Журнал «Компьютерра» № 29 от 14 августа 2007 года
Шрифт:
Эффективность модели также была проверена на решении тестовых задач. Так, автор исследования попробовал оценить различные профили сужения некоего коридора и выделить оптимальный угол, при котором длина сужения будет минимальной, однако достаточной для того, чтобы избежать возникновения заторов. После моделирования оказалось, что оптимальным значением угла является 45 градусов. В этом случае пробка будет возникать только при плотности потока, приближающейся к максимально возможной (рис. 3).
Другая задача состояла в том, чтобы определить наиболее удачное расположение двух конструкций, занимающих 40 % ширины
Для проведения соответствующих расчетов в России уже около тридцати лет используется модель движения людских потоков – ADPLV ("Анализ движения людских потоков, вероятность"), где все пути внутри здания представлены как множество взаимосвязанных элементарных участков длиною около метра, на которых в последовательные моменты времени пересчитываются параметры движения людей. На базе модели было разработано одноименное приложение для расчета времени эвакуации из здания, включая начало и завершение движения по каждому участку строения. Кроме того, ADPLV позволяет выделять участки с образованием критически высокой плотности, для которой помимо значения можно посчитать время ее образования и рассасывания, а также срок существования.
Этот софт был сертифицирован тогда еще Госстандартом РФ, однако пока более распространенной методикой подсчета остается ручное калькулирование по формулам из ГОСТ 12.1.004-91. Последний учитывает такие свойства движения толпы, как пересечение границы смежного участка пути, слияние и расчленение, а также частично позволяет принять во внимание образование и рассасывание скоплений. ADLPV более близка к реальности (см. врезку), так как позволяет рассчитать время эвакуации с учетом переформирования, растекания, неодновременности слияния, разуплотнения и неоднородности людского потока (например, наличие инвалидов).
Так, при проектировании ММДЦ "Москва-Сити" для проверки пропускной способности лестничных клеток были проведены многовариантные расчеты эвакуации при изменяющихся параметрах людских потоков и размеров путей. Планирование было реализовано при помощи специального ПО, разработанного под руководством профессора МГСУ [Московский государственный строительный институт] Валерия Холщевникова. На его счету множество публикаций на тему моделирования движения людей, а также открытие ряда количественных закономерностей между плотностью и скоростью людских потоков. При планировании эвакуационных путей требовалось определить ширину, которая позволила бы толпе беспрепятственно перемещаться даже при максимальной плотности потока. В результате получилось, что при норме 15 кв. м на человека скоплений можно избежать при ширине пролета 1,35 м и более.
Конечно, определением габаритов коридоров и лестничных проемов забота о беспрепятственном прохождении людей не ограничивается. С той или иной степенью этот аспект учитывается архитекторами при планировке местонахождения лестниц на этаже и установке противопожарных заграждений. Так, требуется, чтобы заблокированный по тем или иным причинам, в том числе в результате пожара, сегмент этажа легко и с минимальными потерями времени можно было обойти. Отдельная задача проектировщиков – обеспечение незадымляемых лестничных клеток с использованием систем подпора воздуха.
При описании движения людских потоков используются несколько специальных определений того или иного расчетного случая.
– Граница смежного участка пути – сечение пути в той его части, где изменяется ширина или вид (например, с горизонтального на наклонный).
– Слияние
– Скопление – задержка движения, возникающая в том случае, если по участку пути i в единицу времени подходит больше людей, чем может пропустить следующий i+1. Моделирование скоплений при использовании некоторых методов расчета движения потока производится некорректно и искажает картину в целом. Дело в том, что зачастую плотность потока перед переходом в i+1 может достигать критического значения всего лишь на несколько секунд. Однако, например, графоаналитический метод расчета этого не учитывает и при выполнении условия возникновения скопления предполагает, что давка сохраняется на неопределенный срок. Разумеется, дальнейшее планирование идет с большой погрешностью.
– Разуплотнение – резкое уменьшение плотности на следующем участке пути, возникающее при образовании скопления с максимальной плотностью на предыдущем. При прохождении границы людской поток перестраивает свою структуру, и его головная часть, попав на участок i+1, занимает большую площадь, так как увеличивает скорость движения при сохранении прежней интенсивности. Разуплотнение, как уже говорилось в статье, не учитывается в ГОСТ 12.1.004-91.
В реальности:
Согласно ГОСТу:
– Переформирование – выравнивание параметров движения по подобию впередиидущих, возникающее в случае неоднородности потока и наличия в нем зон с разной скоростью и плотностью.
Модели с представлениями движущейся толпы в виде потока (по аналогии с газодинамическими явлениями) вскоре могут потерять актуальность, и им на смену придут представления с более высоким уровнем детализации. Так, громкой новостью по теме стала информация о завершении работ над трехмерной компьютерной моделью паникующих людей, прототип которой был продемонстрирован специалистом по городской географии Полом Торренсом из Аризонского университета в конце мая. У модели более широкий охват – она позволяет спрогнозировать движение толпы на уровне городских кварталов (например, после теракта), но самое главное, что Торренс придал каждому "паникующему" боту (в терминологии автора – агенту) множество человеческих характеристик, в том числе возраст, пол, состояние здоровья, телосложение и др.
При этом доцент из Аризоны подверг критике традиционные методы представления поведения толпы с помощью статистического анализа или моделей физических процессов, заявив, что выработанные на их базе программные решения недостаточно эффективны в прогнозировании движения людских потоков.
Сгенерированный в модели Торренса индивид анализирует ситуацию, принимает решения и действует в соответствии с набором параметров. Также принимается во внимание степень взбудораженности толпы: от спокойствия до паники. Программный прототип, представленный ученым, пересчитывает данные по агентам каждую 1/60 секунды. В прототипе предусмотрена лишь ситуация с возникновением пожара в густонаселенной части города, однако Торренс обещает вскоре сделать модель гораздо более универсальной и рассчитывает на то, что разрабатываемый программный комплекс найдет широкое применение у городских архитекторов, а также органов безопасности.