (АКП), в результате чего комфортность движения людей нарушается до недопустимого уровня. Чтобы обеспечить приемлемый уровень комфорта, требуются размеры коммуникационных путей, как правило, большие, чем при их использовании в качестве эвакуационных путей.

Для ликвидации таких ситуаций, тем более в чрезвычайных условиях, необходима достаточно развитая теория функционального процесса. Однако, как показал анализ [19, 22] соответствующих исследований, даже натурные наблюдения в метрополитене ограничиваются, как в России [56– 60], так и в других странах, например [61–63], лишь отдельными участками возможного маршрута движения людских потоков. Они дают, к сожалению, разрозненный эмпирический материал, полученный на базе недостаточно корректных методов фиксации и обработки наблюдаемых параметров (в основном скорости и плотности) движения людей.

99

Натурные наблюдения людских потоков

а

б

Рис. 4.11. Скопление людей перед входом на станцию метрополитена [15]: а – общий вид; б – фрагмент

100

Глава 4. Примеры проведения натурных наблюдений

Рис. 4.12. Скопление людей перед эскалаторами

4.2.2. Объекты натурных наблюдений

Маршрут движения людей на станции метрополитена состоит, как правило, из последовательности следующих участков (рис. 4.13): двери входного вестибюля с билетными и разменными кассами, автоматический контрольный пункт (АКП), эскалатор (лестница вниз), распределительный зал, платформа, двери вагона подошедшего поезда.

Входной и выходной вестибюли станции, размещаемые в одном объёме, часто не разделяются конструкциями, тем более, когда они служат для перехода людей с линий разных направлений движения метрополитена. Тогда в них происходит или саморегулирование встречных потоков, или они принудительно разделяются передвижными устройствами. Такие же передвижные устройства часто применяют в часы пик и в распределительном зале для разделения зон движения людей, идущих на поднимающиеся ленты эскалатора, и людей, спускающихся с эскалаторов в распределительный зал.

Участки маршрута движения людей, прибывших на станцию назначения, составляют: выходы из вагонов поезда, платформа, распределительный зал, эскалатор или лестница вверх (на станциях мелкого заложения), выходной вестибюль с лентой автоматических контрольных пунктов, заканчивающийся выходами на улицу или в тоннель (эстакаду) внеуличного перехода. В чрезвычайных ситуациях таким же будет и маршрут эвакуирующихся людей (закрывающиеся устройства АКП – открыты).

101

Натурные наблюдения людских потоков

Входной узел

Разменные автоматы

А К П

Платформа

Платформа

Переход

Распределительный

зал Рис. 4.13. Маршруты движения людских потоков на станции метрополитена

102