Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Model ewakuacji wykorzystujący automaty komórkowe

Barański M., Maciak T.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2017

|

Vol. 45, iss. 1

68--79

PL

Cel: Zapewnienie ludziom bezpieczeństwa podczas zgromadzeń i imprez masowych wymaga m.in. analizy warunków ewakuacji oraz właściwej organizacji ewakuacji w czasie zagrożenia. Modelowanie procesu ewakuacji to jeden z możliwych wariantów analizowania i planowania bezpiecznej ewakuacji zarówno z budynków, obiektów, jak i z terenu przeznaczonego na zorganizowanie imprezy. Celem artykułu jest zaprezentowanie praktycznego wykorzystania automatów komórkowych w modelowaniu ewakuacji oraz porównanie otrzymanych wyników z wynikami modelowania wykonanego dzięki wykorzystaniu oprogramowania komercyjnego. Dodatkowym celem pracy jest porównanie kosztu obliczeniowego modelowania ewakuacji przy zastosowaniu automatu komórkowego z kosztem obliczeniowym modelowania ewakuacji przy wykorzystaniu modelu Social Force. Projekty i metody: Posłużono się automatem komórkowym z siatką o stałych wymiarach 0,5 x 0,5 m. Podstawowym założeniem dla modelu ruchu były wartości pól warstwy statycznej Floor Field, obliczane zgodnie z metryką euklidesową, oraz algorytmem zachłannym. Wyznaczono wartość parametru μ = 0,55 określającą prawdopodobieństwo przejścia osoby do sąsiedniej komórki automatu. Implementację modelu wykonano w języku Python, korzystając z biblioteki do obliczeń naukowych Numpy i biblioteki matematycznej Math. Wyniki modelowania ewakuacji przy wykorzystaniu proponowanego modelu porównano z wynikami modelowania przy wykorzystaniu programu FDS+Evac dla pomieszczenia o wymiary 11,5 x 9 m z jednym wyjściem ewakuacyjnym i z dwoma wyjściami ewakuacyjnymi. Ponadto wykonano modelowanie i zestawiono uzyskane wyniki z wynikami programów FDS+Evac, Pathfinder oraz TraffGo zgodnie z testem Międzynarodowej Organizacji Morskiej (International Maritime Organization – IMO) IMO 9 dla 1000 osób. Wyniki: Stwierdzono, że zarówno przy modelowaniu ewakuacji z pomieszczenia zaproponowanego przez autorów, jak i przy modelowaniu ewakuacji z pomieszczeń zaproponowanych w teście IMO 9 oszacowane czasy ewakuacji są zbieżne z czasami oszacowanymi przy wykorzystaniu programów mających zastosowanie w inżynierii bezpieczeństwa pożarowego. Ponadto wykazano, że zastosowanie automatu komórkowego przy modelowaniu ewakuacji 1000 osób pozwala na wykonanie modelowania 20-krotnie szybciej niż w przypadku modelu Social Force zaimplementowanego w programie FDS+Evac. Średni koszt modelowania 1 s ewakuacji przy wykorzystaniu automatu komórkowego zależy liniowo od liczby osób podlegających ewakuacji, inaczej niż to jest w przypadku modelu Social Force, w którym czas modelowania zwiększa się wykładniczo w stosunku do liczby osób. Wnioski: Modele ewakuacji wykorzystujące automaty komórkowe, w przeciwieństwie do modelu Social Force, umożliwiają modelowanie ruchu dużych grup ludzi przy niższym koszcie obliczeniowym. Zastosowanie automatów komórkowych pozwala na wprowadzanie dodatkowych warstw wpływających na ruch ludzi przy niewielkim zwiększeniu się złożoności obliczeniowej. Wprowadzenie dodatkowych założeń i warstw do modeli opartych na automatach komórkowych umożliwi bardziej rzeczywiste odwzorowanie ewakuacji przy niewielkim wzroście kosztu zużycia zasobów sprzętowych. Ponadto narzędzia pozwalające na szybkie szacowanie czasu ewakuacji w przystępny dla inżynierów sposób byłyby pomocne w prawidłowym projektowaniu budynków. Obecnie komercyjne programy wymagają specjalistycznej wiedzy z zakresu modelowania. Zastosowanie prostego interfejsu z szybkim algorytmem szacowania czasu ewakuacji może przynieść wymierne korzyści w postaci poprawy bezpieczeństwa w projektowanych budynkach i obiektach budowlanych.

EN

Aim: The safety of people during meetings and public events requires an analysis of the conditions of evacuation and the proper organisation of escape in times of danger. Modelling the evacuation process is one of the options for analysing and planning the safe evacuation of the buildings, facilities and spaces during events. The aim of the article was to present the practical use of cellular automata for evacuation modelling and comparing the results with the results achieved using commercial software. Additionally, the objective of this work was to compare the cost of computational evacuation modelling of cellular automata with the “Social Force” model. Project and methods: The authors used cellular automata on the grid with a fixed size of 0.5 m x 0.5m. The basic premise for the traffic model was the “Floor Field” static layer with Euclidean metric and the greedy algorithm. The determined value μ = 0.55 indicated the probability of the transition of a person to the neighbouring automat cell. The implementation of the model was made in “Python”, using the library for scientific computing “Numpy”, and the maths library “Math”. We compared the results of modelling the evacuation using the proposed model with the program “FDS + Evac” for room size 11.5 x 9 m with one and two emergency exits. Furthermore, the modelling was done and the results were juxtaposed with the results of the programs “FDS + Evac”, “Pathfinder” and “TraffGo”, using the example of a test of the International Maritime Organisation (IMO 9) covering the evacuation of 1,000 people. Results: For both the evacuation modelling proposed by the authors and the IMO 9 test estimated evacuation times are consistent with the times estimated using programs applicable in fire-safety engineering. It was further found that the use of cellular automata for modelling the evacuation of 1,000 people allows modelling 20 times faster than in the “Social Force” model implemented in the “FDS + Evac” program. The average cost of modelling of 1 s of evacuation using cellular automata depends linearly on the number of persons subjected to evacuation, in contrast to the “Social Force” model, where the modelling time will increase exponentially with the number of people. Conclusions: Evacuation models based on cellular automata, in contrast to the “Social Force” model, provide the ability to model the movement of large groups of people at a lower computing cost. The use of cellular automata allows the introduction of additional layers affecting the movement of people with a small increase in computational complexity. Introducing additional assumptions and layers to cellular automata models allow a more realistic representation of the evacuation with the small increase in the cost of the equipment used. Furthermore, a tool allowing fast estimates of the evacuation time in a manner accessible to engineers would help in the correct designing of buildings. Current commercial programs require expertise in the field of modelling. Using a simple interface with a fast algorithm estimating evacuation times can bring measurable benefits in terms of improving the safety of designed buildings and construction works.

2

Analiza rozwoju pożarów i ewakuacji wybranych fragmentów budynku wysokościowego przy zastosowaniu Fire Dynamics Simulator + Evac

Barański M., Maciak T.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2015

|

Nr 56 (4)

21--38

PL

W artykule zaprezentowano możliwości zastosowania oprogramowania CFD do prognozowania rozprzestrzeniania się pożaru w budynkach wysokościowych, wyposażonych w systemy kontroli rozprzestrzeniania się dymu i ciepła oraz w stałe urządzenia gaśnicze. Do modelowania wykorzystano program Fire Dynamics Simulator (FDS) – jedno z wiodących narzędzi CFD przeznaczonych do symulowania zagrożeń spowodowanych rozwojem pożarów. Wyniki uzyskane na podstawie modelowania, tj. temperatura, zasięg widzialności, stężenia toksycznych gazów pożarowych, pozwalają na określenie dostępnego czasu bezpiecznej ewakuacji. Natomiast wyniki otrzymane przy zastosowaniu rozszerzenia Evac, modelującego czas przejścia ludzi drogami ewakuacyjnymi, prowadzą do określenia wymaganego czasu bezpiecznej ewakuacji. Dostępny i wymagany czas bezpiecznej ewakuacji to jedne z kluczowych parametrów stosowanych w inżynierii bezpieczeństwa pożarowego. W artykule przedstawiono wyniki przeprowadzonego modelowania pożarów w wybranych fragmentach budynku wysokościowego. Pierwszy fragment to kondygnacja zakwalifikowana do kategorii zagrożenia ludzi ZLIV. Drugi fragment, to punkt widokowy zlokalizowany na ostatniej kondygnacji – zakwalifikowany do kategorii ZLIII. Dokonano porównania rozwoju pożarów przy braku instalacji i systemów przeciwpożarowych oraz przy wyposażeniu budynku w odpowiednie systemy. Wykazano, że program FDS jest narzędziem pozwalającym na weryfikację działania instalacji i systemów przeciwpożarowych jeszcze na etapie projektowania budynków.

EN

The article presents the applicability of CFD software to predict the spread of fire in high-rise buildings equipped with systems to control the spread of smoke and heat and the fixed fire-extinguishing system. To the modeling, we used the Fire Dynamics Simulator Program, one of the leading CFD tools for simulating hazards caused by the development of fires. The results obtained on the basis of modeling, ie. the temperature, range of the concentrations of toxic fumes, allow to determine the time available for safe evacuation. In contrast, the results obtained while using the extension Evac, modeling the transition time of people escape routes lead to determine the required safe evacuation times. Available and the required safe evacuation time is one of the key parameters used in fire safety engineering. The article presents results of the modeling of fires in some parts of the high rise building. The first fragment is a storey qualified for the ZLIV hazard category of people. The second fragment is a sightseeing point located on the top floor and classified as the ZLIII hazard category. A comparison was made considering the fire development, both, with the lack of fire installation and fire protection systems and with the presence of all appropriate systems being installed . It has been shown that the FDS program is a tool for verification of the installation and fire protection systems as early as at the stage of buildings design.

3

Określanie czasu procesu bezpiecznej ewakuacji ludności z zagrożonych obiektów

Barański M., Maciak T.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2014

|

Nr 49 (1)

78--97

PL

W artykule przedstawiono postępy, jakie dokonały się w szacowaniu czasu bezpiecznej ewakuacji ludności z zagrożonych obiektów. Uporządkowano chronologicznie najważniejsze prace nad opracowaniem coraz to dokładniejszych modeli matematycznych opisujących proces ewakuacji. Ukazano złożoność oraz elementy składowe procesu ewakuacji. Przedstawiono czynniki wpływające na zmianę szybkości przemieszczania się osób w trakcie ewakuacji.

EN

The paper presents the progress which has been made in estimating the time of the safe evacuation of people from endangered objects. The most important works on developing more and more accurate mathematical models describing the process of evacuation have been chronologically organized . The paper shows the complexity and the details of the evacuation process. The factors influencing the change in the speed of people movement during the evacuation have been presented.

4

Możliwości współczesnego oprogramowania do symulacji procesu ewakuacji ludności z zagrożonych obiektów

Barański M., Maciak T.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2014

|

Nr 50 (2)

5--25

PL

W pracy przedstawiono możliwości, jakie daje współczesne oprogramowanie do symulacji ewakuacji. Szczególną uwagę skupiono na oprogramowaniu Fire Dynamic Symulator tworzonym przez organizację NIST oraz na rozszerzeniu Evac rozwijanym przez VTT Technical Research Centre of Finland. W artykule pokazano, w jaki sposób można szacować czas ewakuacji z zagrożonego obiektu przy wykorzystaniu wspomnianego oprogramowania. Dynamicznie rozwijająca się dziedzina symulacji komputerowych procesu ewakuacji jest ważnym elementem we współczesnej inżynierii bezpieczeństwa pożarowego.

EN

The paper presents the possibilities offered by modern software to simulate evacuation. Particular attention is paid to the Fire Dynamic Simulator software created by the organization NIST, and the extension of Evac developed by VTT Technical Research Centre of Finland. The article shows how you can estimate the time to evacuate the object in bdanger using such software. Dynamically expanding field of computer simulation of evacuation process is an important element in modern fire safety engineering.

5

Przegląd aktów prawnych i norm związanych z zagadnieniem ewakuacji

Barański M., Maciak T.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2013

|

Nr 47 (3)

100--112

PL

W pracy omówiono krajowe oraz zagraniczne akty prawne dotyczących procesu ewakuacji ludności z zagrożonych obiektów. Pokazani, w jaki sposób prawodawstwo krajowe oraz zagraniczne (europejskie oraz brytyjskie) wpływa na poprawę bezpieczeństwa ludności w budynkach. Zaprezentowano normy zagraniczne, które są wykorzystywane do szacowania czasu ewakuacji.

EN

The paper discusses the national and international legal instruments relating to the process of evacuation of endangered objects. It shows how the domestic and international (European and the British) legislations improve the security of buildings. The foreign standards that are used to estimate the evacuation time have been presented.