УДК 004.94

Применение метода имитационного моделирования эвакуации людей из здания

Ишбулатова Арина Ильшатовна - магистрант Высшей Школы Техносферной Безопасности Санкт-Петербургского Политехнического Университета Петра Великого,

Авдеева Марина Олеговна - кандидат экономических наук, доцент Высшей Школы Техносферной Безопасности Санкт-Петербургского Политехнического Университета Петра Великого.

Аннотация: Эвакуация людей из зданий в случае чрезвычайных ситуаций является важной и сложной задачей. В последнее время эта проблема все чаще привлекает внимание специалистов в области технических наук. В статье используется метод имитационного моделирования эвакуации людей из зданий, который является достаточно новым и перспективным средством для планирования организации движения людей в чрезвычайных ситуациях, прогнозирования проблем, возникающих при эвакуации, и, следовательно, спасения человеческих жизней. С помощью программного обеспечения Anylogic было установлено, что данная среда моделирования способна создавать модели, максимально приближенные к реальным ситуациям.

Ключевые слова: имитационной моделирование, Anylogic, эвакуация.

Моделирование пешеходных потоков приобретает все большую актуальность в условиях растущего населения крупных городов и увеличения темпов строительства зданий. Во многих странах мира моделирование движения пешеходов является неотъемлемой частью проектирования зданий. Для точного и быстрого решения таких задач необходимо использовать современные средства, основанные на технологии имитационного моделирования.

Имитационное моделирование представляет собой метод, при котором создается виртуальная модель объекта или системы, ведущая себя аналогично реальному объекту или системе [1]. Основная идея имитационного моделирования заключается в том, что модель является абстракцией реальной системы, которая имитируется на компьютере. Данная модель разрабатывается на основе заранее определенных правил, алгоритмов и параметров, отражающих особенности и характеристики реальной системы. Одним из наиболее популярных программных продуктов для имитационного моделирования является Anylogic.

Среда моделирования Anylogic помогает планировать эвакуацию людей при чрезвычайных ситуациях. Эвакуация большого скопления людей из зданий может иметь серьезные последствия, если не будет организована должным образом. Важно понимать, что при чрезвычайной ситуации, люди оказываются в особых условиях, при которых происходит психологическая и физическая напряженность, в связи с чем происходит индивидуальная реакция на стресс. В данном случае можно разделить людей на две категории в зависимости от поведения:

1) Проявление адаптивного поведения с осознанным контролем над своими мыслями, при этом сохраняется способность управлять своим эмоциональным состоянием.

2) Патологическое поведение, при котором люди становятся растерянными и безынициативными. Это может привести к возникновению паники в группе, когда примитивные инстинкты начинают контролировать поведение коллектива.

Также на поведение влияет пол и возраст человека [2]. На рисунке 1 приведены первые действия на примере пожара в зависимости от пола, а на рисунке 2 в зависимости от возраста.

Рисунок 1. Первые действия при пожаре в зависимости от пола.

 

Рисунок 2. Первые действия при пожаре в зависимости от возраста.

Из данных графиков можем сделать следующие выводы:

• при пожаре женщины более склонны к действиям, направленных на помощь окружающим, тогда как мужчины более склонны к организации эвакуации и непосредственного тушения пожара;
• с увеличением возраста снижается количество людей, которые предпринимают активные действия, способствующие собственной безопасности.

Моделирование является полезным инструментом для понимания и прогнозирования поведения толпы в чрезвычайных ситуациях без необходимости проведения дорогостоящих и сложных с точки зрения логистики экспериментов в реальной жизни. Компьютерные имитационные модели могут моделировать различные сценарии и оценивать эффективность планов и процедур эвакуации.

Преимущество имитационного моделирования заключается в возможности моделирования поведения больших групп людей в стрессовых ситуациях с учетом их возраста, пола, физических способностей и процессов принятия решений [3]. Эти модели используются для оценки эффективности различных стратегий эвакуации, а также для проверки эффективности мер по обеспечению пожарной безопасности. Моделирование и изучение процесса эвакуации людей в чрезвычайных ситуациях, включая пожары в зданиях, является важным аспектом для сокращения числа жертв и пострадавших. Для разработки модели мы использовали программу AnyLogic версии 8.8.6.

Для моделирования эвакуации из здания необходимо использовать пешеходную библиотеку (рисунок 3), которая состоит из блоков и позволяет моделировать процессы с помощью специальной диаграммы. Эти блоки играют важную роль в задании логики движения потока людей, что является основой моделирования любого процесса [4, 5, 6].

Рисунок 3. Блокипешеходной библиотеки.

Представлена имитационная модель (рисунок 4), отражающая движение студентов в учебном корпусе, особое внимание уделяется организации пешеходных потоков в экстренных ситуациях. Моделирование сценариев чрезвычайных ситуаций позволяет заблаговременно выявить проблемные моменты, связанные с эвакуацией, что, в конечном счете, способствует спасению человеческих жизней. Для достижения этих целей была создана учебная имитационная модель, отображающая перемещение студентов в корпусе, их размещение в аудиториях, а также их выход после завершения занятий.

Рисунок 4. Имитационная модель эвакуации агентов из здания.

Построенная имитационная модель эвакуации из здания представляет собой реалистичную систему, которая способствует изучению различных сценариев чрезвычайных ситуаций. Эта модель может позволить оптимизировать процессы эвакуации, исследуя эффективные способы решения проблем. В ходе исследований мы анализировали сценарий эвакуации, используя основной и запасной выходы из здания. Также были получены диаграммы, отражающие характеристику эвакуации из здания (количество агентов, время эвакуации, время задержки в системе и др).

Рисунок 5. Временная диаграмма первого сценария.

На графике отображено количество агентов в системе в зависимости от времени пребывания и выхода из неё. Проведенные имитационные исследования с использованием последней версии AnyLogic 8.8.6 показали, что данная среда моделирования способна создавать модели, максимально приближенные к реальным ситуациям. Она позволяет эффективно решать задачи эвакуации людей из зданий и моделировать различные чрезвычайные ситуации.

Таким образом, использование программы Anylogic для создания имитационных моделей, которые учитывают множество факторов, включая поведение людей при чрезвычайной ситуации, позволит оценить эффективность различных стратегий эвакуации и выработать наилучшие методы реагирования.

Список литературы

1. Акопов А. С. Имитационное моделирование: учебник и практикум для академического бакалавриата. — М.: Юрайт, 2014. — 389 с
2. Ивашкин Ю.А. Агентные технологии и мультиагентное моделирование систем [Текст]: учеб. пособие / Ю.А.Ивашкин. – М.: МФТИ, 2013. – 268с.
3. Бекларян А.Л. Моделирование поведения толпы на основе интеллектуальной динамики взаимодействующих агентов / Бекларян А.Л., Акопов А.С. // Бизнес-информатика. – 2015. – № 1 (31). – С 69–77.
4. Григорьев И. AnyLogic за 3 дня: практическое пособие / И. Григорьев. – Интернет-издание. – 2017. – 273 с.
5. Применение методов имитационного моделирования к разработке схемы эвакуации при пожаре / Авдеева М.О., Бызов А.П., Климова И.В., Доронин А.С. // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. - 2023. - Т. 12. - № 4 (64). - С. 215-221.
6. Оценка влияния особенностей поведения людей на время эвакуации с помощью имитационного моделирования / Авдеева М.О., Данилова К.А. / В сборнике: Проблемы управления безопасностью сложных систем. Материалы XXVIII международной конференции. Под общей редакцией А.О. Калашникова, В.В. Кульбы. Москва, 2020. С. 415-419.