CC BY
7
УДК 614.842.42
РОЛЬ СИСТЕМ ОПОВЕЩЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ЭВАКУАЦИЕЙ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРЕ В ВОПРОСЕ МИНИМИЗАЦИИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО РИСКА
О. В. КОЧНОВ
Группа компаний «ESCORT», Российская Федерация, г. Москва E-mail: [email protected]
В статье показана актуальность и значимость системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре (СОУЭ) в системе противопожарной защиты (СПЗ) здания и сооружения. Указано на некорректность и субъективность применения коэффициента соответствия СПЗ требованиям нормативной документации (НД) в новой методике расчета индивидуального пожарного риска (ИПР). Предложен альтернативный способ учета коэффициента соответствия (в виде вероятности эффективного срабатывания) СПЗ требованиям НД. Проведен (сравнительный анализ) расчет ИПР, при использовании различных коэффициентов соответствия СПЗ; предельных значениях основных параметров обработанных статистических данных от ВНИИПО.
Ключевые слова: система оповещения, вероятность эвакуации, оптимизация структурного построения системы противопожарной защиты (СПЗ), минимизация величины индивидуального пожарного риска, расчет коэффициента соответствия СПЗ, вероятность эффективного срабатывания СОУЭ.
ROLE OF ALERT AND EVACUATION MANAGEMENT SYSTEMS IN THE EVENT OF FIRE, THE ISSUE OF MINIMIZATION INDIVIDUAL FIRE RISK
O. V. KOCHNOV
Group of companies «ESCORT», Russian Federation, Moscow E-mail: [email protected]
The article shows the relevance and significance of the fire warning and evacuation control system (SOUE) in the fire protection system (FPS) of a building and structure. The incorrectness and subjectivity of the application of the coefficient of compliance of the SPZ with the requirements of regulatory documentation (ND) in the new methodology for calculating individual fire risk (IFR) is pointed out. An alternative method is proposed to take into account the coefficient of compliance (in the form of the probability of effective operation) of the SDR with the requirements of the RD. A (comparative analysis) calculation of the IPR was carried out using various SDR compliance coefficients; limit values of the main parameters of processed statistical data from VNIIPO.
Key words: warning system, probability of evacuation, optimization of the structural design of the fire protection system (FPS), minimization of the magnitude of individual fire risk, calculation of the coefficient of compliance of the SPZ, probability of effective operation of the fire protection system.
© Кочнов О. В., 2023
Роль СОУЭ при расчете величины индивидуального пожарного риска
в свете новых и готовящихся нормативных требований
Пожарная безопасность зданий и сооружений обеспечивается комплексом пассивных, активных и организационных мероприятий1 . Активную защиту осуществляют системы противопожарной защиты (СПЗ), роль которых (сегодня) выполняют системы пожарной автоматики (СПА, далее СПЗ)2. Наиболее значимыми СПЗ являются: системы пожаротушения (СПТ); системы пожарной сигнализации (СПС); системы дымоудаления (ПДЗ); системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре СОУЭ. Все эти системы активно применяются для защиты зданий и сооружений практически всех классов функциональной опасности, и именно эти системы применяются в качестве мероприятий, минимизирующих величину индивидуального пожарного риска (ИПР).
Сегодня, при активной смене (трансформации) нормативных требований ни в коем случае нельзя забывать об основаниях, согласно которым СОУЭ была и остается системой, предназначенной для обеспечения беспрепятственной эвакуации людей3. Текущие преобразования, вплоть до смены парадигмы в области проектирования и способов применения СПС не могли не затронуть и СОУЭ. В 2021 году выпущен и в 2022 году стал обязательным к применению стандарт ГОСТ Р 59639-20214, в котором добавлен ряд требований, касающихся не только монтажа и обслуживания, но и проектирования СОУЭ. Стандарт, в частности, указывает на необходимость разработки и обоснования алгоритма работы (оповещения), необходимого для эффективного управления эвакуацией людей. В сентябре 2023 года вступила в действие новая методика расчета ИПР5, в которой задержки
1 Межгосударственный стандарт ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования.
2 Свод правил СП 484.1311500.2020 Системы противопожарной защиты. Системы пожарной сигнализации и автоматизация систем противопожарной защиты. Нормы и правила проектирования.
3 Свод правил СП 3.13130.2009 Требования пожарной безопасности к звуковому и речевому оповещению и управлению эвакуацией людей.
4 Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 59639-2021 Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре. Руководство по проектированию, монтажу, техническому обслуживанию и ремонту. Методы испытаний на работоспособность.
5 Приказ МЧС России от 14.11.2022 № 1142 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и
эвакуации официально вносятся в расчет времени и вероятности эвакуации людей, что требует уже не формального отношения к разработке алгоритма оповещения.
Задача реализации алгоритма (в рамках обеспечения своевременности оповещения и эвакуации) проецируется на объект защиты целостным комплексом мероприятий и требований, в том числе, готовящимся к выходу СП 3.13130-2020, в котором обращено особое внимание на интеграцию СПС и СОУЭ.
Согласно действующему своду правил: СПС, при обнаружении опасных факторов пожара (ОФП) по алгоритму С" активирует СОУЭ высоких типов, которая, в свою очередь выполняет заранее разработанный и заложенный алгоритм работы (оповещения). При этом, количество алгоритмов оповещения должно быть не меньше числа зон оповещения. Готовящийся свод правил усиливает (по сути, ужесточает) существующие требования:
4.8: ...Следующие линии связи должны быть резервированы (выполнены дублированными ИЛИ кольцевыми):
- линии связи, предназначенные для передачи сигналов активации СОУЭ от СПС или АУПТ(между ППУ СОУЭ и ППКП СПС или АУПТ);
- линии связи между компонентами блочно-модульных приборов управления пожарных (ППКП и управления пожарных) СОУЭ;
- линии связи между отдельными техническими средствами, входящими в состав СОУЭ, если единичная неисправность данных линий связи приведет к потере работоспособности (отказу) СОУЭ на площади более чем 2000 м в пределах одного этажа и не более чем в одной зоне оповещения.
Кроме того, готовящийся СП еще раз подчеркивает взаимосвязь с новой методикой расчетов величины ИПР, указывая:
5.12. Интервал времени от момента обнаружения пожара до завершения процесса эвакуации людей в безопасную зону, с учетом интервала времени, затрачиваемого на передачу СОУЭ в автоматическом режиме первой речевой информации, не должен превышать необходимого времени эвакуации людей при пожаре.
При акцентировании внимания на способах сопряжения СПС и СОУЭ нельзя оставить не замеченными следующие вопросы. Если в вышеизложенном требовании речь идет о необходимости дублирования управляющих сигналов, то это каким-то образом должно учитываться при расчете ИПР, однако этого не наблюдается, так как в новой методике дис-
строениях различных классов функциональной пожарной опасности».
кретные (малоэффективные, безусловные) коэффициенты сохраняются в прежнем, по сравнению с методикой6 виде. Таким образом, актуальной была и остается задача разработки аналитических методов расчета коэффициентов, а лучше - вероятности эффективного срабатывания применяемых технических решений.
Согласно новой методике, величина ИПР для зданий различных классов функциональной пожарной опасности определяется частотой реализации ОФП, вероятностью при-
сутствия защищаемого контингента (людей), вероятностью их эвакуации, коэффициентами соответствия СПЗ и систем пожаротушения (СПТ), требованиями нормативной документации (НД). Пассивные мероприятия определяют время блокировки ОФП, активные СПЗ - инерционность технических средств (ТС) и время задержки эвакуации - параметры, каждый из которых определят вероятность эвакуации и величину ИПР. Все перечисленные мероприятия как раз и участвуют в минимизации величины ИПР, рис. 1:
Рис. 1. Основные мероприятия, способствующие минимизации величины ИПР
В новую методику внесены существенные изменения заслуживающие особого внимания [1], однако нас будут интересовать основания, в частности способы учета коэффициента соответствия СПЗ, важность которого сопоставима с важностью расчета вероятности эвакуации. На некорректность способов учета данных коэффициентов для реальных (а не гипотетических) объектов защиты обращалось неоднократное внимание.
В статье [2] был подвержен объективной критики способ расчета вероятностей эффективного срабатывания ТС, используемый в методике7 и аналогичный рассматриваемому нами. После утверждения в 2009 г. методики расчета рисков был опубликован ряд статей, например [3], в которых указывалось на некор-
6 Приказ МЧС России от 30.06.2009 № 382 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности».
7 Приказ МЧС России от 10.07.2009 № 404 «Мето-
дика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах».
ректность замены (условной) вероятности эффективного срабатывания ТС, безусловными (статическими) коэффициентами, принимающими только два значения (0 % или 80 %).
Заметим следующее. Возможность использования безусловных статических коэффициентов в качестве замены вероятностей в теории надежности вполне оправдана. Из теории надежности известно, что когда на каждую из систем оказывает влияние большое количество явных и неявных воздействий, то статистические коэффициенты соответствия вполне (иногда единственно возможно) могут быть применены и интерпретированы, в надежностном смысле как (несмещенные) оценки, вероятности выполнения системой своих функций.
В подтверждении сказанного, заметим, что коэффициенты, применяемые в методике (КОБН=КПДЗ=КСОУЭ=0,8), вполне согласуются с официально опубликованными данными8. На рис. 2 приведены результаты их обработки.
8 Министерство РФ по делам ГО и ЧС, ФГБУ ВНИИ-ПО МЧС РФ «Пожары и пожарная опасность», статистические сборники за 2012-2021 гг.
Рис. 2. Надежность СПС/СПД/СОУЭ согласно статистическим данным ВНИИПО
в период с 2013 по 2021 год
Однако, проблема остается и связана она с тем, что в статистическом сборнике 2022 года данные по эффективности СПЗ (увы) уже не приводятся, из чего следует либо необходимость сбора и обработки собственных статистических данных (что весьма затруднительно), либо возможность использования (более) точных и аналитических методов учета и расчета, пусть даже коэффициентов.
Примечание: Очевидно, что факт наличия у системы (технического средства) пожарного сертификата не может служить доказательством ее работоспособности. Обратимся к новой методике и заметим следующее. Уже при беглом взгляде на предоставленные формулы эффективности СПЗ видны явные трудности. Для пояснения, сформулируем следующую задачу: необходимо оценить и, при возможности, минимизировать величину индивидуального пожарного риска (ИПР) объекта защиты, как функцию от коэффициента соответствия СПЗ, при фиксации отдельных параметров, в том числе вероятности эвакуации (рз=1-0э).
Согласно методике, величина ИПР определяется как максимальное значение риска - функции от отдельных параметров, при реализации /'-го сценария в у-й зоне оповещения:
Я; = тахЩщ.Ртт.Рыз.Кьт.Ртш)- (1)
где <2П - частота возникновения пожара в здании; Рпр; - вероятность присутствия людей в рассматриваемой части здания; Рэу -вероятность эвакуации у-той группы людей;
КАШ, РП31 — коэффициенты соответствия СПТ и СПЗ требованиям НД.
Примечание: Далее для наглядности (при сохранении смысла), индексы /, у опустим.
Риск, как функция от вероятности эффективной работы СПЗ может, либо обеспечить, либо не обеспечить ИПР. Рассмотрим формулу для расчета коэффициента соответствия СПЗ, КПЗ, предлагаемую как предшествующей, так и действующей методиками:
РПЗ = 1 — [(1 — РОБН ' РС ОУэ) ' ( 1 — РОБН ' РПД з)]> (2)
Из (2) видно, что при равнонадежности СПС, СПД, СОУЭ: Рспс=Рпдз=Рсоуз=80 %, результирующая надежность СПЗ составит: РСПЗ=87 %, что возможно только при дублировании подсистем, в частности СПС. На рис. 3А изображена элементарная структурная схема СПЗ, соответствующая формуле (2).
Из рис. 3А, видно, система СПС (как бы) продублирована, однако на практике такие варианты включения не встречаются.
Рассчитаем коэффициент соответствия, КПЗ, для наихудшего случая: 0П=0,04; Опр=1 (24 часа в сутки); РЭ=0,999 (максимальное значение); вероятность присутствия людей (высокая - в течении суток), РПР=1; КАП=0,9 (согласно рекомендациям). Составим неравенство:
Рпз > 1 - (1 О" 6 / (<2п ■ Рпр ■ ( 1 - Рэ) ■ ( 1 - Кап)) (3)
При подстановке:
0,000001
?пз ~ 1 ~ 0,04 ■ 0,75 ■ (1 - 0,9) ■ (1 - 0,999) ~ °'75'
Зафиксируем этот результат.
Более практичной (приближенной к реальности) является структурная схема сПз, изображенная на рис. 3Б, в которой все те же три подсистемы включены последовательно-параллельно, с надежностью:
РПЗ — РсП С ' [ 1 ( 1 РсО У э) ' ( 1 рпдз)]- (4)
Воспользуемся формулами (2), (3), подставив в них статистические данные, рис.4.
Рис. 3. Элементарные структурные схемы систем противопожарной защиты: А) согласно методики; Б) согласно практики
Рис. 4. Надежность СПЗ для различных структурных схем, построенная по статистическим данным ВНИИПО в период с 2013 по 2021 год.
Используя полученный результат, рассчитаем величину ИПР (см. формулу 4 новой методики) как функцию от эффективности СПЗ для двух значений вероятности эвакуации -максимальной Рэ=0,999 и реальной Рэ~0,998 при вышеозначенных параметрах, рис. 5.
Из графика видно, что по сравнению с 2013 годом, значение ИПР снизилось, однако, следует заметить следующее.
1) Полнота и объективность используемых данных может быть подвергнута сомнению. Из графика, рис.5, видно, что риск с 2013 по 2021 гг. снижается, однако, согласно той же статистике, число погибших при пожарах в городах остается на прежнем уровне и превышает норматив (одну миллионную) не в два (как на рисунке), а в четыре раза.
2) При построении зависимостей, рис. 5, использовалась слишком оптимистичная вероятность эвакуации (особенно если учесть реальные задержки начала эвакуации, которые могут достигать 10-ти минут), при этом, даже при такой высокой вероятности эвакуации, ИПР при применении не гипотетических, а реальных структурных построений -предельный.
3) Нижеследующие выкладки могут оказаться весьма полезными при составлении ТЗ на проектирование СОУЭ. Если структурное построение СПЗ заранее не известно, то согласно формуле (2), рис.3А, надежность СОУЭ как компенсирующего мероприятия можно оценить по следующему критерию:
1-Р,
спз
( 1-Л
С ПС " рпдз)_
(5)
СОУЭ1
гспс
Примечание: ф-ла (5) справедлива при Рс п з > 0 , 7 5.
Если структурное построение СПЗ известно, то согласно формуле (3), рис. 3Б, (или
иной формулы, построенной на основе исследования конкретного структурного построения), надежность СОУЭ можно оценить по следующему критерию:
> 1
(1 Рпз/Рспс) ( 1-рпдз) '
(6)
Таким образом, ф-лы (5), (6) предоставляют возможность при заданных ограничениях управлять (выбрать или корректировать) надежностью СПЗ, рис. 6.
Из рис.6 видно, что выбор того или иного структурного построения весьма критичен. Так, например, для сохранения надежности СПЗ на уровне РСПЗ=80 %, согласно методике, при надежности РСПС=80 %, достаточно иметь всего лишь РСОУЭ=60 %. В то время как для практических схем понадобится максимальная надежность - РСОУЭ=99,999 %. Другими словами, структурная значимость СПС согласно методике - завышена (что, как раз, и было показано).
Рис. 5. Величина ИПР в зависимости от эффективности СПЗ согласно статистическим данным в период с 2013 по 2021 гг.
Рис. 6. Зависимость надежности СОУЭ от надежности СПС для различных структурных построений, при РПДЗ=80 %.
Заключение
1) На сегодняшний день не существует единой модели построения СПЗ, при этом очевидно, что при структуре, отличной от схемы, рис.3А, формулу (3) применять нельзя.
2) Построению общих моделей функционирования СПА, позволяющих применять, в том числе, системный подход, будет способствовать построение и изучение моделей применяемых подсистем (той же СОУЭ), для каж-
дой из которых - проводить системный анализ (анализ модели); учитывать специфику и сложность; накапливать статистические данные по отказам и т.д.
3) Сегодня, для сферы пожарной безопасности актуальны любые наработки, касающиеся оценки надежности технических решений; эффективности бизнес-решений; решений относительно структуры системы, конструкции оборудования9 [4].
Список литературы
1. Кочнов О. В., Кочегаров А. В., Куп-риенко П. С. Специфика расчета вероятности эвакуации людей при оценке величины индивидуального пожарного риска // Гражданская оборона и природно-технические системы: сборник статей по материалам XVIII Международной научно-практической конференции. Воронеж, Воронежский государственный технический университет, 2022. С. 356-361.
2. О расчете вероятности эффективной работы технических средств по обеспечению пожарной безопасности при определении величин пожарного риска на производственных объектах / П. И. Зыков, Н. А. Контарь, С. В. Субачев [и др.] // Техносферная безопасность. 2021. № 4. С. 67-71.
3. Неплохов И. Г. Расчет пожарного риска и теория вероятности // Системы безопасности, № 4, 2012. С. 35-42
4. Колбашов М. А., Десницкий А. А., Вдовин О. В. Современное состояние организации оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре на объектах защиты // Современные наукоемкие технологии. 2020. Том 62. № 2. С. 109-113.
ГОСТ 27.002-2015 Межгосударственный стандарт «Надежность в технике. Термины и определения» (Dependability in technics. Terms and definitions), Дата введения 2017-03-01.
References
1. Kochnov O. V., Kochegarov A. V., Kuprienko P. S. Specifika rascheta veroyatnosti evakuacii lyudej pri ocenke velichiny individu-al'nogo pozharnogo riska [Specifics of calculating the probability of evacuation of people when assessing the magnitude of individual fire risk] // Grazhdanskaya oborona i prirodno-tekhnicheskiye sistemy: sbornik statey po materialam XVIII Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konfer-entsii. Voronezh, Voronezhskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet, 2022, pp. 356-361.
2. O raschete veroyatnosti effektivnoj raboty tekhnicheskih sredstv po obespecheniyu pozharnoj bezopasnosti pri opredelenii velichin pozharnogo riska na proizvodstvennyh ob"ekta [On calculating the probability of effective opera-
tion of technical means to ensure fire safety when determining the magnitude of fire risk at production facilities] / P. I. Zykov, N. A. Kontar, S. V. Subachev [et al.]. Tekhnosfernaya bezopas-nost', 2021, issue 4, pp. 67-71.
3. Neplohov I. G. Raschet pozharnogo riska i teoriya veroyatnosti [Fire risk calculation and probability theory]. Sistemy bezopasnosti, 2012, issue 4, pp. 35-42
4. Kolbashov M. A., Desnickij A. A., Vdovin O. V. Sovremennoe sostoyanie organizacii opoveshcheniya i upravleniya evakuaciej lyudej pri pozhare na ob"ektah zashchity [Current state of organization of warning and management of evacuation of people in case of fire at protection facilities]. Sovremennye naukoemkie tekhnologii, 2020, vol. 62, issue 2, pp. 109-113.
Кочнов Олег Владимирович Группа компаний «ESCORT», Российская Федерация, г. Москва
заместитель генерального директора по научно-производственной работе
E-mail: [email protected]
Kochnov Oleg Vladimirovich
ESCORT group of companies,
Russian Federation, Moscow
Deputy Director General for Research and Production
E-mail: [email protected]
