Моделювання активного руху людей при евакуації з будівель

Комяк Валентина Михайлівна

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0002-9840-2635

Кязімов Кязім Тахір огли

Академія Міністерства з надзвичайних ситуацій Азербайджанської Республіки

http://orcid.org/0000-0003-0790-9770

Данілін Олександр Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0003-4940-1430

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.4400131

Ключові слова: безпека людини, евакуація, неоднорідні потоки, моделювання, оптимізація, активний рух з можливими силовими діями, природні деформації людського тіла

Анотація

Розглядаються такі категорії рухів: комфортні, спокійні, активні, з високою активністю. Коли категорія руху людей стає  активною з можливими силовими діями, постає задача моделювання їх активного руху із урахуванням природних деформацій людських тіл. Проаналізовані антропологічні характеристики людини з точки зору фізичних обмежень на взаємне положення частин тіла при їх активному русі з силовими діями. Враховуючи  властивості фізичних обмежень тіла людини, запропонована трикомпонентна математична модель горизонтальної проекції людини, яка враховує  умови склеювання компонент моделі в єдиний складний об'єкт та обмеження на співвідношення кутів обертання компонент. Модель тіла людини представлено об’єднанням трьох еліпсів: основного і двох допоміжних. Основний може неперервно обертатись в рамках маневреності руху, а допоміжні – в рамках кутів, що витікають із антропологічних вла-стивостей людини.  Запропоновані змістовна постановка задачі моделювання активного руху людей з урахуванням природних деформацій тіл та модифіковано алгоритм моделювання. Модифікація полягає в урахуванні природних деформацій тіла людини шляхом моделювання зміни просторової форми  трикомпонентної моделі тіла людини. Для розглянутих складних об’єктів отримані аналітичні вирази умов їх не перетинання та розміщення в областях, що дозволить в подальшому представити задачу, як класичну задачу нелінійного програмування та використати існуючи пакети оптимізації. Шляхом комп’ютерного моделювання показана діє спроможність  запропонованого алгоритму моделювання руху людей та обмежень задачі, для яких отримано в роботі аналітичні вирази. Слід зазначити, що розглянуті в роботі обмеження як на кількість компонент  об’єкту переміщення, так і на його форму не є принциповими. Моделі і алгоритм дозво-ляють внести зміни як в кількість компонент об’єкта, так і в їх просторові форми, що приведе тільки до підвищення трудомісткості алгоритмів розв’язання задачі.

Посилання

1. Donald, Mott Mac. (2015). Evacuation modeling. Retrieved from http://www.mottmac.com (date of the application 10.03.2015).
2. Schadschneider, W., Klingsch, H., Kretz T., Rogsch C., Seyfried A. (2009). Evacuation Dynamics: Empirical Results, Modeling and applications: Encyclopedia of Complexity and System Science. Springer.
3. Tarantsev, А. А. (2002). Pro audney zavdannya modeluvent evacuation z vikoristannyam theory masovogo obslugovannya: Pozezna bezpeka, 23(3), 56–65.
4. Varas, A., Cornejo, M. D., Mainemer, D., Toledo, B., Rogan, J., Munoz, V. (2007). Cellular automata model for evacuation process with obstacles: Physica A, 382, 631–642.
5. Zhao, D. L., Yang, L. Z., Li, J. (2006). Exit dynamics of occupant evacuation in an emergency: Physica A, 363, 501–512.
6. Holshchevnikov, V. V., Samoshin, D. A. (2009). Evacuation and behavior of people on fires: a textbook. M: Academy of Ministry of Emergency Situations Ministry of Emergency Situations of Russia.
7. Karkin, I. N., Parfenenko, A. P. (2011). Floiwtech VD – computer-simulation method from evacuation calculation: International Scientific and Technical Con-ference Emergency Evacuation of People from Buildings. Warsaw, 111–118.
8. Kholshchevnikov, V. V., Parfenenko, A. P. (2015). Comparison of various models of the movement of human flows and the results of software and computer complexes: Fire and explosion safety, 24, 68–74.
9. Komyak, V., Komyak, V., Danilin, A. A. (2017). Study of ellipse packing in the high-dimensionality problems: Eastern-European Journal of Enterprise Technolo-gies, 1 / 4 (85), 17–23.
10. Pankratov, А., Komyak, V., Kyazimov, K., Komyak, V., Naydysh, A., Danilin, A., Kosse, A., Virchenko, G., Martynov, V. (2020). Development of models for the rational choice and accommodation of people in mobile technical vehicles when evacuating from buildings: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4/4 (106), 29-36. DOI: 10.15587/1729-4061.2020.209256
11. Danilin, A. N., Komyak, V. V., Komyak, V. M, Pankratov, A. V. (2016). Upakovka ellipsov v pryamougol'nik minimal'nykh razmerov: USiM, 5–9.