Stochastyczny charakter procesu ewakuacji ludzi z budynków

• Autorzy: Orłowska I. , Dziubiński M.

Identyfikatory

DOI

10.12845/bitp.50.2.2018.7

Warianty tytułu

EN

The Stochastic Nature of the Fire Evacuation of People from Buildings

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Cel: Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie stochastycznego, a więc przypadkowego, zależnego od wielu zmiennych, charakteru procesu ewakuacji ludzi z budynków. Proces ten zależy od zachowania się i prędkości przemieszczania się ewakuujących się ludzi. Wprowadzenie: W artykule opisano wymagany czas bezpiecznej ewakuacji, na który składają się: czas detekcji, czas alarmowania, czas wstępnych reakcji użytkowników obiektu i czas przejścia. Ponadto korzystając z literatury przedmiotu, przedstawiono najczęściej obserwowane zachowania ludzi po ogłoszeniu alarmu pożarowego, którymi są: kończenie rozpoczętych czynności; pakowanie i zabieranie rzeczy osobistych; szukanie członków rodziny; próby gaszenia pożaru; przyglądanie się temu, co się dzieje; wykorzystywanie panującego zamieszania do podejmowania prób kradzieży i wiele innych. Zachowania te wydłużają czas ewakuacji, a tym samym negatywnie wpływają na poziom bezpieczeństwa ludzi. Dodatkowo zebrano przedstawione w literaturze przedmiotu prędkości przemieszczania się ludzi zależne od: zagęszczenia użytkowników budynku na drogach ewakuacyjnych; sposobu ich przemieszczania się; warunków panujących w obiekcie; typu miejsca, z którego należy się ewakuować; charakterystyki osób ewakuujących się (ich płci, gabarytów ciała, kondycji fizycznej) oraz geometrii drogi ewakuacyjnej. Wykonano też eksperyment potwierdzający stochastyczny charakter nie tylko zachowania się ludzi podczas ewakuacji, ale także prędkości, z jaką się oni przemieszczają. Wnioski: Przegląd dostępnej literatury przedmiotu pozwolił na stwierdzenie, że całkowity czas oraz przebieg ewakuacji w znacznej mierze zależą nie tylko od zachowania się ludzi, lecz także – gdy w obiekcie jest zainstalowany system wczesnego wykrywania pożaru i alarmowania o nim – od prędkości, z jaką się oni przemieszczają. Potwierdzono, że proces ten ma charakter stochastyczny. Znaczenie dla praktyki: Eksperyment przeprowadzony z udziałem strażaków jednostki ratowniczo-gaśniczej Komendy Powiatowej Państwowej Straży Pożarnej w Pabianicach (KP PSP w Pabianicach) potwierdza, że nawet ta sama osoba w tych samych warunkach za każdym razem porusza się z inną prędkością, przez co niemożliwe jest, żeby ewakuacja z obiektu była powtarzalna. Eksperyment porównano z symulacją komputerową wykonaną w programie Pathfinder, jednym z najpopularniejszych narzędzi inżynierii bezpieczeństwa pożarowego.

EN

Aim: The purpose of this article is to present the stochastic nature of the process of evacuating people from buildings. This process depends on the behaviour of the group of evacuees, as well as the speed of their movement. Introduction: The article enumerates the elements involved in the estimated safe evacuation time, such as detection time, notification, the initial reactions of the people inside the building, and movement time. The most common reactions to fire alarms such as: trying to finishing the already started activities, packing and collecting personal belongings, looking for missing family members, attempts to extinguish the fire, trying to investigate the situation, theft attempts, etc., have been shown. These extends the evacuation time and results in lower safety levels for the evacuees. What is more, the article features human movement speed data which has been obtained from academic sources and which takes into consideration such circumstances as human traffic congestion on the escape routes, the types of movement, the specific conditions in the building, the type of place from which people are evacuating, the individual characteristics of the evacuees (such as gender, body weight and fitness levels) and finally the features of the escape route. An experiment has been carried out that not only showed the changing nature of human behaviour during evacuation but also proved the changeability of evacuation speeds of the same people in similar circumstances. Conclusions: A review of the available academic sources has been used to estimate the total evacuation time and analyse the progress of evacuation, which in turn has revealed that it is not only human behaviour that matters during evacuation but also the existence of the fire alarm systems in the building. as well as the speed of evacuation of every individual. It has been proven that the process is stochastic in nature, i.e. random, and depends on many variables. Practical significance: the experiment that has been carried out with the help from the firefighters from the local unit in Pabianice has confirmed that even the same person, in similar circumstances, can move at very different speeds, which means that it is impossible to perform exactly the same evacuation operation twice. The experiment was compared with a computer simulation made in the Pathfinder program, one of the most popular tools for fire safety engineering.

Słowa kluczowe

PL

ewakuacja; zachowanie się ludzi; prędkość przemieszczania się; eksperyment

EN

evacuation; human behaviour; speed of movement; experiment

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 50, iss. 2
• Strony: 90--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 62 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Orłowska I.

• Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka

autor

Dziubiński M.

• Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka

Bibliografia

• [1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. z 2015 r. poz. 1422 z późn. zm).
• [2] Procedury organizacyjno-techniczne w sprawie spełnienia wymagań w zakresie bezpieczeństwa pożarowego w inny sposób, niż to określono w przepisach techniczno-budowlanych, w przypadkach wskazanych w tych przepisach, oraz stosowania rozwiązań zamiennych, Komenda Główna PSP, Warszawa 2008.
• [3] Małolepszy R., Wymagany i dostępny czas bezpiecznej ewakuacji – metodyka obliczania, Zakopane 2010.
• [4] BS 7974:2001 The application of fire safety engineering principles to fire safety design of buildings. Part 6. Human factors: Life safety strategies – Occupant evacuation, behaviour and condition (Sub-system 6), załącznik PD 7974-6:2004.
• [5] Gwynne S.M.V., Purser D., Boswell D.L., Pre-warning staff delay: A forgotten Component in ASET/RSET calculations, w: Pedestrian and Evacuation Dynamics, R.D. Peacock, E.D. Kuligowski, J.D. Averill (red.), Springer, Londyn 2010, s. 243–253.
• [6] Cłapa I., Porowski R., Dziubiński M., Wybrane modele obliczeniowe czasów ewakuacji, „Safety & Fire Technique” 2011, 24(4).
• [7] Cłapa I., Analysis of selected calculation models for evacuation times, w: Emergency Evacuation of People from Buildings, Redaktorzy: Kępka P., Jaskółowski W., BEL Studio, Warszawa 2011, s.71–81.
• [8] Podręcznik projektanta systemów sygnalizacji pożaru, Część I i II, w: Działanie instalacji przeciwpożarowej wynikającej z założeń scenariusza pożarowego, J. Sawicki (red.), Izba Rzeczoznawców SITP, Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa 2010.
• [9] Skulich J., Procedury, Biuro Rozpoznawania Zagrożeń Komenda Główna PSP, Warszawa 2008
• [10] Chołuj Ł., Bezpieczna ewakuacja a założenia scenariusza pożarowego, „Safety & Fire Technique” 2013, 3, 127–130.
• [11] Lovreglio R., Ronchi E., Nilsson D., A model of the decision-making process during pre-evacuation, „Fire SafetyJournal” 2015, 78, 168–179.
• [12] Kobes M., Helsloot K., Vries B. de, Post J.G., Building safety and human behaviour in fire: A literature review, „Fire Safety Journal” 2010, 45, 1–11.
• [13] Guowei Z., Di H., Guoqing Z., Guanglin Y., Probabilistic model for safe evacuation under the effect of uncertain factors in fire, „Safety Science” 2017, 93, 222–229.
• [14] Rogsch C., Galster R., Luthardt T., Mohr D., The effect of pedestrian placement and pre-movement times on evacuation simulation, „Transportation Research Procedia” 2014, 2, 291–299.
• [15] Proulx G., Evacuation time and movement in apartment buildings, „Fire Safety Journal” 1995, 24, 229–246.
• [16] Mu H.L., Wang J.H. , Mao Z.L., Sun J.H., Lo S.M., Wang Q.S., Pre-evacuation Human Reactions in Fires: An Attribution Analysis Considering Psychological Process, „Procedia Engineering” 2013, 52, 290–296.
• [17] D’Orazio M., Longhi S., Olivetti P., Bernardini G., Design and experimental evaluation of an interactive system for pre-movement time reduction in case of fire, „Automation in Construction” 2015, 52, 16–28.
• [18] Purser D.A., Bensilum M., Quantification of behaviour for engineering design standards and escape time calculations, „Safety Science” 2001, 38, 157–182.
• [19] Mawson A.R., Mass Panic and Social Attachment: The Dynamics of Human Behavior, Ashgate Publishing, Brookfield (VT), 2007.
• [20] Nilsson D., Johansson A., Social influence during the initial phase of a fire evacuation – analysis of evacuation experiments in a cinema theatre, „Fire Safety Journal” 2009, 44, 71–79.
• [21] Kuligowski E.D. i Hoskins B.L., Analysis of occupant behavior during a high-rise office building fire, w: Pedestrian and Evacuation Dynamics, R.D. Peacock, E.D. Kuligowski, J.D. Averill (red.), Springer, Londyn 2010, s. 685–697.
• [22] http://sjp.pwn.pl/szukaj/ewakuacja.html, [dostęp: 30.05.2015].
• [23] http://www.ekologia.pl/srodowisko/specjalne/najwieksze-pozary-w-polsce-i-na-swiecie,16873,1.html, [dostęp: 30.05.2015].
• [24] Cłapa I., Dziubiński M., Human behavior as one of the factors determining the course of the evacuation process, BiTP Issue 3, 2013, 149–158.
• [25] Wang J., Zhang L., Shi Q, Yang P., Hu X, Modeling and simulating for congestion pedestrian evacuation with panic, „Physica A: Statistical Mechanics and its Application” 2015, 428, 396–409.
• [26] Jeon G.J., Kim J.Y., Hong W.H., Augenbroe G., Evacuation performance of individuals in different visibility conditions, „Building and Environment” 2011, 46, 1094–1103.
• [27] Kady R.A., Davis J., The effect of occupant characteristics on crawling speed in evacuation, „Fire Safety Journal” 2009, 44, 451–457.
• [28] Spearpoint M., MacLennan H.A., The effect of an ageing and less fit population on the ability of people, „Safety Science” 2012, 50, 1675–1684.
• [29] Kosiński R., Grabowski A., Matematyczne modelowanie i badania symulacyjne zachowania się ludzi podczas ewakuacji z budynków, „Bezpieczeństwo Pracy” 2013, 1, 20–25.
• [30] Chattaraj U., Chakroborty U., Subhashini A., Empirical studies on impacts of obstacle inside corridor on pedestrian flow, „Procedia – Social and Behavioral Sciences” 2013, 104, 668–677.
• [31] Ko S., Spearpoint M., Teo A., Trial evacuation of an industrial premises and evacuation model comparison, „Fire Safety Journal” 2007, 42, 91–105.
• [32] Fang Z.M., Song W.G., Li Z.J., Tian W., Lv W., Ma J., Xiao X., Experimental study on evacuation process in a stairwell of a high-rise building, „Building and Environment” 2012, 47, 316–321.
• [33] Ma J., Song W.G., Tian W., Lo S.M., Liao G.X., Experimental study on an ultra high-rise building evacuation in China, „Safety Science” 2012, 50, 1665–1674.
• [34] Yang L., Rao P., Zhu K., Liu S., Zhan X, Observation study of pedestrian flow on staircases with different dimensions under normal and emergency conditions, „Safety Science” 2012, 50, 1173–1179.
• [35] Shi L., Xie QY, Cheng X.D., Chen L., Zhou Y., Zhang R.F., Developing a database for emergency evacuation models, „Building Environment” 2009, 44, 1724–1729.
• [36] Lam J.H.T., Yuen J.K.K., Lee E.W.M., Lee R.Y.Y., Experimental study on upward movement in a high-rise building, „Safety Science” 2014, 70, 397–405.
• [37] Fujiyama T., Tyler N., Predicting the walking speed of pedestrians on stairs, „Transportation Planning and Technology” 2010, 33, 177–210.
• [38] Peacock R.D., Averill J.D., Kuligowski E.D., Stairwell Evacuation from Buildings: What We Know We Don’t Know, NIST Technical Note 1624, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg 2009.
• [39] Frantzich H., Study of movement on stairs during evacuation using video analysing techniques, Report 3079, Lund Institute of Technology, Lund University, 1996.
• [40] Peacock R.D., Hoskins B.L., Kuligowski E.D., Overall and local movement speeds during fire drill evacuations in buildings up to 31 stories, „Safety Science” 2012, 50, 1655–1664.
• [41] Kretz T., Grunebohm A., Kessel A., Klupfel H., Meyer-Konig T., Schreckenberg M., Upstairs walking speed distributions on a long stairway, „Safety Science” 2008, 46, 72–78.
• [42] Cheng H., Yang X.K., Emergency evacuation capacity of subway stations, „Procedia – Social and Behavioral Sciences” 2012, 43, 339–348.
• [43] Bosina E., Weidmann U., Estimating pedestrian speed using aggregated literature data, „Physica A: Statistical Mechanics and its Application” 2017, 468, 1–29.
• [44] Łozowicka D., Metody szacowania prędkości przemieszczania się ludzi w modelach ewakuacji ze szczególnym uwzględnieniem specyfiki ewakuacji ze statków pasażerskich, „Logistyka” 2010, 6, 2031–2040.
• [45] Fang Z., Wang P., Chen D., Chen D.H., Duan J.X., Hu Z.R., The development of evaluation software of safety evacuation for high buildings, „Fire Science and Technology” 2004, 23, 439–442.
• [46] Yeo S.K. i He Y., Commuter characteristics in mass rapid transit in Singapore, „Fire Safety Journal” 2009, 44, 183–191.
• [47] Lee D., Kim H., Park B.J., Park J.H., The current status and future issue in human evacuation from ships, „Safety Science” 2003, 41, 861–876.
• [48] Li Y.Q., Building fire protection engineering, Chemistry Industry Press, Pekin 2004.
• [49] Fruin J.J., Designing for pedestrians: a lever-of-service, Highway Research Record, Number 355, Pedestrian, Highway Research Board, Washington, DC 1971.
• [50] Larusdottir A.R., Dederichs A.S., Evacuation of children: Movement on stairs and on horizontal plane, „Fire Technology” 2012, 48, 43–53.
• [51] Qu Y., Gao Z., Xiao Y., Li X., Modeling the pedestrian’s movement and simulating evacuation dynamics on stairs, „Safety Science” 2014, 70, 189–201.
• [52] Lord J., Meacham B., Moore A., Guide for evaluating the predictive capabilities of computer egress models, National Institute of Standards and Technology, NIST GCR 06–886, 2005.
• [53] Thompson P., Nilsson D., Boyce K., McGrath D., Evacuation models are running out of time, „Fire Safety Journal” 2015, 78, 251–261.
• [54] Bosina E., Weidmann u., Estimating pedestrian speed using aggregted literature data, „Physica A: Statistical Mechanics and its Application” 2017, 468, 1–29.
• [55] Vermuyten H., Beliën J., Boeck L.D., Reniers G., Wauters T., A review of optimisation models for pedestrian evacuation and design problems, „Safety Science” 2016, 87, 167–178.
• [56] Mizieliński B., Systemy oddymiania budynków wentylacja, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1999.
• [57] Mizieliński B., Kubicki G., Wentylacja pożarowa. Oddymianie, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2012.
• [58] http://www.pyrosim.pl/pathfinder-symulacja-ewakuacji-z-budynku/budownictwo-ogrzewnictwo.html, [dostęp: 04.05.2015].
• [59] Pathfinder 2011, instrukcja obsługi – wersja 2011.2, Thunderhead Engineering, Stigo.
• [60] Thornton C., O’Konski R., Hardeman B. Swenson D., Pathfinder: An AgentBased Egress Simulator, w: Pedestrian and Evacuation Dynamics, R. Peacock, E. Kuligowski, J. Averill (red.), Springer, Londyn 2011, s. 889–892.
• [61] Engineering guide to human behavior in fire, SFPE, 2003.
• [62] Helbing D., Farkas I., Vicsek T., Simulating dynamical features of escape panic, „Nature” 2000, 407, 487–490.