Ученые при помощи компьютерного моделирования оценили распространение задымления в случае пожара в Зимнем дворце Государственного Эрмитажа и эвакуацию людей из здания. Результаты расчетов позволили увидеть безопасные и быстрые маршруты эвакуации, учитывающие особенности здания. Они легли в основу инструкций для персонала по управлению эвакуацией в случае пожара. Расчеты показали, что ближайший выход не всегда безопасный для объектов с массовым пребыванием людей. Результаты исследования опубликованы в журнале Buildings.

Особо высокая опасность пожаров в музеях, как и во многих публичных местах, связана с большим количеством посетителей, которые при этом не ориентируются в здании, и недостаточной подготовленностью персонала к чрезвычайным ситуациям. В связи с этим, необходимо разрабатывать маршруты безопасной эвакуации при пожаре в музеях с учетом пространственных и прочих особенностей этих строений.

Коллектив ученых из Красноярска, Санкт-Петербурга и Москвы, под руководством исследователей ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» смоделировал несколько сценариев развития пожара в музее на примере Зимнего дворца Государственного Эрмитажа (Санкт-Петербург). Исследователи создали трехмерную BIM-модель здания Эрмитажа и сымитировали в нем возгорание, распространение пожара и эвакуацию людей. По полученным данным специалисты разработали схемы эвакуации и инструкции для персонала. Все рекомендации можно применять к практическим действиям для обеспечения безопасных условий эвакуации.

Зимний дворец Государственного Эрмитажа — один из крупнейших музейных комплексов мира. Основную часть этого исторического здания составляют просторные помещения общего пользования: фойе, галереи, выставочные залы и коридоры. При этом коридоры, являющиеся путями эвакуации, нередко используются как выставочные площади, что может вызывать затруднения при выводе посетителей из здания.

Специалисты составили несколько сценариев пожара с разными местами возгорания и для каждого разработали схемы эвакуации, обеспечивающие безопасность людям. Начинался искусственный пожар в пяти наиболее пожароопасных местах: Деревянная лестница, буфет галереи Растрелли, Комендантская гардеробная, фойе Салтыковского подъезда и Школьный гардероб. В каждом сценарии исследователи распределили людей по музею с учетом популярных и интересных экспозиций – в таких локациях компьютерных посетителей было больше. Принимались во внимание также маломобильные посетители с инвалидностью, скорость их перемещения определяла, когда закончится эвакуация.

Анализ данных моделирования показал уязвимые места музея. Например, необходимость ограничения максимального числа посетителей. Одновременно в Эрмитаже могут находиться не более четырёх тысяч человек, в том числе около 3% посетителей с ограниченной подвижностью. Именно такое количество будет безопасным в случае пожара или иной чрезвычайной ситуации, требующей эвакуации. Результаты также продемонстрировали, что участки здания, наиболее удаленные от очага пожара, остаются безопасными в течение длительного времени — 20 минут и более. Эти части здания можно использовать как зоны безопасности для временного размещения посетителей.

«Полностью предотвратить пожары невозможно, но меры предварительного планирования могут значительно помочь смягчить и эффективно уменьшить их последствия. Безопасность людей является первостепенной задачей, приоритетной перед обеспечением сохранности музейных предметов и ценностей. В данной работе впервые для Зимнего дворца мы провели анализ особенностей объемно-планировочного решения, составили модель здания и смоделировали эвакуацию при пожаре для различных мест возгорания. Обычно посетители музея не знакомы с планировкой здания. При этом некоторые из них имеют ограниченную подвижность и нуждаются в помощи персонала. Во время чрезвычайных ситуаций управление эвакуацией поручается персоналу музея. Они направляют посетителей на безопасные маршруты и руководят их действиями. Именно поэтому необходимо подготовить эвакуационные маршруты, обучить персонал и отработать механизм слаженной работы всех сотрудников. Важно понимать расположение наиболее ключевых зон здания для формирования безопасных маршрутов движения и выставлять на них наиболее подготовленный персонал для действий в случае возникновения чрезвычайных ситуаций. Что касается обеспечения сохранности музейных ценностей, это также является важным условием экстренной эвакуации из здания. Оно осуществляется возможностью проведения процедур досмотра посетителей по окончании эвакуации. Такие расчеты можно выполнить для любого музея и определить для него наиболее безопасные эвакуационные пути, подготовить персонал. Сейчас планируем апробацию изложенного подхода в практической деятельности Эрмитажа», — рассказала кандидат физико-математических наук старший научный сотрудник Института вычислительного моделирования СО РАН Екатерина Кирик.

Представленная работа является частью многолетних исследований по разработке математической модели пешеходного движения, которую можно применять для оценки времени эвакуации при возникновении чрезвычайных ситуаций. Красноярские специалисты уже много лет разрабатывают пакеты программ и внедряют их в практическое применение. Результаты компьютерного моделирования были использованы при подготовке к Чемпионату мира по футболу 2018 года и Универсиаде 2019 года. Ранее красноярские ученые разработали подобные программы для обеспечения пожарной безопасности в образовательных учреждениях Красноярского края и на крупных спортивных объектах.

Исследование поддержано Министерством науки и высшего образования Российской Федерации в рамках программы стратегического научного лидерства «Приоритет 2030» (№ 075-15-2021-1333).