Срочная компьютерная эвакуация. Созданное российскими учеными ПО помогает оценить безопасность стадионов

В России продолжается сезон футбола. В прошлом году наша страна принимала Кубок конфедераций, и всего через две недели в России начнется Чемпионат мира — самое престижное футбольное первенство планеты. Обычно болельщики, рассуждая о готовности стадионов принять болельщиков и команды со всего света, говорят о качестве газона и удобстве зрительных мест. Однако есть еще один важный вопрос, о котором необходимо подумать заранее. Готовы ли к стадионы не просто к празднику футбола, но и к чрезвычайным ситуациям? И как проверить их готовность? Оказывается, это можно сделать при помощи программы компьютерного моделирования, разработанной учеными Сибирского отделения РАН.

В начале ХХ века футбол приобрел мировую популярность, футбольные матчи начали собирать сперва сотни, потом тысячи, потом и десятки тысяч зрителей. Одновременно с этим начал расти список болельщиков, погибших на стадионах. К смерти людей приводили разные причины: драки и даже перестрелки болельщиков, разрушение конструкций трибун, теракты, природные явления, пожары, но чаще всего — паника и давка, когда напуганные люди давят друг друга в узких участках путей эвакуации, так называемых «горлышках».

Стадионы, как и другие объекты массового пребывания людей, являются источником опасности именно потому, что здесь множество людей сосредоточено в ограниченном пространстве. Поэтому на проектировщиках спортивных сооружений и на организаторах массовых мероприятий лежит большая ответственность: спортивная арена и прилегающая к ней территория должны быть устроены так, чтобы зрители не испытывали неудобств и не скапливались плотными массами, а в чрезвычайной ситуации могли безопасно эвакуироваться с объекта.

Компьютерное моделирование позволяет оценить пропускную способность коридоров, проходов и лестничных маршей, определить предельно допустимое количество людей для каждой зоны, рассмотреть потенциально опасную ситуацию (например, возникновение пожара), наметить безопасные пути эвакуации людей и указать на рискованные способы спасения, наконец, оценить запас времени, необходимый для полной эвакуации всех зрителей и болельщиков.

Технологии современной компьютерной графики позволяют наглядно визуализировать результаты расчетов, что является важным элементом анализа. Благодаря заранее проведенному анализу можно выработать наиболее эффективные меры по управлению эвакуацией.

Сотрудники Института теплофизики СО РАН и Института вычислительного моделирования СО РАН создали математическую основу для программы «Сигма ПБ», предназначенной для таких расчетов, — математические и численные модели пешеходного движения и развития пожара. Развитием этой программы стала программа «Сигма ПП», разработанная совместно с компанией «3к-эксперт» и предназначенная для моделирования пешеходных потоков на крупных объектах со сложной планировкой, в том числе на стадионах.

При изучении конкретной ситуации трехмерная модель здания делится на большое количество контрольных объемов. Для каждого из этих объемов с помощью численных методов решается система уравнений в частных производных, выражающих принципы локального сохранения массы, импульса, энергии и масс компонентов: уравнение неразрывности, уравнение сохранения количества движения (Навье-Стокса), уравнение сохранения энергии, описывающих пространственно-временное распределение температур и скоростей газовой среды в помещении, концентраций компонентов этой среды (кислород, оксид и диоксид углерода и так далее), давлений и плотностей. В более общем случае к этой системе уравнений добавляется дифференциальное уравнение теплопроводности, описывающее процесс нагревания ограждающих конструкций. В результате в каждый момент времени рассчитываются требуемые характеристики среды, по которым определяется, достигнуты или нет критические значения.

Применение методов компьютерного моделирования на этапе подготовки к проведению Чемпионата мира по футболу 2018 года позволило бы разработать меры по минимизации потенциальных угроз. К сожалению, в настоящее время на стадионах осуществляется лишь формальный контроль за соблюдением норм безопасности, которые не всегда способны предусмотреть возможные риски.

Такие программные средства, как «Сигма ПБ», позволяют еще на этапе проектирования стадионов или уже при организации спортивных мероприятий разработать комплекс решений, способных повысить безопасность болельщиков. В частности, компьютерное моделирование могло бы предотвратить ситуацию, произошедшую при открытии стадиона «Лужники» 11 ноября 2017 года. При этом деньги, потраченные на применение компьютерного моделирования, несоизмеримы с возможными потерями.

Полный текст: «N+1»

0

Автор публикации

не в сети 6 дней

Екатерина Бурчевская

5
Комментарии: 0Публикации: 100Регистрация: 06-09-2017
Авторизация
*
*
Регистрация
*
*
*
Пароль не введен
*
captcha
Генерация пароля