Multisymulacje

Zasada konstrukcji multisymulacji. x – wartości dla modelu rozwoju pożaru wybranych z zadanych rozkładów prawdopodobieństwa, y – wartości dla modelu ewakuacji wybranych z zadanych rozkładów prawdopodobieństwa, P – prawdopodobieństwo, że czas DCBE będzie mniejszy niż WCBE, S – skutki wynikające z przekroczenia DCBE, uwzględniające inhalacje gazów pożarowych, FED – wpływ na człowieka inhalacji gazów pożarowych w określonym czasie, R – ryzyko, stanowiące iloczyn prawdopodobieństwa P i skutków S.

Multisymulacje to metoda ilościowej analizy ryzyka, wykorzystywana w ochronie przeciwpożarowej. Idea metody polega na wielokrotnym (stąd nazwa) wykonaniu symulacji w komputerowych modelach rozwoju pożaru (CFAST, BRANZFIRE), ewakuacji oraz innych. Każde kolejne uruchomienie symulacji odbywa się dla innego scenariusza pożarowego. Zmiana scenariusza pożarowego realizowana jest poprzez zmianę parametrów wejściowych wprowadzanych do modeli. Parametry wejściowe wprowadzane do modeli podlegają rozkładom prawdopodobieństwa. Losowanie konkretnych parametrów dla pojedynczej symulacji odbywa się z użyciem metody Monte Carlo. Jako wynik multisymulacji otrzymywane są rozkłady parametrów służących ocenie bezpieczeństwa, w postaci np. dostępnego czasu bezpiecznej ewakuacji (DCBE) lub wymaganego czasu bezpiecznej ewakuacji (WCBE).

Warianty mulitisymulacji

Metoda multisymulacji jest znana na świecie, jednakże w zależności od zakresu oraz ośrodka badawczego przyjmuje różne nazwy. Centrum Badań Technicznych (VTT) z Finlandii opracowało wariant tej metody pod nazwą Probabilistic Fire Simulator, PFS . Przeznaczony jest on do badania ryzyka pożarowego w elektrowniach atomowych. Ogranicza się jednak do oszacowania skutków pożaru na infrastrukturę elektrowni bez jej konfrontacji z modelem ewakuacji ludzi. VTT udostępniło program pod tą samą nazwą (PFS), za pomocą którego można zrealizować multisymulacje we wspomnianym wariancie.

Podobne rozwiązanie powstało na Uniwersytecie w Canterbury w Nowej Zelandii przy współpracy z BRANZ. Opracowana metoda posłużyła do budowy oprogramowania o nazwie B-RISK. Oprogramowanie jest dedykowane do ilościowej analizy ryzyka w budynkach użyteczności publicznej. Oprócz probabilistycznego modelowania parametrów wejściowych do modelu rozwoju pożaru, program B-RISK pozwala również na oszacowanie skutków pożaru na ewakuujące się osoby, w postaci dawki inhalowanych gazów pożarowych, czy ekspozycji na temperaturę lub strumień promieniowania cieplnego.

Swoje oprogramowanie do realizacji multisymulacji opracowało również CSTB - Francuskie Centrum Badań Naukowo-Technicznych. Program o nazwie SCHEMA-SI pozwala na probabilistyczne modelowanie pożaru, ewakuacji oraz oszacowanie skutków pożaru na ewakuujące się osoby.

Przykład wykorzystania multisymulacji

Załóżmy, że chcemy wykonać analizę ryzyka pożarowego budynku biurowego z wykorzystaniem multisymulacji. Dla uproszczenia przyjmijmy, że jedyny parametr jaki wprowadzamy do modelu rozwoju pożaru jest krzywa rozwoju pożaru. Przyjmijmy, że pożar w budynkach biurowych może rozwijać się: wolno, średnio, szybko i ultra szybko. Przyjmijmy, że z danych historycznych wiemy, że w 20% pożarów w budynkach biurowych pożar rozwijał się wolno, w 75% średnio, w 4% szybko i w 1% ultra szybko. Zatem zgodnie z podejściem stosowanym w multisymulacjach powinniśmy wykonać 100 symulacji, gdzie: w 20 z nich zdefiniowany będzie wolny rozwój pożaru, w 75 średni, w 4 szybki i 1 ultra szybki. Dla każdej ze stu symulacji notujemy czas, kiedy warstwa dymu na drodze ewakuacyjnej zeszła poniżej 1,8m - jest to przyjmowane jako czas bezpiecznej ewakuacji.

Podobnie modelujemy ewakuację. Załóżmy, że rozmieszczenie ludzi w budynku jest równomierne. Dla każdej z tych osób losujemy jej rozmieszczenie w budynku oraz prędkość poruszania się w trakcie ewakuacji. Następnie, na podstawie rozmieszczenia tych osób w budynku oraz prędkości poruszania obliczamy czas kiedy ostatnia osoba opuści budynek.

Przyjmijmy, że jako wynik tych stu symulacji, otrzymaliśmy następujące DCBE: 20 razy 320 sekund, 75 razy 300 sekund, 4 razy 270 sekund i jeden raz 210 sekund oraz następujące WCBE: 3 razy 210 s, 20 razy 190 s oraz 77 razy 170 s. Wyniki tych symulacji można zaprezentować w formie histogramów.

W tym miejscu powinien znaleźć się wykres. Z przyczyn technicznych nie może zostać wyświetlony. Więcej informacji