Автореферат (Нормирование требований пожарной безопасности к эвакуационным путям и выходам из зданий мечетей), страница 3

Наличие смешанного потока людей различных возрастных групп обуславливает необходимость определения точного демографического состава функциональногоконтингента мечетей. Это необходимо для определения скорости движения смешанного потока прихожан, а также выявления особенностей параметров такогодвижения.Наблюдения за демографическим составом людского потока в мечетях показали, что основной контингент прихожан (порядка 95 %) – это мужчины трудоспособного возраста, которые по своим физиологическим особенностямимеют довольно высокую скорость движения. Малое количество приходящих намолитвы в мечети женщин и детей несовершеннолетнего возраста обуславливается дозволенностью им в религии совершать молитву дома, не приходя в культовое здание, для мужчин же посещение коллективных молитв является обязательным.Установление характеристик движения людских потоков в зданиях происходило путем проведения серий натурных наблюдений в период с 2014 по 2016г.

в мечетях города Москвы.В качестве участков для наблюдения за процессом движения прихожанбыли приняты: молельные залы, лестничные марши, дверные проемы, участкипутей перед выходами из мечетей, а также прилегающая к мечети территория.Для фиксации параметров движения людских потоков использовались камерыслужбы безопасности мечети и дополнительные камеры, установленные исследователями (рисунок 3).В качестве видеозаписывающего оборудования, которое устанавливалосьзаранее, использовались видеорегистраторы «DOD F900LS». Их достоинствомявляется то, что они осуществляют съемку с большим углом обзора, равным9120°, что является достаточным для получения необходимых данных на рассматриваемых участках.МихрабКолонныМинбар (кафедра)Места установкивидеокамерплощадь, занятаяконструкциямии оборудованиемполезнаяплощадьРисунок 3 – План типовой мечети и места установки видеокамерПараметры движения людей определялись при помощи специальной масштабной сетки с размерами ячеек 1×1 м, которая натягивалась над участками донатурных наблюдений, фиксировалась видеокамерами и затем удалялась.После того как на видеозаписи появлялись первые кадры с масштабнойсеткой, видео останавливалось и на дисплей монитора переносился контур этойсетки.

Получив на мониторе начерченную сетку, продолжался просмотр отснятой видеозаписи эксперимента, где людские потоки двигались по установленному участку пути, пересекая контуры ячейки сетки, нанесенные на дисплей монитора (рисунок 4).Рисунок 4 – Фрагмент видеозаписи процесса движения людей на выходе из мечети10Далее при помощи программ Quick Time и Screen Marker на персональномкомпьютере проводилась обработка полученных данных для дальнейшего анализа. Отмечалось время входа человека на рассматриваемый участок, подсчитывалось количество людей в той же самой ячейке перед ним, и тем самым определялась плотность потока D (чел/м2), при которой наблюдаемый человек проходил расстояние l = 1 м (равное длине ячейки) за определенное количество кадров(тем самым определялся интервал времени t). Скорость перемещений человекаVпер (м/мин) за n кадров наблюдения за ним определялась по формуле:lVпер  60t.(2)Определение скорости движения через проем имеет некоторые отличия отопределения скорости на участках других видов пути, поскольку длина участкапути в проеме равна нулю.

При движении через проем подсчитывалось количество людей Nt, проходящих через него за определенный интервал времени t. Величина t определялась продолжительностью существования перед границей проема конкретного значения плотности D. Затем рассчитывалась интенсивность движения qD (чел/(м·мин)) через проем шириной δ (м) при наблюдаемой в течениеинтервала времени t (мин) плотности потока D (чел/м2) перед ним:qD = Nt /(·t),(3)а затем скорость VD (м/мин) перехода через границу проема при плотности D:VD = qD /D.(4)Таким образом, в ходе экспериментальной работы были получены 1032значения скорости движения людей по различным видам пути.Эмпирический материал (параметры скорости и интенсивности), полученный в ходе экспериментов, был использован для дальнейшего статистическогоанализа.Для определения достаточности количества измерений n была использована формула: = ( · )2/ε2 ,(5)где x – коэффициент доверительной вероятности P(x), при P = 0,95 значениеx = 1,96; υ – значение меры изменчивости υ = (σ / Χ) · 100 %, представляющеесобой выраженное в % отношение среднеквадратического отклонения (σ) выборки к среднему арифметическому значению (Χ); ε – показатель точности исследования, равный допустимой ошибке, не превышающей 5 %.Представленные в таблице 2 значения показали, что полученного количества замеров скоростей движения людских потоков достаточно для дальнейшегоанализа экспериментальных данных.Таблица 2 – Требуемое количество измерений скорости движения прихожан в мечетяхпо различным видам путиВид путиПроемГоризонтальный путьЛестница внизКоличество измеренийПроизведеноТребуемое28628239838634832411Для проверки гипотезы об однородности эмпирических выборок (т.е.

значимость различий между ними) использовались разные статистические критериидля выборок, подчиняющихся нормальному распределению. Обследование выборочных совокупностей на нормальность производилось применением различных критериев в зависимости от численности значений скорости в экспериментах. Если выборки от 50 значений и более, то применялся критерий Пирсона (χ2),если от 3–50 значений, то критерий Шапиро-Уилка (W).Определив, что распределение выборки описывается нормальным закономраспределения, провели проверку на наличие грубых погрешностей при помощиправила трех сигм (3σ), которая показала, что все значения в выборке лежат винтервалах (Χ – 3σ; Χ + 3σ).Проведенное статистическое обследование позволило определить выборочные совокупности эмпирических данных о движении людей в мечетях по различным видам пути, отражающих основные характеристики генеральной совокупности (таблица 3).Данные о количестве проведенных наблюдений (N) в интервалах плотности людских потоков (D, чел/м2), значениях числовых характеристик интенсивности движения через проем (q, чел/м∙мин) приведены в таблице 4.Таблица 3 – Скорости движения людей по горизонтальному пути и по лестнице вниз95 % доверительныйСреднееИнтервал Количество Математическоеинтервалквадратическоеплотности наблюдений ожидание скоростиотклонение σ(V), Нижняя граВерхняяD, чел/м2nm(V), м/минм/минницаграницаГоризонтальный путь0–156112,2017,84107,70116,701–26369,2024,1664,1074,302–37252,9316,9652,8156,053–45941,8711,1837,5746,144–56433,1514,1328,9537,355–66–7453926,8821,529,5412,4623,9819,0229,7824,02Лестница вниз0–168109,0121,15104,60113,401–26480,3116,9475,1185,512–34456,6913,6252,5960,793–44541,1310,5838,5343,734–54829,5011,7725,2633,755–64620,229,6217,9222,526–73312,5014,0410,6014,4012Таблица 4 – Средние значения интенсивности движения через проемИнтервал плотностиD, чел/м21–22–33–44–55–6Количество наблюденийN4775496649Среднее значение интенсивностиq, чел/(м∙мин)123,56154,36168,53171,01164,43Полученные данные были необходимыми для последующего анализа, который стал предметом выявления зависимости скорости от последовательно изменявшихся плотностей.

Их построения производились по апробированной методологии. Зависимость скоростей движения от его плотности в общем видеотображается формулой (6):VD = V0 ∙ (1 – R),(6)где V0 – случайная величина скорости свободного движения потока людей, когдазначение плотности не оказывает влияния, м/мин; R – функция, отражающая степень влияния внешнего фактора на сенсорную систему людей, она не зависит отуровня эмоционального состояния прихожан, а отражает влияние плотностилюдского потока D на скорость их движения.Эмпирические значения RD для каждого интервала плотности во всех сериях проведенных натурных наблюдений определялась по формуле:RD = VD / V0,(7)где VD = m(V0) – m(VD), m – математическое ожидание для VD и V0 соответственно.В основе проявляющегося влияния плотности людского потока на его скорость лежат психофизические закономерности взаимосвязи между физическимихарактеристиками различного характера стимулов, порождаемых плотностьюлюдского потока, и интенсивностью ощущений, реакцией на которые и являетсяизменение скорости движения людей:RТ = a ln (D / D0),(8)где D – значение плотности людского потока, при котором определяется значение RТ; D0 – пороговое значение плотности, по достижении которого она начинает ощущаться как воздействующий фактор при движении; a – эмпирическийкоэффициент, отображающий интенсивность воздействия плотности при движении.

Коэффициенты a и D0 в приведенном выше выражении были определеныметодом средних и методом наименьших квадратов с помощью программыMicrosoft Excel. Результаты выполненной аппроксимации R = f(D) представленына рисунке 5.13R1,00,90,80,70,60,50,40,30,20,10,0RD +10 %Верхняя доверительнаяграницаRD -10 %Нижняя доверительнаяграницаЭкспериментальныезначения RDRТ = 0,27· ln (D/0,38)012342D, чел/м567Рисунок 5 – Аппроксимация зависимости R = (f)Dпри движении людского потока по горизонтальному участку путиДля смешанного состава людского потока, состоящего преимущественноиз мужчин трудоспособного возраста, при движении по различным видам путив мечети значения a и D0 приведены в таблице 5.Таблица 5 – Значения a и D0 при движении людских потоков по различным видам путив мечетиВид путиaD0, чел/м2Горизонтальный путь0,2710,38Лестница вниз0,4100,75Дверной проем0,3520,67В теории движения людских потоков удалось выделить эмоциональные состояния и соответствующие им категории движения.Для понимания зависимости скорости V0 (м/мин) свободного движениялюдей в мечетях от степени их психологической напряженности, связанной с показателем эмоционального состояния (Э), применялась статистическая теорияраспределения крайних членов выборки.В результате для прихожан строилось эмпирическое распределение максимальных значений скоростей движения.

При оценке однородности средних значений скорости свободного движения прихожан V0 (м/мин), различия между выборочными совокупностями оказались несущественными. Иными словами, приобъединении выборок по горизонтальным путям, по лестнице вниз, а также черездверной проем наблюдаемые значения критериев не превышают критических,следовательно, гипотеза об однородности выборочных совокупностей подтверждается. Исходя из этого, максимальные значения скоростей движения по всемвидам рассматриваемых путей объединены в общий вариационный ряд.14После необходимых расчетов была установлена связь скорости свободногодвижения прихожан на различных видах пути в мечетях в зависимости от вероятного наблюдаемого уровня их эмоционального состояния (Э):V0Э = 76,25 – 6,6 · ln (–lg (0,1 + 1,284Э)),(9)По уравнению (9) построен график (рисунок 6), характеризующий влияниеуровня эмоционального состояния прихожан на их двигательную активность,что позволило установить зависимость скорости свободного движения (V0,м/мин) от уровня эмоционального состояния людей в мечетях.V, м/мин140Повышенной активности120Vоэ = 76,25-6,6*ln(-lg(0,1+1,284Э))1008060АктивноеСпокойное4020000,10,20,30,40,50,60,7ЭРисунок 6 – Зависимость скорости свободного движения прихожанот уровня эмоционального состоянияУстановленные значения скоростей свободного движения для прихожанв мечети представлены в таблице 6.Таблица 6 – Скорости свободного движения людей в мечетях при соответствующихкатегориях движенияКатегории движенияКомфортноеСпокойноеАктивноеПовышенной активностиСкорость свободного движения людей V0, м/мин< 76,376,3–88,088,0–105,5105,5–125,5Таким образом, на основе проведенных натурных наблюдений и экспериментов исследования движения людских потоков в мечетях определены численные характеристики параметров элементарных случайных функций, описывающих зависимость скорости от плотности людских потоков при их движении поразличным видам пути.