MATHEMATICAL MODELING OF THE MOTION OF GROUPS OF PEOPLE DURING EVACUATION FROM BUILDINGS

Аннотация

The problems of cutting and packing (C & P Problems) have been actively studied by the scientific community over the past years. This interest is explained both by their great complexity from a theoretical point of view, and by a wide range of their application in solving urgent practical problems, for example, in informatics, logistics, modeling of production processes, ensuring the safe life of the population, etc.

One of the most important issues in ensuring the safe life of the population is the timely evacuation of people who find themselves in a life-threatening situation. To carry out operational and tactical actions to evacuate and rescue people from buildings, fire and rescue units are created, which, as a rule, are formed according to the type of emergency that has arisen in the building, that is, according to their professional orientation. At present, fire and rescue units are being helped by software systems for controlled evacuation from buildings, the main component of which are programs for simulating the movement of the human flow, which at each fixed moment of time represents the configuration of the placement of people.

In practice, the problem often arises of modeling the movement of people in groups, examples of which are family members or rescuers of one unit who move with a load. Therefore, an urgent task is to model the movement of groups of people, taking into account the maximum permissible distances between members of groups and who are evacuated with a load.

The paper proposes a model of a human body with a load, which is a two-component complex object in the form of a union of an ellipse and a rectangle, between which the maximum allowable distances are set. Taking into account the maximum allowable distances between objects allows you to combine them into subgroups, and the specified maximum distances between subgroups allows you to combine them into groups. The listed restrictions on the interaction of objects are formalized, a mathematical model of the actual problem of modeling the movement of people with their division into groups is built. For the analytical description of the conditions of non-intersection of objects, the apparatus of quasi-phi-functions of composite objects is modified, which are the basis of algorithms for modelingindividual flow movementof people.

Задачі розкрою та упакування (C&PProblems) активно досліджуються науковою спільнотою  протягом останніх років. Такий інтерес пояснюється як великою їх складністю з теоретичної точки зору, так і широким спектром їх застосування при розв’язанні актуальних практичних задач, наприклад, в інформатиці, логістиці, моделюванні виробничих процесів, забезпеченні безпечної життєдіяльності населення  та ін.

 Одним із найважливіших питань в  забезпеченні безпечної життєдіяльності населення є своєчасна  евакуація людей, що опинилися в небезпечній для життя ситуації. Для проведення оперативно-тактичних дій по евакуації і порятунку людей з будівель створюються пожежно-рятувальні підрозділи, які, як правило, формуються згідно типу надзвичайної ситуації, яка виникає в будівлі, тобто згідно їх професійної спрямованості.  На допомогу пожежно-рятувальним підрозділам в даний час приходять програмні комплекси по керованій евакуації з будівель, головним компонентом яких є програми моделювання руху людського потоку, які в кожний фіксований момент часу являють конфігурацію розміщення людей.

На практиці часто виникає задача моделювання руху людей групами, прикладами яких можуть слугувати члени сім’ї або рятувальники одного підрозділу, які рухаються з вантажем. Тому актуальною задачею є  моделювання руху груп людей з урахуванням максимально-допустимих відстаней між членами груп, і типи, які евакуюються з вантажем.

У роботі запропонована модель тіла людини з вантажем, яка представляє собою двокомпонентний складний об’єкт, як об’єднання еліпса та прямокутника, між компонентами якого задані максимально-допустимі відстані.  Врахування максимально-допустимих відстаней між об’єктами дозволяє об’єднувати їх в підгрупи, а задані максимальні відстані між підгрупами дозволяють об’єднувати їх в групи. Формалізовані перелічені обмеження на взаємодію об’єктів, побудована математична модель актуальної задачі моделювання руху людей з розбиттям їх на групи. Для аналітичного опису умов неперетинання об’єктів модифіковано квазі-phi-функції складених об’єктів, які є основою алгоритмів моделювання індивідуально-поточного руху людей.