Výsledek V001 - Rešerše aktuálního stavu poznání

Transkript

Výsledek V001 - Rešerše aktuálního stavu poznání
Příloha č. 2 k průběžné zprávě za rok 2012
Číslo projektu: TA02030441
Název projektu:
Virtuální simulace evakuačních a transportních procesů chodců
Předkládá:
Název organizace: AF-CityPlan s.r.o.
Jméno řešitele: Ing. Petr Hofhansl, PhD.
OBSAH
1
ÚVOD __________________________________________________________________ 4
1.1
2
PŘEDMĚT PLNĚNÍ .................................................................................................................... 4
PŘEHLED POŽADAVKŮ NA EVAKUACI _________________________________________ 5
2.1
2.2
NORMOVÉ POŽADAVKY NA EVAKUACI.................................................................................... 5
2.1.1
ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb. Nevýrobní objekty ........................................... 5
2.1.2
ČSN 73 0804 Požární bezpečnost staveb. Výrobní objekty ............................................... 6
2.1.3
ČSN 73 0818 Požární bezpečnost staveb. Obsazení objektu osobami ............................... 6
2.1.4
ČSN 73 0831 Požární bezpečnost staveb. Shromažďovací prostory .................................. 6
2.1.5
ČSN 73 0833 Požární bezpečnost staveb. Budovy pro bydlení a ubytování. ..................... 6
2.1.6
ČSN 73 0834 Požární bezpečnost staveb. Změny staveb ................................................... 8
2.1.7
ČSN 73 0835 Požární bezpečnost staveb. Budovy zdravotnických zařízení a sociální péče 9
2.1.8
ČSN 73 0842 Požární bezpečnost staveb. Objekty pro zemědělskou výrobu .................. 10
POŽADAVKY POŽÁRNÍ OCHRANY NA ÚNIKOVÉ CESTY PŘI UŽÍVÁNÍ STAVBY PODLE
VYHLÁŠKY Č. 23/2008 SB. VE ZNĚNÍ POZDĚJŠÍCH PŘEDPISŮ. ................................................. 11
2.2.1
Úpravy interiéru během užívání stavby .......................................................................... 11
2.2.2
Povolené hořlavé látky v prostorech chráněné únikové cesty ........................................ 11
2.3
UMÍSTĚNÍ NEHOŘLAVÝCH PŘEDMĚTŮ................................................................................... 12
2.4
POŽADAVKY NĚKTERÝCH ZAHRANIČNÍCH DOKUMENTŮ NA EVAKUACI OSOB ...................... 12
2.5
LITERATURA ........................................................................................................................... 14
3
ČESKÉ PUBLIKACE O SIMULACI PĚŠÍCH _______________________________________ 15
3.1
PROJEKT „OPTIMALIZACE USPOŘÁDÁNÍ ZAŘÍZENÍ PRO PŘEPRAVU OSOB V PŘESTUPNÍCH
UZLECH VEŘEJNÉ HROMADNÉ DOPRAVY“ ............................................................................. 15
3.2
PROJEKT SAFETUN A TP229 ................................................................................................... 15
3.3
AKADEMICKÉ PRÁCE .............................................................................................................. 16
4
ZAHRANIČNÍ PUBLIKACE, PŘÍRUČKY A SMĚRNICE ______________________________ 17
4.1
KNIŽNÍ PUBLIKACE ................................................................................................................. 17
4.2
RIMEA .................................................................................................................................... 18
4.2.1
Cíle ................................................................................................................................. 18
4.2.2
Oblasti použití ................................................................................................................ 18
Evropská 2589/33b, 160 00 Praha 6
telefon: +420 234 611 111 / fax: +420 234 611 112 / email: [email protected]
www.tacr.cz
1
4.3
4.4
5
4.2.3
Pojmy ............................................................................................................................. 18
4.2.4
Vlastnosti simulačních modelů ....................................................................................... 19
4.2.5
Evakuační analýza........................................................................................................... 22
4.2.6
Korekční opatření ........................................................................................................... 23
4.2.7
Dokumentace ................................................................................................................. 24
4.2.8
Přílohy ............................................................................................................................ 24
SMĚRNICE PRO POSUZOVÁNÍ SOFTWAROVÝCH APLIKACÍ PRO EVAKUACI OSOB.................. 31
4.3.1
Účel a pozadí aplikace .................................................................................................... 32
4.3.2
Druh aplikace.................................................................................................................. 32
LITERATURA ........................................................................................................................... 32
TEORIE MODELOVÁNÍ POHYBU OSOB ________________________________________ 33
5.1
ZNÁZORNĚNÍ UZAVŘENÉHO PROSTORU................................................................................ 33
5.2
PŘÍSTUP UŽIVATELE MODELU ................................................................................................ 34
5.3
RYCHLOST POHYBU JEDINCE.................................................................................................. 34
5.4
5.3.1
Rovnice toku/hydraulická rovnice .................................................................................. 34
5.3.2
Data rychlosti pohybu pěších ......................................................................................... 35
SMĚR POHYBU JEDINCE ......................................................................................................... 35
5.4.1
Funkcionálně-analogický přístup .................................................................................... 35
5.4.2
Modely dynamiky kapalin a plynů .................................................................................. 36
5.4.3
Model sociálních sil ........................................................................................................ 36
5.4.4
Magnetický model .......................................................................................................... 36
5.5
BEHAVIORÁLNÍ PERSPEKTIVA SIMULOVANÝCH OSOB ........................................................... 36
5.6
LITERATURA ........................................................................................................................... 37
6
POPIS SIMULAČNÍHO SOFTWARE ___________________________________________ 38
6.1
6.2
6.3
VISSIM/VISWALK ................................................................................................................... 38
6.1.1
Hodnocení softwaru dle evacmod.net ............................................................................ 38
6.1.2
Hodnocení softwaru dle developera............................................................................... 40
PATHFINDER .......................................................................................................................... 41
6.2.1
6.2.2
EXODUS ................................................................................................................................. 43
www.tacr.cz
2
6.4
7
8
6.3.1
6.3.2
LITERATURA A ZDROJE........................................................................................................... 45
EVAKUAČNÍ EXPERIMENT A SOFTWAROVÉ VYHODNOCENÍ POLOHY OSOB V PROSTORU46
7.1
KONFIGURACE EXPERIMENTU A POUŽITÉ VYBAVENÍ ............................................................ 46
7.2
ALGORITMUS ROZPOZNÁVÁNÍ POLOHY OBJEKTU A JEHO TRASOVÁNÍ V ČASE ..................... 47
7.3
PRŮBĚH EXPERIMENTU VE FOTOGRAFIÍCH............................................................................ 50
ZÁVĚR _________________________________________________________________ 52
SEZNAM OBRÁZKŮ
Obrázek 1 – Rozdělení věku standardní populace podle RIMEA, 50 % mužů a 50 % žen (zdroj: RIMEA) ......20
Obrázek 2 – Rychlost chůze v rovině v závislosti na věku podle Weidmanna ................................................21
Obrázek 3 – Fundamentální diagram podle Weidmanna ...............................................................................25
Obrázek 4 – Schéma testu č. 6........................................................................................................................26
Obrázek 7 – Schéma testu č. 10......................................................................................................................28
Obrázek 10 – Schéma testu č. 13....................................................................................................................30
Obrázek 11 – Test č. 14 v softwaru VISSIM ....................................................................................................30
Obrázek 12 – Tematické oblasti pro výběr vhodné aplikace ..........................................................................31
Obrázek 13 – 3 typy rozlišení (podrobnosti) modelu (zdroj: [1]) ...................................................................33
Obrázek 14 – Uspořádání experimentu při pohledu seshora. Kamera byla umístěna v geometrickém středu
evakuovaného prostoru ve výšce 4,04 metru nad povrchem. ................................................46
Obrázek 15 – Použitá kamera GoPro HD Hero2 .............................................................................................47
Obrázek 16 – Ukázka záznamu pohybu osob včetně zřetelného sférického zkreslení obrazu ......................47
Obrázek 17 – Pixmapa se štítky ve formě červených kšiltovek ......................................................................48
Obrázek 18 – Ilustrace distorze a její inverze .................................................................................................48
Obrázek 19 – Pixmapa vybraná pro měření distorze a vybrané body ............................................................49
Obrázek 20 – Vybrané body před a po korekci distorze .................................................................................49
Obrázek 21 – Vybrané body před a po korekci distorze .................................................................................49
Obrázek 22 – Fotografie z realizace evakuačního experimentu .....................................................................50
Obrázek 23 – Fotografie z realizace evakuačního experimentu .....................................................................51
SEZNAM TABULEK
Tabulka 1 – Rychlost chůze v rovině podle Weidmanna5 ...............................................................................21
Tabulka 2 – Rychlost chůze po schodech, zdroj: Fruin ...................................................................................21
Tabulka 3 – Směrné hodnoty hustoty osob po základní rozdělení populace (zdroj: RIMEA).........................22
Tabulka 4 – Specifický proud na schodech, v chodbách a dveřích .................................................................26
www.tacr.cz
3
1
ÚVOD
Mikroskopické simulace dopravního proudu na bázi počítačové simulace jsou v praxi využívány již
několik desetiletí. K jejich značnému rozvoji došlo především v poslední dekádě, kdy rapidní rozvoj
výkonného počítačového hardwaru i programovacích jazyků umožnil vznik mnohých simulačních softwarů
s různým přístupem k modelování lidského chování v dopravním proudu. Z toho vyplývá i potřeba
hodnocení různých mikrosimulačních modelů na jedné straně a definice standardů při vytváření simulací
pěších, jejich hodnocení a prezentací výsledků na straně druhé.
Simulace obecně představuje proces napodobování reálného děje, přičemž se jedná o simplifikovanou
aproximaci. Algoritmy popisující chování v dopravním proudu se stále zdokonalují a přibývá kalibračních
parametrů umožňujících nastavení, přibližující se specifickým podmínkám/charakteristikám dopravního
proudu v čase a místě (národní nebo regionální specifika). To přináší i zvyšující se nároky na tvůrce simulací
a potřebu definice kvantitativních a kvalitativních standardů souvisejících s výstavbou modelu, jeho
hodnocením a s interpretací výsledků analýz a prognóz. V České republice prozatím neexistuje norma,
dokument či metodické usměrnění, které by tyto standardy definovalo v oblasti simulace pěších.
V oblasti simulace evakuačních procesů se principiálně rozlišují dva postupy – stav bez paniky a stav
s panikou. Simulace stavů bez paniky je možné využít k optimalizaci pěších tras všude tam, kde je vysoká
koncentrace chodců (např. stadiony, koncertní sály apod.). Optimalizace tras může napomoci rychlejšímu,
jednoduššímu a bezpečnějšímu opuštění místa neboli k vyšší efektivitě pěších tras. Stavy s panickým
chováním vznikají při reální nebo domnělé hrozbě a jejich simulace je komplikovanější.
1.1
PŘEDMĚT PLNĚNÍ
Prvním základním krokem je detailní rešerše literatury, rozbor stavu poznání v evropských i
mimoevropských zemích, čili syntéza poznatků vycházející ze studia zahraničních norem, příruček,
výsledků projektů a výzkumných prací včetně odborných exkurzí a účasti na konferencích. Primárně se
předpokládal průzkum elektronických publikací v průběhu prvních dvou kvartálů.
Sběrem empirických dat - sledováním a měřením pohybu pěších bude vytvořena databáze empirických
poznatků sloužící rovněž pro srovnávání s výstupy mikroskopických simulací. Předpokládá se využití
především video-záznamové techniky a následné video-analýzy. Realizace průzkumů a empirických měření
se předpokládá v prvním až čtvrtém kvartálu.
www.tacr.cz
4
2
PŘEHLED POŽADAVKŮ NA EVAKUACI
Vytvoření podmínek pro bezpečné opuštění objektu osobami je jedním ze základních požadavků na
požární bezpečnost stavby. Splnění uvedeného požadavku se prokazuje návrhem a posouzením únikových
cest. Únikové cesty musí umožnit bezpečnou a včasnou evakuaci všech osob z požárem ohroženého
objektu na volné prostranství, nebo do vymezené části objektu bezpečné před požárem a jeho produkty.
V běžných případech musí únikové cesty také umožnit přístup požárních jednotek, pokud ze srovnání časů
evakuace a zahájení požárního zásahu nevyplyne potřeba použití některé únikové cesty přednostně
zasahujícími jednotkami.
Povinnost vytvořit podmínky pro rychlou a bezpečnou evakuaci osob z hořícího objektu je primárně
zakotvená v zákoně č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů 1 a jeho
prováděcích předpisech, především ve vyhlášce č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany
staveb, ve znění vyhlášky číslo 268/2011 Sb. 2 a vyhlášce č. 246/2001 Sb., o stanovení podmínek požární
bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci) 3.
Únikové cesty musí být navrženy tak, aby svým typem, počtem, polohou, kapacitou, dobou
použitelnosti, technickým vybavením, konstrukčním a materiálovým provedením a ochranou proti kouři,
teplu a zplodinám umožňovaly bezpečnou evakuaci osob. Rozvedení obecně formulovaných požadavků
závazných právních předpisů do podrobností a návodů pro jejich dosažení je náplní především kodexu
požárních norem řady ČSN 73 08xx, ale také řady dalších technických norem různých tříd a skupin.
Kromě běžně používaného normového postupu umožňuje § 99 zákona č. 133/1985 Sb., o požární
ochraně 1, ve znění pozdějších předpisů navrhnout a ověřit bezpečnou evakuaci také postupem odlišným
od postupu normového, založeném na volbě požárního scénáře s podrobnějším hodnocením šíření ohně a
jeho produktů v hořícím objektu a s následnou simulací vlastní evakuace.
2.1
NORMOVÉ POŽADAVKY NA EVAKUACI
2.1.1 ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb. Nevýrobní objekty
Norma definuje základní požadavky na únikové cesty, charakterizuje nechráněnou únikovou cestu, tři
typy chráněných únikových cest (typ A, typ B a typ C) a únikovou cestu sousedním požárním úsekem. Druh
únikové cesty se volí podle výšky objektu. Popsány jsou rampy, eskalátory, výtahy a náhradní únikové
možnosti. Další části jsou věnovány návrhu únikových cest a jejich dimenzování. Týkají se použití
nechráněných nebo chráněných únikových cest, evakuačních výtahů, jejich počtu, posouzení délky a šířky
únikových cest a doby evakuace. Dále jsou uvedeny požadavky na dveře a schodiště na únikových cestách,
osvětlení a označení únikových cest a evakuačních výtahů a požadavky na ozvučovací zařízení (domácí
rozhlas). Počet osob se určuje podle zásad uvedených v ČSN 73 0818 7.
Únikové cesty ve školách
Ve stavbě mateřské školy, základní školy, základní školy a střední školy určené pro žáky se zdravotním
postižením se nesmí na únikové cestě použít kývavé nebo turniketové dveře.
Stavba školy pro více než 100 dětí, žáků nebo studentů musí být navržena s domácím rozhlasem
s nuceným poslechem.
Mateřská škola pro více než 20 dětí musí mít navržena dvě únikové cesty 2.
www.tacr.cz
5
2.1.2 ČSN 73 0804 Požární bezpečnost staveb. Výrobní objekty
Evakuace je v ČSN 73 0804 5 koncipována obdobně jako v ČSN 73 0802, avšak s některými
odlišnostmi. Druhy únikových cest jsou rozšířeny o částečně chráněnou únikovou cestu. Volba typu
chráněné únikové cesty a požadavky na stupeň požární bezpečnosti se stanoví odlišně od ČSN 73 0802 a to
podle předpokládané doby evakuace. Rozměry únikových cest se odvozují ze vztahu mezi předpokládanou
a mezní dobou evakuace. Norma uvádí výpočet započitatelné kapacity evakuačního výtahu a požadavky na
technická zařízení k řízení evakuace. Výpočet kapacity evakuačního výtahu je dnes uvedena v ČSN 27 4014
14. Protože jde o normu pro výrobní objekty, jsou zde také stanoveny požadavky na únikové cesty
z otevřených technologických zařízení.
Příloha I je věnována jednotlivým, řadovým a hromadným garážím a obsahuje požadavky na únikové
cesty z těchto objektů nebo prostorů.
2.1.3 ČSN 73 0818 Požární bezpečnost staveb. Obsazení objektu osobami
Při výpočtu únikových cest z jednotlivých prostorů se obsazení osobami stanoví podle účelu prostoru a
údaje m2 na osobu, nebo se projektovaný počet osob v prostoru násobí příslušným součinitelem 7.
2.1.4 ČSN 73 0831 Požární bezpečnost staveb. Shromažďovací prostory
Shromažďovací prostor – ČSN 8 - je určený pro shromáždění osob, ve kterém počet a hustota osob
převyšují normové hodnoty. Dělí se na vnitřní shromažďovací prostory uzavřené po obvodě a shora
stavebními konstrukcemi a venkovní shromažďovací prostory neuzavřené po obvodě a shora, avšak
vytvořené nebo vymezené stavebními konstrukcemi, popř. okolním terénem.
Vnitřní shromažďovací prostor je určen pro 250 a více osob a současně na osobu připadá půdorysná
plocha 5 m2 a méně. Při návrhu vnitřních shromažďovacích prostorů se přihlíží k jejich výškovému umístění
v budově – čím vyšší výškové pásmo (VP1, VP2 nebo VP3), tím jsou požadavky přísnější. Venkovní
shromažďovací prostot je určen pro 500 a více osob. Jedná se především o hlediště a sály kulturních
zařízení, velké haly a dvorany, výstavní prostory, zábavní centra, sportovní zařízení, velká obchodní centra
apod. Stěžejním úkolem požární ochrany v těchto prostorách je ochrana lidí před požárem a zajištění
podmínek pro evakuaci s přihlédnutím ke specifickým podmínkám (velká hustota osob) a možnosti vzniku
paniky. Únikové cesty ze shromažďovacích prostorů se řeší podle zásad ČSN 73 0802 4 s řadou zpřísnění.
Vždy se provádí posouzení nechráněných únikových cest z hlediska ohrožení osob zplodinami hoření a
kouřem, limituje se nejmenší dovolený počet východů, poměrné kapacity východů, jejich minimální šířky a
rozmístění. Přihlíží se k možné přítomnosti osob se sníženou pohyblivostí. Ze stavby s vnitřním
shromažďovacím prostorem musí být vždy navržena nejméně jedna úniková cesta, která svým provedením
odpovídá možnostem evakuace osob s omezenou schopností pohybu a orientace. V části provedení
a vybavení únikových cest jsou formulovány požadavky na směr otevírání dveří, použití panikového kování,
označování východů na evakuačních cestách, použití nouzového osvětlení a nouzového zvukového
systému. Jsou stanoveny požadavky na elektrické rozvody, nechráněné vzduchotechnické rozvody, apod.
Je zde zařazena Příloha B Zásady podrobného výpočtu předpokládané doby evakuace, Příloha C Panikové
kování a Příloha D Specifické požadavky na vybrané druhy shromažďovacích prostorů.
2.1.5 ČSN 73 0833 Požární bezpečnost staveb. Budovy pro bydlení a ubytování.
Požární bezpečnost budov pro bydlení a ubytování spočívá na stejných principech jako u všech jiných
staveb. Tyto budovy jsou však specifické tím, že člověk může být požárem zastižen ve spánku, takže jeho
reakce budou zpomalené. Dále je třeba rozlišit situaci, kdy osoby sice v budově spí, ale při trvalém bydlení
rodin nebo jednotlivců budovu důvěrně znají a mohou se ve vzniklé situaci dobře orientovat, od případu,
www.tacr.cz
6
kdy se lidé vyskytují v budově pouze po omezenou dobu, s budovou nejsou seznámeni, někdy může jít o
cizince, kteří neznají jazyk dané země aj.
Z technických a ekonomických důvodů je nutno odstupňovat požadavky na objekty stejného účelu, ale
odlišující se velikostí a počtem osob, které se mohou v budově vyskytnout (např. ubytování v malém
penzionu nebo větším hotelu).
Z uvedených zásad plyne následující třídění budov pro bydlení a ubytování - ČSN 9 :




budovy skupiny OB1 – rodinné domy a rodinné rekreační objekty s nejvýše třemi obytnými
buňkami, s jedním podzemním a s nejvýše třemi užitnými nadzemními podlažími (užitným
nadzemním podlažím je i podkrovní prostor, je-li tam pokoj apod.) a nejvýše s celkovou
půdorysnou plochou všech podlaží objektu do 600 m2. Budova skupiny OB1 přesahující
celkovou půdorysnou plochu 600 m2 se již posuzuje jako budova skupiny OB2;
budovy skupiny OB2 – bytové domy přesahující kritéria budov skupiny OB1 (např. mající více
než tři obytné buňky);
budovy skupiny OB3 – domy pro ubytování o projektované ubytovací kapacitě nejvýše 75 osob
umístěných nejvýše do 3. nadzemního podlaží, nebo nejvýše 55 osob umístěných mezi 1. až 8.
nadzemním podlažím;
budovy skupiny OB4 – domy pro ubytování s ubytovací kapacitou větší než OB3.
Požadavky na evakuační cesty:
Budovy skupiny OB1 – požadavky na nechráněnou únikovou cestu jsou stanoveny taxativně a týkají se
šířky komunikací a průchozích šířek dveří. Pouze u rodinného domu o ploše větší než 600 m 2 se délka
únikové cesty posuzuje jako u jiných nevýrobních objektů.
Budovy skupiny OB2 – zásadou je zaručit bezpečnost obyvatelů bytových domů po opuštění bytů.
Používají se nechráněné i všechny typy chráněných únikových cest, které musí vždy tvořit samostatný
požární úsek. Pro domy s určitým menším počtem obytných buněk jsou požadavky stanoveny taxativně,
v ostatních případech se únikové cesty navrhují na základě obecně daných pravidel.
Budovy skupiny OB3 – jsou kapacitně menší ubytovací objekty. Nejmenšími objekty dané skupiny jsou
ubytovací zařízení do dvou nadzemních podlaží s projektovanou ubytovací kapacitou nejvýše 20 osob.
Takový objekt může tvořit jeden požární úsek s jednou nechráněnou únikovou cestou délky do 20 m.
Ostatní objekty dané skupiny mohou mít nechráněné i chráněné únikové cesty, které musí vždy tvořit
samostatný požární úsek. Všechny únikové cesty vedoucí z obytných buněk musí mít nouzové osvětlení na
dobu alespoň 30 minut, bezpečnostní značení viditelné ve dne i v noci a značení vstupů do únikových cest
s uvedením čísla nadzemního nebo podzemního podlaží, kde se vstup nachází. Na únikových cestách nesmí
být umístěna zrcadla a jiné reflexní plochy. V budovách OB3, kde je ubytováno více než 20 osob, anebo kde
se počítá s ubytováním osob s omezenou schopností pohybu a/nebo orientace, je požadavek na zřízení
evakuačního výtahu. V budovách musí být instalována elektrická požární signalizace anebo zařízení
autonomní detekce a signalizace a doporučuje se je vybavit nouzovým ozvučovacím zařízením se
samočinným akustickým a vizuálním vyhlášením poplachu.
Budovy skupiny OB4 – jsou ubytovací objekty kapacitně větší než OB3. Požadavky na evakuaci
ubytovaných jsou nejpřísnější ze všech skupin budov pro bydlení a ubytování. Z obytných buněk jsou
obvykle požadovány dvě únikové cesty vedoucí různým směrem, zahrnující podle potřeby nechráněné i
chráněné únikové cesty. Jedna úniková cesta je povolena výjimečně. I nechráněné únikové cesty musí
tvořit samostatný požární úsek s limitovaným požárním zatížením a omezenou délkou k východu na volné
prostranství anebo ke vstupu do chráněné únikové cesty. Rozšiřují se požadavky na přetlakově větrané
chráněné únikové cesty. Všechny únikové cesty vedoucí z obytných buněk musí mít nouzové osvětlení na
dobu alespoň 30 minut, bezpečnostní značení viditelné ve dne i v noci a značení vstupů do únikových cest
s uvedením čísla a písmenného značení nadzemního nebo podzemního podlaží, kde se vstup nachází (např.
www.tacr.cz
7
6NP, 2PP). Na únikových cestách nesmí být umístěna zrcadla a jiné reflexní plochy. V budovách OB4
majících tři a více podlaží, musí být zřízen evakuační výtah. V budovách s více než 75 ubytovanými osobami
anebo vyššími než 22,5 m musí být instalována elektrická požární signalizace a nouzové ozvučovací
zařízením se samočinným akustickým a vizuálním vyhlášením poplachu. Tam, kde není požadována
elektrická požární signalizace, musí být instalováno zařízení autonomní detekce a signalizace.
2.1.6 ČSN 73 0834 Požární bezpečnost staveb. Změny staveb
Při změnách staveb (nástavbách, přístavbách a přestavbách) je třeba vzít v úvahu období, kdy byl objekt
projektován. Jedná-li se o budovu projektovanou podle starších předpisů s jinou filozofií požárního
zabezpečení, byla by ustanovení současného souboru norem PBS nepřiměřeně tvrdá a jejich provedení
technicky a ekonomicky náročná. Naopak některé změny staveb nezhoršují způsob stávajícího požárního
zabezpečení objektu, který může být dostatečný. Proto přístup k návrhu požární ochrany objektů při
změnách staveb je diferencovaný.
Změny staveb se podle rozsahu a dopadu na požární bezpečnost stavby třídí takto – ČSN 10:
skupina I - změny staveb s uplatněním omezených požadavků požární bezpečnosti;
skupina II - změny staveb s uplatněním specifických požadavků požární bezpečnosti;
skupina III - změny staveb s plným uplatněním požadavků současných norem požární
bezpečnosti.
Změna staveb skupiny I představuje nepodstatné úpravy a v podstatě uvádí budovy do původního stavu
výměnou opotřebovaných částí, popř. se provede instalace nových systémů technického nebo
technologického zařízení. Může se jednat i o změny členění vnitřního prostoru, aniž by nově vznikl
z menších místností prostor větší než 100 m2. Tyto změny staveb za určitých předpokladů nevyžadují žádné
úpravy vyvolané požadavky požární bezpečnosti. Postup pro změnu staveb skupiny I lze uplatnit i u změn
staveb projektovaných již podle kodexu norem řady ČSN 73 08xx.
Změna staveb skupiny III je natolik podstatnou změnou (a - nádstavba o více než jedno podlaží, b přístavba, jíž vznikne požární úsek tvořený z více než 50 % podlahové plochy přístavbou, nebo c - výměna
nosné stropní konstrukce v rozsahu větším než 75 %), že se celý objekt musí řešit jako novostavba
s respektováním současných požadavků požární bezpečnosti.
Změnou staveb skupiny II jsou všechny změny, které nelze zatřídit do skupin I a III. Právě těmto
změnám je věnována podstatná část ČSN 73 0834 10, která uplatňuje u staveb skupiny II stejné
principiální požadavky jako u novostaveb, vše však s přípustnými úlevami.
Únikové cesty při změně stavby skupiny II.
Druhy únikových cest – nechráněné a chráněné únikové cesty typu A, typu B a typu C - používané
v kmenové normě ČSN 73 0802 jsou rozšířeny o částečně chráněnou únikovou cestu v pěti možných
variantách odlišujících se druhem prostoru, kterým je tato cesta vedena a způsobem jejich odvětrání.
Pokud se jedná o jedinou částečně chráněnou únikovou cestu, je její použití omezeno a je omezen počet
osob, které ji mohou použít. Dále je limitována mezní doba evakuace pro jednu nebo více částečně
chráněných únikových cest. Částečně chráněná úniková cesta může nahradit chráněnou únikovou cestu
typu A., u bytových netypových domů a objektů OB3 může nahradit i chráněnou únikovou cestu typu B.
Další úlevy se týkají volného prostranství, šířek únikových cest, podchodné výšky, provedení výtahu,
stavebních konstrukcí únikové cesty aj.
Změny staveb bytových domů na keramické nebo silikátové bázi, které byly projektovány podle
typových podkladů schválených do konce roku 1994, lze na rozdíl od obecné zásady rovněž posuzovat jako
změny staveb se specifickými úlevami. Zásady řešení jsou popsány v Příloze A ČSN 73 0834 10 a reagují
především na vytváření požárních úseků, požárně bezpečný návrh půdních nástaveb, předělování
instalačních šachet v úrovních stropů, zasklívání balkonů nebo lodžií aj. Zvláštní pozornost je věnována
zabezpečení úniku osob.
www.tacr.cz
8
Změny staveb se často týkají změn staveb památkově chráněných. U budovy, která je prohlášena za
kulturní památku, je třeba při zajišťování požární bezpečnosti zvolit odlišný postup než při posuzování
běžných objektů. Požární zabezpečení změn staveb památkově chráněných objektů s unikátními prvky či
sbírkami má být vždy řešeno individuálně podrobnou analýzou konkrétních podmínek objektu. Svou roli
sehrává i povinnost vybavovat významné objekty elektrickou požární signalizací, samočinným stabilním
hasicím zařízením nebo dalšími požárně bezpečnostními zařízeními.
Technická řešení přispívající ke zvýšení ochrany kulturních památek se kombinují s organizačními
opatřeními tak, aby provoz v budově odpovídal jejím parametrům. Míní se tím, kromě jiného, např. i
omezování počtu osob v prohlídkových skupinách úměrně k šířkám stávajících únikových cest.
2.1.7 ČSN 73 0835 Požární bezpečnost staveb. Budovy zdravotnických zařízení a sociální
péče
Budovy zdravotnických zařízení a sociální péče se podle ČSN 73 0835 11 třídí:
Ambulantní zdravotnická zařízení: skupiny AZ 1 s nejvýše třemi lékařskými pracovišti
skupiny AZ 2 s více než třemi lékařskými pracovišti
Lůžková zdravotnická zařízení:
skupiny LZ 1 – do 15 lůžek pro dospělé nebo 10 lůžek pro děti
skupiny LZ 2 s více lůžky než u LZ 1
Zařízení sociální péče:
domy s pečovatelskou službou
ústavy sociální péče
Zvláštní zdravotnická zař. pro děti: kojenecké ústavy a dětské domovy do tří let
jesle
Zajištění požadované úrovně požární bezpečnosti zdravotnických budov, především nemocnic a jiných
zařízení s lůžkovými jednotkami patří k náročnějším úlohám požárně bezpečnostního inženýrství. Opatření
směřují k důslednému dělení na požární úseky poměrně malých rozměrů, vyřešení evakuace osob
s omezenou schopností pohybu a orientace anebo neschopných samostatného pohybu, omezení
hořlavých hmot ve stavebních konstrukcích a přesun některých činností z lidského činitele na požárně
bezpečnostní zařízení.
Požadavky na únikové cesty ze zařízení LZ 2:
Z lůžkových jednotek, anesteziologicko resuscitačního oddělení, jednotky intenzivní péče a operačního
oddělení musí být umožněna evakuace po rovině do sousedního požárního úseku nebo na volné
prostranství. Sousední požární úsek musí být plošně navržen pro pacienty daného i sousedního požárního
úseku, musí navazovat na chráněnou únikovou cestu nebo na východ z objektu a mít přirozené nebo
umělé větrání požadovaného provedení. Použití jedné únikové cesty je omezeno přípustným počtem osob
a délkou cesty. Dále je podle výšky budovy předepsán nejmenší počet a nejnižší typ chráněné únikové
cesty. Není dovoleno prodlužovat mezní délky únikových cest. Alespoň jedno schodiště musí umožňovat
manipulaci s nosítky. V objektech s lůžkovými jednotkami, anesteziologicko resuscitačním oddělením,
jednotkou intenzivní péče a s operačním oddělením umístěnými ve 4. NP a dalších nadzemních podlažích,
musí být zřízeny evakuační výtahy pro dopravu pacientů neschopných samostatného pohybu. Přepravní
kapacita evakuačních výtahů se stanoví výpočtem 11, 14. Nezávislý zdroj elektrické energie pro zajištění
nepřerušené dodávky elektrické energie musí zajistit její dodávku alespoň po dobu 45 minut. Únikové
cesty používané pacienty musí mít nouzové osvětlení a vyznačen směr úniku. Objekty LZ 2 musí být
vybaveny domácím bezpečnostním značením viditelným ve dne i v noci a značením vstupů do únikových
cest s uvedením čísla a písmenného značení nadzemního nebo podzemního podlaží, kde se vstup nachází
(např. 5NP, 2PP). Rovněž musí být instalováno ozvučovací zařízení s možností selektivního volání. Na
únikových cestách nesmí být umístěna zrcadla a jiné reflexní plochy. Pokud objekt skupiny LZ 2 je navržen
pro více než 50 lůžek dospělých nebo 20 lůžek pro děti, musí být vybaven elektrickou požární signalizací.
www.tacr.cz
9
2.1.8 ČSN 73 0842 Požární bezpečnost staveb. Objekty pro zemědělskou výrobu
Objekty pro zemědělskou výrobu zahrnují stáje, sklady, objekty pro pěstování rostlin, popř. hub,
objekty pro posklizňovou úpravu zemědělských plodin a objekty pro výrobu krmných směsí 12. Mezi
zemědělské objekty patří i silová skladová hospodářství, které mají charakter otevřeného technologického
zařízení.
Únikové cesty pro osoby v zemědělských objektech
Únikové cesty pro osoby se posuzují podle obecných pravidel. Vzhledem k charakteru zemědělských
objektů se jedná především o nechráněné únikové cesty. Za únikovou cestu pro osoby lze považovat i
evakuační cestu pro zvířata. Pouze u provozní skupiny silového skladového hospodářství, kde horní
vodorovná doprava je vedena výše než 22,5 m nad úrovní 1. nadzemního podlaží, musí z prostoru nad
silem vést nejméně dvě únikové cesty, přičemž alespoň u jedné z nich musí být část cesty sloužící pro
sestup provedena jako částečně chráněná úniková cesta.
Evakuační cesty pro zvířata
Kromě únikových cest pro osoby se v některých zemědělských objektech navrhují evakuační cesty pro
zvířata, které musí umožnit evakuaci zvířat ze stájí na volné prostranství. Volné prostranství může tvořit
např. výběh. Evakuační cesty pro zvířata se nepožadují v případech, kde by evakuace nebyla vzhledem ke
druhu a způsobu ustájení zvířat technicky realizovatelná, popř. byla nepřiměřeně finančně nákladná.
Evakuační cesty pro zvířata nejsou požadovány ve vícepodlažních stájích, stájích pro chov drůbeže a
drobných zvířat, stájích s klecovým odchovem a stájích s ustájením telat v profylaktoriích a mléčné výživě.
V těchto stájích se doporučuje instalovat alespoň zařízení pro odvod kouře a tepla.
Požadavky na evakuační cesty pro zvířata závisí na druhu ustájených a/nebo chovaných zvířat a jejich
počtu. Ze stájového prostoru musí – až na výjimky – vést různým směrem minimálně dvě únikové cesty.
Největší délky a minimální šířky únikových cest včetně rozměrů dveří, vrat a průlezů jsou předepsány.
Rovněž jsou omezeny počty zvířat připadající na jednu únikovou cestu.
ČSN 73 0845 Požární bezpečnost staveb. Sklady
Podle této normy 13 se navrhují prostory ve stavebních objektech určené pro skladování,
s půdorysnou plochou požárního úseku skladu větší než:
a) 150 m2 v podzemních podlažích; u objektů, které mají nad podzemním podlažím nejvýše jedno
nadzemní podlaží, může být půdorysná plocha dvojnásobná;
b) 300 m2 v nadzemních podlažích u vícepodlažních objektů;
c) 600 m2 u jednopodlažního objektu sloužícího současně jiným účelům;
d) 1000 m2 u jednopodlažního objektu sloužícího (kromě doprovodných provozů) pouze skladování.
Jiné skladovací objekty lze navrhovat podle pravidel pro nevýrobní nebo výrobní objekty.
Požadavky na únikové cesty ve skladech
Ve skladech se navrhují dvě únikové cesty, které musí být vždy použitelné i pro protipožární zásah.
Jedna úniková cesta je povolena výjimečně při délce do 20 m.
Souvislé regály a podobně uspořádané sklady se souvislou délkou pevného skladovacího vybavení musí
mít po 30 m vytvořeny průchody na celou hloubku regálu.
Sklady s blokovým skladováním musí mít vymezeny a udržovány únikové komunikace.
Dopravní zařízení (jeřáby, zakladače apod.) musí mít při výpadku dodávky elektrické energie zajištěno
dojetí k únikové cestě nebo náhradní únikové možnosti.
Sklady vybavené elektrickou požární signalizací musí mít samočinné a dálkové ovládání zvukového
signálu.
Ve skladech musí být provedeno bezpečnostní značení únikových cest svítícími značkami. Doporučuje
se provést doplňkové značení a nouzové osvětlení ve výšce do 0,5 m nad podlahou zaručující viditelnost
při zakouření prostoru skladu.
www.tacr.cz
10
2.2
POŽADAVKY POŽÁRNÍ OCHRANY NA ÚNIKOVÉ CESTY PŘI UŽÍVÁNÍ STAVBY PODLE
VYHLÁŠKY Č. 23/2008 SB. VE ZNĚNÍ POZDĚJŠÍCH PŘEDPISŮ.
Dokončenou stavbu, popř. její část schopnou samostatného užívání, pro niž bylo vydáno stavební
povolení anebo bylo provedeno ohlášení stavebnímu úřadu, lze užívat jen na základě oznámení
stavebnímu úřadu anebo kolaudačního souhlasu. Stavební úřad může také na základě žádosti stavebníka
vydat časově omezené povolení k předčasnému užívání stavby. Stavbu lze užívat jen k účelu vymezenému
v oznámení o užívání stavby nebo v kolaudačním souhlasu (popř. v dalších dokumentech uvedených ve
stavebním zákoně). Změna v účelu užívání stavby, popř. v podstatném rozšíření výroby a změna v činnosti,
jejíž účinky by mohly ohrozit veřejné zdraví, život a zdraví zvířat, bezpečnost nebo životní prostředí, je
přípustná jen na základě písemného souhlasu stavebního úřadu.
2.2.1 Úpravy interiéru během užívání stavby
a) hořlavé látky nebo látky, které při hoření nebo tepelném rozkladu odkapávají nebo odpadávají,
nesmí být použity nad místy, kudy unikají osoby a ve shromažďovacích prostorech v celém podhledu a
prostoru pod stropem;
b) hořlavé látky uvedené v písmeni a) nesmí být použity pod stropem i v jiných prostorech určených pro
více než 10 osob, pokud celková plocha použití této látky zahrnuje více než 30 % plochy pod stropem.
Hořlavé látky nesmí být dále použity v prostoru pod stropem přede dveřmi a za dveřmi, a to v ploše
odpovídající trojnásobku šíře dveří, vymezené částí kruhu k ose dveří.
c) hořlavé látky nebo látky, které při hoření nebo tepelném rozkladu jako hořící odkapávají nebo
odpadávají, nesmí být rovněž použity nad venkovním shromažďovacím prostorem.
2.2.2 Povolené hořlavé látky v prostorech chráněné únikové cesty
Na chráněné únikové cestě lze umístit hořlavý předmět za těchto podmínek
a) vzdálenost hořlavého předmětu od části stavby z hořlavých hmot s výjimkou podlahy nebo jiného
hořlavého předmětu musí bránit přenesení hoření, přičemž tato vzdálenost nesmí být menší než 2 m,
b) hořlavý předmět nebo jeho část nesmí být – až na výjimky - z plastu,
c) hořlavý předmět nesmí být umístěn na strop nebo podhled nebo do prostoru pod stropem nebo
podhledem v části chráněné únikové cesty určené pro pohyb osob nebo činnost jednotek požární ochrany,
d) hořlavý předmět musí být připevněn tak, aby nedošlo k jeho uvolnění při úniku osob nebo při
činnosti jednotek požární ochrany,
e) v prostoru chráněné únikové cesty lze na stěnu o ploše 60 m2 umístit pouze jeden hořlavý předmět.
Na podlaží chráněné únikové cesty nesmí být umístěny více než tři hořlavé předměty,
f) hořlavý předmět ve tvaru „nástěnky" nesmí být v prostoru chráněné únikové cesty umístěn, je-li větší
než 1,3 m2 při tloušťce 4 mm; umístění jiných hořlavých předmětů, je možné pouze tehdy, bude-li
dosaženo nejméně stejné úrovně požární bezpečnosti, přičemž plocha 1,3 m2 nesmí být překročena.
V prostoru chráněné únikové cesty lze dále umístit
a) jeden malý závěsný automat na nápoje, jiné zboží nebo službu pro tři podlaží,
b) květinovou výzdobu z plastů, pokud průmět plochy této výzdoby na stěnu není větší než 0,5 m2 a
hloubka této výzdoby nepřesahuje 0,1 m. Při umístění této výzdoby nesmí být omezena minimální šířka
únikové cesty stanovená výpočtem.
Další hořlavý předmět lze v prostoru chráněné únikové cesty umístit, jestliže
a) jde o židli z nehořlavé konstrukce s čalouněnou úpravou. Při umístění více než dvou židlí, musí být
tyto z nehořlavé konstrukce a zároveň musí být splněna podmínka, že čalounický materiál vyhovuje
z hlediska zápalnosti,
www.tacr.cz
11
b) jde o jiný sedací nábytek, jehož čalouněná část musí splňovat podmínku zápalnosti a jeho konstrukce
je vyrobena z materiálu, který splňuje tyto požadavky - třídu reakce na oheň nejméně D a zároveň velikost
předmětu nesmí být o rozměrech větších, než jsou obvyklé u běžné židle.
Předměty uvedené výše nesmí svým umístěním,
a) ovlivňovat pohyb osob v chráněné únikové cestě nebo při vstupu nebo výstupu z ní, zejména při
převržení, pádu nebo odvalení,
b) zasahovat do minimální šíře chráněné únikové cesty
c) bránit otevírání či zavírání dveří na této komunikaci nebo na vstupu nebo výstupu z ní.
Při umístění prvku bezpečnostního systému v chráněné únikové cestě musí být prvek připevněn tak,
aby nedošlo k jeho uvolnění při úniku osob nebo při činnosti jednotek požární ochrany, nesmí být ovlivněn
pohyb osob v chráněné únikové cestě a nesmí bránit otevírání či zavírání dveří na této komunikaci nebo na
vstupu nebo výstupu z ní. Vzdálenost hořlavého předmětu od části stavby z hořlavých hmot nebo jiného
hořlavého předmětu musí bránit přenesení hoření.
Hořlavý předmět umělecké či historické hodnoty v chráněné únikové cestě
V chráněné únikové cestě lze umístit jeden hořlavý předmět umělecké či historické hodnoty
nepřesahující rozměry 2 x 2 m za podmínky, že je stavba v této části zajištěna
a) elektrickou požární signalizací a zároveň stabilním hasicím zařízením, nebo
b) elektrickou požární signalizací a osobou schopnou provést prvotní hasební zásah po dobu
přítomnosti osob ve stavbě.
c) hořlavý předmět nesmí zasahovat do prostoru chráněné únikové cesty víc než 5 cm.
d) textilní hořlavé předměty nejsou přípustné.
2.3
UMÍSTĚNÍ NEHOŘLAVÝCH PŘEDMĚTŮ
a) nehořlavý předmět musí být připevněn tak, aby nedošlo k jeho uvolnění při úniku osob nebo při
činnosti jednotek požární ochrany,
b) nesmí ovlivňovat pohyb osob v chráněné únikové cestě nebo při vstupu nebo výstupu z ní, zejména
při převržení, pádu nebo odvalení,
c) nesmí zasahovat do minimální šíře chráněné únikové cesty
d) nesmí bránit otevírání či zavírání dveří na této komunikaci nebo na vstupu nebo výstupu z ní.
V části únikové cesty mající funkci požární předsíně nesmí být umístěny hořlavé předměty.
2.4
POŽADAVKY NĚKTERÝCH ZAHRANIČNÍCH DOKUMENTŮ NA EVAKUACI OSOB
Výzkum evakuace osob je dlouhodobou záležitostí. První výsledky výzkumných prací byly publikovány
přibližně již v roce 1930. Na úvodní výzkum navazovaly další teoretické i experimentální práce. Důvodem
byla zejména neštěstí (úmrtí) při akcích, kde docházelo ke kumulaci většího počtu osob. Následně, s měnící
se výstavbou, zejména stavbami výškového charakteru, byly výzkumné práce směřovány také k této
oblasti. Výzkumy byly realizovány zejména v tehdejším Sovětském svazu, Japonsku, Velké Británii a USA.
NFPA 101 Life Safety Code. (Quincy: National Fire Protection Association, 2012).
Dokument stanoví základní požadavky při hodnocení evakuace osob. V textu je popsána klasifikace
osob a možná nebezpečí při požárech, prostředky evakuace, ochranné prvky staveb podporující evakuaci,
specifické požadavky na určité typy staveb (shromažďovací prostory, vzdělávací zařízení, zdravotnická
zařízení, nápravná zařízení, bytové a ubytovací objekty, stavby sociálních služeb, obchodní domy,
kancelářské objekty, průmyslové a skladové objekty).
ISO/TR 13387-8 Fire safety engineering Part 8: Life safety – Occupant behaviour, location and
condition (Geneva: ISO, 1999).
www.tacr.cz
12
Norma pracuje s filosofií obvyklou pro postupy požárního inženýrství a vnímá evakuaci osob a jejich
bezpečnost jako jeden ze subsystémů celkového konceptu řešení, který spolupracuje s tzv. globální
sběrnicí (centrum vstupních a výsledných údajů).
Principiálně se z pohledu evakuace zabývá čtyřmi hlavními oblastmi, kterými je řešení budovy a
strategie zajištění bezpečnosti osob při mimořádných událostech, charakteristikou obyvatel, dynamikou
požáru a vlivem hasebního zásahu. Proces evakuace je rozdělen do dvou základních etap, tj. doby do
zahájení evakuace a doby pohybu osob objektem. Pozornost je věnována popisu účinků průvodních jevů
požáru a psychologii evakuovaných osob při požárech. Rozvedeny jsou rovněž požární modely, které
mohou být při řešení evakuace využity.
Proulx, G.: Movement of People: The Evacuation Timing (SFPE Handbook of Fire Protection
Engineering. Third Edition, Section 3, Chapter 13. Quincy: National Fire Protection Association, 2002, s.
342-364, ISBN 087765-451-4).
Text popisuje problematiku stanovení doby do zahájení evakuace a pohybu osob objektem (doby RSET,
ASET). Popsány jsou jevy, které mohou tyto doby pozitivně i negativně ovlivnit.
Jsou prezentovány principy tzv. efektivní šířky evakuační cesty a evakuační procedury (současná nebo
postupná evakuace osob).
Pozornost je věnována popisu realizovaných experimentů a prezentaci jednoduchých matematických
rovnic, které umožňují prognózovat dobu evakuace osob a to zejména z výškových objektů
administrativního charakteru.
Dále je pojednání zaměřeno na evakuaci osob s určitými zdravotními handicapy. Pro tyto osoby byla
rychlost pohybu stanovená experimentálně. Prezentované údaje je nezbytné při pravidelném nebo
trvalém výskytu osob tohoto charakteru zohlednit.
Text byl později upraven, částečně zjednodušen a doplněn o nové poznatky v materiálu, jehož autorem
je opět Proulx, G.: Evacuation Time (SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. Fourth Edition, Section
3, Chapter 12. Quincy: National Fire Protection Association, 2008, s. 355-372, ISBN-10: 0-87765-821-8,
ISBN-13: 978-0-87765-821-4).
Nelson, E. H., Mowrer, F. W.: Emergency Movement (SFPE Handbook of Fire Protection Engineering.
Third Edition, Section 3, Chapter 14. Quincy: National Fire Protection Association, 2002, s. 367-379, ISBN
087765-451-4).
Text prezentuje metody pro stanovení některých parametrů evakuace, zejm. rychlosti pohybu osob a
posouzení kapacity únikových cest. Evakuace osob je posuzována jako pohyb proudů, které mohou zůstat
beze změn nebo se v průběhu evakuace mění (slučují, rozdělují).
Výpočetní postupy jsou doplněny souvisejícími grafy, které dokumentují významné souvislosti, tj.
„hustotu osob – rychlost pohybu – kapacitu únikových cest“.
Jsou rozvedeny jevy, které mohou negativně působit na evakuaci osob (např. výskyt kouře s toxickými
účinky).
Kuligowski, G. E.: Computer Evacuation Models for Buildings (SFPE Handbook of Fire Protection
Engineering. Fourth Edition, Section 3, Chapter 17. Quincy: National Fire Protection Association, 2008, s.
465-478, ISBN-10: 0-87765-821-8, ISBN-13: 978-0-87765-821-4).
Text popisuje filosofii modelů využitelných pro posuzování evakuace osob, rozdíl mezi empirickými,
výpočetními a manuálními postupy.
Prezentovány jsou projektové požadavky z hlediska principů a vstupních údajů a především členění
modelů z různých pohledů. Kategorie systémového členění zahrnuje především stáří modelu, distribuci a
cenu, metodu modelování, druh a rozsah požadovaných vstupních údajů, charakter výstupů, kvalitu
modelu. Kategorie konkrétního členění popisuje jednotlivé druhy dostupných modelu a jejich
charakteristiky.
Fire Protection Handbook (Nineteenth Edition. Quincy: National Fire Protection Association, 2008, 3138
s., ISBN 0-87765-474-3).
www.tacr.cz
13
Publikace se zabývá popisem bezpečnostních opatření a filosofii požární bezpečnosti v celé škále
oblastí. Jednou z dílčích částí je rovněž evakuace osob, kde jsou prezentovány základní principy, např. doba
do zahájení evakuace a doba průchodu osob objektem, některé jednoduché rovnice pro stanovení
rychlosti pohybu osob a posouzení kapacity únikové cesty, včetně souvisejících aspektů ovlivňujících
evakuaci.
2.5
LITERATURA
1
Zákon č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů
2
Vyhláška č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb, ve znění vyhlášky číslo
268/2011 Sb., kterou se mění vyhláška č. 23/2008 Sb.
3
Vyhláška č. 246/2001 Sb., o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního
dozoru (vyhláška o požární prevenci).
4
ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb (PBS). Nevýrobní objekty.
5
ČSN 73 0804 PBS. Výrobní objekty.
6
ČSN 73 0810 PBS. Společná ustanovení.
7
ČSN 73 0818 PBS. Obsazení objektů osobami.
8
ČSN 73 0831 PBS. Shromažďovací prostory.
9
ČSN 73 0833 PBS. Budovy pro bydlení a ubytování.
10 ČSN 73 0834 PBS. Změny staveb.
11 ČSN 73 0835 PBS. Budovy zdravotnických zařízení a sociální péče.
12 ČSN 73 0842 PBS. Objekty pro zemědělskou výrobu.
13 ČSN 73 0845 PBS. Sklady.
14 ČSN 27 4014 Bezpečnostní předpisy pro konstrukci a montáž výtahů – Zvláštní úpravy výtahů
určených pro dopravu osob nebo osob a nákladů – Evakuační výtahy. 2007
[15] NFPA 101 Life Safety Code. Quincy: National Fire Protection Association, 2012.
[16] ISO/TR 13387-8 - Part 8: Life safety -- Occupant behaviour, location and condition. Geneve, ISO,
1999.
[17] Fire Protection Handbook. Nineteenth Edition. Quincy: National Fire Protection Association, 2008,
3138 s., ISBN 0-87765-474-3.
[18] Proulx, G.: Evacuation Time. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. Fourth Edition, Section
3, Chapter 12. Quincy: National Fire Protection Association, 2008, s. 355-372, ISBN-10: 0-87765-8218, ISBN-13: 978-0-87765-821-4.
[19] Nelson, E. H., Mowrer, F. W.: Emergency Movement. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering.
Third Edition, Section 3, Chapter 14. Quincy: National Fire Protection Association, 2002, s. 367-379,
ISBN 087765-451-4.
www.tacr.cz
14
3
3.1
ČESKÉ PUBLIKACE O SIMULACI PĚŠÍCH
PROJEKT „OPTIMALIZACE USPOŘÁDÁNÍ ZAŘÍZENÍ PRO PŘEPRAVU OSOB V
PŘESTUPNÍCH UZLECH VEŘEJNÉ HROMADNÉ DOPRAVY“
Projekt si kladl za cíl vytvořit, doposud citelně chybějící, metodiku úprav jak železničních stanic a
zastávek, tak přestupních uzlů VHD, která se stane účinným a prakticky využitelným nástrojem při
projektech jejích rekonstrukcí. Metodika podává návod obecnými postupy i na konkrétních příkladech, jak
má vypadat podoba a rozsah zařízení pro osobní přepravu v železničních stanicích a zastávkách a stanoví
ideální míru poskytovaných informací cestující veřejnosti. Metodika dále na základě multikriteriální a
rizikové analýzy představuje postup určení takové varianty úprav železničních stanic, aby byl
maximalizován celospolečenský užitek, a vytváří aparát pro stanovení reálných přestupních dob v uzlech
VHD.
Průzkumy v konkrétních vybraných lokalitách byla zjištěna reálná rychlost nástupu a výstupu cestujících
v závislosti na výšce nástupní hrany a typu vozidla. Dále byla prověřena propustnost přístupů na nástupiště
a rychlost pěšího proudu při přesunu po nástupišti, jednotlivých druzích přístupových cest a na schodišti.
Na základě toho byla namodelována reálná situace při přestupu v rámci uzlu VHD, v němž kromě
přestupních dob byla zkoumána i bezpečnost cestujících a vliv přestupů na změny v plánovaném obsazení
kolejí a z toho plynoucího omezení propustnosti železniční stanice. Následně byla vytvořena typová řada
uzlů VHD, na které byla metodika aplikována. Posuzován byl také systém technologických postupů v
železniční stanici při zajišťování přestupních vazeb i vliv uspořádání zařízení pro osobní přepravu a
rozmístění vlaků na celkovou stabilitu systému. Metodika, prověřená rizikovou a multikriteriální analýzou,
je nástrojem pro volbu podoby zařízení pro osobní přepravu v konkrétních uzlech VHD.
Odpovědným řešitelem byl Ing. Martin Jacura, Ph.D., dalšími řešiteli byli Ing. Lukáš Týfa, Ph.D., Ing.
Ondřej Havlena, Ing. Martin Vaněk, Ing. Marián Svetlík, Ing. Tomáš Javořík (v roce 2010 ještě Ing. David
Pöschl).
Z projektu je v souvislosti se simulacemi pěších zajímavá především publikace „Simulační modely
pěších proudů“ od autorů David Pöschl, Lukáš Týfa. Jejich článek přináší přehled vybraných matematických
modelů popisujících pěší dopravní proud. Jsou popsány jejich základní principy a jejich využití v
simulačních nástrojích. V závěru je stručně popsán způsob práce s jedním ze simulačních programů.
3.2
PROJEKT SAFETUN A TP229
Projekt SAFETUN nese název „Harmonizace bezpečnosti tunelů pozemních komunikací s požadavky
Direktivy 2004/54/ES a optimalizace tunelů z hlediska bezpečnosti“. V rámci projektu byla vytvořena
„Uživatelská příručka pro využití programu Simulex“ a provedena simulace evakuace osob ze silničního
tunelu.
Dokument navazuje na výzkumnou zprávu 269/08 "Simulace evakuace osob ze silničního tunelu", která
byla vyhotovena v roce 2008 a je součástí výroční zprávy za rok 2008 projektu SAFETUN. Cílem této
příručky je objasnit využití simulačního programu k simulování evakuace osob z tunelu a napsat podrobný
návod k použití. V rámci projektu SAFETUN byl řešitelem zakoupen simulační program, který slouží
www.tacr.cz
15
převážně k simulaci evakuace osob z budov. Tento program lze také použít k evakuaci osob ze silničního
tunelu. Počítačový program Simulex je od společnosti Integrated Environmental Solution Ltd., pocházející z
Velké Británie.
TP229 „Bezpečnost v tunelech pozemních komunikací“ obsahuje také kapitolu s názvem „Modely
evakuace založené na simulačních programech“, která čerpá i z výsledků projektu SAFETUN. Technické
podmínky mimo jiné konstatují: „Metody pro zjišťování počtu ohrožených osob založené na analýze
scénářů mohou být v současné době poměrně přesné a s malým stupněm neurčitosti, neboť pozice vozidel
v tunelu lze odvodit z mikrosimulačních programů simulujících jízdu vozidel po pozemních komunikacích.
Metody byly mnohokrát ověřeny a jsou základem dopravního inženýrství. Díky znalosti rozložení vozidel v
době po vzniku události lze poměrně přesně odhadnout počet ohrožených osob. Pro výpočet vlastní
evakuace je tímto dokumentem navržena explicitní hodnota pro dobu zjištění – 120 s a dobu reakce – 90 s.
Těmito technickými podmínkami je doporučeno používat modely simulující únik osob, které jsou velmi
věrné, neboť mají implementován psychomotorický model pro pohyb davu osob.“
3.3
AKADEMICKÉ PRÁCE
Simulací evakuace se zabývá např. Katedra požární ochrany a ochrany obyvatelstva na Fakultě
bezpečnostního inženýrství VŠB – TU Ostrava. Zmínit lze např. jejich publikaci „Simulace evakuace osob
vlakové soupravy v železničním tunelu“ z roku 2012 (Ing. Petr Kučera, Ph.D., Ing. Isabela Bradáčová, CSc.).
Autoři jsou rovněž členy řešitelského týmu tohoto projektu TAČR.
Mezi dalšími akademickými pracemi lze nalézt projekty zabývající se např. evakuací nemocnice nebo
stadionu, a to na různých softwarových platformách, jako např. SIMUL8 nebo MATLAB.


Matematická „Simulace evakuace návštěvníků koncertu v klubu“ je jednou ze
studentských prací provedených na dopravní fakultě ČVUT. Autor Jan Votoupal zjišťoval dobu
evakuace klubu při zadaném počtu návštěvníků. Model reprezentoval krajní situaci, kdy jsou
lidé odkázáni pouze na jeden východ. Zároveň předpokládal šíření nebezpečí po celém klubu
(např. oheň). Výstupem modelu byl čas, za který se všichni návštěvníci bezpečně dostanou ven.
Z dalších prací lze zmínit např. diplomovou práci na VŠE autora Bc. Jakuba Nováka s názvem
„Simulace evakuace nemocnice“. Zabývá se problematikou bezpečnosti v nemocničním
prostředí. V práci je vytvořen nový celoplošný evakuační plán pro monoblok Nemocnice pro
dospělé Fakultní nemocnice v Motole. Evakuační plán zahrnuje všechny činnosti od vyhlášení
evakuace po odvoz posledního pacienta z nemocnice. Pro vytvořený evakuační plán jsou v
práci sestaveny čtyři simulační modely v programu SIMUL8. Pomocí těchto modelů je
evakuační plán otestován a modely poskytují kvantitativní hodnoty, dle kterých se lze na
případnou evakuaci lépe připravit.
www.tacr.cz
16
4
ZAHRANIČNÍ PUBLIKACE, PŘÍRUČKY A SMĚRNICE
Kapitola uvádí přehled zahraničních publikací, příruček nebo směrnic. Uvádí několik knižních publikací
vztahujících se k předmětu výzkumného projektu, v případě směrnice RIMEA uvádí podrobnou rešerši,
jelikož se jedná o dokument zásadního významu ve vztahu k hlavnímu výstupu projektu.
4.1
KNIŽNÍ PUBLIKACE
Knižní publikace věnující se problematice simulace pěších jsou většinou editovanými sbírkami
odborných článků různých autorů. Zde uvádíme některé z nich:

Pedestrian behavior: models, data collection and applications1
Jde o editovanou publikaci složenou z příspěvků různých autorů. Kromě teoretických aspektů dynamiky
pěších a jejich simulace popisuje také poznatky z několika studií, např. o chování chodců v obchodních
centrech asijských měst nebo o aplikaci diskrétního rozhodovacího modelu pro World Expo 2010. Na závěr
uvádí komparativní studii pohybu chodců.

Pedestrian and Evacuation Dynamics2
Jde o sérii sborníků konferencí se stejným názvem. Editory bývá kolektiv autorů v čele s Michaelem
Schreckenbergem Universität Duisburg-Essen, pravidelně obsahuje soubor článků od mnoha autorů
s rozdělením do tří oblastí:
o
o
o

Dynamika pěších;
Simulace evakuace;
Evakuace lodí.
Pedestrian Dynamics3
Teoreticky zaměřená publikace, která se věnuje zejména matematickým základům modelování a
simulace proudu pěsích.

Virtual crowds: methods, simulation and control4
Kniha je zaměřená na techniku a požadavky pro simulaci rozsáhlých virtuálních lidských populací (davů).
Je rozdělena do kapitol Úvod / Průzkum metodologie simulace davů / Individuální rozdíly v davech /
Rámec / Lokální pohyb / Výběr trasy s komunikací a rolemi / Funkční davy / Inicializace a scénář /
Hodnocení davů.
1
Pedestrian behavior: models, data collection and applications. 1st ed. Editor Harry Timmermans. Bingley:
Emerald, 2009, xiv, 344 s. ISBN 978-1-848-55750-5.
2
Pedestrian and evacuation dynamics. Berlin: Springer, c2002, xix, 452 s. ISBN 35-404-2690-6.
3
KACHROO, Pushkin, Pedestrian dynamics. New York: Springer, 208, xiv, 233 p. ISBN 978-3-540-75561-6.
4
NURIA PELECHANO, Jan M. Virtual crowds: methods, simulation, and control. San Rafael, Calif.: Morgan, 2008.
ISBN 978-159-8296-419.
www.tacr.cz
17
4.2
RIMEA
RIMEA (Richtlinie für Mikroskopische Entfluchtungsanalysen) je německá směrnice pro mikroskopické
evakuační analýzy. Vznikla v rámci projektu RIMEA s přispěním expertů z Německa, Rakouska a Švýcarska a
je nadále podporována a vyvíjena stejnojmenným sdružením. Níže přinášíme rešerši tohoto dokumentu.
4.2.1 Cíle
Cílem směrnice je stanovení metodiky pro tvorbu simulačních evakuačních analýz a pro:
1. stanovení celkového evakuačního času nebo evakuačního času částí různých staveb a
statistické zhodnocení se zohledněním bezpečnostně-technických aspektů;
2. ověření kapacity evakuačních cest v jednotlivých případech pro specifický objem pěších, kdy se
plánované či existující únikové cesty nějakým způsobem odlišují od normových předpisů;
3. prověření flexibility únikových cest v případě dočasných změn, kdy určité únikové cesty nebo
zabezpečené oblasti nejsou dostupné;
4. identifikaci signifikantních kongescí v průběhu evakuace (nebo běžného pohybu, např.
v dopravních terminálech, na stadionech apod.
Směrnice definuje minimální standard ve vztahu ke vstupním veličinám, tvorbě modelu, počítačové
simulaci a vyhodnocení a dokumentaci evakuační analýzy. S pomocí metodiky představené v této směrnici
má být hodnocena kapacita únikových a evakuačních konceptů stavby.
4.2.2 Oblasti použití
Směrnice může být ve všeobecnosti použita pro všechny stavby ve smyslu §2 německého stavebního
zákona (Musterbauordnung), včetně všech ostatních volných ploch nebo objektů, které mají být
hodnoceny v rámci evakuační analýzy.
V těžišti se metoda, která je ve směrnici popsána, zaměřuje na evakuační analýzu v místech
shromažďování (ve smyslu shromažďovací vyhlášky). Především jde o:
1) Shromažďovací prostory pro více než 200 osob;
2) Volné shromažďovací plochy, které pojmou více než 1 000 lidí;
3) Sportovní stadiony s kapacitou více než 5 000 návštěvníků;
4) Budovy zvláštního druhu a využití (speciální stavby);
Metodika popsaná ve směrnici může být navíc využita také pro všechny ostatní budovy.
4.2.3 Pojmy
Kapitola ve směrnici RIMEA definuje veškeré používané technické termíny. Některé budou součástí
příručky vytvořené v rámci tohoto projektu TAČR s ohledem na již platné názvosloví, proto je zde v rešerši
neuvádíme.
www.tacr.cz
18
4.2.4 Vlastnosti simulačních modelů
Faktory vstupující do výpočtu se dělí do dvou kategorií: geometrie a populace. Jsou definované jednak
modelovými vlastnosti a dále prostřednictvím uživatelských vstupních dat. Modely, které se nasazují na
evakuační analýzy, musí splňovat následující požadavky a jejich vstupní data musí odpovídat naměřeným
hodnotám.
4.2.4.1
Geometrie
Tato kategorie popisuje prostorové uspořádání a geometrii budov resp. únikových a evakuačních cest,
jejich omezení a částečně nedostupnost. Geometrii budovy je nutno zohlednit ve všech důležitých
detailech jako rozvržení v úrovních a podlažích a parametrech či vlastností překážek, stěn, schodů, ramp,
dveří a východů.
4.2.4.2
Populace
Složení populace je provedeno s ohledem na věk, fyzické atributy a reakční čas. Statistické složení
populace je identické pro všechny scénáře s výjimkou reakční doby a výchozí pozice osob. Jsou-li
k dispozici data o složení populace, měli by být použity v koordinaci s příslušnými orgány. Kapitola
obsahuje tyto podkapitoly:
4.2.4.2.1
Minimální požadavky na vlastnosti a složení populace
1. Každá osoba je v simulaci reprezentovaná samostatně.
2. Základní pravidla pro rozhodování a pohyb jsou pro všechny osoby stejné a jsou popsané
dokumentovaným, univerzálním algoritmem.
3. Výkonnost každé osoby nebo skupiny osob je stanovena sadou osobních parametrů. Některé tyto
parametry se projevují na chování osob stochasticky.
4. Pohyb každé jednotlivé osoby je zobrazován.
5. Osobní parametry se liší mezi jednotlivci v populaci.
6. Časový rozdíl mezi akcemi dvou osob v simulaci (tedy doba, během níž reagují všechny osoby) má
být vyjádřen časově vysoce přesně a v poměru k celkovému evakuačnímu času má být
mikroskopicky malý. Aktualizace všech akcí je označována jako update.
7. Při výběru analyzovaných scénářů má být zohledněna objektu adekvátní populace, volba únikových
a záchranných cest a případně působení vlivů prostředí. Simulace mohou být provedeny
s následujícími zjednodušeními:
a. Osoby se pohybují podél únikových a záchranných tras.
b. Jelikož bezpečný únik představuje základní cíl evakuační analýzy, mohou vlivy prostředí
jako např. kouř, teplo, jedovaté látky nebo statika budovy být použity ke stanovení
maximálního povoleného celkového času evakuace.
c. Skupinové chování je implicitně zohledněno tím, že definované skupiny osob využijí stejné
únikové trasy. Explicitní skupinové chování, jako např. zdržování se u sebe ve skupině se
v analýze nezohlední.
8. Při vypuštění/odpadnutí jednoho nebo několika zjednodušení může být přípustný celkový
evakuační čas upraven po konzultaci s příslušnými orgány.
www.tacr.cz
19
4.2.4.2.2
Věkové rozdělení populace
Nejsou-li k dispozici statistická data, má být použita následující standardní populace. Skládá se z 50 %
mužů a 50 % žen, kterých věk je dle obrázku níže normálně rozdělen mezi minimální a maximální
hodnotou. Středná hodnota věku je 50 let, standardní odchylka 20 let. Minimální věk dosahuje 10 let,
maximální 85 let.
Obrázek 1 – Rozdělení věku standardní populace podle RIMEA, 50 % mužů a 50 % žen (zdroj: RIMEA)
4.2.4.2.3
Reakční doba
Jsou-li k dispozici přesné znalosti evakuačního konceptu, můžou být reakční časy stanoveny podle
přílohy 3 RIMEA. Ve všech ostatních případech musí být senzitivita evakuačního konceptu stanovena na
základě 3 následujících scénářů rozdělení reakčních časů:



Rychlá evakuace: všechny osoby mají reakční čas 0 s, což vede k reakci všech osob ve stejný
okamžik;
Plynulá evakuace: osobám je přidělena reakční doba s rovnoměrným rozdělením od 0 do 60s,
reagují tedy do jedné minuty;
Pomalá evakuace: osobám je přidělen rovnoměrně rozdělený reakční čas, hodnoty mohou být
převzaty z přílohy 3 RIMEA.
Rozdělení reakční doby se může lišit v závislosti na typu budovy a druhu akce a v případě odchylek od
příkladu ho musí odsouhlasit příslušný úřad.
4.2.4.2.4
Neomezovaná rychlost v rovině
O průměrných rychlostech chůze typického městského obyvatelstva v závislosti na věku existují různé
publikace. RIMEA doporučuje využívat hodnoty podle Weidmanna. Rychlost chůze mužů je v průměru o
10,9 % vyšší než u žen. Průměrná rychlost u mužů pak činí 1,41 m/s a u žen 1,27 m/s.
www.tacr.cz
20
Obrázek 2 – Rychlost chůze v rovině v závislosti na věku podle Weidmanna5
Tabulka 1 – Rychlost chůze v rovině podle Weidmanna5
rychlost chůze v rovině [m/s]
Skupina obyvatel
do 30 let
30 - 50 let
nad 50 let
osoby s omezenou pohyblivostí
4.2.4.2.5
minimum
maximum
0,58
1,41
0,68
0,46
1,61
1,54
1,41
0,76
Neomezovaná rychlost na schodech
Rychlost chůze po schodech zkoumal Fruin. Rozlišoval přitom mezi vnitřními a vnějšími schodišti.
Průměrné rychlosti zobrazuje tabulka níže (viz Tabulka 2).
Tabulka 2 – Rychlost chůze po schodech, zdroj: Fruin6
průměrné rychlosti na schodech
Skupina obyvatel
schody dolů
(1)
(2)
schody nahoru
(1)
(2)
0,76
0,81
0,55
0,58
do 30 let
0,65
0,78
0,50
0,58
30 - 50 let
0,55
0,59
0,42
0,42
nad 50 let
0,42
0,32
osoby s omezenou pohyblivostí
(1) – poměr stoupání 17,8/28,6 cm
(2) – poměr stoupání 15,2/30,5 cm
5
Weidmann U., Transporttechnik der Fußgänger, Schriftenreihe des Institut für Verkehrsplanung,
Transporttechnik, Strassen- und Eisenbahnbau Nr. 90, S.35-46, Zürich, Januar 1992.
6
J. Fruin, Pedestrian planning and design, Metropolitan Association of Urban Designers and Environmental
Planners, New York, 1971.
www.tacr.cz
21
Simulační modely musí dostatečně přesně zohledňovat výše uvedené tendence. Zjednodušeně možno
na schodišti počítat s rychlostí tak, že rychlost horizontálních komponentů schodiště v obou směrech
odpovídá polovině rychlosti na rovině.
4.2.4.2.6
Hustota osob v základním rozdělení
Počáteční rozdělení osob určuje, v jaké hustotě mají být rozmístěné osoby na počátku simulace. Jsou-li
k dispozici konkrétní data vstupující do analýzy, má být zveřejněn jejich zdroj. Jinak platí hodnoty uvedené
v tabulce níže (viz Tabulka 3).
Tabulka 3 – Směrné hodnoty hustoty osob po základní rozdělení populace (zdroj: RIMEA)
typ budovy
nákupní centrum
kancelářská budova
sklad
veletrh
shromažďovací prostory
sekce pro diváky ke stání
hustota osob
zdroj
0,18 – 0,36
NFPA
0,11
NFPA
0,04
NFPA
1,00
MVStättV
2,00
MVStättV
4,70
EN 13200-1
7
8
9
4.2.5 Evakuační analýza
Kapitola evakuační analýza popisuje začlenění celkového evakuačního času (v evakuační simulaci)
v kontextu infrastruktury požární ochrany a specifického posouzení rizika prostřednictvím autora
evakuačního konceptu. Skládá se z těchto kroků (následující podkapitoly):
4.2.5.1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Definice geometrického modelu;
Definice složení a rozdělení populace;
Popis konceptu evakuačních a záchranných cest;
Určení událostí aktivujících evakuaci;
Definice tvorby úseků;
Definice bezpečných oblastí;
Popis poplašného systému;
Popis organizačních opatření.
4.2.5.2




7
Popis ovlivňujících faktorů a okrajových podmínek
Posuzované scénáře
Počáteční rozdělení/rozmístění osob
Uspořádání únikových a záchranných tras – základní evakuační stav
Flexibilita únikových a záchranných tras – přídavné evakuační stavy
Výpočet maximální kapacity
National Fire Protection Association
8
Muster-Versammlungsstättenverordnung, Fassung Juni 2005
9
Zuschaueranlagen Teil 1: Kriterien für die räumliche Anordnung von Zuschauerplätzen – Anforderungen, Dezember 2003
www.tacr.cz
22
4.2.5.3
Nakládání s celkovým evakuačním časem
1. Celkové evakuační časy prognózované modelem, stejně jako reálně měřené celkové evakuační časy
jsou náhodné veličiny.
2. Pro každý simulační proces mají být výchozí pozice osob určeny nově, stochasticky.
3. Pro každý simulační proces mají být demografické parametry osob, odpovídající složení populace
v daném scénáři, určeny nově stochasticky.
4. Pro každý scénář má být proveden přiměřený počet simulačních procesů (minimálně 10). Pro
stanovení statisticky spolehlivé výpovědi může být zapotřebí vyšší počet simulačních procesů,
v závislosti na statistickém rozdělení celkového evakuačního času.
5. Výsledky všech simulačních procesů je nutno srozumitelně zdokumentovat. Je potřebné doložit
grafické zobrazení rozdělení (histogram), minimální, maximální a signifikantní celkový evakuační
čas, jako i standardní odchylku.
6. Přípustný celkový evakuační čas je potřeba dohodnout v předstihu s příslušnými úřady. Jeho
stanovení probíhá na základě stanovení času, ve kterém je možná evakuace bez vlivů aktivační
události, nebo dle právních a normativních ustanovení. Vypočtený celkový evakuační čas musí být
nižší.
7. Pro přípustné celkové evakuační časy nejsou žádné právní nebo normativní požadavky. Hodnoty,
které jsou k dispozici, se vztahují na určitou část průběhu evakuačního procesu, např. na proud
osob přes dveře východů.
a. V Evropské unii je v prostorách určených pro diváky stanoveno 8 minut, pro sekce pro
diváky v budovách 2 min. Jedná se zde ale o vzorové hodnoty, které neobsahují kritérium
akceptace.
b. V Německu jsou stanoveny pro tribuny v interiéru 2 minuty a pro tribuny v exteriéru 6
minut. Jsou to hodnoty pro fiktivní dobu toku (bez kongesce, čistý čas průchodu).
c. Ve Švýcarsku jsou jako doporučené hodnoty trvání evakuace stanoveny hodnoty 3 až 5
minut pro stadiony s uzavřenou střechou a prostory s větším počtem lidí. Pro stadiony
s otevřenou střechou je doporučeno 8 minut.
4.2.5.4
Identifikace kongescí
V rámci evakuační analýzy musí být možné kongesce identifikované, popsané a hodnocené.
Signifikantní kongesce vzniká tehdy, když lokální hustota 4 osoby na metr čtvereční je překročená déle než
po 10 % celkového času evakuace.
4.2.6 Korekční opatření
V případě, že pro nově zřizovanou budovu překračuje vypočtený evakuační čas přípustný celkový
evakuační čas, musí být na stavbě provedena korekční opatření. Korekční opatření můžou představovat:




změny geometrie;
stavebné opatření;
technické opatření;
organizační opatření.
Je nepřípustná jakákoliv změna demografických parametrů v evakuační analýze za účelem dosažení
požadovaného evakuačního času.
www.tacr.cz
23
V případě, že vypočtený evakuační čas pro stávající budovu překračuje přípustný celkový evakuační čas,
musí být průběh evakuace v budově prověřen s cílem snížení celkového evakuačního času pomocí sady
vhodných opatření.
Evakuační analýza má být s pozměněnými okrajovými podmínkami (korekčními opatřeními) prováděna
tak dlouho, dokud nebude dosaženo přípustné nebo akceptovatelné doby evakuace.
V případě, že navržené opatření nevedou k akceptovatelnému času evakuace, je nutno přistoupit
k redukci počtu osob v budově.
4.2.7 Dokumentace
Na žádost příslušných úřadů musí být vysvětleny či sledovány tyto body:
1. Musí být popsány předpoklady, které byly v simulaci učiněny. Předpoklady, obsahující
zjednodušení, které vybočují z těch, které byly popsané v kap. 4.2.4, nemají být přijaty.
2. Dokumentace evakuační analýzy má obsahovat následující součásti:
a. Proměnné, použité v modelu k popisu pohybu osob, jako např. rychlost chůze;
b. Funkční vztah mezi parametry a jejich vlivem na pohyb;
c. Způsob aktualizace, tj. posloupnost, v jaké se osoby během simulace pohybují (paralelně,
náhodně sekvenčně, řízeně sekvenčně nebo jinak)
d. Zobrazení schodišť, dveří, shromažďovacích míst a jiných zvláštních prostorových elementů
a jejich vliv na proměnné v průběhu simulace a příslušné parametry, které vliv kvantifikují;
e. Detailní uživatelský manuál, který popisuje druh modelu a příslušné předpoklady. Kdykoli
k dispozici má být Směrnice pro použití programu a interpretaci výsledků;
f. Verze programu, která byla pro evakuační analýzu použita.
3. Výsledky analýzy mají být dokumentovány v tomto rozsahu:
a. Detaily výpočtů;
b. Celkový evakuační čas a jeho rozdělení;
c. Zjištěné oblasti s kongescemi.
4.2.8 Přílohy
4.2.8.1
Členění a minimální obsah evakuačních posudků
Tato část bude v modifikované podobě součástí příručky realizované ve třetím roku řešení.
4.2.8.2

Verifikace simulačního softwaru
Test 1
Má prokázat, že simulovaná osoba projde 2 metry širokou a 40 metrů dlouhou chodbou při definované
rychlosti v odpovídajícím čase.
Z nastavení nepřesností na 40 cm (rozměry těla), 1 s (pro reakční dobu) a 5 % pro rychlost, při typické
rychlosti chodce 1,33 m/s vyplývá následující požadavek: rychlost by měla být nastavena mezi 4,5 a 5,1
km/h. Cestovní čas by měl při nastavených 1,33 m/s ležet v rozmezí 26 až 34 sekund.

Test 2 – schodiště nahoru
www.tacr.cz
24
Má prokázat, že simulovaná osoba projde schodištěm o šířce 2 metry a délce 10 metrů (měřeno podél
sklonu) při definované rychlosti v odpovídajícím čase. Předpoklady testu č. 1 platí v odpovídajících
hodnotách.

Test 3 – schodiště dolů
Má prokázat, že simulovaná osoba projde schodištěm o šířce 2 metry a délce 10 metrů (měřeno podél
sklonu) při definované rychlosti v odpovídajícím čase. Předpoklady testu č. 1 platí v odpovídajících
hodnotách.

Test 4
Specifický proud je počet osob, které projdou určitým profilem se světlou šířkou 1 metr za 1 sekundu.
Jednotkou je osob/m.s. Specifický proud je závislý především na hustotě osob (jednotka: osob/m2) a dá se
vypočítat následující rovnicí:
Výše uvedené rovnici odpovídá fundamentální diagram na obrázku níže.
Obrázek 3 – Fundamentální diagram podle Weidmanna10
Jako směrná data slouží následující maximální proudy. Hodnota maximálních možných specifických
proudů se může lišit dle populace.
10
Weidmann U., Transporttechnik der Fußgänger, Schriftenreihe des Institut für Verkehrsplanung,
Transporttechnik, Strassen- und Eisenbahnbau Nr. 90, S.35-46, Zürich, Januar 1992.
www.tacr.cz
25
Tabulka 4 – Specifický proud na schodech, v chodbách a dveřích11
druh konstrukce
schody dolů
schody nahoru
chodby, dveřní otvory
maximální specifický
proud [osob/m.s]
1,10
0,88
1,30
Pro 4 metry širokou chodbu s periodickými okrajovými podmínkami a minimální délkou 30 m je možné
zobrazit vztah proud-hustota v závislosti na parametrech. Proud a hustota mají být přitom stanoveny pro
celou chodbu. Periodické okrajové podmínky znamenají, že osoby, které chodbu na jejím konci opustí, do
ní na opačném konci bez časové prodlevy vstoupí.
Tento teoretický předpoklad je nutný k odvození fundamentálního diagramu. Fundamentální diagram
by měl být vypočten pro okruh s vnitřním průměrem od 20 do 200 m. Pak by mělo být pro hustotu 4
osoby/m2 zdokumentováno, jak se mění hodnota proudu v tomto rozsahu poloměru. Přitom musí být
provedeno pro alespoň 5 různých výpočtů s poloměry rovnoměrně rozdělenými v tomto rozsahu.

Test 5
10 osob v místnosti o velikosti 8 x 5 m s východem o šířce 1 m, který se nachází uprostřed 5 m dlouhé
stěny. Nastav reakční dobu – rovnoměrné rozdělení mezi 10 a 100 s. Ověř, že každá simulovaná osoba
vystartuje ve správní okamžik.

Test 6
20 osob, které se pohybují na trase s levým rohovým odbočením, úspěšně překonají roh chodby bez
křižování stěn.
Obrázek 4 – Schéma testu č. 6
11
SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 2 nd edition NFPA 1995.
www.tacr.cz
26

Test 7
Vyber dle tabulky (Tabulka 1) jednu ze skupin skládající se z dospělých osob a přiděl rychlosti v populaci
50 osob. Ukaž, že rozdělení rychlostí v simulaci je srovnatelné s rozdělením v tabulce.

Test 8
Parametrová analýza slouží k zobrazení důsledků/působení parametrů použitých v simulaci. Pro
testovací třípodlažní půdorys uvedený níže (viz Obrázek 5) má být zobrazeno, jak se mění celkový
evakuační čas, když se mění jednotlivé parametry osob. Toto má být opakováno pro každý jednotlivý
parametr, přičemž ostatní parametry budou konstantní. Vyšetřovaný parametr má přitom být nastaven
jedenkrát pro všechny osoby stejný a (např. rychlost všech osob 1 m/s) a jedenkrát statisticky rovnoměrně
rozdělen kolem střední hodnoty. Výsledky mají být znázorněny v grafech (tyto je možné odeslat na stránky
projektu RIMEA, kde budou volně k dispozici).
Druhé patro se liší od prvního tím, že tam nejsou schody směrem nahoru.

Test 9
Veřejný prostor se čtyřmi východy a 1 000 osobami rovnoměrně rozmístěnými v prostoru (viz
Obrázek 6). Vyber populaci dospělých osob z tabulky č. 1 s okamžitou reakcí a rozděl v ní rychlosti 1 000
osobám.
Krok č. 1: Zaznamenej čas, ve který opustí místnost poslední osoba.
Krok č. 2: Dveře č. 1 a 2 uzavři a opakuj krok č. 1.
Očekávaným výsledkem je přibližně zdvojnásobení času potřebného k opuštění prostoru.
www.tacr.cz
27

Test 10
Sestav sekci chodby dle obrázku (Obrázek 7) s populací dospělých osob z tabulky (Tabulka 1) s
okamžitou reakcí a rozděl rychlosti v populaci 23 osob. Osoby v místnostech 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9 a 10 jsou
přiřazeny hlavnímu (primárnímu) východu, všechny ostatní osoby sekundárnímu východu.
Očekávaným výsledkem je, že všechny přiřazené osoby jdou k odpovídajícímu východu.
www.tacr.cz
28

Test 11
Veřejný prostor disponuje dvěma východy (viz Obrázek 8). Zvol populaci dospělých osob z tabulky
(Tabulka 1) s okamžitou reakcí a rozděl rychlosti v populaci 1000 osob. Místnost má být zleva obsazena
maximální možnou hustotou. Očekávaným výsledkem je, že osoby sice upřednostňují bližší východ č. 1 a
v této oblasti vznikají kongesce, ale jednotlivé osoby použijí i alternativní východ č. 2.

Test 12
Sestav místnost, která je prostřednictvím chodby spojená s jinou místností (viz Obrázek 9) a vyplň dle
předlohy populací 150 dospělých osob (rychlost dle Tabulka 1). Reakční čas je 0 s.
Jelikož proud osob je omezen chodbou, může ke kongesci docházet pouze v místnosti č. 1 a v místnosti
č. 2 nikoliv.
www.tacr.cz
29

Test 13
Sestav místnost, která je chodbou spojena se schodištěm (viz Obrázek 10), obsazena populací
dospělých osob (dle předlohy) z tabulky (Tabulka 1), s okamžitou reakcí a rozděl rychlosti v populaci 150
osob. Očekávaným výsledkem je, že u východu z místnosti vznikne kongesce, která vytvoří plynulý proud
osob v chodbě. Navíc se očekává kongesce na počátku schodiště, která by s časem měla růst, jelikož proud
osob na schodišti je slabší než v chodbě.

Test 14
Zdrojová (v obrázku znázorněna červeně) a cílová (v obrázku znázorněna zeleně) plocha jsou navzájem
propojeny dvěma schodišti a chodbou v přízemí (tj. o podlaží níže) a také chodbou (delší) ve stejném
podlaží. Vyberou si chodci kratší trasu přes jiné podlaží nebo delší trasu ve stejném podlaží? (zdokumentuj:
„krátká“, „dlouhá“, „smíšená“, nebo „konfigurovatelná“).
Obrázek 11 – Test č. 14 v softwaru VISSIM
www.tacr.cz
30
4.2.8.3
Rozdělení individuálních reakčních dob
Rozdělení individuálních reakčních časů uvádí směrnice RIMEA ve své příloze č. 3. Její obsahem jsou
kategorizační tabulky podle druhu budovy, poplašného systému, komplexity budovy nebo řízení požární
ochrany. Uvádí také minimální a maximální hodnoty individuálních rozdělení reakčních časů pro příslušné
kategorie v jednotlivých uvažovaných scénářích.
4.3
SMĚRNICE PRO POSUZOVÁNÍ SOFTWAROVÝCH APLIKACÍ PRO EVAKUACI OSOB12
Britská směrnice pro posuzování softwarových aplikací pro evakuaci osob (Guidelines for Assessing
Pedestrian Evacuation Software Application) je určená speciálně pro evakuaci osob z budov. Rozlišuje
softwarové aplikace a modely pro evakuaci osob. Oba typy mohou být použity pro zjišťování únikových,
evakuačních cest z interiéru budov. Každá aplikace zároveň obsahuje nějaký model evakuace, který je
obvykle flexibilnější z pohledu typu a velikosti budovy, která má být modelována, a z hlediska únikových
scénářů, které mají být hodnoceny.
Obrázek 12 – Tematické oblasti pro výběr vhodné aplikace
Dostupnost a přístup
Konkrétní aplikace
Účel a pozadí
Druh (vlastnost, povaha)
Znázornění uzavřeného prostoru
Přístup uživatele modelu
Konkrétní model
Pohyby osob
Výhledové chování osob
Validace
Konkrétní aplikace
Podpora
Aplikace pro evakuaci osob v sobě zahrnují různé modely simulace této evakuace. Například různé
definice uzavřeného prostoru (kontinuální nebo diskrétní), definice skupiny osob (homogenní nebo
skupina unikátních jedinců), pohyb a chování jedinců (deterministické, pravděpodobnostní, nebo
kombinace obou), atd. Navíc většina aplikací odráží i účel, pro který byly vytvořeny, zaměření vývojáře
(inženýr, psycholog, architekt) a stav vývoje počítačové techniky. Existuje celá řada aplikací vyvinutých
přímo pro evakuaci osob z budov.
12
Guidelines for Assessing Pedestrian Evacuation Software Application [working papers series], UCL Centre for
Advanced Spatial Analysis, University College London, ISSN 1467-1298
www.tacr.cz
31
S cílem pomoci potencionálním uživatelům v rozhodovacím procesu při výběru aplikace pro evakuaci
osob publikovali Nelson a Mowrer několik otázek, které by měl budoucí uživatel zvážit. Kuligowski a
Gwynne tyto otázky ještě doplnili a uvedli stručný výklad důležitosti těchto otázek. Otázky spadají do devíti
hlavních tematických oblastí, které můžeme rozdělit na dva typy: 1) otázky, jejichž cílem je pochopit
simulační model v dané aplikaci, a 2) otázky týkající se obecných rysů a funkcí aplikace.
Pořadí, ve kterém jsou jednotlivá témata uvedena, určuje pořadí, ve kterém by měla být uživatelem
zvažována. Dodržením uvedeného pořadí je možné snížit nadbytečné úsilí při volbě správné aplikace.
4.3.1 Účel a pozadí aplikace
Při výběru vhodné aplikace je třeba zjistit, zda daná aplikace vyhovuje zadaným kritériím. Některé
aplikace na simulaci evakuace osob z budov mohou být specializované pro konkrétní typy budov (např.
věžáky, rodinné domy, atd.) a nejsou vhodné pro ostatní typy. Toto kritérium může být těžké posoudit,
zvláště pokud se aplikace vyvíjela v čase.
V neposlední řadě je vhodné zjistit původ a pozadí aplikace. Aplikace může být vytvořená jednotlivcem
- programátorem, nebo týmem specialistů v různých oborech (programování, psychologie, matematika,
technika). Zkušenost vývojářů má nemalý vliv na schopnost aplikace postihnout většinu různých aspektů
evakuace. I když může být zjišťování původu aplikace náročné, v každém případě se vyplatí komunikace se
stávajícími vývojáři.
4.3.2 Druh aplikace
Nejdříve je vhodné si ujasnit obecný druh aplikace. Zjednodušeně je lze rozdělit na dva druhy. První
simuluje pouze pohyb osob, druhý typ se snaží určitým způsobem zahrnout do simulace i jejich chování a
z něj vycházející pohyb. První typ uvažuje jako základní parametry rychlost a hustotu osob a předpokládá
jednotné reakce v jejich chování (např. okamžitá změna pohybu při vyhlášení evakuace, nulová interakce).
Druhý typ předpokládá, že každý jednotlivec je simulován se specifickým chováním, a to jak rychlostí
chůze, tak reakční dobou na vnější podněty, možnosti samostatného výběru evakuační cesty a s tím
související znalost, resp. neznalost evakuované budovy, potřebou kontaktovat další osoby v evakuovaném
prostoru atd.
Zatímco každá aplikace obsahuje pohyb osob, mírou sofistikovanosti jejich chování se jednotlivé
aplikace výrazně odlišují. Samozřejmě je možné uvažovat s modelem, který částečně simuluje chování a
implementovat ho do jednoduchého modelu pouze pohybu osob.
4.4
LITERATURA
[1] RIMEA: Richtlinie für Mikroskopische Entfluchtungsanalysen [online]. Version: 2.2.1. 2009, 28 s.
Dostupné z: http://www.rimea.de/downloads/richtlinien/r2.2.1.pdf
[2] Guidelines for Assessing Pedestrian Evacuation Software Application [working papers series],
UCL Centre for Advanced Spatial Analysis, University College London, ISSN 1467-1298
[3] Weidmann
U., Transporttechnik der Fußgänger, Schriftenreihe des Institut für
Verkehrsplanung, Transporttechnik, Strassen- und Eisenbahnbau Nr. 90, S.35-46, Zürich, Januar
1992.
www.tacr.cz
32
5
5.1
TEORIE MODELOVÁNÍ POHYBU OSOB
ZNÁZORNĚNÍ UZAVŘENÉHO PROSTORU
Uzavřený prostor může být znázorněn různými způsoby, od nejjednodušších po složitější.
Nejjednodušším způsobem je prostá (hrubá) síť (Obrázek 13).
Obrázek 13 – 3 typy rozlišení (podrobnosti) modelu (zdroj: [1])
V tomto typu modelu je prostor rozdělen do několika částí, např. místnost, chodba, schodiště. Osoby
jsou charakterizování především svojí rychlostí. Většina modelů hrubých sítí předpokládá osoby jako
jednotnou masu, která se pohybuje mezi jednotlivými sektory uzavřeného prostoru a u které se neuvažuje
s individuálním chováním. Sofistikovanější modely hrubých sítí uvažují s teorií front za účelem zjištění,
které proudy osob mají předost v úzkých hrdlech.
Modely prostých (hrubých) sítí jsou výhodné na redukci některých částí výpočtu např. doby cesty
z počátečního místa k východu z budovy. Dále jsou vhodné na výpočet první aproximace maximální a
minimální doby evakuace celé budovy.
Druhým typem znázornění uzavřeného prostoru je pravoúhlá mřížka. Hrubost této sítě bývá zpravidla
0,4 až 0,5 m, tedy plocha, kterou zabírá dospělá osoba. Tento typ znázornění je sice síťový, ale umožňuje
mnohem podrobnější zobrazení vnitřního uspořádání prostoru a zobrazení každého jednotlivce včetně
jeho vlastního pohybu a chování. Každá osoba má možnost znalosti prostředí a svůj pohyb přizpůsobuje
www.tacr.cz
33
této znalosti. V důsledku toho může daný typ znázornění mnohem lépe simulovat evakuaci a zobrazovat ji
ve dvou- až tří- rozměrných vizualizacích.
Posledním typem zobrazení prostoru je spojitý prostor. Aplikace, které simulují pohyb osob ve spojitém
prostoru, obsahují všechny funkce pravoúhlého mřížkové modelu uvedeného výše. Také rozdělují prostor
do sítě, ale s mnohem jemnějším dělením až na milimetry. Lze tedy lépe vymodelovat vnitřní prostor
(sloupy, nábytek, vstupní turnikety, atd.) a lépe modelovat pohyb osob v tomto prostoru. Nevýhodou
tohoto podrobného zobrazení je vysoká náročnost na výpočtovou kapacitu. Proto doposud jen málo
modelů používá spojitý prostor jako typ znázornění. Tyto modely by byly zvlášť náročné pro velký počet
typů chování a rozhodování jednotlivců, proto mají modely se spojitým prostorem většinou omezené škály
typů chování jednotlivců.
5.2
PŘÍSTUP UŽIVATELE MODELU
Na evakuované osoby lze pohlížet z globální nebo individuální roviny. Pokud model pracuje s osobami
na individuální úrovni (ve znázornění prostoru jako pravoúhlá mřížka nebo spojitý prostor), může být
charakteristika každého jednotlivce nebo skupiny určena uživatelem modelu. Tato charakteristika určuje
pohyb a chování každé osoby v modelu. V současné době je chování jednotlivců ve většině modelů
nezávislé na ostatních jednotlivcích (osoby mezi sebou nekomunikují, nepředávají si informace),
s výjimkou vlivu hustoty davu a vyhýbání se jednotlivých osob.
Naopak, pokud je na evakuované osoby nahlíženo z globálního hlediska jako na jednotnou masu lidí,
obvykle ve znázornění prostoru dle prosté (hrubé) sítě, je základním výstupem počet osob, které mohou
z daného prostoru odejít za určitý čas. Neschopnost zahrnout další podmínky, jako jednotlivé
charakteristiky osob, jejich reakci na evakuační signály a interakci mezi nimi, omezuje přesnost simulace
chování osob během evakuace. Na druhou stranu, pokud uživatel modelu nemá informace o
evakuovaných osobách, může být globální přístup výhodný.
Stejně tak může uživatel aplikovat globální nebo individuální pohled na simulovaný uzavřený prostor.
Z globálního pohledu budou mít evakuované osoby neomezený přístup k informacím o prostorovém
uspořádání budovy, takže budou znát optimální únikovou cestu. Při individuálním pohledu může
zpracovatel rozlišovat mezi evakuovanými osobami s rozdílnými informacemi o rozložení únikových cest,
chodeb, schodišť atd. Ti zase budou sledovat svoji cestu (ať už vzhledem ke znalosti prostředí nebo na
základě ukazatelů v budově), ale nebudou schopni odhadnout potenciální kongesci dále během své cesty a
budou se držet plánované trasy až ke konkrétnímu místu kongesce. Zjednodušeně řečeno, při globálním
přístupu zpracovatele je model založený na zdůvodněném výběru, při individuálním přístupu na omezené
racionalitě.
5.3
RYCHLOST POHYBU JEDINCE
5.3.1 Rovnice toku/hydraulická rovnice
Rovnice proudu nebo hydraulická rovnice je fundamentální rovnicí využívanou pro výpočet
simulovaného pohybu chodců13. Je sestavena z tří členů: rychlost, která je vyjádřena v metrech za
13
Fruin (1971)
www.tacr.cz
34
sekundu, hustota, která je vyjádřena v osobách na metr čtverečný a intenzita, která je vyjádřena
v osobách, které projdou cestou pro pěší dané šířky za jednotku času. Její obecná forma tedy je:
Intenzita [os/m/s] = rychlost [m/s] x hustota [os/m2]
Alternativně lze hustotu vyjádřit inverzně, tj. metrech čtverečných na 1 osobu. Pak má rovnice tvar:
Existují i odvozené tvary rovnice, které slouží ke stanovení intenzity v různém prostředí (schodiště dolů
či nahoru apod.) a pro různé charakteristiky chodců. Existují různé aplikace, které k fundamentální rovnici
přidávají koeficienty a specifické konstantní hodnoty. Zmínit lze např.12:



FPETool (Deal, 1995),
EXIT89 (Fahy, 1994),
EXITT (Levin, 1987).
5.3.2 Data rychlosti pohybu pěších
Rychlost chůze je funkcí lokální hustoty dopravního proudu. Obecně, s růstem hustoty klesá rychlost
chůze chodce až po kritickou hodnotu, kdy se pohyb stává omezeným. Často se nesprávně uvádí, že pohyb
se zastaví po dosažení kritické hodnoty. Studie však prokázaly, že tato interpretace není správná.14
Například Helbing15 vyhodnocoval videozáznamy chodců před vstupem na most Jamarat v Saudské Arábii
v průběhu poutě do Mekky. Hustota chodců dosahovala extrémních hodnot i více než 10 osob na čtvereční
metr, což odpovídá 0,1 m2 na osobu. Autoři zaznamenali třínásobný pokles průtoku při překročení hustoty
proudu 6 osob/m2, průměrná lokální rychlost však již zůstala konečná. Ve skutečnosti zde nebyla taková
úroveň hustoty, při které by se lidé v davu zcela přestali hýbat. Rychlost pohybu pěších je proměnlivá
(rozdílná) při nízkých hodnotách hustoty proudu. V realitě při nízké hustotě proudu jsou hlavními faktory
ovlivňujícími rychlost pěších charakteristiky jednotlivých chodců jako věk, mobilita nebo sociální vztahy.
Např. rodina se bude pohybovat nejspíš rychlostí jejího nejpomalejšího člena. Rychlost chodce je
ovlivňována také vlastnostmi prostředí. Hlavními zdroji informací o rychlostech pěších jsou podle Chyba!
Nenalezen zdroj odkazů. Hankin a Wright (1958), Fruin (1971), Predtechenskii a Milinskii (1978), Ando a
kol. (1988), Pauls (1995), Nelson a Mowrer (2002).
5.4
SMĚR POHYBU JEDINCE
Současná teorie modelování pěších nám nabízí několik možných přístupů:
5.4.1 Funkcionálně-analogický přístup
Tento postup využívá rovnici nebo set rovnic k determinaci pohybu založeného na funkci (např.
magnetizmus, rojení, dynamika kapalin), často adaptované na principu analogie z jiných vědních oborů.
14
15
Citováno podle Guidelines for Assessing Pedestrian Evacuation Software Application [working papers series],
www.tacr.cz
35
5.4.2 Modely dynamiky kapalin a plynů
Tyto modely byly nejprve aplikovány k modelování dopravního proudu vozidel. Podle Castleho,
pravděpodobně jako první využil Navier-Stokesovy rovnice a rovnice z Maxwell-Boltzmannovy teorie
homogenních plynů k popisu pěších proudů Henderson. K realistické simulaci pohybu pěších je však nutno
do modelu implementovat faktory lidského rozhodování a interakce. Helbing proto rozšířil Hendersonův
přístup dynamiky kapalin právě k umožnění zohlednění těchto faktorů.
5.4.3 Model sociálních sil
Jelikož Helbing se nespokojil ani s rozšířením Hendersenova přístupu, navrhnul vlastní model sociálních
sil. Využita byla teorie, která předpokládá, že pohyb pěších může být popsán tak, že chodci jsou subjektem
sociálních polí nebo sil (Lewin, 1952). Helbingův tým pak tuto teorii rozvinul a vyvinul model, ve kterém je
pohyb pěších založen na smyslových podnětech, podmíněný volbou směrování z množiny možností s cílem
maximalizace užitku.
5.4.4 Magnetický model
Současně s předchozím modelem sociálních sil byl publikován i model magnetický (Okazaki, Matsushita,
1993) jako funkcionální analogie pohybu a chování chodců. Každý chodec a překážka (stěny, pilíře…) jsou
v modelu pozitivně nabité, přičemž východ z budovy je nabitý negativně. Tím jsou chodci odpuzováni
jeden od druhého a od překážek, ale jsou přitahováni směrem k východu z budovy. Pohyb chodců však
nemůže být řízen čistě magnetickou silou, proto jsou do modelu implementovány i další vlivy.
5.5
BEHAVIORÁLNÍ PERSPEKTIVA SIMULOVANÝCH OSOB
Reprezentace rozhodování osob se mezi jednotlivými aplikacemi liší, využívá se několik různých
přístupů. Obecně možno přístupy k simulaci chování osob rozdělit do těchto kategorií:
1. Žádné chování
Aplikace tohoto typu se nesnaží simulovat chování při reakci chodců na podnět; zcela spoléhají v jejich
přístupu na simulaci pohybu chodce v zájmu simulace evakuačního potenciálu dané struktury (budovy).
2. Implicitní chování
Některé aplikace nespecifikují chování chodců explicitně, ale implicitně pomocí pravidel a rovnic, které
determinují pohyb chodce.
3. Chování založené na pravidlech
Tento typ aplikace explicitně zohledňuje rysy chování jednotlivých osob ve snaze o simulaci
rozhodování osob podle předdefinovaných pravidel či reakcí. Rozhodování osoby při evakuaci může být
rozděleno na před-evakuaci (např. délka času potřebného na přijmutí nebo ověření a následnou reakci na
evakuační povel) a evakuaci (např. vliv kongesce, kouře, předchozí znalosti budovy apod. na výběr trasy a
rychlost chůze). Chodci s odlišnými vlastnostmi (např. věk, pohlaví, trpělivost/agresivita, mobilita atd.),
mohou být simulováni v reakci na podnět různými způsoby. Jsou tři metody specifikace reakce chodce na
rozhodnutí:
www.tacr.cz
36
-
-
Deterministicky: pravidla vyvolají stejné rozhodnutí, když dochází ke konfrontaci se stejnými
podněty. Tato metoda má nevýhodu v nemožnosti přirozeného kolísání ve výsledcích
prostřednictvím opakování;
Stochasticky: Rozhodnutí jsou přijímána stochasticky na základě charakteristik chodců;
Kombinovaně deterministicky a stochasticky: některé aplikace používají kombinaci
stochastických a deterministických reakcí.
4. Umělá inteligence
V nedávné době byla v některých aplikacích implementována umělá inteligence za účelem simulace
lidského chování nebo ve snaze přiblížit se lidskému chování v průběhu evakuace. Do dnešního dne byl
tento přístup využitý pouze v několika aplikacích, podrobnosti o metodice jsou vzácné.
Pro aplikace, ve kterých je chování chodců explicitně simulováno (body 3 a 4) je důležité, aby uživatel
rozuměl procesu rozhodování a efektům behaviorálních charakteristik v procesu rozhodování jako i
důkazům, na nichž jsou užívaná pravidla založena. Pravidla a jejich váhy ovlivní reakci chodců a rychlost a
směr, ve kterém se chodci pohybují. Obojí může mýt signifikantní efekt na celkový evakuační čas.16
Při aplikacích, které chování chodců nesimulují explicitně (body 1 a 2), je velmi důležitá znalost přístupu
k pohybu chodců a pravidel či rovnic, které pohyb určují.
5.6
LITERATURA
[1] RIMEA: Richtlinie für Mikroskopische Entfluchtungsanalysen [online]. Version: 2.2.1. 2009, 28 s.
Dostupné z: http://www.rimea.de/downloads/richtlinien/r2.2.1.pdf
[2] Guidelines for Assessing Pedestrian Evacuation Software Application [working papers series],
[3] Weidmann
U., Transporttechnik der Fußgänger, Schriftenreihe des Institut für
Verkehrsplanung, Transporttechnik, Strassen- und Eisenbahnbau Nr. 90, S.35-46, Zürich, Januar
1992.
16
www.tacr.cz
37
6
POPIS SIMULAČNÍHO SOFTWARE
Tato kapitola uvádí stručnou charakteristiku 3 vybraných softwarových nástrojů, s kterými budou
řešitelé pracovat zejména v následujícím roku řešení projektu. Podrobnější představení softwarů je
uvedeno v samostatném dokumentu s názvem „Popis vybraných softwarových nástrojů k simulaci pěších“
6.1
VISSIM/VISWALK
6.1.1 Hodnocení softwaru dle evacmod.net

Metoda modelování
o
Model chování
o
Kromě pohybu chodců k určenému cíli zahrnuje také provádění akcí. Může také
zahrnovat rozhodování chodců a/nebo akce, které jsou prováděny vlivem podmínek
v budově.
Model pohybu
o
Chodci se pohybují od jednoho bodu k jinému bez započtení lidského chování. Užitečné
pro zobrazení ploch s kongescí, křižování nebo úzkých hrdel v simulované budově.
Model pohybu se zaměřením na optimalizaci času v evakuaci
o
Zaměřen na optimalizaci času v evakuaci.
Parciální model chování
Primárně pohyb jednotlivce vypočítává, ale začíná simulovat chování. Možná chování
mohou být implicitně reprezentována distribucí před-evakuačního času mezi
jednotlivci, jedinečnými charakteristiky jednotlivců, chováním při předbíhání a
zavedením kouře a vlivů kouře na jedince. Nesimuluje explicitně behaviorální akce a
rozhodování.

Účel
o

Síť/struktura (prostorová reprezentace)
o

Kontinuita
Kontinuální: aplikuje 2-D (kontinuální) rovinu do půdorysné struktury, což umožňuje
osobám v prostoru procházet z jednoho místa na druhé v celé budově. Osoby nejsou
vázáné na určitou buňku, ale často jsou zde pravidla, která omezují minimální
vzdálenost mezi osobami.
Perspektiva modelu/chodce – jak model nahlíží na chodce
o

Umí simulovat jakýkoli typ budovy
Individuálně
Model sleduje pohyb osob v simulaci a umí poskytnout informace o těchto osobách
(např. jejich pozice v prostoru a v čase v průběhu evakuace).
Perspektiva modelu/chodce – jak chodec nahlíží na budovu
o
Globálně:
Osoby automaticky znají nejlepší (např. nejrychlejší, nejkratší, atd.) cesty k východu a
zdá se, že mají "vševědoucí" rozhled v budově.
www.tacr.cz
38
o

Individuálně:
Obyvatelé nevědí vše o únikových trasách budovy a rozhodují o svých trasách na
základě uživatelem definovaných kritérií (např. všichni cestující mohou znát hlavní
vchod na začátku evakuace, ale jen někteří jsou si vědomi ostatních východů),
informací z podlaží, osobní zkušenosti a v některých modelech na základě informací
od okolních osob.
Chování
o
Implicitní chování
o
Simuluje chování implicitně přiřazením určitého reakčního zpoždění nebo vlastnostmi
osob, které ovlivňují pohyb po celou dobu evakuace.
Podmíněné chování (podle pravidel)
o
Chování odráží modely, které přiřazují jednotlivé akce osobě nebo skupině osob na
základě místních podmínek, např. strukturální nebo environmentální podmínky
evakuace (např. "jestliže…, pak…" formulace nebo pravidla).
Pravděpodobnostní
Reprezentuje to, že mnoho pravidel nebo modelů na bázi podmínek je stochastických,
umožňujících variace ve výstupech při opakování určitých simulací.


Pohyb
o
Uživatelská volba
o
Uživatel přiřazuje rychlost, intenzitu a hodnoty hustoty pro vybrané prostory budovy.
Vzdálenost mezi chodci
o
Každý jednotlivec je obklopen 360° „bublinou“, která vyžaduje dodržování minimální
vzdálenosti od ostatních jedinců, překážek a součástí budov (stěny, rohy, zábradlí
apod.).
Potenciál
o
Každé buňce v prostoru je dána určitá číselná hodnota nebo potenciál od určitého bodu
v budově, který přesune jednotlivce v určitém směru daným prostorem. Jednotlivci
sledují potenciální mapu a usilují se snížit svůj potenciál s každým krokem nebo
buňkou, do které se přemísťují. Potenciál trasy může být změněn proměnnými, jako je
trpělivosti jedince, atraktivita východu, znalost prostoru budovy atd. (jsou obvykle
specifikované uživatelem).
Podmíněnost
S podmínkovými modely je pohyb po budově závislý na podmínkách prostředí, stavební
konstrukci, ostatních evakuovaných osob a/nebo situaci požáru. Při pouze takovém
určení není kladen velký důraz na kongesce uvnitř prostoru.
Vliv a šíření požáru
o

CAD
o

Neumí zapracovat data o šíření požáru, všechny simulace spouští jako „cvičení“ nebo
bez-požárový mód (viz také doplnění developera v následující kapitole).
Ano, umožňuje vložení CAD výkresů.
Vizualizace
o
2D
o
3D
www.tacr.cz
39


Validace
o
Validace dle požadavků předpisů.
o
Validace dle literatury o předchozích experimentech (intenzity apod.).
Protiproud
o

Použití výtahu
o

Ano, umožňuje modelovat protiproud.
Ano, umožňuje simulovat evakuaci budovy s využitím výtahů.
Výběr trasy:
o
Optimální
o
Osoby se pohybují po nejrychlejší trase (trase, která zabere nejméně času).
Nejkratší
o
Osoby si zvolí nejkratší trasu pohybu.
Uživatelská
o
Osoby si zvolí trasu definovanou uživatelem modelu.
Podmíněná
Osoby si zvolí trasu na základě podmínek v budově.

Skupiny
o

Toxicita
o

Ne, neumožňuje simulaci skupin v evakuaci
Ne, neumí simulovat omezení schopností nebo úmrtí osob vlivem toxických látek.
Handicapovaní/pomalí chodci
o

Ano, umožňuje přiřazení nižších neomezovaných rychlostí pohybu osob, které se
mohou pohybovat pomaleji.
Zdržení/před-evakuační čas
o

Blokování východů
o

Ano, umožňuje simulaci času, který evakuovaní čekají před započetím vlastní evakuace.
Ano, osoby mohou blokovat východy.
Stav požáru ovlivňuje chování
o
Ne, chování osob v důsledku požáru nelze měnit.
6.1.2 Hodnocení softwaru dle developera
Historie VISSIMu byla započata na počátku 90tých let jako software pro simulaci vozidel a hromadné
dopravy. V současnosti je globálně nejpoužívanějším dopravně plánovacím nástrojem. V raném stádiu
mohli být chodci simulováni podobným stylem jako vozidla, tj. s možností pohybu po liniových prvcích
(pruzích). Byla také k dispozici skupina parametrů za účelem přiblížení se dynamice chodců. Tato rychlá a
jednoduchá forma simulace chodců je stále k dispozici, ale v roce 2008 byla integrovaná také
plnohodnotná simulace pěších s využitím modelu sociálních sil. Tato je k dispozici v samostatném
programu VISWALK nebo jako přídavný modul pro VISSIM.
www.tacr.cz
40
6.1.2.1
Simulační model
Simulační model softwaru VISSIM/VISWALK je postaven na modelu sociálních sil, který byl
implementován v úzké spolupráci s Andersem Johanssonem a Dirkem Helbingem. Společnost PTV vyvinula
a integrovala rozšíření modelu pro specifické chování (jako např. ve světelně signalizovaných a jiných
křižovatkách, pro nástup a výstup z vlaku apod.).
6.1.2.2
Chování v přítomnosti požáru
V dotazníku evacmod je k modelu uvedeno, že nedisponuje žádnou specifickou funkcí pro pohyb osob v
oblasti s požárem. To je správně do té míry, že taková funkce není dosud k dispozici pro uživatele přes
uživatelské rozhraní. Se zaměřením na požáry v silničních tunelech vyvinula společnost PTV AG ve
spolupráci se skupinou profesora Paula Pauliho na univerzitě ve Würzburgu (katedra psychologie) pro
výzkumný projekt SKRIBT několik modelových rozšíření pro chování při požáru. Tato funkcionalita je
aktuálně nabízena pouze formou konzultací se společností PTV.
6.2
PATHFINDER

Metoda modelování
o
Model chování
Kromě pohybu chodců k určenému cíli zahrnuje také provádění akcí. Může také
zahrnovat rozhodování chodců a/nebo akce, které jsou prováděny vlivem podmínek
v budově.

Účel
o

o

Kontinuita
Kontinuální: aplikuje 2-D (kontinuální) rovinu do půdorysné struktury, což umožňuje
osobám v prostoru procházet z jednoho místa na druhé v celé budově. Osoby nejsou
vázáné na určitou buňku, ale často jsou zde pravidla, která omezují minimální
vzdálenost mezi osobami.
o

Umí simulovat jakýkoli typ budovy.
Individuálně
Model sleduje pohyb osob v simulaci a umí poskytnout informace o těchto osobách
(např. jejich pozice v prostoru a v čase v průběhu evakuace).
o
Individuálně:
Uživatelé objektu nevědí vše o únikových trasách budovy a rozhodují o svých trasách
na základě uživatelem definovaných kritérií (např. všichni cestující mohou znát hlavní
vchod na začátku evakuace, ale jen někteří jsou si vědomi ostatních východů),
informací z podlaží, osobní zkušenosti a v některých modelech na základě informací
od okolních osob.
www.tacr.cz
41

Chování
o
Implicitní chování
Simuluje chování implicitně přiřazením určitého reakčního zpoždění nebo vlastnostmi
osob, které ovlivňují pohyb po celou dobu evakuace.


Pohyb
o
Korelace hustoty
o
Přiřazuje rychlost a tok pohybu chodců (jednotlivců či skupiny) na základě koncentrace
jejich proudu v prostoru. Při stanovení pohybu v závislosti hustotě nabízí model tři
zdroje pohybu osob, jež se obvykle využívají v evakuačních modelech.
Vzdálenost mezi chodci
Každý jednotlivec je obklopen 360° „bublinou“, která vyžaduje dodržování minimální
vzdálenosti od ostatních jedinců, překážek a součástí budov (stěny, rohy, zábradlí
apod.).
o

CAD
o



o
2D
o
3D
Validace
o
Validace dle požadavků předpisů.
o
Validace dle cvičné požární evakuace nebo různých zkoušek/studií pohybu osob.
o
Validace dle literatury o předchozích experimentech (intenzity apod.).
o
Validace s jinými evakuačními modely.
Protiproud
Různá
Toxicita
o

Ano, lze simulovat evakuace objektu prostřednictvím výtahů.
Výběr trasy:
o

Použití výtahu
o

Ano, umožňuje vložení CAD výkresů.
Vizualizace
o

Neumí zapracovat data o šíření požáru, všechny simulace spouští jako „cvičení“ nebo
bez-požárový mód.
Ne, neumí simulovat omezení schopností nebo úmrtí osob vlivem toxických látek.
Handicapovaný/pomalí chodci
o

Ano, umožňuje přiřazení nižších neomezovaných rychlostí pohybu osob, které se
mohou pohybovat pomaleji.
o
Ano, umožňuje simulaci času, který evakuovaní čekají před započetím vlastní evakuace.
www.tacr.cz
42

o

Ano, osoby mohou blokovat východy.
o
Ne, chování osob v důsledku požáru nelze měnit.
PathFinder 2012 je agentní evakuační simulátor, který nabízí přehledné uživatelské rozhraní jak pro
zadávání vstupních parametrů, tak pro prezentaci a zpracování výsledků ve 3D vizualizačním nástroji.
Údaje o geometrii simulovaného prostoru je možné do modelu importovat z programů PyroSim, FDS nebo
z grafického formátu DXF.
Vysvětlivky k částem:
Metoda modelování (model chování): Osoby mohou být ještě před zahájením evakuace z objektu
přednastaveny k provádění „činností“ vztahující se ke korekci veškeré pohybu či případného zdržení.
Při evakuaci již není využíván systém reagující na podmínky, jež se mohou objevit během pohybu osob
modelem.
Výběr trasy (Různá): PathFinder 2012 využívá pro výběr únikové cesty algoritmu označovaného „místně
nejrychlejší“. V aktuálním prostoru (např. místnosti) umí osoby analyzovat velikost front, využití fronty
a vzdálenost k dalším dveřím, které jim poskytuje nejrychlejší celkový čas pro dosažení jejich současnému
určenému cíli(ům).
Validace: Již PathFinder 2009 zahrnoval plně validační a verifikační manuál. Tento dokument je stále
aktualizován (naposledy v roce 2012 - PathFinder 2012).
6.3
EXODUS

Metoda modelování
Jde o tzv. behaviorální model, kdy modelované osoby provádějí úkony za účelem dosažené
předem specifikovaného cíle.

Účel
Je schopen modelovat jakýkoliv typ budovy.

Reprezentace prostřednictvím sítě tzv. uzlů (nodes). Každý uzel o rozměru 0,5m x 0,5m může
být v jednom okamžiku obsazen pouze jednou osobou.

Model sleduje pohyb všech osob samostatně a je schopen poskytovat samostatně informace o
osobách v průběhu simulace (např. intoxikace zplodinami v průběhu hoření).

www.tacr.cz
43
Individuální: každý jednotlivec má vlastní znalosti o budově a únikových východech.

Chování
Kombinace chování na základě vnějších podmínek a stochastických vlastností. Individuální
chování jednotlivých osob závisí na lokálních podmínkách v budově (např. přítomnost překážek)
v kombinaci s pravděpodobnostním (stochastickým) rozhodováním v určitých situacích.

Pohyb
Pohyb je realizován na základě potenciálové mapy. Pro každou osobu je modelovaná síť
ohodnocena potenciálem, jehož hodnota se s rostoucí vzdáleností od únikového východu
plynule mění. Tím je zajištěna volba optimální trasy, kdy se chodec snaží svůj potenciál co
nejrychleji snižovat (ekvivalent s gravitačním nebo elektrostatickým modelem). Potenciálová
mapa je kromě vzdálenosti ovlivňována celou sadou dalších parametrů (obtížnost trasy,
překážky, viditelnost, hustota chodců apod.) Pokud je cílová buňka obsazena, osoba v určitých
situacích vyčká na její uvolnění.

Je možné importovat data o šíření požáru z externích modelů. Primárním zdrojem jsou výstupy
z modelu SMARTFIRE stejného výrobce, je ovšem možné importovat i další (např. výstup
z modelu CFAST).

CAD
Ano, je možný import výkresů ve formátu DXF pro rychlejší konstrukci geometrie.

Vizualizace
Vizualizace primárně 2D, je možné sledovat i 3D výstup pro prezentaci výsledků.

Validace
Validace je možná na základě vlastních provedených experimentů, na základě výsledků
v literatuře (některé referenční experimenty) a oproti jiným modelům.

Protiproud

Použití výtahu
Ne, pouze jako experimentální verze formou konzultací, která není nabízena veřejně.

Výběr trasy
Nejkratší trasa, uživatelsky definovaná trasa, trasa zvolená na základě vnějších podmínek.

Skupiny
Ano, umožňuje simulovat evakuaci ve skupinách.

Toxicita
Ano, je možné simulovat vliv toxických látek na osoby.

Handicapovaný/pomalí chodci
Ano, umožňuje simulovat evakuaci handicapovaných osob.
www.tacr.cz
44

Ano, zahrnuje zdržení před vlastním započetím evakuace.

Ano, je možné uzavírat východy.

Ano, chování osob je ovlivněno expozicí vysokými teplotami.
Software EXODUS je vyvíjen na University of Greenwich od 80. let minulého století v rámci Fire Safety
Engineering Group pod vedením prof. Edwina Galey. V současné době patří mezi špičkové nástroje pro
modelování a simulaci velmi široké škály situací.
6.3.2.1
Simulační model
Základ modelu představuje chování osob na základě heuristik se stochastickým vlivem za účelem
dosažení konkrétního cíle (únikového východu). Jde tak o obdobu v současnosti velmi rozšířeného agentbased modelování.
6.3.2.2
Chování v přítomnosti požáru
Model zahrnuje také velmi důležité vlivy požáru a toxických látek na evakuované osoby. Je zde možnost
přímého propojení se samostatnou aplikací pro modelování požáru na bázi CFD (produkt SMARTFIRE), kdy
dojde nejprve k výpočtu rozložení teploty a koncentrací škodlivých látek v čase, následně jsou tato data
použita jako jeden ze vstupů v produktu EXODUS a slouží pro průběžný výpočet dopadů těchto jevů na
evakuované osoby.
6.4
LITERATURA A ZDROJE
[1] buildingEXODUS User Manual, FSEG Greenwich University, 2012
[2] Evacmod.net. [online]. [cit. 2012-12-03]. Dostupné z: http://www.evacmod.net/
[3] PTV PLANUNG TRANSPORT VERKEHR AG. VISSIM 5.40 - User Manual. Karlsruhe, 2012.
www.tacr.cz
45
7
EVAKUAČNÍ EXPERIMENT A SOFTWAROVÉ VYHODNOCENÍ POLOHY OSOB V
PROSTORU
V rámci projektu byla uspořádána praktická zkouška, která slouží zejména jako ověření použitých
technologií a identifikaci jejích slabých míst. Výsledky experimentu poslouží v dalším roce řešení projektu
pro uskutečnění série přesně zacílených praktických experimentů, které povedou k verifikaci modelů
využívaných v komerčních softwarových nástrojích jako např. buildingEXODUS nebo Pathfinder.
7.1
KONFIGURACE EXPERIMENTU A POUŽITÉ VYBAVENÍ
V rámci experimentu byla vytvořena virtuální místnost o rozměrech 2,5 m x 5,0 m s jedním symetricky
umístěným únikovým východem o šířce 0,5 m. Uspořádání prostoru bylo takto zvoleno záměrně
s odkazem na členění prostoru zejména v nástroji buildingEXODUS, který používá členění prostoru (nody)
jako násobky právě 0,5 metru. Tento rozměr je rovněž považován jako elementární, dále nedělitelný,
z hlediska osobního prostoru jednotlivce v evakuovaném prostoru. Můžeme sice předpokládat, že ve
skutečně kritických situacích je hustota osob ještě vyšší, znamená to ovšem už praktické znehybnění davu
– při vyšší hustotě je už pohyb osob výrazně omezen nebo zcela vyloučen a není možné studovat dynamiku
davu. Modelování takových situací (hustota převyšující 4 osoby na m2) navíc studované nástroje
neumožňují.
Obrázek 14 – Uspořádání experimentu při pohledu seshora. Kamera byla umístěna v geometrickém
středu evakuovaného prostoru ve výšce 4,04 metru nad povrchem.
Pro záznam byla použita kamera GoPro HD Hero2, která umožňuje záznam v HD rozlišení 1080p s
frekvencí 30 snímků za sekundu. Výhodou kamery je vedle vysoké frekvence záznamu také volitelný úhel
záběru a nízká hmotnost a malé rozměry, což dává možnost instalace na širokou škálu povrchů bez
nutnosti složité konstrukce upevnění.
www.tacr.cz
46
Obrázek 15 – Použitá kamera GoPro HD Hero2
Pro záznam pohybu byl zvolen úhel 127°, který vzhledem k použitému objektivu vykazuje zřetelné
sférické zkreslení (viz Obrázek 16). Jak je dále uvedeno, toto zkreslení je nicméně možné při zpracování
pořízeného záznamu korigovat.
Obrázek 16 – Ukázka záznamu pohybu osob včetně zřetelného sférického zkreslení obrazu
7.2
ALGORITMUS ROZPOZNÁVÁNÍ POLOHY OBJEKTU A JEHO TRASOVÁNÍ V ČASE
V rámci řešení projektu byl vyvinut vlastní algoritmus pro rozpoznávání evakuovaných osob.
Předmětem rozpoznávání je množina objektů označených pomocí barevného štítku. Objekty jsou snímány
do sekvence rozměrově totožných barevných pixmap pomocí stacionární videokamery (Obrázek 17).
V každé pixmapě jsou nezávisle na ostatních vyhledány pixely, které splňují vybrané kritérium. Kritériem je
přítomnost barvy pixelu v souřadném kvádru v RGB prostoru složek barvy. Kvádr je orientovaný tak, aby
jeho strany byly kolmé na souřadné osy RGB prostoru. Určení jeho tvaru a polohy se provádí na základě
nutnosti pokrytí barev vybraných pixmap štítků. Tj. kvádr má rozměry a polohu právě takovou, aby každá
barva z pixmap štítků ležela uvnitř něj.
www.tacr.cz
47
Obrázek 17 – Pixmapa se štítky ve formě červených kšiltovek
Jakmile jsou pixely vyhledány, dojde k jejich sloučení do skupin. Pixel patří do dané skupiny tehdy,
sousedí-li s pixelem ze skupiny alespoň jednou svojí stranou. Skupiny jsou poté podrobeny kritériu
minimální velikosti. Není-li skupina dostatečně velká, nebude dále zpracovávána. Pro každou skupinu je
poté vypočteno těžiště v rovině pixmapy. Výsledkem popsané analýzy jediné pixmapy je tedy množina
těžišť. Máme nyní k dispozici množiny těžišť v každé pixmapě. Následujícím úkolem je nalezení
odpovídajících těžišť v po sobě jdoucích pixmapách. Tím získáme trajektorie těžišť. Kritériem pro výběr
odpovídajících těžišť je minimum jejich vzájemné vzdálenosti v rovině pixmapy.
Závěrem se provádí transformace polohy těžišť pro vyrovnání distorze způsobené snímáním
videokamerou. Transformace má následující tvar:
x *  ( x  x0 )k  x0 ,
y *  ( y  y 0 )k  y 0 ,
k
( x  x0 ) 2  ( y  y 0 ) 2  d 2
,
d2
kde x, y jsou souřadnice pixelu před transformací, x*, y* jsou souřadnice pixelu po transformaci, x0, y0
jsou souřadnice kolmého průmětu kamery a d je charakteristická vzdálenost kamery. Na ilustračním
obrázku (Obrázek 18) je vidět mřížka po transformaci (vlevo) a po inverzní transformaci (vpravo).
Obrázek 18 – Ilustrace distorze a její inverze
16
8
14
7
6
12
5
10
4
8
3
6
2
4
1
2
0
0
0
2
4
6
www.tacr.cz
8
0
2
4
6
8
10
12
14
16
48
Obrázky níže (Obrázek 19, Obrázek 20) znázorňují polohu vybraných bodů na pixmapě a jejich
transformaci. Body leží na úrovni školních lavic ve vzdálenosti cca 3.3 metru od kamery.
Obrázek 19 – Pixmapa vybraná pro měření distorze a vybrané body
Obrázek 20 – Vybrané body před a po korekci distorze
Výsledkem aplikace popsaného algoritmu je množina trajektorií znázorněná na obrázku (Obrázek 21).
Obrázek 21 – Vybrané body před a po korekci distorze
Jednotlivé trajektorie na obrázku (Obrázek 21) představují zaznamenané polohy osob na jednotlivých
po sobě jdoucích snímcích. Z výsledků je patrné, že tímto způsobem je možné trajektorie osob analyzovat
s vysokou přesností.
www.tacr.cz
49
Výsledkem popsaného experimentu je ověření technologie, která bude v rámci řešení projektu dále
rozvíjena. Je potřeba odstranit některé dílčí nedostatky experimentu (vyšší snímkovací frekvence, menší
barevné pixmapy, které nebudou splývat apod.).První předběžné výsledky jsou každopádně velice slibné a
finálním výstupem bude samostatná aplikace, která bude schopna univerzálního zpracování a analýzy
získaných záběrů.
7.3
PRŮBĚH EXPERIMENTU VE FOTOGRAFIÍCH
Obrázek 22 – Fotografie z realizace evakuačního experimentu
www.tacr.cz
50
Obrázek 23 – Fotografie z realizace evakuačního experimentu
www.tacr.cz
51
8
ZÁVĚR
Rešerše aktuálního stavu poznání byla provedena v souladu s časovým harmonogramem projektu a
předpokládaném formátu textové zprávy doplněné o obrázky, grafy a tabulky.
Sběr dat byl započat formou evakuačního experimentu na půdě VUT Brno a v současnosti jsou
k dispozici jeho předběžné výsledky. Na základě zkušeností z prvního experimentu bude po nutných
úpravách nastavení podmínek experimentu a měřící techniky dále pokračováno ve sběru dat i ve druhém
roce řešení.
www.tacr.cz
52

Výsledek V001 - Rešerše aktuálního stavu poznání

Transkript

Podobné dokumenty

Metodická pomůcka Využití modelů hydrologické

šablona zprávy

analýza individuálního ustájení telat v období mléčné výživy ve

CELÝ ČLÁNEK VE FORMÁTU

informační a počítačová gramotnost - INPOG

Příloha střednědobého plánu KPSS

Jan z Riesenfeldu - riesenfelder

Škripko

Zpráva o činnosti za rok 2013 - Česká společnost pro mechaniku

Uživatelská dokumentace Uživatelská dokumentace