ISSN Vol. 41 Issue 1 March 2016

Transkrypt

1 ISSN Vol. 41 Issue 1 March 2016

2

3 Vol. 41 Issue 1, 2016 BiTP Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza Safety & Fire Technique Kwartalnik CNBOP-PIB CNBOP-PIB Quarterly Wydawnictwo Centrum Naukowo-Badawczego Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego Państwowego Instytutu Badawczego Publishing House of Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute Czytelnia.cnbop.pl Józefów 2016

4 Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 XI rok wydawania KOMITET REDAKCYJNY Redaktor Naczelny bryg. dr inż. Dariusz Wróblewski Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego Państwowy Instytut Badawczy Przewodniczący Komitetu Redakcyjnego Redaktor Działu Organizacja i Zarządzanie Strategiczne dr inż. Eugeniusz W. Roguski Redaktor Działu Badania i Rozwój mł. bryg. dr inż. Joanna Rakowska Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego Państwowy Instytut Badawczy Redaktor Działu Technika i Technologia dr Tomasz Węsierski Szkoła Główna Służby Pożarniczej Redaktor Działu Certyfikacja, Aprobaty i Rekomendacje bryg. dr inż. Jacek Zboina Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego Państwowy Instytut Badawczy Redaktor Działu Partnerstwo dla Innowacyjności na Rzecz Bezpieczeństwa st. bryg. mgr inż. Krzysztof Biskup Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego Państwowy Instytut Badawczy Redaktor Działu Studium Przypadku Analiza Zdarzeń Rzeczywistych nadbryg. Janusz Skulich Redaktor Działu Szkolenia i Propagowanie Wiedzy st. bryg. dr inż. Grzegorz Stankiewicz Szkoła Aspirantów Państwowej Straży Pożarnej w Poznaniu Redaktor Działu Z Praktyki dla Praktyki nadbryg. w st. spocz. Maciej Schroeder Redaktor Działu Nauki Humanistyczne i Społeczne na Rzecz Bezpieczeństwa prof. dr hab. Bernard Wiśniewski SGSP, Wyższa Szkoła Policji w Szczytnie Redaktor Działu Postacie Pożarnictwa mgr inż. Jan Kielin Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego Państwowy Instytut Badawczy Redaktor Działu Ratownictwo i Medycyna Katastrof dr n. med. Magdalena Witt Uniwersytet Medyczny w Poznaniu Redaktor Działu Inżynieria Pożarowa dr inż. Dorota Brzezińska Politechnika Łódzka Sekretarz Redakcji, Redaktor Językowy język polski mgr Julia Pinkiewicz Redaktor Językowy język angielski Jan Stanisław Łopata Redaktor Językowy język rosyjski mgr inż. Julia Mazur Redaktor Statystyczny dr Tomasz Węsierski Przygotowanie do wydania: mgr Anna Golińska Elżbieta Muszyńska by Wydawnictwo Centrum Naukowo-Badawczego Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego Państwowego Instytutu Badawczego Nakład 150 egzemplarzy Wersja papierowa jest wersją pierwotną. RADA NAUKOWA prof. Bogdan Z. Długogórski, Murdoch University in Perth, Australia prof. dr inż. Aleš Dudáček, Vysoká Škola Báňská Technická Univerzita Ostrava (Technical University of Ostrava), Czechy prof. (Fan Weicheng), (State Key Laboratory of Fire Science University of Science and Technology of China), Chiny gen. major dr Виктор Иванович Климкин (Wiktor Iwanowicz Klimkin), Oversight and Prevention Department of EMERCOM of Russia prof. dr inż. Rainer Koch, Universität Paderborn, Institut für Feuer- und Rettungstechnologie der Stadt Dortmund (the University of Paderborn, Institute for Fire and Rescue Technology in Dortmund), Niemcy prof. dr inż. Venkatesh Kodur, Michigan State University (Stany Zjednoczone) prof. Jesús Ignacio Martínez Paricio, Universidad Complutense de Madrid (The Complutense University of Madrid), Hiszpania dr inż. Hauke Speth, Institut für Feuer- und Rettungstechnologie der Stadt Dortmund (Institute for Fire and Rescue Technology in Dortmund, Germany), Niemcy dr hab. inż. Lech Starczewski prof. WITPiS, Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej (Military Institute of Armoured and Automotive Technology), Polska prof. Asif Usmani BRE Centre for Fire Safety Engineering The University of Edinburgh, Wielka Brytania prof. Andriej Kuzyk Lviv State University of Life Safety, Ukraina dr hab. Aleksandr Wasiljewicz Matjuszyn, All-Russian Scientific Research Institute of Fire Safety (VNIIPO), Rosja ISSN DOI: Projekt okładki: Barbara Dominowska Redakcja: ul. Nadwiślańska 213; Józefów k/otwocka tel kwartalnik@cnbop.pl Czytelnia.cnbop.pl Czasopismo Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza/ Safety & Fire Technique jest pismem kierowanym do kadr kierowniczych ochrony przeciwpożarowej, pracowników jednostek administracji państwowej i samorządowej zajmujących się problematyką zarządzania kryzysowego, pracowników naukowych i dydaktycznych uczelni i instytutów badawczych zainteresowanych tą problematyką. Artykuły publikowane w Kwartalniku przechodzą proces recenzyjny. Kwartalnik BiTP. Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza jest publikowany w darmowym i otwartym dostępie tzn. każdy użytkownik ma prawo czytać, kopiować, drukować, rozpowszechniać, cytować i przeszukiwać zasoby otwarte, w tym pełne teksty artykułów, z zachowaniem praw autorskich ich twórców. Użytkownik korzysta z zamieszczonych w Kwartalniku artykułów zgodnie z obowiązującymi przepisami o dozwolonym użytku, podając na kopii utworu informację o źródle i autorze/ach. 13 pkt 7,26 pkt Na podstawie decyzji Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego (Komunikat z dnia 18 grudnia 2015 roku) za artykuły naukowe opublikowane na łamach czasopisma przyznawane jest 13 punktów do dorobku naukowego.

5 Safety & Fire Technique/Безопасность и Пожарная Техника BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 The XI th year of publishing/xi год публикации журнала EDITORIAL COMMITTEE/РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ ЖУРНАЛА Editor-in-Chief/Главный Редактор bryg. Dariusz Wróblewski, PhD/бригадир Дариуш Врублевски, д-р инж. Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute, Poland/Научно-Исследовательский Центр Противопожарной Охраны Государственный Исследовательский Институт, Польша Chairman of Editorial Committee/Возглавляющий Редакционного Совета Section Editor: Organization and Strategic Management/ Редактор Отдела: Организация и Стратегическое Руководство Eugeniusz W. Roguski, PhD/Эугениуш В. Рогуски, д-р инж. Section Editor: Research and Development / Редактор Отдела: Исследования и развитие mł. bryg. Joanna Rakowska, PhD / Иоанна Раковска, д-р инж. Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute, Poland/Научно- Исследовательский Центр Противопожарной Охраны Государственный Исследовательский Институт, Польша Section Editor: Technique and Technology / Редактор Отдела: Техника и технология Tomasz Węsierski, PhD/Томаш Веньсерски, д-р The Main School of Fire Service (SGSP), Poland / Главная Школа Пожарной Службы (SGSP), Польша Section Editor: Certification, Approvals and Recommendations/ Редактор Отдела: Сертификация, одобрения и рекомендации bryg. Jacek Zboina, PhD/бригадир Яцек Збоина, д-р инж. Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute, Poland/ Научно-Исследовательский Центр Противопожарной Охраны Государственный Исследовательский Институт, Польша Section Editor: Partnership for Safety Innovation/ Редактор Отдела: Партнерство для развития в целях безопасности st. bryg. Krzysztof Biskup, M.Eng./старший бригадир Кшиштоф Бискуп, магистр инж. Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute, Poland/Научно-Исследовательский Центр Противопожарной Охраны Государственный Исследовательский Институт, Польша Section Editor: Case Study Analysis of Actual Events/ Редактор Отдела: Анализ реальных событий nadbryg. Janusz Skulich/надбригадир Януш Скулих Section Editor: Training and Knowledge Promotion/ Редактор Отдела: Обучение и пропагандирование знаний st. bryg. Grzegorz Stankiewicz, PhD/cтарший бригадир Григорий Станкевич д-р инж. The Fire Service College of the State Fire Service in Poznan, Poland Section Editor: Best Practice in Action / Редактор Отдела: С практики для практики nadbryg. w st. spocz. Maciej Schroeder/надбригадир в отставке Мацей Шредер Section Editor: Humanities and Social Sciences for Safety/Редактор Отдела: Гуманистические и общественные науки на благо безопасности prof. Bernard Wiśniewski/ проф. Бернард Висьневски The Main School of Fire Service (SGSP), Police Academy in Szczytno/Главная Школа Пожарной Службы (SGSP), Высшая школа полиции в г. Щитно Section Editor: People Involved in Firefighting/Редактор Отдела: Лица пожарной охраны Jan Kielin, M.Eng. / Ян Киелин, магистр инж. Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute, Poland/Научно- Исследовательский Центр Противопожарной Охраны Государственный Исследовательский Институт, Польша Section Editor: Rescue and Disaster Medicine / Редактор Отдела: Служба спасения и медицина катастроф Magdalena Witt, MD / Магдалена Витт, д-р мед. наук Medical University in Poznań, Poland / Медицинский университет в г. Познань, Польша Section Editor: Fire Engineering / Редактор Отдела: Пожарная инженерия Dorota Brzezińska, PhD / Дорота Бжезиньска, д-р инж. Lodz University of Technology, Poland / Лодзинский технический университет, Польша Editorial Secretary, Language Editor Polish Language / Секретарь Редакции, языковой редактор польский язык: Julia Pinkiewicz, M.A./ Юлия Пинкевич Language Editor English Language/языковой редактор английский язык: Jan Stanisław Łopata / Ян Станислав Лопата Language Editor Russian Language/языковой редактор русский язык: Yuliya Mazur, M.Eng./ Юлия Мазур, магистр инж. Statistical Editor/Статистический редактор: Tomasz Węsierski, PhD/Томаш Венсерски, д-р Prepared for editing by/подготовили к печати: Anna Golińska, M.A./ Анна Голиньска, магистр; Elżbieta Muszyńska/Эльжбета Мушиньска EDITORIAL ADVISORY BOARD/НАУЧНЫЙ СОВЕТ prof. Bogdan Z. Długogórski/проф. Богдан З. Длугогурски Murdoch University in Perth, Australia/Университет Мердока в городе Перт, Австралия prof. Aleš Dudáček, PhD/проф. Алеш Дудaчэк, д-р инж. Technical University of Ostrava, Czech Republic/Остравский Технический Университет, Чехия prof. Fan Weicheng/проф. Фан Вейченг State Key Laboratory of Fire Science University of Science and Technology of China/Государственная лаборатория пожарной техники Университет наук и технологий в Китае gen. mayor Viktor Ivanovich Klimkin, PhD/ген. майор Виктор Иванович Климкин, д-р Oversight and Prevention Department of EMERCOM of Russia / Департамент надзорной деятельности и профилактической работы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий prof. Rainer Koch, PhD/проф. Райнер Кох, д-р инж. The University of Paderborn, Institute for Fire and Rescue Technology in Dortmund, Germany/Университет Падерборн, Институт Пожарной и Спасательной Технологии в г. Дортмунд, Германия prof. Venkatesh Kodur, PhD/проф. Венкатеш Кодур, д-р инж. Michigan State University (USA) / Мичиганский университет (США) prof. Jesús Ignacio Martínez Paricio/проф. Гесус Игнасио Мартинес Парицио The Complutense University of Madrid, Spain/Мадридский Университет в г. Комплутенс, Испания Hauke Speth, PhD/Хауке Спет, д-р инж. Institute for Fire and Rescue Technology in Dortmund, Germany/Институт Пожарной и Спасательной Технологии в г. Дортмунд, Германия Lech Starczewski, PhD, prof. WITPiS/проф. Лех Старчевский, д-р инж. Military Institute of Armoured and Automotive Technology, Poland/Военный Институт Броневой и Автомобильной Техники, Польша prof. Asif Usmani/проф. Асиф Усмани BRE Centre for Fire Safety Engineering The University of Edinburgh (UK)/ Центр BRE Техники Пожарной Безопасности Эдинбургский Университет (Великобритания) prof. Andrey Kuzyk / проф. Андрей Кузык Lviv State University of Life Safety, Ukraine / Львовский государственный университет безопасности жизнедеятельности Aleksandr Vasilevich Matyushyn, PhD / Александр Васильевич Матюшин, д-р All-Russian Scientific Research Institute of Fire Safety (VNIIPO), Russia / ФГБУ ВНИИПО МЧС России ISSN DOI: by Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute Publishing House (Wydawnictwo CNBOP-PIB)/Научно-Исследовательский Центр Противопожарной Охраны им. Иосифа Тулишковскего Государственный Исследовательский Институт, Польша Circulation/Тираж: 150 copies/экземпляров Paper version constitutes a primary version of the journal. Печатная версия ежеквартальника является первичной версией. Cover design/проект обложки: Barbara Dominowska/Барбара Доминовска Editorial Office/Издательский дом: ul. Nadwiślańska 213; Józefów k/otwocka tel kwartalnik@cnbop.pl Czytelnia.cnbop.pl The quarterly journal Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza/Safety & Fire Technique is addressed to fire protection managers, state and local government employees, researchers and tutors from universities and research institutes interested in the issues of fire protection, civil protection and crisis management. Articles in the quarterly go through a peer review process. Журнал «Безопасность и Пожарная Техника» является журналом, который адресован к руководящим кадрам противопожарной охраны, работникам государственных и местных исполнительных органов власти, занимающихся проблематикой кризисного управления, работникам научно-педагогических университетов и исследовательских институтов, заинтересованных этой проблематикой. Журнал содержит только рецензированные статьи. The Quarterly Safety & Fire Technique is published in free and open access, i.e., each user can read, copy, print, spread, cite and search open resources, including full texts of articles, respecting the copyright of its authors. A user can take advantage of articles published in the Quarterly in accordance with binding law on permitted use, indicating on the copy of the material information about the source and authors. Ежеквартальник BiTP Безопасность и Пожарная Техника публикуется в открытом и бесплатном доступе т.е. каждый пользователь вправе читать, копировать, печатать, распространять, цитировать и пересматривать открытые ресурсы, в тoм полные тексты статей с сохранением авторских прав их создателей. Пользователь использует помещенные в Ежеквартальнике статьи согласно действующим правилам допустимого исполь -зования, указывая на копии произведения информацию об источнике и авторе/авторах. 13 points / 13 баллов 7.26 points / 7,26 балла Under decision of the Minister of Science and Higher Education (The announcement of December 18, 2015) there are 13 points attributed to the author s academic achievements for publishing scientific articles in the Quarterly/На основе решения Министра Науки и Высшего Образования (Сообщение от 18 декабря 2015 года) за статьи, опубликованные в Eжеквартальнике авторы получают 13 баллов, прибавляемых к результатам их научной деятельности.

6

7 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 SPIS TREŚCI NAUKI HUMANISTYCZNE I SPOŁECZNE NA RZECZ BEZPIECZEŃSTWA Zagrożenie, kryzys i sytuacja kryzysowa jako uwarunkowania życia współczesnego człowieka Bernard Wiśniewski, Gerard S. Sander BADANIA I ROZWÓJ Sposoby i środki gaszenia pożarów przy wyciekach gazu: doświadczenie światowe i perspektywy rozwoju S.A. Vinogradov, A.N. Larin, A.Y. Kalynovsky, S.Y. Rudenko Analiza destrukcyjnego wpływu nasączenia wodą na parametry wytrzymałościowe betonów poddanych warunkom pożarowym Bartosz Zegardło, Paweł Ogrodnik Model stanu cieplnego ciała strażaka w ubraniu ochronnym Bolibrukh B.V, M. Chmiel, Yu. Mazur Z PRAKTYKI DLA PRAKTYKI Praktyczne aspekty ewakuacji ludzi ze szpitali Iwona Orłowska, Marcin Cisek STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH Określenie dopuszczalnych wartości parametrów sytuacji nadzwyczajnych wywołanych przez człowieka i związanych z pożarami w Federacji Rosyjskiej Zavorotnyy A.G., Kopnyshev S.L., Finchenko Yu.А. Model reagowania systemu ratowniczo-gaśniczego Jarosław Prońko, Jan Kielin, Beata Wojtasiak Przykład zastosowania modelu reagowania systemu ratowniczo-gaśniczego Jarosław Prońko, Jan Kielin, Beata Wojtasiak Model matematyczny i ocena ryzyka zwalczania pożaru N.I. Vasil ev, I.A. Movchan 47 TECHNIKA I TECHNOLOGIA Metody badań odporności hełmów ochronnych na działanie promieniowania podczerwonego Marcin Jachowicz Zapewnienie bezpieczeństwa w systemach odprowadzania spalin w budownictwie mieszkaniowym Krzysztof Drożdżol Możliwości wykorzystania symulatorów w szkoleniu operatorów bezzałogowych statków powietrznych w zakresie działań ratowniczo-gaśniczych Roman Wantoch-Rekowski, Jacek Roguski, Maciej Błogowski SZKOLENIA I PROPAGOWANIE WIEDZY Bezpieczeństwo pożarowe konstrukcji z betonu według eurokodów (norm PN-EN) Krzysztof Chudyba 85 5

8 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 TABLE OF CONTENT СОДЕРЖАНИЕ HUMANITIES AND SOCIAL SCIENCES IN THE CONTEXT OF SAFETY ГУМАНИСТИЧЕСКИЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ НА БЛАГО БЕЗОПАСНОСТИ Securing the Safety of Flue Systems in Residential Property Construction Обеспечение безопасности систем отвода продуктов сгорания в жилищном строительстве Krzysztof Drożdżol 67 Threat, Crisis and Critical Situation Contemporary Determinants of Modern Man s Living Conditions Угроза, кризис и кризисная ситуация условия жизни современного человека Bernard Wiśniewski, Gerard S. Sander RESEARCH AND DEVELOPMENT ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ 13 Potential Use of Simulators in the Training of Staff who Operate Unmanned Aerial Vehicle used in Firefighting and Rescue Operations Возможности использования тренажеров в обучении операторов беспилотных летательных аппаратов для выполнения спасательногасящих действий Roman Wantoch-Rekowski, Jacek Roguski, Maciej Błogowski 75 Approaches to Extinguish Gas Blowout Fires: World Experience and Potential for Development Способы и средства тушения пожаров газовых фонтанов: мировой опыт и перспективы развития S.A. Vinogradov, A.N. Larin, A.Y. Kalynovsky, S.Y. Rudenko An Analysis of the Destructive Influence of Water Saturation on the Durability of Concrete Exposed to a Fire Анализ деструктивного воздействия воды на параметры устойчивости бетона, который подвергается влиянию огня Bartosz Zegardło, Paweł Ogrodnik A Model of a Firefighter's Thermal Condition when Attired in Protective Clothing Модель теплового состояния пожарного в защитной одежде Bolibrukh B.V, M. Chmiel, Yu. Mazur Мathematical Model and Risk Evaluation for Firefighting Математическая модель и оценка риска ликвидации пожара N.I. Vasil ev, I.A. Movchan TECHNIQUE AND TECHNOLOGY ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ Techniques to Test Infrared Radiation Resistance of Protective Helmets Методы исследований устойчивости защитных шлемов на воздействие инфракрасного излучения Marcin Jachowicz TRAINING AND KNOWLEDGE PROMOTION ОБУЧЕНИЕ И ПРОПАГАНДИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ Fire Safety for Concrete Structures According to Eurocodes (Codes PN-EN) Пожарная безопасность бетонных конструкций согласно еврокодам (стандартам PN-EN) Krzysztof Chudyba BEST PRACTICE IN ACTION С ПРАКТИКИ ДЛЯ ПРАКТИКИ Practical Aspects of Hospital Evacuations Практические аспекты проведения эвакуации в больнице Iwona Orłowska, Marcin Cisek CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ Identification of Allowable Parameter Values in Respect of Fire Emergencies in the Russian Federation Обоснование допустимых значений параметров техногенных чрезвычайных ситуаций, связанных с пожарами, в Российской Федерации 107 Заворотный А.Г. / Zavorotnyy A.G., Копнышев С.Л. / Kopnyshev S.L., Финченко Ю.А. / Finchenko Yu.А

9 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Rescue and Firefighting Response Model Модель реагирования спасательно-гасящей системы Jarosław Prońko, Jan Kielin, Beata Wojtasiak 115 Illustrative Application of a Firefighting and Rescue Response Model Пример применения модели реагирования спасательно-гасящей системы 127 Jarosław Prońko, Jan Kielin, Beata Wojtasiak 7

10

11 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Szanowni Czytelnicy, CNBOP-PIB, marzec 2016 W tym roku mija 10 lat odkąd ukazuje się czasopismo BiTP. Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza. Bieżący rok wydawniczy rozpoczynamy inauguracją nowego działu tematycznego Inżynieria Pożarowa. Jest ona obecnie bardzo silnie rozwijającą się dziedziną ochrony przeciwpożarowej, a realizowane na całym świecie na jej podstawie rozwiązania projektowe tworzą alternatywę dla rozwiązań opierających się na przepisach nakazowych. Niniejszemu działowi będzie przewodniczyć pani dr inż. Dorota Brzezińska wykładowca z zakresu inżynierii pożarowej, systemów wentylacji pożarowej na Wydziale Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej. Bardzo serdecznie witamy panią doktor w gronie redakcyjnym. Aby przybliżyć państwu tematykę nowopowstałego działu, pierwszy artykuł w kolejnym numerze czasopisma będzie poświęcony istocie inżynierii pożarowej. Jest nam niezmiernie miło przedstawić Państwu kolejnych dwóch znakomitych naukowców z jednostek naukowych na Ukrainie i w Rosji, którzy dołączyli do składu Rady Naukowej. Pierwszy z nich profesor Andriej Kuzyk jest pracownikiem wydziału matematyki stosowanej i mechaniki na Uniwersytecie Bezpieczeństwa Życia we Lwowie. Jest wykładowcą uniwersyteckim, sekretarzem senatu oraz zastępcą redaktora naczelnego czasopisma Bezpieczeństwo Pożarowe. Profesor Kuzyk specjalizacje się w modelowaniu matematycznym, pożarach lasów oraz modelowaniu rozprzestrzeniania się pożaru. Pracę redakcji będzie wspierał również dr hab. Aleksandr Wasiljewicz Matjuszyn, zastępca dyrektora Wszechrosyjskiego Naukowo-Badawczego Instytutu Bezpieczeństwa Pożarowego (VNIIPO), znany naukowiec i specjalista w obszarze badań z zakresu ochrony przeciwpożarowej, modelowania pożarów i kwestii organizacyjno-zarządczych w ochronie przeciwpożarowej. Chcielibyśmy również poinformować Państwa, że Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej uzyskało certyfikat potwierdzający, że system zarządzania jakością naszego Instytutu jest zgodny z normą ISO 9001:2008. Procedura wydawnicza kwartalnika jest jednym z procesów w tym systemie, co oznacza, że wszystkie działania realizowane przez redakcję są zgodne z ustanowionymi regulacjami i wymogami. W ubiegłym roku kwartalnik patronował wielu wydarzeniom związanym z promowaniem bezpieczeństwa, a także został doceniony na arenie międzynarodowej i nagrodzony złotym medalem w VII edycji Europejskich Targów Kreatywności i Wynalazczości EUROINVENT. Sprawozdania z tegorocznych konferencji objętych patronatem oraz informacje o najbliższych wydarzeniach, tradycyjnie, znajdą Państwo w rozdziale Patronaty. Wśród wydarzeń, na które chcielibyśmy państwa zaprosić są: Targi SAWO 2016 (27.04, Poznań) oraz międzynarodowa konferencja Bezpieczeństwo pożarowe w budynkach mieszkalnych w Polsce (2.06, Sosnowiec). W numerze, który mają Państwo przed sobą, znalazło się 13 artykułów, spośród których Państwa uwadze chcielibyśmy polecić prace Model stanu cieplnego ciała strażaka w ubraniu ochronnym oraz Praktyczne aspekty ewakuacji ludzi ze szpitali. Pierwszy z artykułów jest wynikiem międzyośrodkowej współpracy CNBOP-PIB, Lwowskiego Uniwersytetu Bezpieczeństwa Życia oraz Centralnej Szkoły PSP w Częstochowie. Artykuł porusza bardzo aktualny problem efektywności ubrań bojowych. Wynikiem prac badawczych zaprezentowanych w artykule jest model obliczeniowy stanu cieplnego ciała strażaka w ubraniu ochronnym. Model posłuży do prognozowania i analizy stanu cieplnego strażaka oraz określenia maksymalnego czasu pracy w konkretnych warunkach. Drugi z wyróżnionych artykułów porusza ważną i ciekawą tematykę obiektów służby zdrowia, w których decyzja o ewakuacji jest niezwykle trudna do podjęcia, a kwestie związane z jej organizacją mogą przysporzyć dużo problemów. Wnioski zawarte w publikacji mogą stanowić cenną podstawę opracowania instrukcji bezpieczeństwa pożarowego obiektu szpitalnego. Praca otrzymała uznanie recenzentów za jej niezwykle praktyczny charakter. Zapraszamy do lektury i zachęcamy do zgłaszania artykułów. Komitet Redakcyjny 9

12 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Dear Readers, CNBOP-PIB, March 2016 It has been 10 years since we started publishing BiTP. Safety & Fire Technique Jorunal. We begin a current year of publishing with the inauguration of a new thematic section - Fire Engineering. Nowadays, it is an intensively developing area of fire protection, and solutions implemented in whole world design on its basis constitute an alternative to those based on obligatory rules. The section will be led by Dorota Brzezińska, PhD. a lecturer in the field of fire engineering and fire ventilation systems at the Department of Process Engineering and Environmental Protection at the Lodz University of Technology. We would like to express our warmest welcome to Dorota Brzezińska a new member of the Editorial Committee. In order to introduce our readers the subject of the newly created section, the first article in the next issue will be dedicated to the main issues of fire engineering. It is our pleasure to introduce to you the next two outstanding scientists from scientific institutions in Ukraine and Russia, who joined the Scientific Board of our Journal. The first of them professor Andrew Kuzyk is an employee of the Department of Applied Mathematics and Mechanics at the University of Life Safety in Lviv. He is a university lecturer, secretary of the senate and deputy editor of the journal Fire Safety. Professor Kuzyk specializes in mathematical modeling, modeling of forest fires and the spread of fire. Editorial work will be also supported by Aleksandr Vasilevich Matyushyn, deputy director of the All-Russian Scientific Research Institute of Fire Safety (VNIIPO), a famous scientist and specialist in the field of fire protection research, fire modeling, and organizational and management fire protection issues. We would also like to inform you that the Scientific and Research Centre for Fire Protection was granted a certificate confirming that the quality management system of our institute is in compliance with ISO 9001: The publishing procedure of the quarterly is one of the processes in this system, which means that all the activities carried out by the editorial staff comply with established regulations and requirements. In the last year the quarterly gave its patronage to many events associated with the promotion of safety. It has been also recognized at the international scene and awarded a gold medal in the seventh edition of the European Fair of Creativity and Inventions EUROINVENT. Reports of this year s conferences under the auspices of our quarterly, and information about upcoming events, is traditionally published in the section BiTP s patronage. The events recommended by us include: Fair SAWO 2016 (27.04, Poznan) and an international conference Fire safety in residential buildings in Poland (2.06, Sosnowiec). Current issue of BiTP includes 13 articles. We would recommend to your attention especially two of them: A Model of a Firefighter s Thermal Condition when attired in Protective Clothing and Practical Aspects of Hospital Evacuations. The first article is the result of cooperation between authors from CNBOP-PIB, Lviv University of Life Safety and the Central School of Fire Service in Częstochowa. The article focuses on a very current problem of the effectiveness of combat clothing. The result of the research presented in the article is a model of a firefighter s thermal condition when attired in protective clothing. The model will be used for predicting and analyzing the thermal condition of the body and determination of a firefighter s maximum operating endurance. The second recognized article raises an important and interesting topic of healthcare buildings. Decision about evacuation of such building is extremely difficult to take, and issues related to its organization can cause a lot of problems. The conclusions contained in the publication can constitute a valuable basis for the development of fire safety instructions of the hospitals. The work received reviewers recognition for its extremely practical nature. Please enjoy the reading and feel free to submit your articles to BiTP Journal. Editorial Committee 10

13 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Уважаемые читатели, CNBOP-PIB, март 2016 В этом году журналу BiTP Безопасность и Пожарная техника исполняется 10 лет. Текущий издательский год начинаем с инаугурации нового тематического раздела Пожарная инженерия. В данный момент это активно развивающаяся отрасль противопожарной охраны. Во всем мире реализуемые на ее основе проектные решения создают альтернативу решениям, основанным на обязательных правилах. Новым разделом будет руководить Дорота Бжезиньска преподаватель в области пожарной инженерии и систем противопожарной вентиляции на Кафедре процессуальной инженерии и защиты окружающей среды Лодзинского технического университета. Сердечно приветствуем госпожу Бжезиньскую в редакционном совете. Чтобы приблизить нашим читателям тему нового раздела, первая статья в следующем номере будет посвящена сущности пожарной инженерии. Мы рады также представить вам еще двух выдающихся ученых из научных учреждений в Украине и России, которые присоединились к Ученому совету нашего журнала. Первый из них профессор Андрей Кузык является сотрудником кафедры прикладной математики и механики в Львовском государственном университете безопасности жизнедеятельности. Он преподаватель университета, секретарь Сената и заместитель главного редактора журнала Пожарная безопасность. Профессор Кузык специализируется в области математического моделирования, моделирования лесных пожаров и распространения огня. Редакторскую работу будет также сейчас поддерживать доктор Александр Васильевич Матюшин, заместитель начальника ФГБУ ВНИИПО МЧС России, известный ученый, специалист в области системных исследований проблем пожарной безопасности, моделирования пожаров и организационно-управленческих проблем пожарной охраны. Мы также хотели бы сообщить Вам, что Научно-Исследовательский Центр Противопожарной Охраны получил сертификат, подтверждающий, что система менеджмента качества нашего института соответствует нормам ISO 9001:2008. Порядок публикации журнала является одним из процессов в этой системе. Это значит, что все мероприятия, проводимые редакцией соответствуют установленным правилам и требованиям. В прошлом году под патронатом журнала прошло много мероприятий, связанных с пропагандой безопасности. Журнал был также признан на международном уровне и награжден золотой медалью в VII выпуске Европейской Выставки Креативности и Изобретательности EUROINVENT. Отчёты из недавно прошедших конференций, а также информация о будущих событиях, традиционно, содержится в разделе Патронаты. Мероприятия, на которые мы хотели бы Вас пригласить: Саво 2016 (27.04, Познань), а также международная конференция Пожарная безопасность в жилых зданиях в Польше (2.06, Сосновец). В этом номере находятся 13 интересных статей, среди которых Вашему вниманию мы хотим предложить статьи Модель теплового состояния пожарного в защитной одежде и Практические аспекты проведения эвакуации в больнице. Первая статья является результатом сотрудничества учреждений CNBOP-PIB, Львовского государственного университета безопасности жизнедеятельности и Центральной школы пожарной службы в г. Ченстохова. Статья посвящена очень актуальной проблеме эффективности боевой одежды. В результате исследования, разработана расчетная тепловая модель пожарного в теплозащитной одежде. Модель будет использоваться для прогнозирования и анализа теплового состояния и определения предельного времени работы пожарного. Вторая выделенная статья затрагивает важные и интересные темы объектов здравоохранения, в которых крайне трудно принять решение об эвакуации, а также вопросы, связанные с ее организацией могут вызвать много проблем. Выводы, содержащиеся в публикации, могут представлять собой ценную основу для разработки инструкций пожарной безопасности в больничном учреждении. Работа получила признание рецензентов в частности за ее необыкновенно практический характер. Предлагаем Вам прочитать статьи и присылать Ваши в редакцию журнала. Редакционный Совет 11

14

15 by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp prof. Bernard Wiśniewski 1 prof. Gerard S. Sander 2 Przyjęty/Accepted/Принята: ; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: ; Opublikowany/Published/Опубликована: ; DOI: /bitp Threat, Crisis and Critical Situation Contemporary Determinants of Modern Man s Living Conditions Zagrożenie, kryzys i sytuacja kryzysowa jako uwarunkowania życia współczesnego człowieka Угроза, кризис и кризисная ситуация условия жизни современного человека ABSTRACT Aim: To deliver an argumentation for supporting the view that danger and crisis are vital factors shaping one s living conditions. Methods: Thorough examination of Polish and international literature in the field of theory of safety. Results: Nowadays, every person is delivered a huge amount of information concerning the terrorism, sabotage, crime, epidemics of incurable diseases, extreme weather events, environmental disasters and, recently, armed conflicts, etc. Therefore, it has become a frequent event that one may lose a sense of identity, cope with the demands of mass education, having a sense of an information overload. Hence, although this situation does not lead to capitulation, there often arises a sense of helplessness among such persons. Security and risk, crisis and critical situation are concepts being frequent subjects of media information. They in many instances refer to such entities as human being, social organization or its specific form - society. It is a truism to say that the most advantageous mean to avoid the negative consequences is an attempt to prevent their occurrence. In case of emergency, crises or critical situation, this principle seems to be completely confirmed. Responding to emergencies and crises is currently an area of a thorough examination conducted by representatives of scientific disciplines. As a result, there have been created valuable scientific and popular-scientific works concerning mainly: the organization of crisis management, the characteristics of the potential that could be deployed in the same management, interoperability, and the relationships between the elements of a crisis management system. Abovementioned representatives of science pursue their studies independently and together with those who measure daily problems of crisis management at different scales. Contemporary challenges and threats clearly indicate the growing role of knowledge in the field of preventing, minimizing and eliminating the consequences of their possible occurrence. It is possible by, inter alia, having a knowledge on this subject. Conclusions: The omnipresence of threats in the field of state security indicates the need to build systems which essence is to prevent such events, and minimize the consequences of their possible occurrence. The situation presented in the article provided the authors with a chance to present their opinions and indicate significant problems. The article provides an overview of the most important definitions and research in the theory of security. Its purpose is to familiarize the reader with the tradition of security research and all its contexts. Mainly in the definition of terms such as security, crisis and critical situation. In the course of the presented considerations, the authors identified the relationship between these phenomena and explained their scope and nature. Keywords: crisis, critical situation, emergency, threat, society, process, safety Type of article: review article ABSTRAKT Cel: Zidentyfikowanie kryteriów decydujących o postrzeganiu kryzysu i sytuacji kryzysowej jako współczesnych uwarunkowań bezpiecznego życia współczesnego człowieka. Metody: Analiza literatury polskiej i międzynarodowej z zakresu teorii bezpieczeństwa. Wyniki: Współczesnemu człowiekowi dostarczana jest ogromna ilość informacji dotyczących terroryzmu, sabotażu, przestępczości, epidemii, ekstremalnych warunków pogodowych, katastrof ekologicznych, a ostatnio również konfliktów zbrojnych itp. Między innymi dlatego, zapewnienie bezpieczeństwa wymaga organizacji szeroko zakrojonego procesu edukacji dla bezpieczeństwa, choćby po to, aby nie dopuścić do bezradności w warunkach wystąpienia zagrożeń. Bezpieczeństwo i zagrożenie, kryzys i sytuacja kryzysowa to pojęcia często pojawiające się w mediach. Odnoszą się one w wielu przypadkach do takich podmiotów jak człowiek, organizacja społeczna i społeczeństwo. Truizmem jest twierdzenie, że współcześnie nie jest możliwe 1 Police Academy in Szczytno, Poland; wisniewski@wspol.edu.pl / percentage contribution 70%; 2 Higher School of Public Law in Ludwigsburg / percentage contribution 30%; 13

16 NAUKI HUMANISTYCZNE I SPOŁECZNE NA RZECZ BEZPIECZEŃSTWA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp wyeliminowanie zagrożeń, lecz jedynie minimalizowanie skutków ich wystąpienia. Przebieg dotychczas analizowanych sytuacji kryzysowych potwierdza taką opinię. Zarządzanie w sytuacjach kryzysowych jest obecnie obszarem gruntownych badań prowadzonych przez przedstawicieli wielu dyscyplin naukowych. W rezultacie tych badań zostały opracowane wartościowe prace naukowe i popularno-naukowe dotyczące głównie organizacji zarządzania kryzysowego oraz reguł współdziałania i relacji, jakie zachodzą między elementami systemu zarządzania kryzysowego. Jest to tym bardziej cenne, że naukowcy, o których mowa prowadzą badania samodzielnie oraz we współpracy z pracownikami administracji publicznej zajmującymi się na co dzień problematyką zarządzania kryzysowego na różnych poziomach organizacyjnych państwa. Współczesne wyzwania i zagrożenia wyraźnie wskazują na rosnącą rolę wiedzy w zakresie zapobiegania, minimalizacji i likwidacji skutków ich ewentualnego wystąpienia. Jest to możliwe, między innymi, poprzez posiadanie aktualnej wiedzy w zakresie umożliwiającym ich przezwyciężenie. Wnioski: Wszechobecność zagrożeń w dziedzinie bezpieczeństwa państwa wskazuje na potrzebę budowania systemów, których istotą jest zapobieganie tym zagrożeniom i minimalizowanie skutków ich ewentualnego wystąpienia. Rozważania przedstawione w niniejszym artykule oparto na przeglądzie wartościowych poznawczo definicji i badań w teorii bezpieczeństwa. W przedstawionych rozważaniach, autorzy zidentyfikowali związki między tymi zjawiskami oraz wyjaśnili ich zakres i istotę. Słowa kluczowe: kryzys, sytuacja kryzysowa, sytuacja awaryjna, zagrożenie, bezpieczeństwo, społeczeństwo Typ artykułu: artykuł przeglądowy АННОТАЦИЯ Цель: Найти критерии, определяющие восприятие кризиса и кризисной ситуации, в качестве современных условий безопасной жизни современного человека. Методы: Анализ польской и международной литературы в области теории безопасности. Результаты: Современный человек получает большой объем информации относительно терроризма, саботажа, преступности, эпидемий, экстремальных погодных условий, экологических катастроф, а в последнее время, также вооруженных конфликтов и т.д. В том числе и по этой причине для обеспечения безопасности необходимо организовывать широкомасштабные программы обучения в целях безопасности, хотя бы для предотвращения ситуаций, в которых люди в условиях угрозы становятся беспомощны. Безопасность и угроза, кризис и кризисная ситуация - это понятия, которые часто используются в средствах массовой информации. Во многих случаях они относятся к такими субъектам как: человек, общественная организация и общество. Утверждение, что сегодня нет возможности устранить угрозы, а только свести к минимуму их последствия, является трюизмом. Течение анализируемых до сих пор кризисных ситуаций только подтверждают это мнение. Управление чрезвычайными ситуациями в настоящее время является предметом исчерпывающих исследований, проводимых представителями многих научных отраслей. В результате этих исследований были созданы ценные научные и научно-популярные работы, касающиеся в частности: организации антикризисного управления и правил взаимодействия элементов системы антикризисного управления. Более ценно то, что эти ученые проводят исследования как самостоятельно, так и в сотрудничестве с работниками государственной службы, которые ежедневно занимаются проблемами антикризисного управления на различных административных уровнях государства. Современные требования и угрозы ясно указывают на важную роль знаний из области профилактики угроз, а также минимизации и ликвидации их последствий. Это становится возможным, в частности, благодаря актуальным знаниям о возможностях преодоления угроз. Выводы: Повсеместность угроз по отношению к безопасности государства указывает на необходимость создания систем, целью которых будет предотвращение этих угроз и минимизация последствий их возможного возникновения. Идеи, приведенные в данной статье, основаны на анализе ценных когнитивных определений и исследований в области теории безопасности. В представленных идеях авторы выявили связь между этими явлениями и объяснили их объем и суть. Ключевые слова: кризис, кризисная ситуация, чрезвычайная ситуация, угроза, безопасность, общество Вид статьи: обзорная статья 1. Introduction Threat, and therefore security, crisis and critical situation, is an ubiquitous phenomenon in the life of modern societies. Within considerations on safety, one of the most sought after and valued by humanity goods, one may distinguish two main strategies. The first of them focuses on preparing activities to prevent threats, while the latter focuses on shaping the environment to space and minimize the possibility of the appearance of these. In both instances, although with a different approach, risk is a category of key importance [1, p. 8]. S. Korycki notices the duality in threat perception that, on one side, is a purely subjective feeling committed to the evaluation of occurring phenomena. On the other hand there is an objective factor causing uncertainty and concern [2]. Subjectivity in perception of the external world is the result of the functioning of the brain, which always delivers the filtered image of reality [3]. Moreover, the objectivity of the perceiving threats is related to one s knowledge, experience and the application of appropriate research methods [4]. The threat can be seen in two senses narrow and broad. In the first sense danger arises when (...) a man feels fear of losing cherished values, with his own life in the first place [4, p. 65], which leads to the belief that threat is understood as the situation clearly perceived by the subject [4, p. 65]. However, in the broader sense of danger it will be regarded as a situation which is not the subject of one s consciousness [5]. 2. Linguistic considerations In common language, the term threat is intuitively understandable and related to the fear of man losing such qualities as health, life, freedom, liberty or possessions. However, in literature various sources define the term differently. Little Polish language dictionary defines the term threat as much as something threatening, scaring, announcing something under threat; creating a state of danger, dangerous for someone; endangering the health, safety, freedom [5, p. 965]. It shall be noted that to threaten means to scare something, announce something under threat, pose a danger condition, being dangerous for someone [5, p. 439]. Risk means the state of affairs, a situation threatening the position of something, threatening someone [6]. Glossary of Terms in the field of national security delivers the definition of threat as a situation of an increased likelihood of an unsafe condition for the environment [7]. The threat is also something that may constitute a danger of someone or something, cause damage or loss [1, p. 10]. B. Hołyst explains the meaning of the term threat referring to the concept of a difficult situation [8] and delivers argumentation for perception of threat as an event ( ) when a man raises concern about the 14

17 HUMANITIES AND SOCIAL SCIENCES FOR SAFETY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ГУМАНИСТИЧЕСКИЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ НА БЛАГО БЕЗОПАСНОСТИ DOI: /bitp loss of cherished values with own lives in the first place [8]. Such approach states that threat is a situation perceived by the subject. On the other hand, F.X. Kaufmann sees the threat as the possibility of occuring one of the negative phenomena [9]. The threat is also often defined as any situation that could lead to some form of harm. Usually, considerations on the damage include primarily damages based on the loss of life, health or property, although in reality they are not the only harm that may occur in referrence to the threat [10]. In the context of the above, the following typology of damage can be pointed out [11]: physical harm, consisting of present permanent or impermanent harm to health or leading to the health disorder (injury, disease, pain, suffering or discomfort etc.); mental harm, for example consisting of the negative self-perception, unpleasant emotional experiences such as fear, shame and guilt, behavioral disorders; harm connected with social relations, namely the emergence of negative relationships, such as discrimination, stigmatization, ostracism or loss of reputation; legal harm, such as accusation, arrest or trial; damage to property related to direct or indirect economical loss; harm to personal dignity, involving violations of privacy, habits and behaviors. Lack of threat is an important but not the only aspect of security. Equally important is the awareness of the possibilities of its assurance. Intuitive understanding of this term leads to the conclusion that it refers to the sphere of awareness of the entity human, social group, nation or nations. The threat is a mental state caused by the perception of phenomena that are judged to be unfavorable or dangerous [1, p. 10]. Particularly it is important that evaluation done by the subject lies at the basis of actions taken to strengthen its security [12-13]. The reality or the potentiality of emerging adverse situations, phenomena, entanglement events etc., makes us keen to take the effort to venture remedies. Threats can lead to conflict situations. Possible lack of good will on interested parties to step down from formulated demands and recriminations, consequently, may cause a security risk condition [14]. To sum up, it should be assumed, as R. Zięba states, that threat is a state of mind or consciousness caused by the perception of phenomena that are judged to be unfavorable or dangerous [15, p. 4]. The concept of security has been defined by mankind long time ago. In the literature of the subject one can find numerous definitions of the term security. The etymology of the word security in various languages (including Polish) emphasizes the originality of insecurity in relation to the sense of confidence of their collateral without care, (that is, without adequate protection) [16, p. 15]. Sources of the concept of security should be sought in the Latin word securitas, which ultimately derives from the sine cura, literally meaning the state without care [15, p. 3]. Security should be considered in three basic forms: as a state, the process, and a supreme need. According to the Dictionary of the Polish Language security is a state of lack of danger, peace and confidence [17]. Security perceived as a process means continuous activity of individuals, communities, countries or international organizations in creating the desired state of security [18]. Another meaning is the understanding of security as a vital human as well as social need and value, and at the same time their most important objective [16, p. 18]. 3. Social dimension An important feature of human society is the fact that it can operate being based on the principle of compulsory or voluntary interrelations of its members. Every individual is trying to preserve, as it may, his own assets and protect them from any harm. Nonetheless if it depended on individual s own strength, one would not be able to keep guard over them all the time (...). A man protects his wealth from danger when his action creates a state of affairs that simply cannot destroy this good, nor can adversely effect or even deliberately hostile this state; or that it is seriously hampered [19]. Enumerating important aspects of security requires mentioning such factors as: no risk and feeling confident, which can be both objective and subjective, and therefore both tangible and intangible [19, p. 18]. Safety takes place only if it does not occur simultaneously: the real danger (objective factor) and its sense (subjective factor) [16, p. 17]. Basic and primary meaning of the word security was assigned to the sphere of subjective and meant no fear, concern, fear, and thus the confidence and security [20]. N. Machiavelli specified that security is not only to ensure the physical well-being, but also any other satisfaction that everyone is able to achieve due to his/her own diligence, without danger or harm to the entity. Machiavelli also noted that the function of the power is contained in the purpose for which it was entrusted with the supreme authority, and where is the concern for the safety of the people. Please do note that for safety I understand not only the protection, but also any other satisfaction in this life [21]. The multiplicity of defining the concept of security proves the difficulty to seek one concise definition. J. Stanczyk stated that there is no single, commonly agreed and accepted definition. Most of the efforts define it as freedom from threats, fear or attack as formulated by Charles Manning in the period between WWI and WWII [16, p. 16]. According to J. Marczak it is difficult to define the concept because of the (...) enormous, encompassing category of safety, very difficult and perhaps even impossible to precisely describe and define [22]. To sum up, it shall be noted that in today s world, security understood only as the absence of threat is not to guarantee only physical survival but also secure the minimum of other social needs. This is the reason why it is so important to have a broad understanding of security. The ubiquity of crises and critical situations is responsible for great interest in them and, thus, making many attempts to describe them. They are classified according to certain features and criteria: the location of the source (internal, external), character (politico-military, non-military), the level of prevalence (global, regional, local), duration (incidental, short-term, long-term, permanent), geopolitical range (international, domestic), the frequency of occurrence (single, repeated, cyclic), symptoms of threats (expected and unexpected), the rate of spread (very fast, fast, slow) and risk area (local, local, in the territory of one or more number of countries) [23, p. 5]. Crisis (gr. Krisis) is the time period, solstice, a decisive change, a period of economic downturn [24]. In theory of crisis, the subject of research is institution, organization, including society [25]. The Polish language dictionary lists slightly different referents of the concept of crisis, i.e. [26]: breakthrough in relation to the experiences, views of the individual, to the development of culture, science, political events, etc.; in the economy a period of economic downturn; critical period of the disease, solstice. Similarly to each category of security issues, also the crisis can be seen in many aspects. In the sense of the subject crisis is seen as a break for the existing system, the essence of which is to change the structure or function of the system, 15

18 NAUKI HUMANISTYCZNE I SPOŁECZNE NA RZECZ BEZPIECZEŃSTWA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp or both of these elements together. Break of the system itself is distributed over time and incorporated into the process of the transition from stability by instability the stability of a qualitatively different properties [26, p. 10]. On the other hand, ontologically, crisis is the culmination of accumulated conflicts in various areas of social life that are ubiquitous and inherent in the structure of society [27, p. 10]. Abovementioned definitions of the crisis are general terms that contain the essence of the crisis. As a proof, numerous definitions of the term can be delivered. Those presented below should be considered most representative. Also, the crisis, as already cited from Glossary of national security, is defined as a situation created by the collapse of the stable development of the process, threatening loss of an initiative and the need to reconcile themselves to accept unfavorable conditions, requiring taking decisive, comprehensive remedies [7, p. 61]. The same dictionary defines the crisis as a consequence of the situation of a threat, leading consequently to a break or significant weakening of social ties and, in the same time, serious disruption to the functioning of public institutions, but to the extent that the used measures necessary to safeguard or restore security do not justify the introduction of any of the states of emergency as provided in the Polish Constitution [7, p. 13]. The dictionary s authors perceive critical situations through the prism of situations, which seems to be highly reflective. On the other hand, Glossary of key terms relating to national security defines crisis as a form (phase) of the conflict, as a result of which there is a sharp increase of tension between the parties that may result in occurence of military conflict [28]. The crisis can be seen as well as the internal state of the entity resulting from the external situation caused by a serious threat to existence of the entity or relevant to the existence of values. If the crisis is described as an internal state, it can only refer to such entities as a person, social organization or society [29, p. 61]. 4. Military aspects Many aspects in relation to which the crisis can be desribed allows to look at its essence from a military point of view. In this context, a crisis can be understood as a situation arising in the course of warfare, threatening the loss of initiative and the possibility of losing the campaign, battle or operation, requiring taking decisive, comprehensive remedies [30]. Z. Andrzejczak took an attempt to look at the problem of the crisis and proposed perceiving the crisis by applying multiple criteria, defined as a non-military or politico-military situation, effects of which endanger the life or health of a large number of persons, property in large sizes, on large areas of environment, citizens safety and public order as well as safety and the constitutional structure of the state. Prevention and elimination of their consequences is undertaken by using ordinary or extraordinary measures, in co-operation with various public administration bodies and institutions, and specialized services and formations, including the armed forces, operating under a single leadership [30]. In the context of the terms mentioned above the crisis, as W. Kitler said, some of its essential characteristics shall be selected, which indicate that the crisis [31]: is a particular state or process; always means a breakthrough between the two phases of a process; may be more or less severe; may have a different scope, duration, but always ends the current state of affairs; might be a violation of a state of equilibrium; might be incomplete at the time of an interruption of the current development cycle. At this point it should be noted that the diagnosis of the crisis largely depends on the adopted criteria. Each event looks different when one looks at it from a perspective of time, otherwise when they are seen from the outside during the lifetime, and even contrary, when individuals are its participants or actors [23, p. 5]. In view of the above, it should be noted that the most frequently notations used to specify criteria of the crisis are [32]: the location of the source of the crisis (internal and external); the nature of the crisis (politico-military, non-military); the level of prevalence (global, regional, local); duration (incidental, short-term, long-term, permanent); geopolitical scope (international, national); frequency of occurrence (single, repeated, cyclic); symptoms of threats (expected and unexpected); the rate of spread (very fast, fast, slow); risk area (local, local, in the territory of one or more countries). Despite appearing at the beginning of this article terms, crisis defined as a situation... which resulted in the past equating the crisis with critical situation crisis, these two concepts visibly differ. W. Kitler said that the differing factors include the following [34]: crisis is a part of a critical situation; every crisis is a critical situation, but not every critical situation contains an element of the crisis (critical phase); in contrast to the crisis, the critical situation at the time of the appearance of its symptoms does not necessarily cause changes in the essence of the organization but is a challenge to its operation. It should be noted that it is not necessary for recognizing situation as critical to occur the transition from one stable state to another with qualitatively different properties, as the change is a natural process of development of this system, society and the state held on evolutionary or revolutionary [34]. E. Nowak indicates that a critical situation involves a certain interval of rather indetermined borders and usually occurs in times of peace, and ends in a period of intensive crisis, when it becomes necessary to introduce a state of emergency [35]. The critical situation includes the reasons for its occurence, its apogee in the form of crisis as well as events that limit the crisis and lead to stability. On principle, the critical situation develops gradually and is a long-term phenomenon, and the crisis as a part of critical situation is characterized by brevity [37]. It is also beneficial to note that the critical situation is related to the socially acceptable level of danger. An emergency situation occurs if the level of acceptable risks is beyond its borders and pose a threat not accepted in the international law or an internal and public awareness of the situation. The level of threat varies in different critical situations and in each case due to the nature of the hazards of its causes and the expected effects [27, p. 10]. According to R. Wróblewski, critical situation is a set of internal and external circumstances affecting the system so that it starts and continues the variable process, resulting in an imbalance that is later restored, by reason of taken measures and regulations (emergency operation) [27]. E. Jendraszek and W. Kozłowski defined critical situation in a slightly different manner by connecting the particular situation of critical state of economic, political and social crisis - namely as a combination of rapidly occurring events that cause presence of the forces destabilizing the overall international state or any of its sub-generally above normal (average) level and results in the increased likelihood of rising negative phenomena existing in the system [38]. It seems that W. Kitler captures the essence of the critical situation and defines it as a group of internal and external cir- 16

19 HUMANITIES AND SOCIAL SCIENCES FOR SAFETY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ГУМАНИСТИЧЕСКИЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ НА БЛАГО БЕЗОПАСНОСТИ DOI: /bitp cumstances affecting the system (the system) so that it starts and continues the process of change and, as a consequence, there is a disequilibrium, afterwards restored because of the undetaken regulatory events (emergency operation) [39]. At this point it should also be noted that each crisis and each critical situation are different, even though all of them are to some extent characterized by the following features: surprise; insufficient information when one needs them most; the organization has not managed to react to events on time; events are becoming more and more dangerous; loss of control (real or felt); threat to significant interest; meticulous control from the external subject; production of a besieged mentality; panic; interruption of the normal decision-making processes; steering crisis focused on short-term planning / action [40]. In summary, it is noted that the crisis is a culminative phase of increasing emergency situation, arising from unexpected circumstances. In this phase, of the greatest significance is the real or the perceived loss of control over the developing situation and the lack of concept for its mastery [34]. Despite the undoubted advantages of the cited definitions of critical situation, its legal decription, despite many shortcomings, fully reflects the characteristics of a critical situation, understood as that which adversely affects the level of people s security, property of significant value, or the environment, producing significant restrictions on the operation of the relevant public administration because of the inadequacy of resources and measures [41]. It should also be noted that each crisis and each critical situation are different, but have common features, which include: surprise and time pressure, insufficient information and uncertainty, loss of control over the situation, the emergence of panic, the system not being able to react to real or noticeable events, which are becoming more dangerous, decision-makers focus on short-term planning activities. Therefore, it is decisive to plan action rules to the situation in order to limit the collective, extending the reaction, the development of decision rules [42]. The modern world is characterized by the fact that, due to the rising level of threats, it increases the burden of public administration tasks related to the fulfillment of its mission for the creation of conditions for the safe functioning of society. The basis of the fulfillment of this mission is a realistic assessment of the risks, possible through precise identification of their sources, evaluation of the risk consequences, precise determination of the effects that they can cause, and eventually, development of procedures to enable an effective opposition to the situations in which these risks may occur. These assessments should have scientifical basis, fixed during the implementation of a number of research projects. 5. Conclusions Threat as a physical or social phenomenon causes uncertainty and fear that violates a sense of security. Since the sense of security applies to all areas of life and human activity, creating a multi-dimensional vector mental welfare of people who feel safe, and hence the same security threats include the whole spectrum of phenomena taking this comfort back in specific areas of life and business or in their various configurations [3]. The crisis and the critical situation, as specific processes or states of affairs, having their sources and causes, can be predicted, detected, identified, analyzed and assessed, and therefore (on basis of the assessments and forecasts) may be perceived as defined in terms of their remedies (activities). In view of this, crisis and the crisis situation, although to a limited extent, are controllable events [43]. Is should also be noted that both crisis and critical situation are essentially positive phenomena as, in the long run, they mean development, whereas deterring them - stagnation. However, the evaluation of these phenomena largely depends on the point of observation and the effects that it causes for the particular subject. If the subject will survive the crisis (critical situation) one can perceive it as positive effects. If, however, the subcject fails to exist it is difficult to establish positive outcomes. It is just that the decisive nature of the crisis (critical situation) is of a significance. Nonetheless, having looked through the lens of a number of similar subjects, the crisis (critical situation) can be seen as positive, because its effect would eliminate actorsare not adapted to the new situation. There would remain only the strongest, fittest, which means, of course, the development of the entire population. Thus, the assessment of the phenomenon called crisis (critical situation) is not unambiguously negative or positive, as it depends on the point of view [29]. At the end of the presented considerations, it seems justified to state that concern for safety was accompanied, accompanies, and will be accompanied by a man forever. As P. Bilgin noted: although there is no day on which nobody talks about safety, the meaning of this term is often unclear. This is not due to negligence, but that security is a concept introduced (derivative concept) - what they understand who is discharged (derives) of his views [44]. This concern is not without disadvantages. Their signs will be continuously emerging threats, crises and emergency situations that may be the causes of adverse conditions in which a modern man operates. Literature [1] Fehler W., Zagrożenie kluczowa kategoria teorii bezpieczeństwa, [w:] Współczesne postrzeganie bezpieczeństwa, K. Jałoszyński, B. Wiśniewski, T. Wojtuszek (red. nauk.), Wyższa Szkoła Administracji, Bielsko-Biała [2] Wróbel A., Mózg czyli świat subiektywny, Wiedza i życie Issue 3, [3] Wiśniewski B., Zalewski S. (red. nauk.), Bezpieczeństwo wewnętrzne RP w ujęciu systemowym i zadań administracji publicznej, Wyższa Szkoła Administracji, Bielsko-Biała 2006, 46. [4] Hołyst B., Wiktymologia, PWN, Warszawa 1997, [5] Skorupka S., Auderska H., Łempicka Z. (red.), Mały Słownik Języka Polskiego, PWN, Warszawa 1989, 965. [6] Longman Dictionary of Contemporary English, PWN, Warszawa 1989, 482. [7] Kaczmarek J., Łepkowski W., Zdrodowski B. (red. nauk.), Słownik terminów z zakresu bezpieczeństwa narodowego, AON, Warszawa 2002, 162. [8] Hołyst B., Wiktymologia, Wydawnictwo Prawnicze PWN, Warszawa 2000, [9] Kaufmann F.X., Siecherheit als soziologisches und sozialpolitisches Problem, Stuggart 1970, 167. [10] Socha R., Współczesne postrzeganie zagrożeń [w:] Zarządzanie kryzysowe (Teoria, praktyka, konteksty, badania), J. Stawnicka, B. Wiśniewski, R. Socha (red. nauk.), Wyższa Szkoła Policji w Szczytnie, Szczytno 2011, 21. [11] Ethical and Policy Issues in Research Involving Human Participants. Volume I. Report and Recommendations of the National Bioethics Advisory Commission, Bethesda 2001, p cyt. za R. Socha, Współczesne postrzeganie, 21. [12] Cieślarczyk M., Niektóre psychospołeczne aspekty bezpieczeństwa, wyzwań, szans i zagrożeń, Zeszyty Naukowe AON 1999, nr 2(35), s

20 NAUKI HUMANISTYCZNE I SPOŁECZNE NA RZECZ BEZPIECZEŃSTWA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp [13] Jałoszyński K., Koncepcja współczesnych działań antyterrorystycznych, rozprawa habilitacyjna, AON, Warszawa 2003, s. 25. [14] Olszewski R., Lotnictwo w odstraszaniu militarnym, AON, Warszawa 1998, s. 95. [15] Zięba R., Kategoria bezpieczeństwa w nauce o stosunkach międzynarodowych [w:] Bezpieczeństwo narodowe i międzynarodowe u schyłku XX wieku, D.B. Bobrow, E. Haliżak, R. Zięba (red.), Warszawa [16] Stańczyk J., Współczesne pojmowanie bezpieczeństwa, Instytut Studiów Politycznych Polskiej Akademii Nauk, Warszawa [17] Słownik Języka Polskiego, Tom I, PWN, Warszawa 1981, [18] Jakubczak R., Flis J. (red.), Bezpieczeństwo narodowe Polski w XXI wieku. Wyzwania i strategie, Bellona, Warszawa 2006, 15. [19] Znamierowski Cz., Szkoła prawa. Rozważania o państwie, Instytut Wydawniczy PAX, Warszawa 1988, 80, 83. [20] Skrabacz A., Bezpieczeństwo, obrona narodowa i obronność, [w:] Współczesne postrzeganie bezpieczeństwa, K. Jałoszyński, B. Wiśniewski, T. Wojtuszek (red. nauk.), Wyższa Szkoła Administracji, Bielsko-Biała 2007, 46. [21] Delumeau J., Skrzydła anioła. Poczucie bezpieczeństwa w duchowości człowieka Zachodu w dawnych czasach, Wolumen, Warszawa 1998, 23. [22] Marczak J., Współczesny charakter, potrzeby i organizacja bezpieczeństwa narodowego, [w:] Wojskowe wsparcie władz cywilnych i społeczeństwa założenia przygotowania i użycie, AON, Warszawa 2004, 20. [23] Leszczyński T., Źródła kryzysów wymagających reagowania kryzysowego państwa, Myśl Wojskowa Issue 5, [24] Kopaliński W., Słownik wyrazów obcych i zwrotów obcojęzycznych, PW Wiedza Powszechna, Warszawa 1990, 285. [25] Słownik wyrazów obcych, Warszawa 1980, 401. [26] Słownik języka polskiego, Warszawa 1993, 362. [27] Wróblewski R., Zarys teorii kryzysu, zagadnienia prewencji i zarządzania kryzysami, Warszawa [28] Słownik podstawowych terminów dotyczących bezpieczeństwa państwa, Warszawa 1994, s.13. [29] Prońko J., Wiśniewski B., Wojtuszek T., Kryzys i zarządzanie, Bielsko-Biała 2007, 11. [30] Andrzejczak Z., Koncepcja doskonalenia Krajowego Systemu Zarządzania Kryzysowego w aspekcie ustaw o stanach nadzwyczajnych, Myśl Wojskowa Issue 1, 2005, 49. [31] Kitler W., Wybrane aspekty kierowania państwem w sytuacjach kryzysowych w obronie narodowej RP wobec wyzwań i zagrożeń współczesności, Warszawa 1999, 48. [32] Czupryński A., Wiśniewski B., Prońko J., Uwarunkowania kryzysów polityczno-militarnych, Biuletyn SG Issue 33, 14. [33] Nowak A., Kitler W., Skrabacz A., Gąsiorek K., Zarządzanie kryzysowe w sytuacji kląski żywiołowej, Zeszyt Problemowy Vol. 45 Issue 1, 2006, 29. [34] Kitler W., Wiśniewski B., Prońko J., Wybrane problemy zarządzania kryzysowego w państwie, Warszawa 2006, 45. [35] Nowak A., Aspekty logistyczne sytuacji kryzysowych, Myśl Wojskowa Issue 3, 2006, 243. [36] Czupryński A., Czynniki zjawiska kryzysogennego na obszarze kraju, Biuletyn CSSG Issue 31, 2005, 133. [37] Falecki J., Teoretyczne aspekty zarządzania kryzysowego, [w:] Zarządzanie kryzysowe (Teoria, praktyka, konteksty, badania), J. Stawnicka, B. Wiśniewski, R. Socha (red.), WSPol, Szczytno 2011, s. 40. [38] Jendraszczak E., Kozłowski W., Zarządzanie w sytuacjach kryzysowych, [w:] System reagowania kryzysem, J. Gryz, W. Kitler (red.), Wydawnictwo Adam Marszałek, Toruń 2007, 21. [39] Kitler W., Teoretyczny problem czy problematyczna teoria? Materiał na prawach maszynopisu. [40] Administracja wobec sytuacji kryzysowych materiały z Polsko-Kanadyjskiej konferencji w Szkole Administracji publicznej w dniach 6-8 maja [41] Ustawa z dnia 26 kwietnia 2007 r. o zarządzaniu kryzysowym, Art. 3 pkt 1, (Dz.U Nr 89, poz. 590 z późn. zm). [42] Kitler W., Wiśniewski B., Prońko J., Problemy zarządzania kryzysowego w państwie, AON, Warszawa 2000, 41. [43] Bujak A., Zarys teorii kryzysu i reagowania kryzysowego, Zeszyty naukowe WSOWLąd Vol. 133 Issue 3, 2004, 7. [44] Bilgin P., Nowe ujęcie bezpieczeństwa, [w:] Studia bezpieczeństwa, P.D. Williams (red.), przekład W. Nowicki, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków 2012, 90. *** prof. Gerald G. Sander professor of Public Law at the University of Applied Sciences Ludwigsburg and Vice-Rector for Research and International Relations. prof. Bernard Wiśniewski professor at the Police Academy in Szczytno, employee of the Main School of Fire Service in Poland, head of the Safety and Management Department at the Higher School of Administration in Bielsko-Biala. A member of Political Science Association and Polish Carla von Clauzevitza Association. Author of more than 200 scientifc and popular science publications. 18

21 by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp канд. техн. наук С.А. Виноградов / S.A. Vinogradov, Ph.D. 1 докт. техн. наук А.Н. Ларин / A.N. Larin, Ph.D. 1 канд. техн. наук А.Я. Калиновский A.Ya. / Kalynovsky, Ph.D. 1 канд. техн. наук С.Ю. Руденко / S.Yu. Rudenko, Ph.D. 1 Przyjęty/Accepted/Принята: ; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: ; Opublikowany/Published/Опубликована: ; DOI: /bitp Approaches to Extinguish Gas Blowout Fires: World Experience and Potential for Development 2 Способы и средства тушения пожаров газовых фонтанов: мировой опыт и перспективы развития Sposoby i środki gaszenia pożarów przy wyciekach gazu: doświadczenie światowe i perspektywy rozwoju ABSTRACT Aim: Fires caused by a gas blowout are complex man made emergencies. Attempts to extinguish such fires attracts considerable effort and resources. Such incidents culminate in significant financial losses, damage to the environment and, sometimes, human sacrifice. Firefighters from different countries extinguish gas blowout fires in different ways. The purpose of this article is to analyse global experiences with such incidents, identify challenges and the potential for further development of firefighting techniques. Methods: The main approach involves analysis and synthesis. During the analysis stage, the following sources were accessed for information: periodicals and technical publications from different countries, workshop, symposium and scientific conference materials, public information from the internet and patent databases from various countries. Additionally, the authors applied personal knowledge and experience, and other practitioners knowledge of extinguishing gas blowout fires. Results: Extinguishing methods were categorised into five groups: dousing with the aid of a continuous stream delivery of an extinguishing agent, firing a volley of impulses with the aid of appliances: SPT-200, Impulse-Storm, Fire Commander, use of explosives to disrupt and extinguish a burning torch, use of preventers and drilling of directional wells without the use of extinguishing agents, and a combination of afore mentioned approaches. For each approach an in depth analysis was performed on firefighting equipment used, identifying relevant features and process for extinguishing flames and determining relative advantages and disadvantages. Conclusion: From this research the authors identified a development path for optimization of resources in the process of quenching fires, by increasing the effective suppression range and reduction in the quantity of extinguishing agents used, thus enhancing the protection of personnel from exposure to fire hazards and minimization of damage to the environment. It was determined that the most effective extinguishing method for the oil and gas industry fire, caused by a blowout, was found in the application of fire extinguishing agents by pulsing techniques. Keywords: gas blowout, firefighting, impulse supply, fire nozzle, extinguishing method Type of article: review article АННОТАЦИЯ Цель: Пожары газовых фонтанов являются сложной чрезвычайной ситуацией техногенного характера, при тушении которых возникает необходимость привлечения большого количества сил и средств. Такие чрезвычайные ситуации влекут за собой значительные материальные и экологические потери, а иногда и человеческие жертвы. При этом для тушения пожаров газовых фонтанов в разных странах используются различные способы и средства. Целью данной статьи является анализ мирового опыта применения различных способов и средств для тушения пожаров газовых фонтанов, определение их недостатков и перспектив развития. Методы: Основным методом исследования является метод анализа и синтеза. Во время анализа использованы следующие источники информации: печатные издания и периодические издания разных стран, материалы семинаров и научно-практических конференций, открытая информация в сети интернет, доступные патентные базы разных стран. Кроме этого, авторы использовали собственный опыт и опыт практических работников по тушению газовых фонтанов. 1 National University of Civil Defence of Ukraine; vinogradov@nuczu.edu.ua; 2 Percentage contribution: S.A. Vinogradov 40%, A.N. Larin 20%; A.Ya. Kalynovsky 20%; S.Yu. Rudenko 20%; 19

22 BADANIA I ROZWÓJ BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Результаты: Все известные средства тушения пожаров газовых фонтанов авторами разделены на пять основных групп: тушение с помощью доставки в факел струйного непрерывного потока огнетушащего вещества (применение лафетных стволов, автомобилей газоводяного тушения и т.п.), тушение импульсными установками пожаротушения (ППП200-, Импульс-Шторм, Fire Commander и т.п.), применение взрывчатых веществ для срыва и тушения горящего факела, без доставки огнетушащего вещества в зону горения (применение превенторов и бурение наклонных скважин) и совместное использование нескольких подходов. По каждой из групп проведен глубокий анализ всех средств пожаротушения, раскрыты особенности каждого из них, механизмы прекращения горения, которые реализует каждый из этих способов при взаимодействии с факелом. Определены их недостатки и преимущества. Выводы. На основании проведенного анализа авторами определены основные пути развития средств тушения газовых фонтанов: увеличение дальности эффективного тушения, уменьшение расхода огнетушащего вещества, повышение защищенности личного состава от воздействия опасных факторов пожара, уменьшение экологического ущерба окружающей среде. Определено, что наиболее перспективным средством пожаротушения для газовой отрасли является применение импульсной подачи огнетушащих веществ к факелу фонтана. Ключевые слова: газовый фонтан, пожаротушение, импульсная подача, пожарный ствол, способ тушения Вид статьи: обзорная статья ABSTRAKT Cel: Pożary przy wyciekach gazu są trudnymi sytuacjami nadzwyczajnymi, których gaszenie związane jest z koniecznością zadysponowania dużej liczby sił i środków. Tego rodzaju sytuacje nadzwyczajne skutkują znacznymi szkodami materialnymi i ekologicznymi, a czasem i ofiarami w ludziach. W rożnych krajach do gaszenia pożarów wycieków gazu wykorzystywane są inne sposoby i sprzęt. Celem artykułu jest przeanalizowanie światowego doświadczenia w stosowaniu różnych metod i sprzętu do gaszenia pożarów przy wyciekach gazu, określenie ich wad i perspektyw rozwoju. Metody: Głównymi metodami badań były analiza i synteza. Podczas analizy wykorzystywano następujące źródła informacji: wydania drukowane i periodyki z różnych krajów, materiały z seminariów i konferencji naukowo-praktycznych, ogólnodostępne informacje z sieci Internet oraz dostępne bazy patentowe różnych krajów. Ponadto autorzy korzystali z własnego doświadczenia oraz doświadczenia praktyków, którzy uczestniczą w gaszeniu pożarów przy wyciekach gazów. Wyniki: Wszystkie znane metody gaszenia pożarów przy wyciekach gazów zostały podzielone przez autorów na pięć podstawowych grup: gaszenie poprzez kierowanie na płomień nieprzerwanego strumienia substancji gaśniczej (zastosowanie działek stacjonarnych, pojazdów pożarniczych wyposażonych w sprzęt gaśniczy wodno-gazowy itd.), gaszenie impulsowymi urządzeniami gaśniczymi (PPP-200, Impuls-Sztorm, Fire Commander itd.), zastosowanie substancji wybuchowych do przerwania i gaszenia płonącego strumienia gazu, metody nieuwzględniające kierowania środka gaśniczego na strefę spalania (użycie głowicy przeciwwybuchowej (prewentera) i wiercenie pod kątem) oraz jednoczesne użycie kilku metod. Dla każdej z grup przeprowadzono szczegółową analizę wykorzystywanych metod gaśniczych, opisano ich charakterystyki, mechanizmy powstrzymywania palenia podczas ich zastosowywania w warunkach oddziaływania strumienia gazu. Określono ich główne wady i zalety. Wnioski: Na podstawie przerodzonej analizy autorzy określili kierunki rozwoju metod gaszenia pożarów przy wyciekach gazu: zwiększenie skutecznego zasięgu gaśniczego, zmniejszenie zużycia środka gaśniczego, zwiększenie ochrony ludzi przed oddziaływaniem niebezpiecznych czynników pożarowych, zmniejszenie szkód ekologicznych w środowisku naturalnym. Określono, że najbardziej perspektywiczną metodą gaszenia pożarów w przemyśle gazowym jest zastosowanie impulsowego dozowania środków gaśniczych na strumień wyciekającego gazu. Słowa kluczowe: wyciek gazu, gaszenie pożaru, dozowanie impulsowe, działko pożarowe, sposób gaszenia Typ artykułu: artykuł przeglądowy 1. Introduction Open blowouts, which manifest an uncontrollable release of stored fluids, cause considerable economic and ecological damage to the environment, sometimes taking the character of natural disasters. At different distances from the flowing wells one may find gas springs. These receive an accumulations of gas in low areas, which pose a threat from explosion and fire. Open blowouts can be categorized according to their power level [1]: small-scale with gas output of less than 0,5 M m 3 per day and oil output of less than 100 t per day; medium-scale with gas output of 0,5-1,0 M m 3 per day and oil output t per day; powerful with gas output of 1,0-10,0 M m 3 per day and oil output t per day; high-power with gas output more than 10 M m 3 per day and oil output more than 1000 t per day. Practice shows that the frequency of accidents for gas shows and blowouts is on average 0.12 cases per 100 wells [2]. Gas blowout fires are complex man-made emergencies and elimination of such fires is associated with significant financial costs, and need to deploy large number of firefighting equipment and staff. The purpose of this article is to analyze approaches for extinguishing gas blowout fires across the world, to determine strengths and weaknesses of each approach, and identify areas for improvement. 2. Methods This article deals with the theoretical level of scientific knowledge by applying analysis and synthesis, which allows for maximum research coverage of the topic. In writing the article, the following sources of information were accessed: publications and periodicals from different countries, workshop, symposium and scientific conference materials, public information from the internet and patent databases from various countries, for example: etc. Additionally, the authors applied personal experience, and other practitioners knowledge of extinguishing gas blowout fires. 3. Analysis of existing extinguishing methods Over time, many different approaches and techniques were developed to extinguish gas blowout fires. The range of approaches is, on the one hand, attributable to variability and exceptional technical complexity associated with individual incidents and, on the other hand, the limited effectiveness of fire fighting methods used to date. Given the current development stage of solutions and means of suppressing escaping gas, different approaches can be 20

23 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ grouped as follows: 1. Firefighting with a continuous delivery of an extinguishing agent by means of a jet flow. 2. Impulse fire dousing with the use of different extinguishing agents. 3. Use of explosives to depress and extinguish burning flames. 4. Mechanical methods, without the delivery of an extinguishing agent into the combustion zone. 5. Combination of aforementioned approaches. These groupings should not be regarded as a classification of fire suppression methods since each group includes a number of processes and the span is too broad Extinguishing with the continuous delivery of an extinguishing agent by means of a jet flow This is perhaps the most common approach of extinguishing gas blowout fires. The easiest way of implementing this approach is to bombard a fire with a continuous stream of water from fire nozzles [3-11]. In the majority of cases [3-7], this method supplies a jet of water from a nozzle at speeds of up to 50 m/s. Such jets are directed to the base of the blowout at the wellhead. Then, simultaneous application of water jets along the combustible pillar supporting the flame completes the separation of fire from the combustible source (see fig. 1). Monitors are used for extinguishing small gas, gas condensate and oil blowout fires. Such monitors should be located at a distance of 15 metres from the fire [6-7]. Hence, under conditions of strong thermal radiation, associated with large eruptions, the use of such equipment is not possible. In addition, this method requires good skilled fireman and synchronization of their actions. Established methods [8-9], in which stationery nozzles are mounted at the wellheads and inclined in a coaxial direction to the flow of oil and gas is presented in fig. 1. In such situations, water is supplied directly to the combustible mixture area and this increases extinguishing efficiency. The disadvantage of this method is the need to install nozzles at each well and lay suitably protected hoses for the water supply in the most economic way. Other approaches combine water jets with dry powder [12], which affords an opportunity to mix flame retardant additives. DOI: /bitp In some countries a range of wheeled and tracked vehicles are used with an armoured chassis, incorporating fixed monitors of different capacities: GPM-54 GPM-54m, GPM-64 (USSR, Ukraine), SPOT-55 (Czech Republic, Slovakia ), fire appliance based Nona-SVK (Russia), Chinese fire tank [7, 10, 13-15]. These are illustrated in fig. 2. Their main advantage lies in the protection of personnel afforded by armour. This facilitates firefighting operations in forests and dealing with fire incidents at ammunition depots. The disadvantage of such vehicles lies with their limited carrying capacity of extinguishing agents. Therefore, in practice they cannot be used for major incidents involving crude oil and gas blowout fires. A common and effective way of extinguishing a gas blowout fire is to use a special technique that allows continuous delivery of a gas and water mixture, at high speed, into the combustion area. Depending on version, these vehicles can perform the function of an appliance; AGVT 100 and AGVT-150 (USSR, CIS), a tank The Big Wind (Hungary) and JFR-250 (Ukraine) or track propelled by steam; PSUGVT-200 (Ukraine) (see fig. 3) [6-7], [10], [17-21]. A gas/water jet is produced by this equipment, made up from a mixture of turbo-jet engine exhaust gas and water. The gas-jet vehicle discharges a mixture of about 60% water and 40% gas from its total mass at the nozzle outlet, where the concentration of oxygen is not more than 14%. As the distance from the nozzle increases so does the oxygen content. At a distance of metres it is 17-18%. Water is partially vaporised on contact with a stream of incandescent gas and enters the combustion zone in the form of tiny drops. During experiments it was found that the jet mixture of gas and water has a high cooling effect. For example when applying water at 60 litres per second (AGVT-100) for 5 minutes, the wellhead temperature decreases from 950 C to C. The main disadvantages of using gas/water jet vehicles for extinguishing fires is their limited range of effectiveness - not more than 15 metres, and the high costs of extinguishing agent used. Another illustration of a continuous jet delivery of an extinguishing agent to the combustion zone involves the use of powder. The powder extinguishing vehicle is capable of feeding fire-extinguishing powder at a rate of 50 kg per second from a distance of 50 metres [7], [22-23]. However, this method is not widely used because of high costs and risks of large contamination of the environment (see fig. 4). Fig. 1. Extinguishing a gas blowout fire using water jets: I blowout flame ; II directed jets of water to the base of flame above combustion area; III synchronous lifting of the water jets up the combustible pillar eventually separates the flame from the combustion area [6] 21

24 BADANIA I ROZWÓJ BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Fig. 2. Some examples of appliances with fixed monitors [13] Fig. 3. Gas/water jet extinguishing vehicles [17], [18], [21] 22

25 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ DOI: /bitp Fig. 4. Extinguishing of gas blowout fire by using a powder jet Source: Own elaboration. There are known developments of an approach [24-25] based on a bombardment of the combustion zone with inert gases, within certain parameters relating to gas volume and speed of delivery. However, in practice, this approach is very seldom used Extinguishing of fires by using impulse extinguishing systems Impulse delivery of an extinguishing agent into a combustion area provides the most promising line of development for a range of firefighting conditions, in particular, oil and gas blowout fires. The advantages of an impulse extinguishing approach are: improved extinguishing efficiency caused by an increase of flow dispersion, increase in the range for the extinguishing agent and increased mobility of extinguishing systems. An effective way of extinguishing a gas blowout fire entails the use of an impulse discharge system, which can deliver extinguishing powder at different charge settings [7], [26-30]. The fire is extinguished as a result of an inhibitory effect on the flame caused by the extinguishing powder, released under the influence of compressed air energy or gunpowder charge. The ejection unit aims a volley of powder concentration at the combustion area in short blasts of 1-2 pulses. Ukraine has developed and actively uses a transportable pneumatic powder gun SPT-200, which can discharge 200 kg of extinguishing powder per blast (see fig. 5) [7], [26]. In practice the Firefighter SPT-200 performed well with extinguishing gas blowout fires of different capacities. However, unresolved problems exist with short-range effectives, up to 20 metres, and the negative impact of fire extinguishing powder of all types on the skin, respiratory and central nervous system, as well as contamination of the environment. Additionally, one blast will discharge a large volume of fire extinguishing powder with a commensurate impact on costs. Known developments [27-28] activate permanently installed equipment automatically in the event of a fire by thermal imaging or infrared emitters. The disadvantage of these systems is associated with the need for a permanent installation and organization of work for each well, which leads to large material costs. Ukraine has constructed a powerful impulse sprinkler installation Impulse-1, pulse 2, pulse-3m, as well as pulse-storm (see fig. 6) [13], [29-30] and these are mounted on a tank vehicle chassis. The vehicles have 50 barrels (Impulse 1 has 40), each of which is charged with up to 30 kg of powder. Impulse- Storm is able to deliver 1.5 tons of fire extinguishing powder Fig. 5. Pneumatic powder gun SPT-200 before discharge Source: Own elaboration. Fig. 6. Setting the extinguishing pulse Impulse-Storm Source: html?thread=

26 BADANIA I ROZWÓJ BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Fig. 7. Fire Commander [13] to the base of a fire in 4 seconds. This provides an immediate, simultaneous and powerful dousing force in terms of volume across the entire affected area. The main difference for this installation is the powerful dousing impact in conjunction with the effect produced by a special powder formulation. The effective discharge range is up to 50 m. The main disadvantage of Impulse equipment is the harmful negative impact that extinguishing powder has on the human body and the environment, design complexity, high cost, the need for a large number of rounds to hit the flame and the high volume of fire extinguishing powder used ( kg per round). The safest extinguishing agent, in terms of impact on humans and the environment, is water. Its use for extinguishing gas blowout fires is facilitated by an impulse supply system. The impulse fire extinguishing system ifex can be installed on the chassis of the SUV helicopter or Leopard 1 tank [13], [31-34]. The most impressive of these is the Fire Commander appliance (fig. 7). This vehicle is capable of discharging 25 litres of water at a distance of up to 65 metres in 6-7 pulse emissions within 1 minute. To ensure continuous water supply, the vehicle is equipped with a pump unit. Although, at present, the authors did not have the test results for this appliance, it is believed that its operational potential is strong. However, the reliability of the Fire Commander s complex systems is yet to be verified in an operational environment involving high temperatures and air pollution. The use of high speed impulsed liquid jets, delivered to the blowout ignition area [7], [36] reveals a new and promising approach to dousing gas blowout fires. Application of this method reduces the cost of firefighting and can significantly increase the range of effectiveness. However, to date, the development of this method is undergoing experimental investigation The use of explosives to disrupt and extinguish a burning torch Extinguishing gas blowout fires by means of an explosive charge detonation was one of the earlier approaches in dealing with such fires and is sometimes used in the present day [6-7], [10], [36-39]. An explosive charge is applied to the wellhead or located along a steel cable spanning blocks suspended on special supports. The charge can also be mounted on a trolley with a jib and moved along rail tracks placed by the mouth of the well (see fig. 8). The main disadvantages of this approach are; the high risk and need for large amounts of explosive ( kg). Explosives generate strong shock waves. A safe operator distance for a 100kg discharge of explosive is more than 150 metres, whereas a wellhead is destroyed at a distance of less than 40 metres. Another known dousing technique involves a circular distribution of explosive charges at the wellhead. Containers with extinguishing powder are placed on top of explosives [38-39]. After detonation the dry chemical penetrates the ignition ring of the blowout area with a consequential inhibitory impact. This approach requires a smaller volume of explosives compared with the previously described technique. The reduction can be at the rate of 1 kg of explosive per 100 kg of extinguishing powder. However, to use this approach, one must perform a tremendous amount of difficult and dangerous preparatory work, which is not always possible in given circumstances. Fig. 8. Extinguishing a gas blowout fire with the aid of an explosive charge: 1 - explosive charge; 2 - master stream nozzle; 3 - manual nozzle [7] 24

27 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ 3.4. Extinguishing without the delivery of an extinguishing agent into the combustion area Metal caps, of various designs, or concrete slabs can be used to extinguish gas blowout fires, by bearing down on the mouth of the flame [7], [40-47]. This stops the supply of oxidants into the reaction zone and combustion ceases. However, these methods are rarely used due to their low efficiency and complexity. In the far north, at below zero temperature levels and in presence of strong winds, this approach is sometimes used to eliminate open gas blowouts in the flame of a fire, that is, without its prior suppression [6-7], [48]. This approach may be necessary because after dousing a blowout flame, flammable substances may still exist near the well mouth for a period of time. As a rule, it is necessary to use different blowout preventers (BOP) such as: rope, hydraulic and articulated. After the installation of such devices and with the help of well seal valves, the emission of gas is curtailed (see fig. 9). To quench a powerful blowout fire there may be a need to drill one or a series of relief wells in proximity of the main well [6-7], [10], [38]. After additional wells are connected to the main well the pressure and flow rate of gas in the main well will significantly decrease. The fire could then be starved of fuel with the use of BOP or extinguished by any other method described previously Combining techniques The use of one of above mentioned techniques or methods, in isolation, is unlikely to effectively halt the burning process. Therefore, an approach most commonly used to extinguish and eliminate a gas blowout fire [6-7], [38] entails DOI: /bitp the simultaneous utilisation of several methods such as: fire nozzles in conjunction with exhaust gas/water mix dousing, the SPT-200 in conjunction with the jet stream and so on. 4. Conclusions The authors analysis identified a variety of ways to extinguish gas blowout fires. The exposure of such a range is attributable to the complexity of such fires. It is characteristic that to extinguish a small and medium -sized oil and gas blowout fire successfully it may be necessary to use most of the above described techniques. Bigger and more powerful gas blowouts require more complex approaches. Typically, complex fires may require the application of several extinguishing approaches simultaneously. However, work on the elimination of a powerful gas blowout fire can last a week or more. Given the above analysis, it is possible to identify the main focus for future development of techniques to deal with gas blowout fires: 1. Increase in the effective extinguishing range. 2. Decrease in the flow of extinguishing agents. 3. Enhance the protection of personnel from exposure to fire hazards. 4. Reduce the damage to the environment. Taking into account articulated areas for development, the most promising method for extinguishing oil and gas industry fires lies in the deployment of fire extinguishing agents by impulses. Simultaneously, maximum firefighting efficiency is achieved when an extinguishing agent is delivered to the combustible mixture area, namely to the ignition ring of the oil/ gas blowout. Fig. 9. Installing the BOP Source: Own elaboration. Literature [1] Malevansky V.D., Open gas blowout and control, Gostoptekhizdat, Moscow [2] Chabaev L.U., Technological and methodological framework for the prevention and elimination of gas flow in the operation and maintenance of wells, Ufa [3] Matthews C., Flak L., Firefighting., The mechanics of oil / gas fires, meltdown and secondary damage, water / chemical / explosive extinguishing methods and considerations for voluntary ignition [el. doc.], p09.htm [accessed: 24 September 2014]. [4] Gorban Yu., New generation fire monitors, security algorithm, Algoritm bezopasnosti, Issue 1, 2010 [el. doc.], org/arch/arch.php?id=44&a=799 [accessed: 24 September 2014]. [5] Kutsyn P.V., Extinguish burning gas flow high power safety in the industry, Bezopansot truda v promyshlennosti Issue 4, 1985, pp [6] Mamikonyants G.M., Fire fighting powerful oil and gas blowouts, Nedra Publishers, Moscow [7] Vinogradov S.A., Improving the efficiency of extinguishing of gas blowout, Kharkov [8] Pfenning D., Evans D., Suppression of Gas Well Blowout Fires Using Water Sprays; Large and Small Scale Studies, presented at American Petroleum Institute, Committee on Fire and Safety Protection, 25

28 BADANIA I ROZWÓJ BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Production Session, Hyatt Regency, San Antonio, Texas [9] Evans D., Pfenning D., Water Sprays Suppress Gas-well Blowout Fires, Oil and Gas Journal. Technology, 8(17) 1985, pp [10] Oil well fire [el. doc.], fire [accessed: 24 September 2014]. [11] Muthana AM J., Oil and Gas Well s Fires [el. doc.], docstoc.com/docs/ /modeling-the-oil-well-fire-and -Extinguish [accessed: 24 September 2014]. [12] Abduragimov I.M., Makarov V.E., Kutsyn P.V., AS USSR MKI3 A 62 3/00 C, E 21 In 35/00. Installation for extinguishing fires blowouts on gas and gas-wells. [13] Fire Fighting Tanks of the USSR [el. doc.] com/2010/08/06/fire-fighting-tanks-of-the-ussr/ [accessed: 24 September 2014]. [14] Chinese firefighting tank [el. doc.], Chinese_firefighting_tank [accessed: 24 September 2014]. [15] Fire Fighting Vehicle SPOT-55 [el. doc.], scripts/detail.php?id=6084 [accessed: 24 September 2014]. [16] SPOT-55 Fire Fighting Vehicle Slovakia [accessed: 24 September 2014]. [17] Vehicle gas-water extinguish AGVT-150 KamAZ [el. doc.], [accessed: 24 September 2014]. [18] The Big Wind [el. doc.], [accessed: 24 September 2014]. [19] Equipment - Jet gas and water extinguishing instal [el. doc.], [accessed: 24 September 2014]. [20] Louis Ramirez, Jet-powered Fire Extinguisher Douses Fires in Seconds [el. doc.], [accessed: 24 September 2014]. [21] Mobile self-propelled gas-water extinguish PSUGVT-200 [el. doc.], [accessed: 24 September 2014]. [22] Vehicle powder extinguishing AP-5000 KamAZ [el. doc.], [accessed: 24 September 2014]. [23] Fire Engine powder extinguishing [el. doc.], wiki/%d0%9f%d0%be%d0%b6%d0%b0%d1%80%d0%bd% D1%8B%D0%B9_%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%B- C%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8C_%D0%BF%D 0%BE%D1%80%D0%BE%D1%88%D0%BA%D0%BE%D0%B2% D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%82%D1%83%D1%88%D0%B5 %D0%BD%D0%B8%D1%8F [accessed: 24 September 2014]. [24] Chemodanov B.K., Cheburkin N.V., Belokopytov D.C., RU , [25] Alekseev Y.S., Brilev Y.P., Darashkevich V.K. (et. al.), RU , 10 May [26] Vinogradov S.A., Gritsyna I.N, Analysis of the methods of fire suppression gas blowouts, [in:] Materials XIII All-Ukrainian scientific-practical conference rescuers, Kiev 2011, [27] Korobeinichev O.P., Shmakov A.G., Tereshchenko A.G., Impulse Spray Fire-Extinguishing System, [el. doc.], google.com.ua/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0cecqfjaa&url=http%3a%2f%2fwww. combustion-institute.it%2fproceedings%2fmcs-7%2fpa- pers%2ffe%2ffe-13.pdf&ei=bndxupqgmvp64qsowy- GoAg&usg=AFQjCNG4n-eqiNUJys4YtAuAn1EdixuVtg&sig2=6g-6YW6LsvXyP4ldwq6qCQ&bvm=bv ,d. bge [accessed: 24 September 2014]. [28] Upgraded system UIS-48S with automatic infrared aiming was tested and certified [el. doc.], news/?id=39 [accessed: 24 September 2014]. [29] Equipment - IMPULSE STORM [el. doc.], [accessed: 24 September 2014]. [30] Zahmatov V., Tsіkanovsky V., Kozhem yakіn O., Extinguishing gas fountains using impulse fire extinguishing, Labour protection, Issue 5, 1997, pp [31] Fire Commander [el. doc.], ID=169 [accessed: 24 September 2014]. [32] Fire Commander das Kettenfahrzeug mit modernster Löschtechnologie zur Bekämpfung von Großbränden [el. doc.], [accessed: 24 September 2014]. [33] ifex - Mongoose ATV Dual Intruder System [el. doc.], [accessed: 24 September 2014]. [34] ifex - Airborne Impulse Technology - The Firecopter [el. doc.], [accessed: 24 September 2014]. [35] Semko A.N., Rusanova O.A., Kazak O.V., Beskrovnaya M.V., Vinogradov S.A., Gricina I.N., The use of pulsed high-speed liquid jet for putting out gas blow-out, Int. Jnl. of Multiphysics, Vol. 9, Issue 1, 2015, pp [36] Schwartz M.E., Schwartz A.M., RU , 30 April [37] Burangulov A.I., Mathonov N.I., et. al., RU , 10 November [38] Loganov J.D., Sobolewski V.V., Simonov V.M., Public blowouts and control, Moscow [39] Akhmetov D.G., Vortex Rings, Chennai: Scientific Publishing Services Pvt. Ltd. India [40] Chauvin G., FR , 18 Semtemer1992. [41] Lescar L., FR , 23 October [42] Ferraye J., FR , 06 November 1992 [43] Bonaccorso A., IT , 07 November [44] Tufjman N., FR , 18 December [45] Hamster B.S., RU , 10 March [46] Panchenko V.M., RU , 27 April [47] Plugin A.I., RU , 20 December [48] Popov V.N., RU , 27 September *** prof. Stanislav Vinogradov associated professor at the Department of Engineering and Rescue Machinery at the National University of Civil Defence of Ukraine. Sphere of scientific interests: fire extinguishing, rescue works, extinguishing gas blowouts, high-speed water jets, compressed air foam. The author (co-author) of more than 50 scientific publications. prof. Aleksandr Larin professor at the Department of Engineering and Rescue Machinery at the National University of Civil Defence of Ukraine. Sphere of scientific interests: operation and repair of vehicles, fire and emergency engineering, diagnostics of fire and rescue equipment. The author (co-author) of more than 200 scientific publications. Andriy Kalynovsky, Ph.D. head of the Department of Department of Engineering and Rescue Machinery at the National University of Civil Defence of Ukraine. Sphere of scientific interests: fire and emergency engineering, operation of vehicles, forecasting and simulation of emergency. The author (co-author) of more than 70 scientific publications. Svetlana Rudenko, Ph.D. head of the Department of Management Masters at the National University of Civil Defence of Ukraine. Sphere of scientific interests: geometric modeling processes, fire extinguishing, rescue works, firefighting management. 26

29 by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp dr inż. Bartosz Zegardło 1 st. kpt. dr inż. Paweł Ogrodnik 2 Przyjęty/Accepted/Принята: ; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: ; Opublikowany/Published/Опубликована: ; DOI: /bitp Analiza destrukcyjnego wpływu nasączenia wodą na parametry wytrzymałościowe betonów poddanych warunkom pożarowym 3 An Analysis of the Destructive Influence of Water Saturation on the Durability of Concrete Exposed to a Fire Анализ деструктивного воздействия воды на параметры устойчивости бетона, который подвергается влиянию огня ABSTRAKT Cel: Celem artykułu było przedstawienie wyników badań betonu skomponowanego z użyciem odpadów ceramiki sanitarnej, jako kruszywa w aspekcie odporności na działanie wysokich temperatur. Znormalizowane próbki betonowe zostały poddane wstępnemu nasączeniu wodą a następnie wygrzane zgodnie z założonym rozkładem temperatura-czas. Autorzy artykułu opierając się na wcześniejszych doświadczeniach uzyskali beton o podwyższonej odporności na warunki pożarowe jednocześnie odporny na zjawisko eksplozyjnego odpryskiwania. Metody: Próbki betonowe do badań wytrzymałościowych zostały zaprojektowane w oparciu o cement glinowy i kruszywo na bazie stłuczki ceramicznej. Pierwszą seria próbek poddano nasączeniu poprzez całkowite zanurzenie w wodzie na okres 5 minut po wyjęciu poddano je wstępnemu osuszeniu przez 10 minut. Próbki drugiej serii przebywały zanurzone całkowicie w wodzie przez okres 12 godzin a następnie jak poprzednie zostały wstępnie osuszone. Tak przygotowane próbki umieszczono w średniotemperaturowy piec komorowy typu PK 1100/1 a następnie rozpoczęto proces grzewczy zgodnie z założonym rozkładem temperatura-czas aż do osiągnięcia temperatury 1000 C. Badania wytrzymałościowe próbek prowadzono po 30 dniach od ich wygrzewania. Wyniki: Uzyskane wyniki badań potwierdziły znaczący wpływ warunków wilgotnościowych w jakich przebywały próbki betonowe a następnie oddziaływania wysokiej temperatury na ich wytrzymałość. Beton porowaty zaprojektowany w oparciu o doświadczenia projektowania betonów ogniotrwałych po poddaniu wygrzewaniu symulującemu warunki pożarowe cechował się wytrzymałością na ściskanie rzędu 27 MPa. Ten sam beton po zanurzenie w wodzie na okres 5 minut a następnie wygrzaniu uzyskał średnią wytrzymałość 6,42 MPa. Natomiast beton poddany nasączaniu przez okres 12 godzin posiadał średnią wytrzymałość na ściskanie równą 5,79 MPa. Pomimo tego ze próbki poddawane były tym samym zabiegom wytwórczym i pielęgnacyjnym z powodu ich niestandardowej porowatej struktury jak pokazało ważenie wchłaniały różne porcje wody. Przyczynę takiego stanu rzeczy upatruje się w stosunkowo dużej nasiąkliwości samego kruszywa ceramicznego. Jednocześnie podczas wygrzewania do temperatury 1000 C we wszystkich przebadanych próbkach nie zaobserwowano eksplozyjnego odpryskiwania betonu porowatego. Wnioski: Wyniki przeprowadzonych badań dowodzą jak bardzo destrukcyjnym czynnikiem może być wilgotność dla betonu, który poddany jest warunkom pożarowym. Jako przyczynę tej sytuacji upatruje się zjawisko naruszania struktury kompozytu przez zawartą w porach wodę, która zwiększa swoją objętość podczas nagrzewania. Szczególnym wnioskiem z przeprowadzonych badań jest fakt konieczności każdorazowej oceny parametrów wytrzymałościowych elementów betonowych które poddane były oddziaływaniu pożaru. Elementy takie bowiem pomimo zachowania swoich cech zewnętrznych, spoistości niezmiennej struktury i postaci mogą posiadać znacząco niższe parametry wytrzymałościowe co można jedynie określić podczas badań laboratoryjnych. Słowa kluczowe: beton żaroodporny, temperatury pożarowe, ceramika sanitarna Typ artykułu: oryginalny artykuł naukowy ABSTRACT Aim: The purpose of this paper is to present the results of a study involving concrete, containing sanitary ceramic waste as an aggregate, in context of resistance properties to high temperatures. Standardized concrete specimens were subjected to initial saturation with water and subsequently exposed to a heating process according to a predefined temperature-time schedule. Based on the previous experiments, the authors obtained a concrete with increased resistance to the effect of fire and, simultaneously, resistant to effects of thermal spalling. Methods: Concrete specimens used for strength studies were developed using alumina cement mixed with sanitary ceramics waste aggregate. The first batch of specimens were saturated by complete submersion in water for a period of 5 minutes. Subsequently, the removed specimens were dried for 10 minutes. A second batch of specimens was fully submerged for 12 hours, and similarly to the first batch, the specimens were dried. Next, the prepared specimens were placed in a PK 1100/1 type medium range temperature furnace. The heating process was initiated at 1 Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach / Siedlce University of Natural Sciences and Humanities; bart.z@wp.pl; 2 Szkoła Główna Służby Pożarniczej w Warszawie / The Main School of Fire Service, Warsaw, Poland; 3 Autorzy wnieśli równy wkład merytoryczny w powstanie artykułu / The authors contriubuted equally to this article; 27

30 BADANIA I ROZWÓJ BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp a predefined temperature-time schedule, until a temperature of 1000 C was achieved. Durability tests were performed 30 days after heating. Results: The derived test results verified the significant impact of moist conditions, in which concrete specimens were placed and secondly, the high temperature impact on the specimen durability. A porous concrete prepared based on the design experiences of refractory concrete after heating, which simulated fire conditions, was characterised by a compressive strength of 27 MPa. For the same concrete after submersion in water for 5 minutes and heating, the average strength value was 6.42 MPa. While for the concrete saturated for 12 hours the obtained compressive strength value was 5.79 MPa. Although specimens were subjected to the same manufacturing treatments and care, they absorbed different amounts of water. This was revealed by weighing and is attributable to their non-standard porous structure and significantly high absorption level of ceramic aggregate. The specimens were heated to 1000 C and no thermal spalling was observed for all tested specimens. Conclusions: Study results reveal the destructive impact that moisture can have on concrete, when exposed to the influence of fire. The cause of such a development is perceived to stem from the disturbance caused to the composite structure by the ingress of water, which increases in volume during the heating process. From a performed experiment it is evident that there is a need to conduct an evaluation of durability for all concrete elements, which are exposed to the influence of fire. Such elements, despite constancy associated with their external features, apparent invariable structure and form, in fact can have significantly lower durability parameters, which can only be revealed during laboratory tests. Keywords: refractory concrete, fire temperatures, sanitary ceramics Type of article: original scientific article АННОТАЦИЯ Цель: Цель данной статьи представить результаты исследований бетона, состоящего из отходов санитарной керамики с точки зрения устойчивости крошки к воздействию высоких температур. Стандартизированные бетонные образцы предварительно насыщались водой, а затем нагревались, в соответствии с заранее определенным распределением температура-время. На основе предыдущих опытов авторы статьи получили бетон повышенной устойчивости к огню, в то же время, устойчивый к явлению взрывного откалывания. Методы: Образцы бетона для испытаний на прочность были разработаны на основе глиноземистого цемента и крошки из керамических отходов. Первая серия образцов была подвергнута замачиванию путем полного погружения в воду в течение 5 минут. После того они были предварительно осушены в течение 10 минут. Образцы второй серии оставались полностью погружены в воду в течение 12 часов, а затем, как и предыдущие, были предварительно высушены. Таким образом подготовленные образцы были помещены в среднетемпературную камерную печь типа PK 1100/1. Затем продолжался процесс нагревания в соответствии с установленным распределением температура-время до тех пор, пока температура не достигла 1000 С. Испытания прочности образцов проводились по истечении 30 дней после выгревания. Результаты: Полученные результаты подтвердили существенное влияние условий влажности, в которых оставались бетонные образцы, а затем высокой температуры на их прочность. Несмотря на это, образцы подвергались таким же процессам производства и обработки, в связи с их нестандартной пористой структурой, как показало их взвешивание, они поглощали неодинаковые порции воды. Причина этого состояния заключается в относительно высокой абсорбционной способности керамической крошки. В то же время в процессе нагревания до температуры 1000 С во всех опытных образцах не появилось явление взрывного откалывания. Выводы: Результаты данного исследования показывают насколько разрушительными фактором для бетона, который подвергается влиянию пожара, может быть влажность. В качестве причины такого состояния рассматривается нарушение составной структуры из-за содержащейся в порах воды, объем которой увеличивается во время нагрева. Из проведенного эксперимента следует, что каждый раз после возникновения воздействий пожара, необходимо оценить показатели прочности бетонных элементов. Это связано с тем, что такие элементы, несмотря на сохранение их всех внешних характеристик, неизменную монолитность структуры и формы, могут иметь значительно низкие показатели прочности, а это можно определить только в ходе лабораторных исследований. Ключевые слова: жаростойкий бетон, пожарные температуры, санитарная керамика Вид статьи: оригинальная научная статья 1. Wstęp Przenoszenie obciążeń przez materiały konstrukcyjne w warunkach wysokich temperatur to zagadnienie wnikliwie analizowane przez szereg zespołów badawczych. Doświadczenia naukowe obierają dwa bliskie sobie kierunki. Z jednej strony poszukuje się materiałów, które mogą bezawaryjnie pracować w środowisku o stale zwiększonej temperaturze, z drugiej strony bada się zachowanie materiałów, dla których obciążenie wysoką temperaturą stanowi jedynie sytuację awaryjną (wyjątkową). Na rynku betonów towarowych znajduje się szereg kompozytów spełniających pierwsze kryterium. Betony ogniotrwałe i żaroodporne znajdują wiele zastosowań na przykład jako obudowy pieców hutniczych, posadzki w odlewniach stali, elementy kominów czy pieców grzewczych. Kompozyty te, dzięki zastosowaniu w ich produkcji specjalnych składników, mogą pracować bezawaryjnie w temperaturach sięgających nawet 1500 C. Pomimo tego, że w przypadku pożarów zakres występujących temperatur jest znaczenie niższy, specyficzne warunki sprawiają, że wciąż trudno jest otrzymać kompozyty betonowe, które posiadałyby zdolność do bezawaryjnej pracy pod tego typu obciążeniem. Autorzy artykułu opierając się na wcześniejszych doświadczeniach przedstawionych w pracach [1], [2], [3], uzyskali beton z dodatkiem recyklingowych kruszyw ceramicznych odporny na warunki pożarowe. Kompozyt ten cechowała niezmienność postaci oraz stosunkowo zadowalające parametry wytrzymałościowe po obciążeniu temperaturami symulującymi warunki pożaru. Artykuł przedstawia wyniki kolejnych prób badawczych prowadzonych na wymienionym kompozycie. Zaprojektowany beton został poddany oddziaływaniu wysokich temperatur oraz wcześniejszemu procesowi nasączania wodą, co symulowało naturalne warunki dla betonów pracujących w stale zawilgoconych obiektach takich jak piwnice lub tunele komunikacyjne. Wpływ nadmiernej wilgoci okazał się znacząco niekorzystny. Wnioski z wyników eksperymentu mogą stanowić ważne spostrzeżenia zarówno w świetle bezpieczeństwa ekip ratowniczych, jak i późniejszej bezpiecznej eksploatacji obiektów, które w warunkach wilgotnych poddane zostały działaniu pożaru. 2. Projektowanie betonów żaroodpornych i ogniotrwałych 2.1. Betony z cementu portlandzkiego Podczas projektowania betonu odpornego na wysokie temperatury najważniejszy jest odpowiedni dobór składników. Dla spoiwa z cementu portlandzkiego maksymalna bezpieczna temperatura wynosi 250 C [4]. Betony pracujące w wyższych temperaturach zalicza się do betonów specjalnych i uznaje się, że do ich otrzymywania cement portlandzki nie powinien być stosowany. Rozróżnia się betony żaroodporne przeznaczone do 28

31 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ pracy w podwyższonych temperaturach (wyższych niż 250 C) i ogniotrwałe pracujące w wysokich temperaturach (nawet 1000 C i większych). Nie istnieje ścisła granica temperaturowa pomiędzy żaroodpornością a ogniotrwałością betonów. Spotyka się różne wartości takie jak 1000 C [4], 1200 C [5] lub nawet 1500 C. Graniczna temperatura stosowania cementów portlandzkich w wysokich temperaturach wynika z szeregu procesów zachodzących podczas wygrzewania. Stan ten regulują następujące zjawiska fizykochemiczne zachodzące podczas nagrzewania stwardniałego zaczynu [5-6]: w temperaturze ok. 100 C następuje odparowanie wolnej wody, w temperaturze ok. 180 C następuje usunięcie wody związanej fizycznie (wysychanie żelów C-S-H), w temperaturze ok. 500 C w wyniku przejścia wodorotlenku wapnia, wchodzącego w skład utworzonej podczas wiązania sieci krystalicznej w wolne wapno zdolne do samoczynnego powtórnego wiązania, zostaje usunięta woda związana chemicznie (Ca(OH) 2 CaO + H 2 O), w temperaturze 570 C następuje przemiana (topnienie) kwarcu, w temperaturze 700 C następuje rozkład węglanu wapnia na tlenek wapnia i dwutlenek węgla (CaCO 3 CaO + CO 2 ). Podczas wygrzewania zmienia się wytrzymałość betonu. Jest to związane z opisanymi wyżej przemianami wody wolnej i związanej chemicznie oraz procesami zachodzącymi pomiędzy zaczynem cementowym a kruszywem. Typowa jest utrata wytrzymałości (o około 50%) postępująca do około 550 o C, kiedy następuje oddzielenie się wody związanej chemicznie. Po osiągnięciu tej temperatury wytrzymałość betonu wzrasta o 5-10% wraz z pojawieniem się wiązań ceramicznych. W odniesieniu do betonów zawierających w swym składzie duże ilości Ca(OH) 2 procesem szczególnie niekorzystnym jest usunięcie wody związanej chemicznie. Pomimo tego, że reakcja ta nie wywołuje bezpośredniej destrukcji kompozytu, okazuje się, że w sposób szczególny niekorzystna jest powtórna ekspozycja na wilgoć atmosferyczną, która powoduje ponowne wiązanie wody (CaO + H 2 O Ca(OH) 2 ). Reakcji tej towarzyszy wzrost objętości związków wapnia o około 40%, co sprawia, że beton ulega znacznemu pękaniu, tracąc swoją nośność i wytrzymałość. Zjawiska te nie zachodzą jednak bezpośrednio w czasie wygrzewania, lecz z pewnym opóźnieniem. Co więcej DOI: /bitp są długotrwałe, a ich efekt widoczny jest po kilku tygodniach Betony z cementu glinowego Bardziej odporne na wysokie temperatury niż cementy portlandzkie są tzw. cementy glinowe zawierające w swym składzie znaczne ilości tlenku glinu Al 2 O 3. Eliminacja obecności wodorotlenku wapnia Ca(OH)2, którego głównym źródłem są alit i belit oraz wymiana na wiążące tlenki glinu sprawia, że cementy glinowe nie ulegają wymienionym destrukcyjnym reakcjom zachodzącym w wysokich temperaturach. Odporność tak przygotowanych betonów na działanie wysokich temperatur zależy od zawartości tlenku glinu. Przykładowo cementy wysokoglinowe o zawartości 80% Al 2 O 3 mogą pracować nawet w temperaturach wyższych niż 1800 C Kruszywa do betonów odpornych na wysokie temperatury Podczas projektowania betonów odpornych na wysokie temperatury równie istotny jest odpowiedni dobór kruszywa. Odporność kruszywa na wysokie temperatury podobnie jak w przypadku spoiwa zależy głównie od jego składu chemicznego. Warunkuje to ten sam szereg procesów, który zachodzi w stwardniałym zaczynie cementowym. Zakresy temperaturowe zastosowań różnych kruszyw oraz ich opis przedstawia tabela 1. Innymi czynnikami, które dyktują możliwość stosowania kruszyw do betonów odpornych na wysokie temperatury są ich cechy fizyczne. Wśród nich wyróżnić można np.: zmianę stanu skupienia pod wpływem wysokiej temperatury np. topnienie (piaski kwarcowe), czy też odkształcalność termiczną kruszywa, a w szczególności to, w jakim stopniu jest ona zbliżona do odkształcalności zaczynu wiążącego ziarna kruszywa. Większa lub mniejsza odkształcalność termiczna kruszywa niż zaczynu powoduje wewnętrzne naprężenia prowadzące do zniszczenia struktury betonu. Pobocznymi wytycznymi odnośnie zastosowania konkretnego rodzaju kruszywa do betonu pracującego w wysokiej temperaturze są cechy pośrednie takie jak przewodność cieplna lub odporność na środowiska agresywne. Dotyczy to np. ogniotrwałych betonów izolacyjnych wykorzystywanych jako wykładziny pieców i kominów przemysłowych. Często ich pracy warunki wymagają odporności na wysokie temperatury oraz agresywne chemicznie środowisko. Tabela 1. Zakresy temperaturowe zastosowań kruszyw wykorzystywanych do betonu [4] Table 1. Temperature ranges of the applications of aggregates used for the concrete [4] Kruszywo (Aggregate) Zastosowanie do temperatury [ o C] (Application to temperature)[ o C] Piasek (Sand) 350 Wapień (Limestone) 650 Bazalty, Andezyt, Diabaz (Basalts, andesite, diabase) Spiekane gliny, żużle, keramzyt (Sintered clay, slag, ceramsite) Szamot (Chamottebrick) Chromit (Chromite) Opis i własności (Description and properties) W wyższej temperaturze ulega topieniu (Melts at higher temperature) W wyższej temperaturze tracą swoje właściwości (In higher temperature loses its properties) W wyższej temperaturze tracą swoje właściwości (In higher temperature loses its properties) Stosowane do betonów izolacyjnych pracujących w wysokich temperaturach (Applied for insulating concretes operating in high temperatures) Jedno z najczęściej stosowanych kruszyw. Uzyskuje się go przez wypalanie kaolinu lub innych glin ogniotrwałych. (One of the most commonly used aggregates. It is obtained by burning kaolin or other refractory clay) Minerał z grupy tlenków, zaliczany do grupy spineli chromowych (Mineral from oxides group, included in the group of chrome spinels) 29

32 BADANIA I ROZWÓJ BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Kruszywo (Aggregate) Zastosowanie do temperatury [ o C] (Application to temperature)[ o C] Korund (Corundum) 1950 Magnezyt spiekany (Singered magnesite) 2000 Fosteryt (Forsterite) 2000 Karbokorund (Karbokorund) Powyżej 2000 Opis i własności (Description and properties) Posiada dużą wytrzymałość mechaniczna oraz odporność na środowisko agresywne chemicznie. Zawiera Al 2 O 3 (Has a high mechanical strength and resistance to chemical aggressive conditions. Contains Al 2 O 3 ) Posiada duży współczynnik rozszerzalności cieplnej oraz przewodność cieplna (Has a high coefficient of thermal expansion) Uzyskiwany przez spieczenie fosterytu naturalnego (Obtained by sintering of natural forsterite) Uzyskiwany przez spiekanie piasku z koksem. Wysoka wytrzymałość mechaniczna, wysoka odporność na środowisko agresywne chemicznie. (Obtained by sintering of sand with coke. High mechanical resistance, high resistance to chemical aggressive conditions) 3. Odpady ceramiki sanitarnej jako kruszywa do betonu odpornego na wysokie temperatury Jednym z priorytetowych kierunków rozwoju nauki jest poszukiwanie sposobów utylizacji substancji odpadowych. Szczególnie skomplikowanym zagadnieniem jest utylizacja odpadów, które nie podlegają biodegradacji. Przykładem takiego wyrobu są materiały ceramiczne. Ich rozkład naturalny szacuje się na około cztery tysiące lat. Stosunkowo nowym trendem w przypadku tego typu materii odpadowej jest jej wykorzystanie w przemyśle betonowym [3], [7], [8-11]. Wcześniejsze prace autorów artykułu ukazują próby podejmowane w kierunku wtórnego wykorzystania odpadowych wyrobów ceramiki sanitarnej, które uwzględniają specyficzne cechy tych kruszyw [1], [2], [3]. Jak wykazują badania laboratoryjne kruszywo takie posiada szereg cech szczególnych, które przewyższają pod wieloma względami kruszywa tradycyjne. Odkształcalność termiczna ceramiki sanitarnej jest bliska tej, jaką wykazuje stwardniały zaczyn cementowy. Ceramika jest znacznie bardziej odporna na czynniki agresywne, duże znaczenie odgrywają również jej wysokie parametry wytrzymałościowe. Analizując skład chemiczny wymienionych odpadów [2], stwierdzono natomiast, że zawierają znaczne ilości związków glinowych, podobnie jak wykorzystywany w betonach żaroodpornych cement glinowy. Podobną bliskość chemiczną ceramiki sanitarnej oraz cementu glinowego można zauważyć w stosunkowo niskiej zawartości tlenku wapnia. Powyższe skłoniło autorów do zaprojektowania betonu żaroodpornego opartego na bazie cementu glinowego i kruszywa z odpadów ceramiki sanitarnej. Projektowanie składu betonu przedstawiono bliżej w pracy [3]. Uzyskane wyniki badań pozwoliły stwierdzić, że beton na kruszywie ceramicznym i cemencie glinowym posiada bardzo wysokie parametry wytrzymałościowe, które klasyfikują go jako beton wysokowartościowy. Średnia wytrzymałość na ściskanie betonu na kruszywie ceramicznym wynosiła 90,54 MPa, a na rozciąganie 9,56 MPa. 4. Projektowanie betonu odpornego na warunki pożarowe Pozytywne wyniki testów temperaturowych prowadzonych na kompozycie betonowym, którego skład oparto o cement glinowy i recyklingowe kruszywo ceramiczne skłoniły autorów artykułu do próby obciążenia betonu warunkami symulującymi pożar. Podczas badań wstępnych [12] próbki betonowe obciążone zostały temperaturami wzrastającymi zgodnie z założonym rozkładem normowym temperatura-czas symulującym warunki rzeczywistego pożaru. Podstawowym elementem stanowiska badawczego był piec komorowy typu PK1100/1. Rozkład temperatury w czasie badań został przedstawiony na rycinie TEMPERATURA [ C] Rozkład temperatura-czas w komorze pieca CZAS [min] Ryc. 1. Rozkład temperatury w komorze pieca w czasie badań wstępnych [12] Fig. 1. Temperature distribution in furnace chamber during preliminary studies [12] 30

33 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ Proces grzewczy rozpoczęto od temperatury 20 C, następnie po uruchomieniu pieca w czasie 120 minut komora osiągnięła temperaturę 1000 C, która była utrzymywana przez kolejne 480 minut. Próbki były pozostawione w piecu przez kolejne 24 godziny aż do ich ostygnięcia. Próbę do badań wstępnych przygotowano w formie prostopadłościennej o wymiarach 15x15x15 cm o składzie odpowiadającym betonom żaroodpornym (jak podano w [3]). Jako próbkę porównawczą przygotowano próbkę tych samych rozmiarów z betonu na bazie odpadów ceramiki sanitarnej oraz cementu glinowego, przy czym założono, że beton będzie porowaty tj. w jego przestrzeni znajdować się będą celowo wprowadzone pory powietrzne. Po rozformowaniu próbki poddano ją pielęgnacji wilgotnościowej poprzez umieszczenie jej w szczelnie zamkniętym opakowaniu foliowym z niewielką ilością wody, w której próbki zanurzone były do 1/5 swojej wysokości. Po 7 dniach próbki wyjęto z opakowania. Próbę przeprowadzono po 30 dniach od zaformowania do tego DOI: /bitp zawierała porów uległa uszkodzeniu podczas badania na skutek zjawiska spallingu tj. termicznego odpryskiwania fragmentów betonu. Części próbki o wymiarach około 3x3x5 cm na skutek wzrostu objętości i prężności pary wodnej wewnątrz elementu oderwały się i wbiły w okładzinę pieca na głębokość około 1 cm. Porowata próbka porównawcza pozostała nienaruszona, zachowała kształt i spójność, jaką wykazywała przed badaniem. Wynik tego doświadczenia skłonił autorów do zaprojektowania betonu porowatego opartego na składnikach wyżej przedstawionego betonu ogniotrwałego. Projektowanie przeprowadzono metodą doświadczalną znanego zaczynu. Składniki komponowanego betonu były jednakowe jak w betonach prezentowanych w [3]. Skład ziarnowy kruszywa wynikał z technologii pracy kruszarki, którą wytwarzano kruszywo. Doświadczalne próby dozowania zaczynu tak, aby nie wypełniał szczelnie przestrzeni pomiędzy kruszywem doprowadziły do uzyskania receptury. Ostatecznie otrzymany skład przedstawiono w tabeli 2. Ryc. 2. Próbki prostopadłościenne w komorze pieca A) beton szczelny, B) beton porowaty [17] Fig. 2. Rectangular specimens in the furnace chamber A) dense concrete B) porous concrete [17] czasu próbki dojrzewały nieosłonięte w warunkach normalnych w temperaturze 20 C. Próbki umieszczone w piecu przed badaniem przedstawiono na rycinie 2. Po włożeniu próbek do pieca typu PK1100/1 przystąpiono do wygrzewania zgodnie z założonym rozkładem. Próbki pozostawały w piecu przez 240 min, w tym czasie po około 200 min nastąpiło eksplozyjne oderwanie kawałka próbki szczelnej. Wybuch był na tyle silny, że badanie przerwano. Z obserwacji próbek po badaniu można było stwierdzić, że szczelna próbka, która nie Z betonu o takich proporcjach przygotowano próbki w formie walców o średnicy 10 cm i wysokości 20 cm odpowiadających próbkom normowym. Średnia gęstość tak uzyskanego betonu po wysuszeniu do stałej masy wynosiła ok kg/m 3. Część próbek poddano badaniom w temperaturze normalnej 20 C, pozostałe natomiast zostały wygrzane zgodnie z założonym rozkładem temperatura-czas identycznie jak podczas badań wstępnych. Widok próbek betonowych umieszczonych w piecu przedstawiono na rycinie 3. Tabela 2. Skład betonu odpornego na warunki pożarowe sporządzonego na bazie odpadowego kruszywa z ceramiki Tabela 2. Composition of fire resistant concrete based on ceramic waste aggregate Składnik (Component) Cement glinowy (Alumina cement) Kruszywo frakcji 0-4 mm (Aggregate fraction 0-4 mm) Kruszywo frakcji 4-8 mm (Aggregate fraction 4-8 mm) Woda (Water) Ilość składnika [kg/m 3 ] (Component volume [kg/m 3 ]) 225, ,22 486,89 142,22 Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. 31

34 BADANIA I ROZWÓJ BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Ryc. 3. Próbki z betonu porowatego umieszczone w piecu PK1100/1 Fig. 3. Specimens of porous concrete placed inpk1100/1 furnace Wyniki badań wytrzymałości na ściskanie przedstawiono w tabeli 3. Pomimo spodziewanego spadku (o ok. 31%) wytrzymałość próbek porowatych po wygrzaniu zachowała się na stosunkowo wysokim poziomie - około 27 MPa. Próbki pomimo szybkiego wzrostu temperatur nie uległy zjawisku spallingu, zachowały kształt i spójność, a otrzymane po wygrzewaniu wyniki wytrzymałości na ściskanie odpowiadały wartościom betonów konstrukcyjnych. 5. Analiza wpływu zawilgocenia na parametry wytrzymałościowe porowatego betonu odpornego na warunki pożarowe Kolejna próba badawcza prowadzona na porowatym betonie miała na celu określenie wpływu nasączenia wodą betonu poddawanego oddziaływaniu pożaru. Do badań przygotowano próbki z betonu porowatego, którego skład przedstawiono w tabeli 3. Próbki przygotowano w formie walca o średnicy 10 cm i wysokości 20 cm. Plan eksperymentu zakładał nasączenie próbek betonowych wodą w dwóch konfiguracjach. Próbki serii pierwszej zanurzono całkowicie w wodzie na czas 5 minut, po czym pozostawiono na 10 min do wstępnego osuszenia. Próbki serii drugiej przebywały całkowicie zanurzone w wodzie przez 12 godzin, po czym również przed włożeniem do pieca zostały wstępnie częściowo osuszone przez 10 minut w celu odsączenia wody znajdującej się pomiędzy porami. Tak przygotowane próbki umieszczono w piecu, a następnie rozpoczynano proces grzewczy zgodnie z założonym rozkładem temperatura-czas, który został przedstawiony na rycinie 1. Wyjęte z pieca i studzone przez 24 godziny próbki nie posiadały wyraźnych uszkodzeń jedynie na jednej zaobserwowano dość wyraźne pęknięcie, które jednak nie wpłynęło na zwięzłość całej próbki. W czasie wygrzewania pomimo dużego zawilgocenia, w obydwu seriach nie wystąpiło zjawisko termicznego odpryskiwania betonu (spallingu). Próbki dzięki porowatej strukturze pozostały zwarte. Badania wytrzymałościowe próbek prowadzono po 30 dniach od ich wygrzania. Do badań wykorzystano maszynę wytrzymałościową LaboTest 6.100SP , której oprzyrządowanie pozwoliło na określenie dla każdej z próbek parametrów takich jak: siła niszcząca, wytrzymałość na ściskanie, a także moduł Younga. Ostatni parametr określany był na podstawie elektronicznego pomiaru całkowitych odkształceń próbek ściskanych oraz ich przeliczenia przez zestaw sterujący. Ze względu na fakt długości pomiarowej równej całej długości próbki wyniki badania modułu sprężystości podano jako poglądowe i nie komentowano ich w szczegółowej analizie. Stanowisko badawcze do badań wytrzymałościowych przedstawiono na rycinie 4. Wyniki pomiarów zamieszczono w tabeli 4 oraz na rycinie 5. Tabela 3. Wyniki badań wytrzymałościowych próbek z betonu porowatego o wilgotności naturalnej z kruszywem ceramicznym po wygrzewaniu w warunkach pożarowych Table 3. Strength test of porous concrete specimens in natural humidity with ceramic aggregate after heating in fire conditions Numer próbki/ Specimen s number 32 Wytrzymałość i-tej próbki, [MPa] / Durability of i-specimen [MPa] Wytrzymałość średnia, [MPa] / Average durability [MPa] Odchylenie standardowe, [MPa] / Standard deviation [MPa] Wskaźnik zmienności [%]/ Variability rate [%] Wytrzymałość na ściskanie próbki porowatej bez wygrzewania Compression strength of porous specimen without heating 1 38, ,12 39,92 0,97 2,4 3 40,76 Wytrzymałość na ściskanie próbki porowatej po wygrzewaniu Compression strength of porous specimen after heating 1 26, ,39 27,39 1,27 4,6 3 28,66 Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration.

35 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ DOI: /bitp Ryc. 4. Stanowisko do badań wytrzymałościowych LaboTest 6.100SP A) widok stanowiska B) próbka umieszczona na stanowisku Fig. 4. Research stand for strength studies LaboTest 6.100SP A) stand s view B) sample located in the stand W świetle uzyskanych wyników badań można stwierdzić znaczący wpływ warunków wilgotnościowych, w jakich betony poddawane są oddziaływaniu pożaru. Beton zaprojektowany w oparciu o doświadczenia w projektowaniu betonów ogniotrwałych, przy zastosowaniu porów i poddaniu go obciążeniom symulującym warunki pożarowe, cechował się stosunkowo dobrymi parametrami wytrzymałościowymi. Taki beton pod wpływem temperatur pożarowych i dojrzeniu w warunkach naturalnych cechował się wytrzymałością na ściskanie rzędu 27 MPa. Ten sam beton po zanurzeniu w wodzie, a następnie wygrzaniu, posiadał znacznie niższe parametry. Przy zanurzeniu na 5 minut jego średnia wytrzymałość po wygrzewaniu wynosiła 6,42 MPa, natomiast po zanurzeniu w wodzie na 12 godzin 5,79 MPa. Pomimo tego że próbki poddawane były tym samym zabiegom wytwórczym i pielęgnacyjnym, z powodu ich niestandardowej porowatej struktury, jak pokazały kolejne ważenia, wchłaniały różne porcje wody. Przyczynę takiego stanu rzeczy upatruje się w stosunkowo dużej nasiąkliwości samego kruszywa ceramicznego oraz (pomimo intensywnego zagęszczania mieszanki betonowej) różnej wielkości powstałych porów. Wskutek nasączania wodą otwartych porów kruszywa, wszystkie próbki ulegały różnemu zawilgoceniu. W tej przyczynie upatruje się wyjaśnienie stosunkowo wysokich współczynników zmienności dla przeprowadzonych prób. Tabela 4. Wyniki badań wytrzymałościowych próbek z betonu porowatego z kruszywem ceramicznym po nawilgoceniu i wygrzewaniu symulującym warunki pożarowe Table 4. Strength results of studied specimens of porous concrete with ceramic aggregate after saturation and heating in simulated fire conditions Numer próbki (Specimen number) Waga po zawilgoceniu[kg] (Weight after saturation [kg]) Waga po wygrzaniu[kg] (Weight after heating [kg]) Siła niszcząca [kn] (Destructive force[kn]) Wytrzymałość i-tej próbki, [MPa] (Strength of i-specimen, [MPa]) Moduł i-tej próbki [MPa] (Modulus of i-specimen [MPa]) Wilgotność średnia [%] (Average humidity) [%] Wytrzymałość średnia, [MPa] (Average strength, [MPa]) Odchylenie standardowe, [MPa] (Standard deviation, [MPa]) Wskaźnik zmienności Wytrzymałości [%] (Strength rate variability [%]) SERIA 1 warunki średniego zawilgoceni (SERIES 1 medium level moisture conditions) 1 3,190 2,830 48,60 6,19 565,30 2 3,130 2,805 39,80 5,08 474,10 3 3,165 2,855 64,37 8,20 661,76 4 3,290 2,785 50,67 6,45 590,10 5 3,155 2,860 47,44 6,04 678,15 6 3,135 2,855 44,02 5,61 554,40 12,5% 6,42 MPa 1,19 MPa 18,48% 7 3,225 2,670 43,55 5,55 579,52 8 3,005 2,895 64,60 8,23 664,73 33

36 BADANIA I ROZWÓJ BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Numer próbki (Specimen number) Waga po zawilgoceniu[kg] (Weight after saturation [kg]) Waga po wygrzaniu[kg] (Weight after heating [kg]) Siła niszcząca [kn] (Destructive force[kn]) Wytrzymałość i-tej próbki, [MPa] (Strength of i-specimen, [MPa]) Moduł i-tej próbki [MPa] (Modulus of i-specimen [MPa]) Wilgotność średnia [%] (Average humidity) [%] SERIA 2 warunki silnego zawilgocenia (SERIES 2 high moisture level conditions) 1 3,140 2,765 45,30 5,77 555,10 2 3,230 2,815 56,60 7,21 584,84 3 3,160 2,770 39,35 5,01 504,30 4 3,320 2,845 37,97 4,84 559,90 5 3,155 2,760 47,98 6,11 485,30 6 3,145 2,955 36,97 4,71 378,90 7 3,360 2,925 40,97 5,22 540,87 8 3,255 2,695 58,28 7,42 661,44 14,36% Wytrzymałość średnia, [MPa] (Average strength, [MPa]) 5,79 MPa Odchylenie standardowe, [MPa] (Standard deviation, [MPa]) 1,05 MPa Wskaźnik zmienności Wytrzymałości [%] (Strength rate variability [%]) 18,22% Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. 30 Wytrzymałość na ściskanie [MPa] (Compression strengh) [MPa] ,39 6,42 5,79 naturalna (natural) 12,50% 14,36% Wilgotność [%] (humidity [%]) Ryc. 5. Wyniki badań wytrzymałościowych próbek z betonu porowatego z kruszywem ceramicznym po nawilgoceniu i wygrzewaniu symulującym warunki pożarowe schemat graficzny Fig. 5. Strength results for studied specimens of porous concrete with ceramic aggregate after saturation and heating simulating in fire conditions graphical view Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. 6. Podsumowanie Przedstawione wyniki badań dowodzą, jak destrukcyjnym czynnikiem dla betonu poddanego warunkom wysokich temperatur odpowiadających pożarowi, może być jego wilgotność. Pomimo zaprojektowania betonu, dla którego w warunkach suchych obciążenie temperaturami pożarowymi nie było destrukcyjne (wytrzymałość na ściskanie po wygrzewaniu symulującym zjawisko pożarowe wynosiła ok. 27 MPa) ten sam beton w warunkach dużego zawilgocenia po wygrzewaniu cechował się znacząco niższymi parametrami (wytrzymałość na ściskanie ok. 6 MPa). Zawilgocenie kompozytu wynoszące ok. 13% spowodowało spadek wytrzymałości materiału aż o ok. 78%, pomimo poddawania próbek tym samym warunkom badawczym. Przyczyną takiej sytuacji jest zjawisko naruszania struktury samego kompozytu przez zawartą w porach wodę, która zwiększa swoją objętość podczas nagrzewania niszcząc strukturę materiału w skali mikroskopijnej niewidocznej dla oka ludzkiego. Zaprojektowany beton, w przeciwieństwie do betonów szczelnych, nie cechował się termicznym odpryskiwaniem. Próbki zarówno po wyjęciu z pieca, jak i po 30 dniach w momencie badania posiadały zwartą strukturę oraz nie posiadały innych cech, które pozwalałyby przypuszczać, że nastąpił tak znaczny spadek parametrów wytrzymałościowych. Szczególnym więc wnioskiem z przeprowadzonych badań jest fakt konieczności każdorazowej oceny parametrów wytrzymałościowych elementów obiektów betonowych, które poddane 34

37 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ były działaniu pożaru. Elementy takie bowiem pomimo zachowania swoich cech zewnętrznych, spoistości i niezmiennej postaci mogą posiadać zaniżone parametry wytrzymałościowe, które można jedynie określić podczas badań laboratoryjnych. Sytuacja ta w związku z zachodzącymi procesami wodnymi następuje już podczas wrzenia wód kapilarnych tj. gdy temperatury sięgają 100 C i więcej. Jeśli procesy te i wzrosty temperatur następują w sposób szybki i gwałtowny, naruszenie struktury kompozytów następuje już w sytuacji pożarowej, co może być przyczyną znacznej utraty parametrów wytrzymałościowych podczas trwania pożaru. W takim przypadku, szczególnie w odniesieniu do betonów zawilgoconych, konstrukcje mogą tracić swoje pierwotne zdolności do przenoszenia obciążeń, co należy brać również pod uwagę w stosunku do bezpieczeństwa ekip prowadzących działania ratownicze. Literatura [1] Halicka A., Zegardło B., Odpady ceramiki sanitarnej jako kruszywo do betonu, Przegląd Budowlany Issues 7-8, 2011, pp [2] Ogrodnik P., Zegardło B., Halicka A., Wstępna analiza możliwości zastosowania odpadów ceramiki sanitarnej w funkcji kruszywa do betonów pracujących w warunkach wysokich temperatur, BiTP Vol. 25 Issue 1, 2012, pp DOI: /bitp [3] Halicka A., Ogrodnik P., Zegardło B., Using ceramic sanitary ware waste as concrete aggregate, Construction und Building Materials Vol. 48, 2013, pp [4] Jamroży Z., Beton i jego technologie, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa [5] Montgomery R., Advanced Concrete Technology, Elsevier [6] Kowalski R., Mechanical properties of concrete subjected to high temperature, Architecture Civil Engineering Environment Issue 2, 2010, pp [7] Niemiecka norma budowlana DIN Beton ze skruszonymi cegłami specyfikacja produkcji i użycia, [8] De Brito A., Pereira J., Correia R., Oliviera C., Mechanical behavior of non-structural concrete made with recycled ceramic aggregates, Cement and Concrete Composites Vol. 27, 2005, pp [9] Senthamarai RM., Devadas M., Manoharan P., Gobinath D., Concrete made from ceramic industry waste: Durability propertis, Construction and Building Materials Vol. 25, 2001, pp [10] Lopez V., Llamas B., Juan A., Moran J., Eco-efficient Concretes: Impact of the Use of White Ceramic Powder on the Mechanical Properties of Concrete, Biosystems Engineering Vol. 96 Issue 4, 2007, pp [11] Guerra I, Vivar I., Liamas B., Juan A., Moran J., Eco-efficient concretes: The efffect of using recycled ceramic material from sanitary installations on the mechanical properties of concrete, Waste management Issue 29, 2009, [12] Ogrodnik P., Zegardło B., Ekologiczne betony na kruszywach odpadowych w zagadnieniach bezpieczeństwa ekip ratowniczych w warunkach pożarowych, Logistyka Issue 4, *** dr inż. Bartosz Zegardło absolwent Wydziału Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej (kierunek: budownictwo). Do 2008 roku inżynier budownictwa pełniący funkcję kierownika budowy oraz projektanta. W 2008 roku rozpoczął pracę jako wykładowca. W 2012 roku uzyskał uprawnienia budowlane do kierowania robotami budowlanymi bez ograniczeń, a w 2014 roku uprawnienia budowlane do projektowania bez ograniczeń. W 2014 roku obronił rozprawę doktorską pt. Zastosowanie odpadów ceramiki sanitarnej jako kruszywa do betonów specjalnych. st. kpt. dr inż. Paweł Ogrodnik absolwent Wydziału Inżynierii Budowlanej i Sanitarnej Politechniki Lubelskiej (kierunek: budownictwo). W 2001 roku rozpoczął pracę w Zakładzie Mechaniki Stosowanej Szkoły Głównej Służby Pożarniczej. W 2006 roku obronił rozprawę doktorską pt. Wpływ temperatur występujących w czasie pożaru na przyczepność pomiędzy stalą a betonem. 35

38

39 by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp канд. техн. наук Болибрух Б.В. / Bolibrukh B.V. 1 канд. техн. наук М. Хмель / M. Chmiel 2 магистр инж. Ю. Мазур / Yu. Mazur 3 Przyjęty/Accepted/Принята: ; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: ; Opublikowany/Published/Опубликована: ; DOI: /bitp Модель теплового состояния пожарного в защитной одежде 4 A Model of a Firefighter s Thermal Condition when Attired in Protective Clothing Model stanu cieplnego ciała strażaka w ubraniu ochronnym АННОТАЦИЯ Введение: Работа пожарного при тушении пожаров сопряжена с большим риском для жизни и здоровья. Тепловое воздействие и физические нагрузки при этом часто граничат с предельными уровнями для человека и материалов теплозащитной одежды пожарного (ТЗОП) или превышают их что приводит к перегреву или ожогам пожарного. Для увеличения безопасности работы крайне важно знать предельное время работы пожарного (ПВРП) в тех или иных условиях тушения пожаров и не допустить его превышения. Это предельное время зависит от таких факторов, как характеристики ТЗОП (количество, материал и толщина слоев), температура, влажность и скорость обдува костюма окружающим воздухом, а также тяжести выполняемой нагрузки. Цель: Целью данной работы является разработка и верификация расчетной тепловой модели пожарного в теплозащитной одежде при различных условиях тепловых воздействий для прогнозирования и анализа теплового состояния и определения предельного времени работы пожарного. Методы: Совместное моделирование теплового состояния человека и теплозащитной одежды, в которой он работает, даст возможность анализировать большое количество условий работы пожарного, а также факторов влияющих на его тепловое состояние. Такое моделирование позволяет определять максимальную продолжительности работы пожарного в тех или иных условиях, а также проводить оптимальное проектировании конфигурации новой теплозащитной одежды. При этом будет возможно анализировать уровень комфортных и предельных температур тела человека, который в среднем лежит в диапазоне 37,2-38 С. Такое моделирование позволит также уменьшить количество дорогостоящих натурных испытаний материалов защитной одежды в различных диапазонах параметров среды и характере работ пожарного при тушении пожаров. Результаты: Представлены результаты экспериментальных исследований теплового режима подкостюмного пространства волонтеров, выполняющих физические упражнения разной тяжести, которые были использованы для верификации представленной модели. Сравнение результатов экспериментальных измерений температуры тела волонтеров, одетых в теплозащитную одежду и выполняющих работу при комнатной температуре и разных степенях тяжести, с результатами модельных расчетов, показали их близость (расхождение не более 2 С). Выводы: Разработана двухмерная модель теплообмена тела пожарного в защитном костюме учитывающая основные тепловые процессы и механизмы терморегуляции при различных уровнях физических нагрузок, а именно внутреннее тепловыделение, переменную проводимость тканей, теплоотвод потоотделением и дыханием. Ключевые слова: охрана труда, тепловое состояние пожарного в теплозащитной одежде, моделирование, экспериментальное исследование Вид статьи: оригинальная научная работа ABSTRACT Aim: The purpose of this study is to develop and verify a mathematical model, which identifies the thermal condition of a firefighter whilst wearing heat protective clothing at different temperature levels. The model is intended for predicting and analyzing the thermal condition of the body and determination of a firefighter s maximum operating endurance. Introduction: The work of a firefighter is accompanied by considerable risk to health and life. Effects from heat and physical exertion often 1 Львовский государственный университет безопасности жизнедеятельности / Lviv State University of Life Safety; bolibrykh@ukr.net; вклад в создание статьи / percentage contribution 40%; 2 Государственная Центральная школа Государственной пожарной службы в городе Ченстохова / Central School of the State Fire Service in Czestochowa; вклад в создание статьи / percentage contribution 40%; 3 Научно-Исследовательский Центр Противопожарной Охраны Государственный Исследовательский Институт / Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute; вклад в создание статьи / percentage contribution 20%; 4 Эту статью наградил Редакционный Совет / This article was recognised by the Editorial Committee; 37

40 BADANIA I ROZWÓJ BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp reach critical limits of human endurance. Similarly, materials used in protective clothing may become ineffective beyond certain parameters. Consequently, exposure beyond such parameters leads to overheating of the body and causes burns. In order to increase the firefighter s operational safety, it is important to know endurance limits for specified operating conditions, within which a firefighter is expected to perform and not exceed such limits. The time constraint is dependent on a range of factors, such as: characteristics of heat protective clothing (amount, type of material used and thickness of layers), temperature, humidity, speed of airflow surrounding the clothing and work load. Methods: The simultaneous modelling of a firefighter s body temperature and clothing intended to protect from the effects of heat, allows for an evaluation of many aspects relating to the work of a firefighter and factors which influence the thermal condition of his/her body. This kind of modelling facilitates the determination of a firefighter s maximum performance duration in given circumstances and to develop a configuration of new clothing providing protection against the effect of heat. Simultaneously, it is possible to analyze comfort levels and parameter limits for human body temperatures, which on average range within 37,2-38 C. Additionally, modelling will enable a reduction in the number of expensive tests for textile content of protective clothing, performed for different environmental conditions and nature of work of a firefighter during operations. Results: Reported study results relating to temperature levels in spaces beneath layers of protective clothing for volunteers taking part in research, who performed physical exercises of varying intensity, were utilised to verify the proposed model. Body temperature test results, for volunteers attired in protective clothing and engaged in physical activity at room temperature of varying degrees, were very close to the results obtained from model calculations. Variations did not exceed 2 C. Conclusion: The study facilitated the development of a two dimension model revealing the heat exchange in protection clothing, taking into account thermal processes and thermoregulation mechanisms of the human body, at different physical exertion levels, including internal heat release, permeability of textiles, and heat dissipation through breathing and perspiration. Keywords: safety at work, thermal condition of a firefighter s body dressed in heat protective clothing, modelling, experimental research Type of article: original scientific article ABSTRAKT Wprowadzenie: Gaszenie pożarów wiąże się z dużym ryzykiem dla życia i zdrowia strażaków. Temperatura i obciążenie fizyczne, które oddziałują na strażaków osiągają często wartości krytyczne dla organizmu człowieka oraz materiałów, z których wykonane jest ubranie chroniące przed wpływem ciepła. Przekroczenie tych wartości doprowadza do przegrzania ciała lub poparzeń. Aby zwiększyć bezpieczeństwo pracy strażaków, należy znać granice czasowe, w jakich strażak może pracować w określonych warunkach podczas gaszenia pożaru i nie dopuszczać do ich przekroczenia. Maksymalny czas zależy od czynników takich jak: charakterystyka ubrania chroniącego przez oddziaływaniem ciepła (liczba, materiał i grubość warstw), temperatura, wilgotność i prędkość owiewu ubrania przez otaczające powietrze oraz poziom obciążenia. Cel: Celem artykułu jest opracowanie i weryfikacja modelu obliczeniowego stanu cieplnego ciała strażaka w ubraniu chroniącym przez oddziaływaniem ciepła w różnych warunkach termicznych. Model posłuży dla prognozowania i analizy stanu cieplnego oraz określenia maksymalnego/granicznego czasu pracy strażaka. Metody: Jednoczesne modelowanie stanu cieplnego ciała strażaka oraz ubrania chroniącego przed oddziaływaniem ciepła pozwoli na przeanalizowanie wielu warunków pracy strażaka, oraz czynników wpływających na stan cieplny jego organizmu. Tego rodzaju modelowanie pozwala określać maksymalną długość pracy strażaka w danych warunkach oraz opracować konfigurację nowego ubrania chroniącego przed oddziaływaniem ciepła. Jednocześnie można będzie analizować poziom komfortowych i granicznych temperatur ciała człowieka, które wynoszą średnio 37,2-38 С. Modelowanie pozwoli również ograniczyć liczbę drogich badań w warunkach rzeczywistych nad materiałami odzieży ochronnej, przeprowadzanych dla różnych warunków środowiskowych i charakteru pracy strażaka podczas gaszenia pożaru. Wyniki: Przedstawione wyniki badań eksperymentalnych stanu cieplnego w przestrzeni pod ubraniem ochotników uczestniczących w badaniach, wykonujących ćwiczenia fizyczne o zróżnicowanym natężeniu, zostały wykorzystane do zweryfikowania prezentowanego modelu. Wyniki uzyskane podczas eksperymentalnych pomiarów temperatury ciała ochotników ubranych w odzież ochronną i wykonujących prace w temperaturze pokojowej o różnym stopniu natężenia były bardzo zbliżone do wyników obliczeń modelowych. Różnice nie wynosiły więcej niż 2 С. Wnioski: Efektem prac jest opracowany dwumiarowy model wymiany ciepła w ubraniu ochronnym, uwzględniający procesy termiczne i mechanizmy termoregulacji przy różnych poziomach obciążenia fizycznego, w tym wewnętrzne wydzielanie ciepła, zmienną przepuszczalność tkanin, odprowadzanie ciepła przez wydzielanie potu i oddychanie. Słowa kluczowe: ochrona pracy, stan cieplny ciała strażaka w ubraniu chroniącym przed ciepłem, modelowanie, badanie eksperymentalne Typ artykułu: oryginalny artykuł naukowy 1. Введение Работа пожарного при тушении пожаров сопряжена с большим риском для жизни и здоровья. Тепловое воздействие и физические нагрузки при этом часто граничат с предельными уровнями для человека и материалов теплозащитной одежды пожарного (ТЗОП) или превышают их что приводит к перегреву или ожогам пожарного. При внутреннем перегреве организма увеличивается частота сердечных сокращений и давление, что приводит к нарушению терморегуляции, ухудшению самочувствия и может привести к тепловому удару. Для увеличения безопасности работы крайне важно знать предельное время работы пожарного (ПВРП) в тех или иных условиях тушения пожаров и не допустить его превышения [1]. Это предельное время зависит от таких факторов, как характеристики ТЗОП (количество, материал и толщина слоев), температура, влажность и скорость обдува костюма окружающим воздухом, а также тяжести выполняемой нагрузки. Так, материал теплозащитной одежды пожарного может перегреваться либо прожигаться, что может вызвать возникновение ожогов. Авторская работа [1] посвящена исследованию и моделированию теплового состояния фрагмента теплозащитной одежды пожарного при воздействии интенсивных тепловых нагрузок, однако она не учитывала состояния организма человека и его возможного перегрева. Для определения ПВРП также необходимо учитывать возможное повышение внутренней температуры организма пожарного вследствие выполнения тяжелой физической работы, что особо важно при повышенных температурах пожара. Совместное моделирование теплового состояния человека и теплозащитной одежды, в которой он работает, даст возможность анализировать большое количество условий работы пожарного, а также факторов влияющих на его тепловое состояние. Такое моделирование позво- 38

41 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ ляет определять максимальную продолжительности работы пожарного в тех или иных условиях, а также проводить оптимальное проектирование конфигурации новой теплозащитной одежды. При этом будет возможно анализировать уровень комфортных и предельных температур тела человека, который в среднем лежит в диапазоне 37,2-38 о С. Такое моделирование позволит также уменьшить количество дорогостоящих натурных испытаний материалов защитной одежды в различных диапазонах параметров среды и характере работ пожарного при тушении пожаров. Таким образом разработка моделей анализа теплового состояния человека в теплозащитной одежде является актуальной задачей, продолжением авторской работы [1] с учетом существующих работ и описанных ниже известных механизмов, определяющих тепловое состояние пожарного. Целью данной работы является разработка и верификация расчетной тепловой модели пожарного в теплозащитной одежде при различных условиях тепловых воздействий для прогнозирования и анализа теплового состояния и определения предельного времени работы пожарного. Для достижения цели были выполнены и ниже изложены результаты следующих задач: 1. проведен анализ существующих работ по моделированию теплового состояния пожарного в ТЗОП при различных условиях тепловых воздействий; 2. приведены результаты тепловых испытаний пожарного в ТЗОП при выполнении работ различной сложности при температуре воздуха (17 о С), близкой к комнатной; 3. разработана расчетная модель теплового состояния пожарного в ТЗОП при произвольных условиях испытаний; 4. проведена идентификация недостаточно известных параметров и верификация модели по результатам проведенных испытаний. Идея работы состоит в том, что разработанная тепловая модель пожарного в защитном костюме настраивается и проверяется по эксперименту, проведенному при комнатных температурах, может затем использоваться для определения теплового состояния пожарного и определения предельного времени работы при повышенных температурах воздействия различных сценариев пожара. Для обеспечения достоверности моделирования применяется так называемый расчетно-экспериментальный подход, при котором недостаточно известные параметры DOI: /bitp модели определяются путем их идентификации по экспериментальным данным, что будет показано ниже. 2. Анализ публикаций Медицинская литература и литература по охране труда содержит достаточно сведений о механизмах теплообмена и терморегуляции человеческого организма с окружающей средой. Основные составляющие такого теплообмена следующие Внутреннее тепловыделение Человеческий организм в процессе жизнедеятельности постоянно производит некоторое количество теплоты, зависящее от физической активности. Так, при отдыхе тепловыделение составляет Вт, при тяжелой физической работе или занятиях спортом эта величина возрастает до и выше Вт. Значения тепловыделения Q м при различных видах физической активности, используемые в данной работе, взяты из [2-3] и приведены в табл.1. Теплоотдача с поверхности тела человека осуществляется путем теплового излучения, конвекции (движения и перемещения нагреваемого теплом воздуха), теплопроводности (отдачи тепла веществам, непосредственно соприкасающимся с поверхностью тела) и испарения воды с поверхности кожи и выноса теплого воздуха и влаги легкими. Температура тела живых организмов поддерживается в определённых границах, даже при сильных изменениях температуры окружающей среды за счет терморегуляции, осуществляемой путем изменений отдачи тепла организмом. Основными механизмами терморегуляции являются изменение величины тепловыделения, перераспределение интенсивности кровообращения наружных и внутренних тканей, потоотделение, изменение частоты и глубины дыхания. Особое значение терморегуляция приобретает при поддержании постоянства температуры тела во время пребывания организма в условиях повышенной температуры окружающей среды Переменная тепловая проводимость тканей организма Температура кожи, а следовательно, интенсивность теплообмена под кожей и от кожи в окружающую среду могут изменяться в результате перераспределения кро- Таблица 1. Полное Q м и поверхностное Т.выд метаболическое тепловыделение человека в зависимости от вида физической активности [2-3] Table 1. Total Q m and surface metabolic human heat release HR depending from the type of physical activity [2-3] Вид физической активности / Type of physical activity Т.выд. на ед. поверхности, Вт/м 2 / HR for a surface unit W/m 2 Полное т.выд, Q м, Вт / Total HR, Q м,w Сон / Sleep 50 98,5 Отдых, бодрствование / rest, wake ,2 Стояние / Standing ,3 Работа за столом, вождение / office work, driving ,15 Легкая работа стоя / easy standing work ,4 Ходьба 4 км/ч / walking 4 km per hour ,6 Ходьба 5,5 км/ч / walking 5,5 km per hour ,5 Тяж. (Ходьба 5,5 км/ч с грузом 20 кг) / hard walking 5,5 km per hour with weight of 20 kg ,5 Очень тяжелая работа или спорт / very hard work or sport

42 BADANIA I ROZWÓJ BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp ви в сосудах и при изменении объема циркулирующей крови. При повышении температуры окружающей среды или при повышенном выделении метаболической теплоты сосуды расширяются, количество циркулирующей в их крови увеличивается. Возрастает также объем циркулирующей крови во всем организме вследствие перехода воды из тканей в сосуды, а также потому, что селезенка и другие кровяные депо выбрасывают в общий кровоток дополнительное количество крови. Увеличение количества крови, циркулирующей через сосуды у поверхности тела, способствует теплообмену в окружающую среду с помощью радиации и конвекции. На холоде, наоборот, происходит уменьшение количества крови, циркулирующей через поверхностные сосуды, и увеличение количества крови, проходящей через сосуды внутренних органов, что способствует сохранению тепла во внутренних органах Потоотделение Для сохранения постоянства температуры тела человека при высокой температуре окружающей среды основное значение имеет испарение пота с поверхности кожи. Так при интенсивных тренировках спортсменов существенная часть теплоты отводится путем испарения пота с поверхности кожи, что приводит к потере жидкости до 3-4,5 литров в час. Роль потоотделения также повышается при повышении температуры окружающей среды до уровня температуры тела, что делает невозможным отвод теплоты излучением и конвекцией. При этом температура тела поддерживается на постоянном уровне исключительно с помощью испарения воды с поверхности кожи и альвеол легких. Испарение воды зависит также от относительной влажности воздуха. В насыщенном водяными парами воздухе вода испаряться не может, поэтому при высокой влажности атмосферного воздуха высокая температура переносится тяжелее, чем при низкой влажности. В насыщенном водяными парами воздухе (например, в бане) пот выделяется в большом количестве, но не испаряется и стекает с кожи. Такое потоотделение не способствует отдаче избыточного тепла от организма. Плохо переносится также непроницаемая для воздуха одежда (резиновая и т.п.), препятствующая испарению пота, т.к. слой воздуха между одеждой и телом также быстро насыщается парами и дальнейшее испарение пота прекращается Дыхание Так как некоторая часть воды испаряется легкими в виде паров, насыщающих выдыхаемый воздух, дыхание также участвует в поддержании температуры тела на постоянном уровне. При высокой окружающей температуре дыхательный центр рефлекторно возбуждается становится более глубоким, а при низкой угнетается и дыхание становится менее глубоким [4]. В литературе есть описание ряда расчетных моделей теплового состояния человека в специальных костюмах. Уровень сложности этих моделей колеблется от самых простых, учитывающих среднее тепловое состояние всей поверхности человека и однослойную структуру костюма, до очень сложных, учитывающих теплообмен и кровеобмен отдельных частей человека и детальную многослойную структуру костюма. Имеются сведения о моделировании тепловых процессов человеческого организма для различных целей. Эти модели различны по сложности, но в целом имеют один и тот же подход к рассматриваемой проблеме, смысл которого состоит в моделировании всего или отдельного участка тела человека, отражающего основные свойства (объем, плотность, теплоемкость) реально существующей части тела человека. При этом, в таких моделях такие участки связаны тепловыми связями, которые моделируют реальные условия теплообмена теплопроводностью, конвекцией и газообменом (массообменном) между отдельными частями тела, а также между телом и окружающей средой. Сложность таких моделей определяется количеством расчетных узлов и тепловых связей между ними, при помощи которых моделируются тепловые процессы во всем организме. При этом степень детализации модели зависит от конкретной задачи и точности, с которой должно быть получено ее решение. Так, в статье [5] человеческий организм моделируется при помощи 51-го узла, в [6] при помощи 15 узлов, в [7] всего 2-х узлов. Таким образом разработка и верификации физической. математической и компьютерной моделей теплового состояния пожарного в теплозащитном костюме, выполняющего физическую работу различной тяжести, является актуальной. Такая модель должна учитывать все основные тепловые процессы и механизмы терморегуляции, влияющие в конечном итоге на тепловое состояние и тепловой комфорт пожарного при выполнении работ по тушению пожаров. Рассмотрим такую модель ниже. 3. Методика исследования 3.1. Описание физической и математической модели В работе представлена конечно-элементная компьютерная модель нестационарного теплового состояния человека с упрощенным представлением геометрии тела, но учетом всех основных процессов, происходящих в нем. В модели не рассматриваются такие сложные биологические процессы как течение крови по сосудам, тепловыделение в результате химических реакций, внутренние процессы в органах и клетках человеческого тела и т.д., а рассматриваются только обобщающие характеристики этих процессов, что позволяет математически описывать основные тепловые процессы человеческого организма. Так, все внутренние органы и мышцы, в которых происходит выделение основной части метаболической теплоты, в модели упрощенно представлены объемом теплового ядра [3] с эффективными значениями теплофизических свойств и тепловыделения. Ткани, лежащие вблизи поверхности тела, представлены в модели поверхностным слоем со своими теплофизическими свойствами, часть которого (тело) покрыта костюмом, состоящим из трех слоев, а часть (лицо головы) не покрыта и охлаждается непосредственно в окружающую среду. Количество метаболической теплоты Q м зависит от вида физической активности и представлено в табл. 1. Часть этой теплоты идет на изменение температуры частей тела, а часть Q дых на подогрев вдыхаемого воздуха. Оставшаяся часть передается поверхности организма и через нее в окружающую среду. Условная схема теплообмена для данного случая представлена на рис. 1. Для моделирования данной тепловой схемы была построена 2х-мерная геометрическая и сеточная компьютерная модель, представленная на рис. 2. На рисунке тело имеет толщину Х 1 -Х 0 и высоту Y 1 -Y 0 а голова высоту Y 2 -Y 2 при той-же толщине Х 1 -Х 0. Трехслойный костюм с воздушными прослойками между отдельными слоями расположен между координатами Х 2 и Х 6. 40

43 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ DOI: /bitp Рис. 1. Схема теплообменных процессов человека в теплозащитном костюме с окружающей средой, t п1 температура поверхности тела, покрытой костюмом, t п2 не покрытой костюмом, x 1 -x 4 координаты границ слоев теплозащитного костюма Источник: Собственная разработка. convection the environment core heat conduction radiation evaporation surface heat conduction convection radiation Fig. 1. The scheme of the human heat exchange processes in heat-protective suit within the environment, t p1 temperature of body surface, covered by suit; t p2 not covered by suit, x 1 -x 4 coordinates of the suit layers lines Source: Own elaboration Исходные данные для моделирования Для данной модели были приняты следующие средние физические параметры человека: рост h=175 см, вес m=75 кг. Площадь поверхности тела S вычислялась по зависимости, взятой из [3] S = 0,2 m 0,425 h 0,725 = 0,2 75 0,425 1,75 0,725 = 1,97, м 2 (1) Принято, что примерно 10% площади тела не покрыто защитной одеждой (ладони рук, шея, голова), теплота от которой будет непосредственно уходить в окружающую среду. Объемы модели в системе координат имеют следующую протяженность. Объем теплового ядра: по оси x от х 0 до х 1, по оси у от у 0 до у 2. Поверхностный слой тела закрытый ТЗОП: по оси x от х 1 до х 2, по оси у от у 0 до у 1. Поверхностный слой тела, обращенной в окружающую среду: по оси x от х 1 до х 2, по оси у от у 0 до у 1. Теплофизические свойства основных частей тела, принятые в модели, представлены в табл

44 BADANIA I ROZWÓJ BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp surface layers air space / clothes layers / heat core Рис. 2. Геометрическая и сеточная компьютерные модели человека в защитном костюме Fig. 2. Geometrical and grid computer models of a man in the heat-protective suit Источник: Собственная разработка. Source: Own elaboration. Таблица 2. Объемы и теплофизические свойства основных частей тела Table 2. The volume and thermophysical characteristics of the main parts of the body ρ, кг/м Название объема модели / Model volume name V, м 3 / V, m 3 / ρ, c, кдж/(кг*с) / c, kj λ, Вт/(м*с) / λ, W/ 3 kg/m 3 /(kg*s) (m*s) Тепловое ядро / thermal nucleus 0, Поверхностный слой тела закрытый ТЗОП / body surface layer, covered by firefighters heat-protecting 0, f(tя) clothes Поверхностный слой тела, обращенной в окружающую среду / body surface layer, opened to the environment 0, f(tя) Коэффициент теплопроводности теплового ядра λ я был принят равным 20 для обеспечения быстрого и равномерного распределения температуры по этому объему. Детальное объяснение коэффициента теплопроводности объемов поверхностных слоев λ п (t я ) представлено ниже. В модели приняты параметры реального ТЗОП USP 2-2, который был одет на волонтера в ходе эксперимента. Расположение слоев ТЗОП по оси х и у представлено на рис. 2, а толщины и теплофизические свойства слоев теплозащитного костюма представлены на рис. 2 и в таблице 3 [8-9]. Таблица 3. Геометрические и физические свойства слоев теплозащитной одежды [8-9] Table 3. Geometrical and physical preferences of heat-protective clothes layers [8-9] Коорди-наты слоя / layer coordinates Название и назначение слоя теплозащитного костюма / Name and purpose of the heat-protective suit layer Толщина, м / Thickness, m Плотность, кг/м 3 / density kg/m 3 Теплоемкость, Дж/(кг*с) / heat capacity, J/ (kg*s) Теплопроводность при 20 0 С, Вт/ (м*с) / thermal conductivity with 20 0 С, W/(m*s) x 2 -x 3 Воздушная прослойка / air streak 0,005 1, ,6 x 3 -x 4 Теплозащитный слой ARALITE / heatprotective layer ARALITE 0, , ,036 х 4 -x 5 Влагостойкий материал, неопрен / dampproof material, neoprene 0, ,012 Верх (Nomex IIIA Pajama Check x 5 -x 6 Crosstech ) / Top (Nomex IIIA Pajama 0, , ,047 Check Crosstech ) 42

45 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ Теплообмен в тепловом ядре, поверхностном слое тела и слоях защитного костюма описывается двухмерным нестационарным уравнением теплопроводности, которое может быть записано где с, r и l - теплоемкость, плотность и коэффициент теплопроводности объемов тела и слоев костюма, представленные в табл. 2 и 3, в зависимости от координаты x и у и принимающие значение соответствующего объема, а и в ряде случаев зависящие от температуры t. Q v внутренний источник теплоты, который для теплового ядра равен сумме метаболического тепловыделения Q м и отвода теплоты дыханием Q дых Граничные условия На левой границе задано отсутствие теплообмена: Отсутствие теплообмена также задано на торцах модели (у=у 0 и у=у 2, х 0 <х <х 6 ) На наружной поверхности ТЗОП (х=х 6, у 0 <у<y 1 ) действуют совмещенные конвективно-радиационные граничные условия теплообмена где = α (t n t oc ) и (2) (3) (4) (5) 4. Результаты и их обсуждение DOI: /bitp Переменная теплопроводность слоев поверхности В модели интенсивность теплообмена теплового ядра с поверхностью тела определяется эффективным коэффициентом теплопроводности материала объемов поверхности тела, зависящим от температуры теплового ядра. Этот коэффициент должен увеличиваться при увеличении температуры тела для усиления отвода теплоты и предотвращения перегрева. Таким образом, учитывается ускорение кровообращения при нагрузке, что приводит к более интенсивному переносу теплоты от внутренних органов и мышц реального организма к его поверхности. В модели этот коэффициент теплопроводности является функцией температуры теплового ядра в виде линейного закона λ= k T я + b (8) где k и b коэффициенты, значения которых определялись путем идентификации из условий того, что при определенных степенях тяжести физических нагрузок и соответствующих им уровней производимой теплоты, температура теплового ядра и поверхности принимает определенные значения, которые можно взять из литературы [2] или измерить в эксперименте. На основании приведенных данных значения коэффициентов в (8) путем идентификации были определены как k=1,9 и b=-590, Теплообмен потоотделением Теплообмен потоотделением был оценен исходя из следующих данных. Известно, что при интенсивной физической нагрузке с потом теряется 2-4,5 литров жидкости в час [4]. В данной работе было принято значение 3л/час. Зная площадь поверхности тела S, теплоту парообразования воды, можем вычислить расход жидкости с единицы поверхности При этом коэффициент теплоотдачи принят равным 5 Вт/(м 2 К), степень черноты принята равной 0,7. Граничные условия на наружной не защищенной поверхности поверхностного слоя (х=х 2, у 1 <у<y 2 ), обращенного в окружающую среду, имеют вид (6) G по =3л/(1,97м2 3600с)=4, [кг/(м 2 с)] (9) и максимальный уровень теплоотдачи при испарении пота q пmax с единицы поверхности по зависимости q поmax = k r G п = , =956, Вт/м 2 (10) где q по тепловой поток, учитывающий отвод теплоты при испарении пота на наружной поверхности тела, описанный ниже. Механизмы терморегуляции реального организма в модели реализованы за счет сброса теплоты, отводящейся дыханием из теплового ядра, сбросом теплоты с поверхности, что моделирует отдачу теплоты потоотделением, а также переменным эффективным коэффициентом теплопроводности ядра и поверхностного слоя тела, что имитирует зависимость интенсивности внутреннего теплообмена от интенсивности кровообращения. (7) где k коэффициент, изменяющийся от 0 до 1, который может учитывать неполное испарение выделяющегося пота, например из-за повышенной влажности окружающей среды или ограниченности отвода влажного воздуха от поверхности в защитной одежде. В модели интенсивность потоотделения зависит от температуры ядра по зависимости q по =0 при t я <=37.5C q по =( t я ) q пmax при 37.5C<t я <38.5C (11) q по = q пmax при t я >=38.5C Так при нормальной температуре ядра 37,5 С и ниже теплоотдача потоотделением отсутствует, в пределах от 43

46 BADANIA I ROZWÓJ BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp ,5 до 38,5 С она возрастает по линейной зависимости, а выше 38,5 С равна максимуму Теплообмен дыханием Теплота, отводящаяся с дыханием Q дых, задается в компьютерной модели как внутренний сток теплоты, действующий в объеме теплового ядра. Она вычисляется как сумма теплоты, идущей на подогрев вдыхаемого воздуха до температуры тела и на испарение влаги в легких. Принято допущение, что выдыхаемый воздух полностью насыщен водяными парами по следующей зависимости (12) где G дых объемный расход воздуха, проходящего через легкие, м 3 /c; m нас влагосодержание насыщенного влажного воздуха при температуре ядра и температуре окружающей среды, кг/м 3, r п теплота парообразования воды, Дж/кг; W относительная влажность вдыхаемого воздуха; с р удельная теплоемкость воздуха Дж/(кг К) и ρ плотность вдыхаемого воздуха, кг/м 3. При увеличении физической нагрузки глубина и частота дыхания увеличивается, а величина G дых зависит от интенсивности выполняемой нагрузки. Эта величина рассчитывается как произведение частоты вдохов-выдохов на объем вдыхаемого за один вдох воздуха. Так, в состоянии покоя объемный расход воздуха составляет около 0,0001 м 3 /сек, в то время как при выполнении работы эта величина увеличивается в 7 10 раз [2]. В модели эта зависимость выражена в виде линейной функции G дых = 2, Q я 2, (13) Начальным условием для поставленной нестационарной задачи принималось распределение температур, полученное при решении стационарной задачи при мощности метаболического тепловыделения Qм=177,3 Вт Описание экспериментальных испытаний Для верификации разрабатываемой модели и определения ее параметров были использованы результаты испытаний волонтера в костюме в Психолого-Тренировочном центре, который расположен в помещении учебной пожарно-спасательной части на территории ЛГУ БЖД. Целью проведения исследования было определение температурных режимов подкостюмного пространства в условиях выполнения физической нагрузки разного уровня сложности (легкой, средней, тяжелой). Тренажерный зал центра предназначен для предоставления с помощью тренажеров дозированной физической нагрузки разного уровня сложности. В нем установлены 4 тренажера: велоэргометр, степпер и беговая дорожка (рис. 3). В испытании исследовалось тепловое состояние 5-ти курсантов в возрасте от 17 до 19 лет. Температура в помещении тренажерного зала составляла 16 С. Измерения температуры подкостюмного пространства производились при помощи термопар, расположенных на грудной клетке (область сердца), на спине, в области колена и в области размещения печени. В результате испытаний были получены значения измеренных температур во времени, которые затем были сравнены с результатами, полученными расчетным путем с помощью описанной выше компьютерной модели. Исходные данные модели были заданы такими, чтобы соответствовать условиям эксперимента, а именно: температура окружающей среды 17 С, тепловыделения 600 и 800 Вт, соответствующие уровням более легкой и более тяжелой нагрузок. Остальные параметры описаны при рассмотрении модели выше. Результаты сравнения экспериментальной и расчетной кривых температур подкостюмного пространства для уровня легкой и тяжелой нагрузок представлены на рис. 4. Как видно из рисунка, температурные кривые, полученные в результате моделирования, близки с экспериментальными кривыми. Для случая легкой нагрузки максимальное отличие экспериментальных температур Рис. 3. Волонтер в процессе испытания костюма на беговой дорожке Fig. 3. The volunteer testing the suit on a treadmill Источник: Собственная разработка. Source: Own elaboration. 44

47 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ DOI: /bitp Experiment. Light physical exertion Temperature of the skin, [ C] Calculation. Light physical exertion Temperature of the skin, [ C] Experiment. Heavy physical exertion Calculation. Heavy physical exertion Time, [min.] Time, [min.] (а) Рис. 4. Зависимости температуры подкостюмного пространства в области груди человека, полученные расчетным и экспериментальным путями для легкой (а) и тяжелой (б) нагрузках Fig. 4. The dependence of under suit space temperature around the human chest, taken in the way of calculations and experiments for light (a) and heavy (b) physical exertion Источник: Собственная разработка. Source: Own elaboration. (б) от расчетных составляет не более 1 С. Для тяжелой нагрузки максимальное отличие расчетных результатов от эксперимента составляет около 2 С в первые 2 мин. испытания, однако в остальное время расчетная кривая качественно и количественно отражает характер экспериментальной кривой, в частности виден выход температуры поверхности на стационарное значение 34,5 С к 6-8-й минутам. Следует отметить, что температура кожи и подкостюмного пространства могут меняться в зависимости от сложно предсказываемых факторов, таких, как плотность прилегания теплозащитной одежды к телу в каждый момент времени, индивидуальные особенности организма и т.д., что может увеличивать расхождение экспериментальных и расчетных результатов. Также следует отметить, что результат, как эксперимента, так и расчета сильно зависят от начального состояния человека и от выполняемой им деятельности перед замерами, что следует учитывать при использовании такой модели для определения предельного времени работы пожарного. Как указывалось выше, идеей данной работы является использование модели, настроенной по полученным при комнатной температуре экспериментальным данным, для определения теплового состояния пожарного и определения предельного времени работы при повышенных температурах пожара. Такие расчеты теплового состояния пожарного при повышенных температурах со стороны пожара необходимо проводить при выбранных сценариях пожара, которые не входят в объем данной работы и являются предметом дальнейших работ. 5. Выводы 1. Проведен обзор существующей литературы по исследованиям тепловых процессов человеческого организма, процессов терморегуляции и моделированию теплового состояния человека в защитных костюмах. 2. Разработана двухмерная модель теплообмена тела пожарного в защитном костюме учитывающая основные тепловые процессы и механизмы терморегуляции при различных уровнях физических нагрузок, а именно: внутреннее тепловыделение, переменную проводимость тканей, теплоотвод потоотделением и дыханием. 3. Представлены результаты экспериментальных исследований теплового режима подкостюмного пространства волонтеров, выполняющих физические упражнения разной тяжести, которые были использованы для верификации представленной модели. 4. Сравнение результатов экспериментальных измерений температуры тела волонтеров, одетых в теплозащитную одежду и выполняющих работу при комнатной температуре и разных степенях тяжести, с результатами модельных расчетов, показали их близость (расхождение не более 2ºС). 4. Предложенная модель может быть использована для определения максимального времени пребывания пожарного в защитном костюме при воздействии высоких температур и оптимальном проектировании параметров костюмов. Литература [1] Bolibrukh B.V., Chmiel M., Razrabotka i verifikatsiya raschetnoy modeli teplovogo sostoyaniya teplozaschitnoy odezhdyi pozharnogo pri razlichnyih vidah ispyitaniy, BiTP Vol. 38 Issue 2, 2015, pp [2] Litvinova G.O., Gigiena s osnovamu ekologii, Zdorovya, Kiev [3] Campbell G. S., Norman J. M., An Introduction to environmental biophysics, Spinger, USA Madison [4] Pokrovskiy V.M., Korotko G.F., Fiziologiya cheloveka, Medicina, Moskva [5] Kurmazenko E.A., Matjushev T.V., Soloshenko N.V., A detailed simulation model of the human organism thermoregulation system, Sixth European Symposium on Space Environmental Control Systems, Noordwijk, Netherlands, May, 1997, SP-400, 1997, [6] Fiala D., Lomas K. J, Stohrer M., A computer model of human thermoregulation for a wide range of environmental conditions: the passive system, J. Appl. Physiol. Issue 87, 1999, [7] Prek M., Thermodynamical analysis of human thermal comfort, Energy Vol. 31, 2006,

48 BADANIA I ROZWÓJ [8] Barker R.L., Song G., Hamouda H., Thompson D.B., Kuznetsov A., Deaton A.S., NTC Project: S01-NS02 (formerly I01-S02), National Textile Center Annual Report: November 2002, 1Modeling Thermal Protection Outfits for Fire Exposures. BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp [9] Vettori R., Estimates of Thermal Conductivity for Unconditioned and Conditioned Materials Used in Fire Fighters Protective Clothing, National Institute of Standards and Technology Gaithersburg, MD , Обозначения: G - расход, объемный, м 3 /с, или массовый, кг/с S - площадь, м 2 Т, t - температура, о С Q - тепловыделение, передаваемая теплота, Вт V - объем, м 3 W - относительная влажность, % c - удельная теплоемкость, Дж/(кг К) h - высота, м m - масса, кг r - теплота парообразования, Дж/кг λ - коэффициент теплопроводности, Вт/(м К) ρ - плотность, кг/м 3 t - время, с Сокращения: ТЗОП - теплозащитная одежда пожарного Т.выд. - тепловыделение с поверхности ПВРП - предельное время работы пожарного Индексы нижние: ос. - относится к окружающей среде п - относится к объему поверхностного слоя По - относится к потоотделению м - относится к метаболическому тепловыделению я - относится к тепловому ядру Индексы верхние: i, i-1 - относится к текущему или предыдущему шагу по времени *** Болибрух Борис Васильевич кандидат технических наук, доцент Львовского Государственного университета безопасности жизнедеятельности, г.львов, Украина. Автор более пятидесяти научных работ, разработчик трех национальных стандартов в области пожарной безопасности. Автор пяти учебных пособий, три из которых рекомендованы Министерством образования и науки Украины, автор семи патентов на изобретения, руководитель диссертационных исследований. ст. бриг. др инж. Марек Хмель Комендант Центральной школы Государственной пожарной службы в городе Ченстохова, кандидат технических наук в сфере электротехники. Автор и соавтор многих публикаций как государственного, так и международного уровня. Благодаря своей научно-исследовательской деятельности получил множество наград и премий, в том числе: Диплом Министра науки и высшего образования во время ХIX Выставки изобретений (Варшава, март 2012), медаль Комиссии национального образования за особые достижения в образовании и воспитании в июне 2013, премию на Х Международной выставке Edura - Образование и техника службы спасения, в категории Исследовательские проекты магистр инж. Юлия Мазур выпускница Университета Лазарскего в Варшаве на кафедре Публичной Администрации. С 2008 года сотрудник Научно-Исследовательского Центра Противопожарной Охраны Государственного Исследовательского Института. В настоящее время руководитель Центра по работе с клиентами, главный специалист. С 2012 года редактор русского языка ежеквартальника CNBOP-PIB Безопасность и Пожарная Техника. Соавтор статей в стране и за рубежом. Дополнительно исполняет обязанности Председателя Местного совета профсоюзов пожарных, действующего при CNBOP-PIB. 46

49 by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp Н.И. Васильев / N.I. Vasil ev 1 канд. техн. наук И.А. Мовчан / I.A. Movchan, Ph.D. 1 Przyjęty/Accepted/Принята: ; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: ; Opublikowany/Published/Опубликована: ; DOI: /bitp Математическая модель и оценка риска ликвидации пожара 2 Мathematical Model and Risk Evaluation for Firefighting Model matematyczny i ocena ryzyka zwalczania pożaru АННОТАЦИЯ Цель: Ставится задача разработать метод определения риска процесса ликвидации пожара на объекте защиты с использованием основных положений теории надежности с разработкой функциональных моделей риска каждой технологической операции процесса ликвидации пожара, на основании которых получить математическую модель риска ликвидации пожара с установлением влияния составляющих риска на обеспеченность проектами и программами каждой технологической операции, которая влияет на эффективность тушения пожара. Методы: В работе использован комплексный подход для определения риска своевременной ликвидации пожара с учетом всех технологических операций этого процесса. За основу при определении каждой составляющей риска использовались нормативные времена на выполнение той или иной операции технологического процесса. Для определения составляющих риска использовались зависимости распределения Вейбулла, экспоненциального и нормального законов распределения. Для выбора закона распределения выполнялся метод статистического моделирования параметров надежности каждой технологической операции. Результаты: Результаты работы позволяют выявлять узкие места в работе пожарно-спасательных подразделений, а за счет анализа факторов, породивших эти причины, которые влияют на качество роботы, устранять их и значительно повышать эффективность ликвидации пожаров. Например, разработка проекта выбора оптимальных путей следования до крайних границ района обслуживания позволяет уменьшить время следования на 30-35%, а внедрение автоматизированных систем расчета сил и средств ликвидации пожаров с учетом прогнозированного времени свободного горения на пожаре значительно уменьшает значение риска несвоевременной ликвидации пожара. Выводы: Предложенный метод определения риска ликвидации пожара дает возможность на основании статистических данных по времени ликвидации пожаров выполнять анализ работы пожарно-спасательных подразделений и выявлять узкие места в их роботе. Результаты анализа риска ликвидации пожара показывает, что основным узким местом в работе пожарно-спасательных подразделений есть время следования к месту вызова. Для уменьшения времени локализации, тушения и дотушивания пожара на месте вызова, как показали результаты расчета, необходимо направлять оптимальное количество пожарно-спасательных подразделений. Ключевые слова: пожар, ликвидация пожара, риск ликвидации пожара, математическая модель, распределение Вейбулла, экспоненциальное распределение, нормальное распределение, информационные технологии. Вид статьи: оригинальная научная работа АBSTRACT Aim: The purpose of this article is to identify risks during firefighting operations, utilizing the basic principles of reliability theory, but also functional probability models, for all stages of the firefighting processes. With the aid of acquired data, develop a mathematical model to describe uncertainties associated with various phases of firefighting and define the influence of component parts, through projects and programmes for each operational element, on the overall outcome in the fight with a fire. Methodology: The article utilised a complex approach to identify the probability of overcoming a fire within required timescales, by taking account of all tasks associated with the process. The probabilistic description of each component was based on the use of standard time for the completion of a given task. In order to determine each component of risk, the study utilised Weibull s distribution, exponential and normal laws of distribution. During the selection of distribution laws use was made of statistical modelling methods to determine the confidence levels for each operational task. Results: Study results facilitate identification of weak areas in the operational performance of teams engaged in firefighting. From an analysis of factors influencing the quality of performance, adverse performance can be eliminated and consequently the effectiveness of firefighting can be significantly improved. Illustratively, the project development of access road selection and use of optimal routes within the operational boundary of a response unit will allow for a reduction in travelling time to an incident location by 30-35%. The application of automated calculation 1 Львовский государственный университет безопасности жизнедеятельности / Lviv State University of Life Safety; nikita888hans@ukr.net; 2 Авторы внесли одинаковый вклад в создание статьи / The authors contributed equally to this article; 47

50 BADANIA I ROZWÓJ BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp systems, to determine resource needs in fighting fires and by taking account of predicted timescales for undisturbed burning, will significantly reduce the probability value of failure in extinguishing fires within appropriate/desired time scales. Conclusions: The proposed method for determining the probability of combating fires enables, on the basis of statistical data dealing with lead time for extinguishing fires, the conduct of work analysis for firefighting teams and to diagnose their weaknesses. Analysis of results reveals that the main weakness in team performance is the time taken for the journey to an incident location. Calculations indicate that, in order to reduce the time taken to locate and extinguish the fire, and clear the site of the incident, it is necessary to have at disposal an optimal number of firefighting teams. Keywords: fire, extinguishing a fire, probability of extinguishing a fire, mathematical model, Weibull exponential distribution, normal distribution, information technology Type of the article: original scientific article ABSTRAKT Cel: Celem artykułu jest opracowanie metody określenia ryzyka procesu zwalczania pożaru w chronionym obiekcie z wykorzystaniem podstawowych założeń teorii niezawodności, a także funkcjonalnych modeli ryzyka dla każdej operacji taktycznej w procesie zwalczania pożaru. Następnie, z wykorzystaniem otrzymanych danych, opracowanie modelu matematycznego ryzyka zwalczania pożaru oraz określenie wpływu składowych ryzyka operacji taktycznych na zabezpieczenie poprzez projekty i programy każdej operacji taktycznej wpływającej na skuteczność zwalczania pożaru. Metody: W artykule wykorzystano kompleksowe podejście do określenia ryzyka przy zwalczaniu pożaru w wymaganym czasie z uwzględnieniem wszystkich operacji taktycznych związanych z tym procesem. Jako podstawę określenia każdej składowej ryzyka wykorzystano normatywny czas na wykonanie danej operacji taktycznej. Do określenia każdej składowej ryzyka wykorzystano zależności rozkładu Weibulla, rozkładu prawa wykładniczego i normalnego. Przy wyborze prawa rozkładu posługiwano się metodą modelowania statystycznego parametrów niezawodności każdej operacji taktycznej. Wyniki: Wyniki badania pozwalają określić słabe punkty w działaniach zespołów ratowniczo-gaśniczych. Dzięki analizie czynników wpływających na jakość pracy można będzie wyeliminować te negatywne i przez to znacząco zwiększać skuteczność zwalczania pożarów. Przykładowo opracowanie projektu wyboru optymalnych dróg dojazdowych do granic obsługiwanego przez daną jednostkę obszaru pozwala skrócić czas dojazdu na miejsce zdarzenia o 30-35%, a zastosowanie zautomatyzowanych systemów obliczania sił i środków potrzebnych do zwalczania pożarów z uwzględnieniem prognozowanego czasu niezakłóconego spalania znacząco zmniejsza wartość ryzyka nieugaszenia pożaru w odpowiednim/wymaganym czasie. Wnioski: Zaproponowana metoda określenia ryzyka przy zwalczaniu pożaru pozwala, na podstawie danych statystycznych na temat czasu gaszenia pożarów, przeprowadzić analizę pracy zespołów ratowniczo-gaśniczych i zdiagnozować jej słabe punkty. Wyniki analizy ryzyka przy zwalczaniu pożaru pokazują, że głównym słabym punktem w pracy zespołów jest czas dojazdu na miejsce zdarzenia. Aby zmniejszyć czas lokalizacji, gaszenia i dogaszania pożaru, jak pokazały wyniki obliczeń, należy dysponować optymalną liczbę zespołów ratowniczo-gaśniczych. Słowa kluczowe: pożar, zwalczanie pożaru, ryzyko zwalczania pożaru, model matematyczny, rozkład Weibulla, rozkład wykładniczy, rozkład normalny, technologie informacyjne Typ artykułu: oryginalny artykuł naukowy 1. Постановка проблемы В сфере пожарной безопасности пользуются термином «пожарный риск» это мера возможности реализации пожарной опасности объектов защиты и ее последствий для людей и материальных ценностей. Гарантирование пожарной безопасности объектов защиты, а также гарантия ликвидации пожара, в случае его возникновения, состоит из определения, анализа и оценивания пожарного риска, что позволяет разрабатывать и внедрять соответствующие мероприятия для его уменьшения до допустимого значения. Согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения и Постановления Кабинета министров Украины [1-2] пожарные риски классифицируют так: 1) незначительный риск ε 10-6 ; 2) средний риск ε = ; 3) высокий (терпимый) риск ε = ; 4) неприемлемый риск ε > В свою очередь пожарный риск указывает на соответствующую вероятность возникновения пожара на объекте. Относительно определения пожарного риска для объектов в настоящее время проделана значительная научно-исследовательская работа, на основании которой получены положительные результаты. Значительный вклад в решение этого вопроса внесли Н.Н. Брушлинский, В.В. Холщевников, Д.А. Самошин (Россия), Э.Н. Гулида, И.А. Мовчан, А.Д. Кузык, Я.И. Хомяк, Е.Ф. Якименко, Р.В. Климась (Украина) и многие другие. Однако, практически отсутствуют данные для определения риска ликвидации пожара, значение которого в первую очередь влияет как на величину ущерба объекта от пожара, так и на величину потерь пожарно-спасательных подразделений (ПСП), зависящих от времени его ликвидации. В свою очередь время ликвидации пожара зависит от технической вооруженности ПСП, навыков и умения оперативно выполнять необходимые действия, а также от времени свободного горения в зоне возникновения пожара. Вследствие этого очень сложно дифференцировано проанализировать и предложить необходимые мероприятия для уменьшения общего ущерба от пожара. Поэтому возникает проблема в определении риска процесса ликвидации пожара с использованием математической модели, на основании которой, с использованием дифференцированного анализа, имеется возможность решать вопросы повышения эффективности работы ПСП. 2. Анализ последних достижений и публикаций Первые теоретические исследования по установлению риска ликвидации пожара были выполнены Н.Н. Брушлинским [3]. Результаты статистических исследований [3] показывают, что длительность тушения пожара τ T, описывается с помощью распределения Эрланга где µ постоянный параметр; r порядок распределения Эрланга. Для нормирования длительности тушения пожара рекомендуют [4-5] рассматривать вероятность противоположного случайного события, то есть вероятность того, что τ T будет не меньшим некоторого значения τ. С учетом пожарного риска ε л.п, то есть с учетом части пожаров от общего их количества, длительность тушения которых (1) 48

51 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ выходит за границу некоторого нормативного значения τ н, можно определить количество пожаров, которые будут превышать это время. В этом случае, если ε л.п = 0,01, то лишь для одного пожара из 100, время тушения будет превышать нормативное время τ н, то есть Результаты анализа зависимости (2) показывают, что с уменьшением значения пожарного риска нормативное время тушения пожара увеличивается. Для усовершенствования и повышения эффективности работы пожарно-спасательных подразделений при тушении пожаров явилась работа, которая состояла в разработке имитационной модели «ТИГРИС» в Академии ГПС МВД России [6]. Подобная имитационная модель была также разработана в Нью-Йоркском Ренд-институте [7]. При всех своих положительных характеристиках данные модели имеют один общий функциональный недостаток. Фактически основной показатель, который характеризует результативность действий пожарно-спасательных подразделений, - время обслуживания вызова или время локализации и тушения пожара определяются путем его моделирования на известных для данного населенного пункта статистических характеристиках, то есть практически независимо от времени реакции пожарно-спасательных подразделений на вызов. Кроме того, при получении данных после решения этих моделей не рассматривается риск ликвидации пожара. Но даже при наличии рассмотренных результатов исследований возникает проблема в том, что совсем не рассматривался риск ликвидации пожара. 3. Постановка задачи и ее решение Целью работы ставится задача разработать метод, который на основании математической модели позволит определять риск для каждой операции и всего процесса ликвидации пожара на объекте защиты и обеспечит выполнение нормативных времен за счет использования оптимального количества технических средств, знаний и умения исполнителей на каждой операции с целью повышения эффективности ликвидации пожара и обеспечения минимального ущерба от него. Для решения этой задачи на первом этапе воспользуемся зависимостью для определения времени ликвидации пожара с использованием всех составляющих времен на выполнение необходимых тактических действий τ л.п = τ в.о + τ изв + τ п.о.и + τ с.с + τ сб + τ сл + τ раз + (2) + τ лок + τ туш + τ о.т (3) DOI: /bitp где τ в.о время с момента возникновения до момента обнаружения пожара (на практике это время, согласно рекомендациям [8], для зданий, которые оборудованы системой извещения о пожаре и управлением эвакуацией, находится в пределах мин); τ изв время с момента выявления пожара до момента извещения о нем в пожарно-спасательное подразделение; τ изв = мин [9]; τ п.о.и время на получение и обработку извещения о пожаре; τ п.о.и = 1 хв [10]; τ с.с время на привлечение сил и средств гарнизона для тушения пожара; τ с.с = 3 мин (приказ МВД Украины 325 от ); τ сб время сбора личного состава; τ сб = 1 мин [10]; τ сл время следования на пожар; τ раз время оперативного развертывания; τ раз = 5 8 мин [9]; τ лок время локализации очага пожара; τ туш время тушения пожара после его локализации; τ о.т время окончательного тушения (дотушивания) воспламеняющихся очагов пожара. Кроме того, для успешной ликвидации пожара необходимо также учитывать время свободного горения τ с.г, от величины которого зависит площадь пожара. Это время можно определить с использованием зависимости τ с.г = τ в.о + τ изв + τ п.о.и + τ с.с + τ сб + τ сл + τ раз (4) Также необходимо для решения поставленной задачи учитывать время занятости подразделений пожарно-спасательной службы, которое можно определить так τ з.псп = τ п.о.и + τ с.с + τ сб + τ сл + τ раз + τ лок + τ туш + τ о.т (5) На втором этапе, на основании основных положений теории надежности, принимаем следующие положения. Вероятность безотказной работы R(t) любой системы в зависимости от ее состояния или, например, любой технологической операции процесса ликвидации пожара, может изменяться в пределах от 0 до 1. В тоже время в процессе их функционирования может возникнуть вероятность отказа F(t). Известно, что сумма этих параметров равняется единицы, то есть R (t) + F (t) = 1 Тогда вероятность отказа может быть определена из условия F (t) = 1 R(t) Исходя из этого положения, было принято условие, которое заключается в следующем, что вероятность отказа F(t) есть не что иное как определенный риск для продолжения функционирования соответствующей системы. Поэтому было принято, что F i (t) = ε i где ε і риск выполнения функционирования і-ой системы. Кроме того, на основании положений теории вероятностей известно, что при последовательном размещении элементов системы, каждый из которых имеет свою независимую вероятность отказа, общая вероятность отказа будет определяться как произведение всех частных. В этом случае общий риск ε отказа всей системы можно определить так где п общее количество последовательно размещенных элементов системы. Такой подход был использован для определения риска процесса ликвидации пожара. Использование этого подхода для определения риска процесса ликвидации пожара подтверждается такими же положениями методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности, утвержденной приказом МЧС РФ от г. 382 (Россия). Результат расчета пожарного риска или риска ликвидации 49

52 BADANIA I ROZWÓJ пожара не должен превышать значений, которые рекомендуются Всемирной организации здравоохранения. В случае превышения этих значений риска возникает вероятность увеличения времени свободного горения и времени ликвидации пожара, что в сою очередь приведет к увеличению общих потерь от пожара. Поэтому необходимо разрабатывать и внедрять в пожарно-спасательных подразделениях соответствующие мероприятия, которые бы способствовали снижению риска ликвидации пожара. Тогда, используя зависимость (3), представим математическую модель риска ε л.п ликвидации пожара ε л.п = ε о.п ε изв ε п.о.и ε с.с ε сб ε сл ε раз ε лок ε туш ε о.т [ε] (6) где ε о.п,ε изв,ε пр,ε с.с,ε сб,ε сл,ε раз,ε лок,ε туш,ε о.т соответственно риски своевременного нормативного: обнаружения пожара, извещения о пожаре, обрабатывания извещения, привлечения сил и средств гарнизона для ликвидации пожара, сбора личного состава, следования на пожар, оперативного развертывания, локализации очага пожара, тушения пожара, окончательного тушения; [ε] = допустимое значение риска [1-2]. Результаты предварительных исследований показали, что с увеличением значения риска ликвидации пожара увеличиваются соответственно время ликвидации пожара и общие потери от него. Для наглядности рассмотрим влияние ε л.п на прогнозируемое время ликвидации пожара (рис. 1) и соответственно на общие потери от него. Предварительное исследование выполнялось для случая ликвидации пожара в жилищном секторе. Согласно рекомендаций [15] τ л.п = 46 мин при выполнении всех нормативных времен для каждой операции ликвидации пожара, что соответствует значению риска ε л.п = Время ликвидации пожара, мин Значение риска ликвидации пожара Рис. 1. Зависимость времени ликвидации пожара от риска Fig. 1. Relationship between the time of extinguishing the fire and the risk Источник: Собственная разработка. Source: Own elaboration. При выполнении этих исследований учитывалось увеличение площади пожара за счет возрастания времени свободного горения и соответственно увеличение общего ущерба. В этом случае использовались следующие зависимости: для определения площади пожара S П, м 2 S = [25 + (τ c.г 10) 2 ]v л α (7) где v л линейная скорость распространения пожара, м/мин; α угловой коэффициент, который учитывает форму пожара: круговая 360º α = 3,14 рад; угловая 180º α BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp = 1,57 рад; угловая 90º α = 0,785 рад; для определения общего ущерба У DOI: /bitp Y Σ = C o S + C n τ з. C N o (8) где С о стоимость одного м 2 площади объекта, которая уничтожена пожаром; С п стоимость одной минуты работы одного пожарно-спасательного отделения в процессе ликвидации пожара; τ з.псп продолжительность занятости пожарно-спасательного подразделения в ликвидации пожара, мин; N о общее количество отделений, которое принимает участие в ликвидации пожара. Результаты анализа показали, что в пределах допустимого значения риска ликвидации пожара (рис. 1) время занятости пожарно-спасательного подразделения может изменяться в пределах 1 1,6, а ущерб объекта 1 3,3. В случае если имеет место нетерпимый риск, например ε л.п = 10-3, то ущерб объекта по сравнению с ε л.п = 10-6 возрастает в 5,4 раза, а время ликвидации пожара в 1,9 раза. Поэтому решение вопроса определения дифференцированного (для каждой операции) и общего значения риска ликвидации пожара имеет актуальное значение. На третьем этапе определим значение составляющих риска согласно зависимости (6) с использованием основных положений теории надежности. На основании анализа основных положений теории надежности [11-13] было установлено, что для математической модели определения риска ликвидации пожара наиболее целесообразно использовать распределение Вейбулла, плотность которого можно рассчитать с использованием зависимости где а параметр масштаба, например, среднее значение наработки объекта на отказ Т о ; b параметр формы плотности распределения; τ действительное значение наработки объекта. Распределение Вейбулла было принято за основу исходя из того, что в процессе ликвидации пожара почти на всех технологических операциях пожаротушения применяют технические средства, вероятность отказа роботы которых в большинстве случаев определяют с использованием этого распределения. Кроме того, для определения параметра формы b, от значения которого зависит вид распределения, использовался метод статистического моделирования показателей надежности [11], который в данной статье не приводится. В случае, когда параметр формы b 1, распределение Вейбулла превращается в экспоненциальное, которое определяют с использованием зависимости с параметром 1 = λ = const интенсивность отказов a f (τ) = λexp( λτ) (10) Интенсивность отказов для экспоненциального распределения определяют зависимостью (9) (11) где Т о среднее значение времени (или другого фактора) наработки на отказ. Непрерывное время наработки на отказ приведено в стандартах или в нормативных документах, а его значение получают на основании результатов эксперимента или эксплуатации соответствующего 50

53 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ объекта (12) DOI: /bitp Риск обнаружения пожара ε о.п в пределах установленного нормативного времени подчиняется, как показали результаты статистического моделирования, нормальному закону распределения. Тогда где Т оі время непрерывной работы объекта после возобновления между двумя смежными отказами; k общее количество отказов при исследовании N объектов; m k математическое ожидание количества отказов N объектов до наработки Т о (13) где k і единичный отказ за время Т оі непрерывной работы объекта. Тогда риск отказа события можно определить зависимостью (14) В случае, когда параметр формы 1< b 2, значения составляющих риска можно определить с использованием распределения Вейбулла. В этом случае (15) В случае, когда параметр формы b > 2, значения составляющих риска можно определить с использованием нормального распределения согласно зависимости ε = 0,5 + Φ(u p ) (16) где Φ(и р ) функция Лапласа (эта функция является нечетной, то есть Φ(-и р ) = -Φ(и р )); и р квантиль нормального распределения. Функцию Лапласа и квантиль нормального распределения можно определить с использованием зависимости [11-12] (17) (18) где S τ - среднее квадратичное отклонение наработки τ, которое определяют с использованием зависимости для случая, когда N 25 (19) τ і - время наработки на отказ одного і-го объекта из N объектов, которые исследуются. Для определения функции Лапласа необходимо сначала определить квантиль нормального распределения согласно (18) для соответствующего времени τ, а потом с использованием справочника, в котором размещены таблицы функции Лапласа, выбрать значение Φ(и р ). Теперь переходим к определению значений составляющих риска. (20) где τ в.о.д действительное время обнаружения пожара, мин; индекс д обозначает в этой зависимости и в дальнейших действительное значение рассматриваемого фактора. Риск извещения о пожаре ε изв в пределах оптимального времени также подчиняется нормальному закону распределения. В этом случае имеем при τ изв.д, мин (21) Риск получения и обработки извещения о пожаре ε п.о.и в пределах нормативного времени подчиняется экспоненциальному закону и определяется (при τ п.о.и.д, мин) согласно зависимости (22) Риск привлечения сил и средств гарнизона для тушения пожара ε с.с в пределах нормативного времени также подчиняется экспоненциальному закону и определяется (при τ с.с.д, мин) согласно зависимости ε c.c = 1 exp( 0,33τ c.c ) (23) Риск сбора ε сб личного состава при τ сб.д, мин, которое не превышает нормативного εcπ = 1 exp (24) Риск прибытия (следования) к месту вызова ε сл в пределах нормативного времени подчиняется распределению Вейбулла. В этом случае при действительном времени следования τ сл.д в мин, имеем (25) где Т о.сл нормативное время следования пожарно-спасательных подразделений к месту вызова, мин. Согласно Постановлению Кабинета министров Украины от 27 ноября 2013 года нормативное время прибытия (после получения диспетчерской службой вызова) к месту вызова 15 мин. Нормативные времена на получение и обработку извещения о пожаре, на привлечение сил и средств гарнизона на тушение пожара и на сбор личного состава в общей сложности составляют 5 мин. Тогда Т о.сл = 15 5 = 10 мин. Риск оперативного развертывания ε раз в пределах нормативного времени наилучшим образом подчиняется распределению Вейбулла. Тогда ε раз = 1 exp [ (0,1τ раз. ) 2 ] (26) где действительное время оперативного развертывания τ раз.д (мин) можно определить на основании математической обработки результатов полнофакторного эксперимента 51

54 BADANIA I ROZWÓJ τ раз. = 1,2 + 0,6N om + 0,1N сmв + 1,04N г + 0,32z (27) N от количество отделений, которое принимает участие в оперативном развертывании; N ств общее количество стволов, которое закреплено за отделениями для ликвидации пожара; N г количество пожарных гидрантов, которое используется в процессе ликвидации пожара; Z П этаж здания, на котором возник пожар. Риск локализации очага пожара ε лок в пределах оптимального времени подчиняется распределению Вейбулла. В этом случае имеем ε лок = 1 exp[ (0,01τ лок. ) 2 ] (28) где действительное время локализации пожара τ лок.д (мин) для пожаров класса А можно определить с использование зависимости [14] (29) S лок площадь локализации очага пожара, м 2 ; N A количество стволов А; N Б количество стволов Б; K I =1,62 3,04I Ã коэффициент, который учитывает интенсивность подачи огнетушащего веществa I Ã (л/м 2 c); K d =1,4983 0,0262d коэффициент, который учитывает влияние диаметра насадки d (мм) на время локализации пожара. Для определения площади локализации S лок необходимо рассчитать прогнозированную площадь пожара S П в м 2, используя зависимости: - для кругового и углового пожара согласно зависимости (7); - для прямоугольного пожара S =a n (τ c.г 5)v л (30) где а п ширина пламени пожара, м. Определяем для кругового и углового пожара радиус R распространения пламени BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp (34) Значение Т о.туш = 20 мин для тушения пожаров класса А в жилых и административных помещениях; Т о.туш = 60 мин в производственных помещениях [15]. Риск окончательного тушения ε о.т (дотушивания) воспламеняющихся очагов пожара в пределах оптимального времени для конкретных условий при действительном времени окончательного тушения τ о.т.д = 0,5(τ лок.д + τ туш.д ) (мин) будет ε o.m = 1 exp[ 0,01(τ лок.д + τ myш.д )] (35) Рассмотрим результаты моделирования рисков на примере. На основании этих результатов анализа рассмотрим процесс управления программами и проектами по улучшению системы ликвидации пожаров. Пример На промышленном предприятии ОАО «Львовский автобусный завод» в сборочном цехе возник угловой (180 ) пожар от короткого замыкания в электрощитовой, которая размещена в центральной части цеха. Цех оснащен пожарной сигнализацией, функционирующей от пожарных тепло-дымовых извещателей типа АРТОН СПД-3.5, а также системой управления эвакуацией. Исходные данные для расчета: τ в.о.д = 4 мин; τ изв.д = 3,5 мин; τ п.о.и.д = 0,8 мин; τ с.с.д = 2 мин; τ сб.д = 1 мин; τ сл.д = 12 мин (не вложились в норматив); τ раз.д при 2-х отделениях, 8 стволов Б, 1 гидрант, z П = 1; τ лок.д при τ с.г = 28 мин, v л = 0,7 м/ мин, K I = K d = 1. Решение 1. Риск обнаружения пожара определяем, используя зависимости (18) и (16) ; Ф( 1) = Ф(1) = 0,3415; ε o.n = 0,5 + ( 0,3415) = 0, Риск извещения о пожаре определяем по аналогии с п. 1 Площадь локализации S лок в м 2 зависит от глубины подачи гасящей струи h, м (обычно принимают h = 5 м). Тогда - для кругового и углового пожара - для прямоугольного пожара S лок =0,5 α[r 2 (R h) 2 ] (31) S лок = na n h (32) где п количество направлений локализации. Риск тушения пожара ε туш в пределах оптимального времени для конкретных условий при действительном времени тушения τ туш.д (мин) будет (33) Действительное время тушения пожара τ туш.д (мин) можно определить с использованием зависимости Ф( 0,38) = Ф(0,38) = 0,148; ε изв = 0,5 +( 0,148) = 0, Риск получения и обрабатывания извещения о пожаре определяем, используя зависимость (22) ε n.o.u = 1 exp( 0,8) = 0,55 4. Риск привлечения сил и средств определяем, используя зависимость (23) ε c.c = 1 exp( 0,33 2) = 0,48 5. Риск сбора согласно зависимости (24) ε сб = 1 exp( 1) = 0, Риск прибытия определяем, используя зависимость (25) 52

55 RESEARCH AND DEVELOPMENT Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ 7. Риск оперативного развертывания - согласно зависимостям (27) и (26) τ раз.д = 1,2 + 0, , , ,32 1 = 4,56 мин; ε раз = 1 exp[ (0,1 4,56)]=0, Риск локализации, используя зависимости (7), (31), (29) и (28) S = 0,5 3,14(28 5) 2 0,7 2 = 407м 2 ; S лок = 0,5 3,14[16,1 2 (16,1 5) 2 ]= 214 м 2 ; мин; ε лок = 1 exp[ (0,01 96,3) 2 = 0,6 9. Риск тушения пожара согласно зависимостям (34) и (33) 10. Риск окончательного тушения, используя зависимость (35) ε o.m = 1 exp[ 0,01(96,3 87)]= 0, Определяем на основании зависимости (6) риск ликвидации пожара ε л.п = 0,1585 0,352 0,55 0,48 0,632 0,763 0,366 0,6 0,877 0, 84 = 0, = 11, Тогда действительная вероятность ликвидации пожара будет Р л.п = 1 ε л.п = 1 11, = 0, Анализируя полученный результат рассмотренного примера, можно сделать следующие выводы. Несмотря на тот факт, что вероятность ликвидации пожара Р л.п имеет большое значение, однако риск ликвидации пожара превышает значение высокого (терпимого) риска в 2,3 раза, что является недопустимым для процесса ликвидации пожара. Очень большие значения рисков выполнения технологических операций оказались при следовании к месту вызова ε сл = 0,763, а также при локализации (ε лок = 0,6), тушении (ε туш = 0,877) и дотушивании пожара (ε о.т = 0,84). Это можно объяснить следующим образом. Для уменьшения времени следования необходимо для пожарно-спасательных подразделений, которые обслуживают соответствующие районы города, разработать проект выбора оптимальных путей следования до крайних границ района обслуживания с использованием информационных технологий. Это позволит уменьшить время следования на 30 35%. Для того, чтобы уменьшить риск локализации, тушения и дотушивания необходимо внедрять проекты с использованием автоматизированных систем расчета сил и средств ликвидации пожаров на основе учета прогнозированного времени свободного горения на пожаре. Внедрение этих мероприятий позволит обеспечить получение обоснованных расчетных DOI: /bitp данных для необходимого количества сил и средств ликвидации пожара и как минимум обеспечит риск ликвидации пожара в пределах ε л.п = , который будет соответствовать среднему значению риска, установленного Всемирной организации здравоохранения. 4. Заключение В результате выполненных исследований получены следующие результаты: а) впервые разработан метод определения риска ликвидации пожара на основе математических моделей его составляющих с использованием основных положений теории надежности, что позволяет значительно уменьшить ущерб от возникшего пожара; б) предлагаемый метод определения риска ликвидации пожара дает возможность на основании статистических данных по времени ликвидации пожаров выполнять анализ работы пожарно-спасательных подразделений и выявлять узкие места в их работе; в) результаты анализа риска ликвидации пожара показывают, что основным узким местом в работе пожарно-спасательных подразделений есть время следования к месту вызова. Поэтому необходимо для существующих условий выбирать оптимальные пути следования за счет внедрения для каждой пожарно-спасательной части оперативных информационных технологий выбора оптимального пути следования в любое временя суток, что позволит уменьшить время следования на 30 35%; г) для уменьшения времени локализации, тушения и дотушивания пожара на месте вызова, как показали результаты расчета, необходимо направлять оптимальное количество пожарно-спасательных подразделений, что может быть обеспечено только после внедрения информационных технологий для расчета количества сил и средств ликвидации пожара; д) необходима дальнейшая работа с целью усовершенствования и упрощения метода, который позволит прогнозировать риск ликвидации пожара за счет накопления и расширения банка данных по этой тематике. Литература [1] Begun V.V., Naumenko I.M., Bezpeka zhyttyediyal»nosti, Kiev 2004, 328. [2] Decision of the Cabinet of Ukraine of February 29, 2012 No. 306, Kiev. [3] Brushlinskiy N.N., Korolchenko A.Ya., Modelirovaniye pozharov i vzryvov, Pozhnauka, Moscow 2000, 482. [4] Brushlinskiy N.N. (ed.), Sovershenstvovaniye organizatsii i upravleniya pozharnoy okhranoy, Stroyizdat, Moscow 1986, 152. [5] Brushlinskiy N.N., Modelirovaniye operativnoy deyatel nosti pozharnoy sluzhby, Stroyizdat, Moscow 1981, 96. [6] Brushlinskiy N.N., Sobolev N.N., Matematicheskaya model dlya proyektirovaniya sistemy protivopozharnoy zashchity goroda, [in:] Upravleniye bol shim gorodom, NPO ACU Moskwa, Moscow 1985, [7] Carter G., Chaiken I., Ignall E., Simulation model of fire department operation: design and preliminary results, IEEE Transportation System Science and Cybernetics, Issue 40, 1970, pp [8] Kholschevnikov V.V., Design of still human streams, [in:] Design of fires and explosions, Pozhnauka, Moscow 2000, [9] But V.P. Kucischiy B.V., Bolibrukh B.V., Praktichniy posіbnik z pozhezhnoї taktiki, SPOLOM, Lviv 2003, 133. [10] Normativi po pozhezhno-stroyovіypіdgotovtsі, UDPО MVS of Ukraine, Kiev 1995, 14. [11] Reshetov D.N., Ivanov A.S., Fadeev V.Z., Nadezhnost mashin, 53

56 BADANIA I ROZWÓJ Higher school, Moscow 1988, 238. [12] Dillon B., Singkh Ch., Inzhenernyye metody obespecheniya nedezhnosti system, the World, Moscow 1984, 318. [13] Pronikov A.S., Nadezhnost mashin, Mechanical Engineering, Moscow 1978, 592. [14] Movchan I.A., Hulida E.N., Voytovych D.P., Determination of BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp the projected time fighting a fire in the industry, Problems of Fire Safety, Vol. 23, 2008, pp [15] Ivannikov V.P., Klyus P.P., Spravochnik rukovoditelya tusheniya pozhara, Stroyizdat, Moscow 1987, 288. *** Васильев Никита Игоревич адъюнкт Львовского государственного университета безопасности жизнедеятельности кафедры управления проектами, информационных технологий и телекоммуникаций. Область научных интересов: теоретические и экспериментальные исследования риска менеджмента эффективного управления в проектах реинжиниринга систем ликвидации пожаров. Мовчан Иван Александрович проректор Львовского государственного университета безопасности жизнедеятельности, кандидат технических наук, доцент. Область научных интересов: исследование и управление рисками возникновения и ликвидации пожаров на различных объектах города, а также в области методологии проведения аудита пожарной безопасности этих объектов. 54

57 by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp dr inż. Marcin Jachowicz 1 Przyjęty/Accepted/Принята: ; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: ; Opublikowany/Published/Опубликована: ; DOI: /bitp Metody badań odporności hełmów ochronnych na działanie promieniowania podczerwonego Techniques to Test Infrared Radiation Resistance of Protective Helmets Методы исследований устойчивости защитных шлемов на воздействие инфракрасного излучения ABSTRAKT Cel: W artykule przedstawiono opracowane metody badań i wyniki pomiarów przeprowadzonych z ich użyciem w zakresie temperatury powierzchni i zdolności odbijania promieniowania cieplnego przez hełmy ochronne dostępne aktualnie na rynku. Przedstawiono również wyniki pomiarów wartości mocy promieniowania cieplnego za pomocą radiometru na stanowiskach pracy, gdzie występuje podwyższony stopień promieniowania podczerwonego. Wprowadzenie: Środki ochrony głowy i twarzy są jednymi z najbardziej rozpowszechnionych rodzajów sprzętu ochronnego. Często pracownicy są zobowiązani do stosowania ich na tzw. gorących stanowiskach pracy. W takich miejscach poza źródłami intensywnego promieniowania podczerwonego występują także: iskry, możliwość kontaktu z płomieniem oraz zagrożenia mechaniczne. Stanowiska gorące znajdują się m.in. w hutach, odlewniach, oraz podczas gaszenia pożarów. Poza bezpośrednim zagrożeniem dla głowy człowieka oraz skutkami jego długotrwałego narażenia na ciepło występuje także niebezpieczeństwo utarty przez hełm podstawowych właściwości mechanicznych takich jak zdolność amortyzacji czy odporność na przebicie. Metody: W hełmach ochronnych w tej chwili rzadko wykorzystuje się specjalne zabezpieczenia przed promieniowaniem cieplnym. Jedynie hełmy strażackie wykazują się odpornością w tym zakresie, ale uzyskana ona jest min. poprzez użycie warstw izolujących, co znacznie podnosi masę i środek ciężkości. W przypadku środków ochrony oczu i twarzy stosuje się między innymi filtry w postaci pojedynczych warstw metalicznych odbijających promieniowanie. Są one wytwarzane bardzo często metodami PVD (Phisical Vapour Deposition). Istnieje także możliwość naniesienia powłoki refleksyjnej składającej się z wielu składników, która może mieć charakter gradientowy lub warstwowy. Aby zastosować podobny sposób zabezpieczenia przed promieniowaniem cieplnym do intensywnie użytkowanych ochron głowy stosowanych np. przez strażaków i służby ratownicze niezbędne jest opracowanie metod badań, które pozwolą na ocenę ich właściwości ochronnych. Konieczna jest także ocena parametrów środowiska pracy. Wnioski i znaczenie dla praktyki: Należy się spodziewać, że zastosowanie powłok tego typu zmniejszy znacząco wzrost temperatury zarówno wewnątrz hełmu, jak i na jego powierzchni. Umożliwi to dłuższe przebywanie człowieka w środowisku zagrożenia, a także nie będzie powodowało zmniejszenia parametrów ochronnych w zakresie odporności mechanicznej sprzętu, który traci swoje właściwości wraz ze wzrostem temperatury materiałów użytych w jego konstrukcji. Słowa kluczowe: hełm ochronny, hełm strażacki, promieniowanie cieplne, parametry środowiska pracy, moc promieniowania podczerwonego Typ artykułu: doniesienie wstępne ABSTRACT Aim: The paper identifies developed research methods and results from measurements performed to assess the surface temperature and thermal radiation reflectivity of protective helmets, currently available on the market, as well as the determination of thermal radiation strength values using a radiometer in workplaces where the level of infrared radiation is heightened. Introduction: Head and face protection affords some of the most widespread type of protective equipment available. Use of such equipment by employees is mandatory in so-called hot workplaces. In such places, apart from sources of intense infrared radiation, the presence of hazards includes; sparks, possibility of contact with flame and danger from mechanical equipment. Hot workplaces are found in steel mills, foundries and encountered during firefighting operations. Apart from a direct threat to the human head and consequence of prolonged exposure to heat, the helmet is also at risk of losing its basic mechanical properties such as shock absorption or resistance to puncture. Methods: Present day protective helmets are rarely safeguarded against thermal radiation. Only helmets designed for use by firefighters exhibit such safeguards. This is achieved, among others, through the use of insulating layers, which considerably increase the mass and centre of gravity. In the case of eye and face protection, among other things, filters are used in the form of a single metallic layer, which reflect radiation and 1 Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Ochron Osobistych, Łódź / Central Institute for Labour Protection - National Research Institute, Personal Protective Equipment Department in Lodz, Poland; majac@ciop.lodz.pl; 55

58 TECHNIKA I TECHNOLOGIA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp are very often produced by Physical Vapor Deposition (PVD) methods. It is also possible to apply a reflective coating made up from multiple ingredients, which may be layered or inclined in character. In order to provide similar protection against thermal radiation for intensively used headgear, utilized by firefighters and emergency rescue services, it is necessary to develop testing methods, which will enable the evaluation of protective properties. It is also necessary to evaluate parameters of the working environment. Conclusions and relevance to practice: It is expected that the use of above mentioned coatings will significantly reduce the rising temperature, both inside the helmet and on its surface. Untreated equipment exposed to an increase in temperature tends to lose protective mechanical qualities. Coating treatment of helmets will mitigate the deterioration of protective attributes and will make it possible for humans to endure a hazardous environment for longer periods. Keywords: protective helmet, helmet for firefighters, heat radiation, characteristics of the work environment, the power of infrared radiation Type of article: short scientific report АННОТАЦИЯ Цель: В статье представлены разработанные методы исследований и результаты измерений, проведенных с их использованием, относительно температуры поверхности и способности отражать тепловое излучение имеющихся на рынке защитных шлемов. Представлены также результаты измерений мощности теплового излучения с помощью радиометра на рабочих местах с повышенной степенью инфракрасного излучения. Введение: Средства защиты головы и лица - это одни из наиболее распространенных видов защиты. Часто работники вынуждены использовать их на так называемых горячих рабочих местах. В таких местах, кроме источников интенсивного инфракрасного излучения, присутствуют также: искры, возможность контакта с пламенем, механические угрозы. Горячие места находятся в частности на металургийных и литейных заводах, и во время тушения пожаров. Кроме непосредственной опасности для головы человека и последствий длительного воздействия тепла, такие места связаны также с опасностью потери шлемом, подверженного излучению, основных механических свойств, таких как способность амортизации или устойчивость к удару. Методы: В защитных шлемах сейчас редко испопьзуются специальные элементы защиты от теплового излучения. Только пожарные шлемы характеризуются такой устойчивостью, но она достигается благодаря использованию изолирующих слоев, что повышает вес и центр тяжести. В качестве средств защиты глаз и лица используются, среди прочих, фильтры как отдельные металлические слои, которые отражают излучение. Они изготовляются с помощью методов вакуумного напыления (англ. physical vapour deposition, PVD). Существует также возможность нанесения отражающего покрытия, состоящего из множества элементов, градиентного или слойного характера. Чтобы применить подобный способ защиты от теплового излучения для интенсивно используемых защитных элементов головы, применяемых, например, у пожарных или спасателей, необходимо разработать методы исследований, которые позволят оценить их защитные свойства. Необходима также оценка параметров рабочей среды. Выводы и значение для практики: Ожидается, что использование такого рода покрытий значительно снизит рост температуры как внутри, так и на поверхности шлема. Это позволит человеку находиться на месте угрозы дольше, при чем это не будет влиять на снижение защитных параметров относительно механической устойчивости оборудования, которое теряет свои свойства при повышении температуры материалов, использованных в его конструкции. Ключевые слова: защитный шлем, пожарный шлем, тепловое излучение, параметры рабочей среды, мощность инфракрасного излучения Вид статьи: предварительный отчёт 1. Wprowadzenie Na wielu stanowiskach pracy szczególnie w sektorach hutniczym, energetycznym i odlewniczym, ale także w ratownictwie oraz podczas gaszenia pożarów, występuje zagrożenie w postaci promieniowania cieplnego o dużym natężeniu. Używane obecnie w takich miejscach środki ochrony głowy bardzo często nie zapewniają wystarczającej ochrony przed takim promieniowaniem. Ponadto hełmy ochronne poddane promieniowaniu podczerwonemu tracą swoje podstawowe właściwości mechaniczne takie jak zdolność amortyzacji, czy odporność na przebicie. Na takich stanowiskach pracownik szybciej odczuwa zmęczenie i pracuje krócej. W chwili obecnej nie ma hełmów przemysłowych, które w szczególny sposób chroniłyby użytkownika przed promieniowaniem cieplnym, zaś hełmy strażackie wykazujące odporność w tym zakresie, mają znacznie podniesioną masę, ponieważ są wyposażone w specjalne warstwy izolujące. Pozwalają one spełnić wymagania objęte normą PN-EN 443:2008 [1] dotyczące odporności na promieniowanie cieplne. Badania w tym zakresie polegają na ekspozycji hełmu na działanie promieniowania cieplnego na poziomie 14 kw/m 2 w czasie 8 minut. Po tym czasie temperatura wewnątrz hełmu nie może wzrosnąć o więcej niż 25 C, a sam hełm powinien zachować swoje właściwości ochronne w zakresie amortyzacji i odporności na przebicie. Technologia wytwarzania cienkich powłok metodami PVD [2-4] pozwala na zastosowanie specjalnych warstw (filtrów) ochronnych nanoszonych na powierzchnie skorup kasków. Istnieje także możliwość naniesienia wielowarstwowej powłoki refleksyjnej o charakterze gradientowym [5-9]. Nie ma jednak w tej chwili opracowanych metod badań odporności na promieniowanie podczerwone materiałów stosowanych na środki ochrony głowy, które pokryto powłokami zmniejszającymi wpływ tego typu promieniowania. W związku z tym zaistniała potrzeba opracowania metodyki, która pozwoli odpowiedzieć na pytania dotyczące stopnia ochrony przed promieniowaniem cieplnym nie tylko dla gotowych hełmów ochronnych, ale także dla próbek. W tym celu w Zakładzie Ochron Osobistych CIOP-PIB podjęto projekt badawczy, w ramach którego poddano analizie stanowiska pracy o podwyższonym stopniu promieniowania cieplnego (ryc. 1) i wyznaczono wartości mocy tego promieniowania. Następnie wybrano aparaturę i sprzęt badawczy oraz opracowano metody badań, które posłużyły do oceny środków ochrony indywidualnej chroniących głowę pracownika przed promieniowaniem cieplnym. Metodę zweryfikowano poprzez wykonanie badań, w których wyznaczono stopień odbicia promieniowania podczerwonego, temperaturę powierzchni oraz wartości średniego widmowego współczynnika odbicia dla próbek wykonanych z aktualnie stosowanych środków ochrony głowy. Opracowane metody mogą służyć do badań skorup hełmów bez powłok ochronnych, jak również skorup ze specjalnymi powłokami chroniącymi przed promieniowaniem cieplnym. Zostaną one wykorzystane w kolejnym etapie projektu do oceny hełmów z naniesionymi powłokami chroniącymi przed promieniowaniem podczerwonym. 56

59 TECHNIQUE AND TECHNOLOGY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ DOI: /bitp Ryc. 1. Stanowisko pracy w hucie przy kadzi pośredniej linii ciągłego odlewu stali: a) widok bezpośredni, b) obraz z kamery termowizyjnej FLIR Fig. 1. Work area in an ironworks the tundish line of continuous casting of steel: a) direct view, b) image of the FLIR thermal imaging camera Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. 2. Ocena zagrożeń promieniowaniem cieplnym na rzeczywistych stanowiskach pracy Na potrzeby przygotowania założeń teoretycznych przeprowadzono ocenę zagrożeń pod kątem promieniowania cieplnego na rzeczywistych stanowiskach pracy. Wykonano pomiary temperatury źródła i mocy promieniowania w wybranych, najbardziej narażonych pod tym względem obszarach. Do tego celu w hucie stali wybrano następujące miejsca: nadzoru wylewania ciągłego z kadzi pośredniej, napełniania kadzi pośredniej, ciągłego odlewania stali, kontroli składu chemicznego w pieco-kadzi oraz transportu kadzi głównej. Promieniowanie cieplne w tych miejscach charakteryzowało się wartościami niezmiennymi w czasie wykonywania pomiarów. W każdym z nich z wykorzystaniem kamery termalnej typu Flir 620PM zarejestrowano temperaturę oraz dokonano pomiarów wartości mocy promieniowania. Do tego celu wykorzystano miernik promieniowania optycznego HD 2404 przedstawiony na ryc. 2. Rejestrował on w czasie rzeczywistym wartość strumienia dla wybranych zakresów promieniowania. Uzyskane wyniki pozwoliły na określenie mocy promienio- wania, która będzie stosowana podczas badań przenikania ciepła. Wykonanie pomiarów podczas akcji gaśniczych nie było możliwe za względów bezpieczeństwa oraz braku możliwości uzyskania stabilnych warunków pomiarowych. Dla potrzeb realizacji celów postawionego sobie zadania, czyli opracowania metod badań służących do oceny powłok ochronnych naniesionych na skorupy hełmów powtarzalność i stabilność mierzonych wartości promieniowania cieplnego była ważniejsza niż wartości tego parametru. Na rycinach 3-5 przedstawiono zarejestrowane termogramy wybranych stanowisk pracy. Obiekty na zarejestrowanych termogramach charakteryzują się wysoką temperaturą i stanowią źródła emisji niebezpiecznego promieniowania podczerwonego. Maksymalne temperatury rejestrowanych powierzchni zestawiono w tabeli 1. Wyniki pomiarów wartości mocy promieniowania rejestrowano po ustabilizowaniu się odczytów miernika. Pomiary wykonywano pięciokrotnie zarówno w stosunku do mocy promieniowania, jak i temperatur. Wyniki badań przedstawiono w tabeli 2 oraz na ryc. 6 i 7. Ryc. 2. Miernik promieniowania optycznego HD 2404 Fig. 2. Measuring device for optical radiation HD 2404 Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. 57

60 TECHNIKA I TECHNOLOGIA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Ryc. 3. Termogram przedstawiający wylewanie ciągłe z kadzi pośredniej. Maksymalna temperatura zarejestrowana na elementach objętych rejestracją wynosi około 740 o C Fig. 3. Thermogram showing the continuous casting from a tundish. Maximum temperature recorded for the elements exposed to temperature measurement is approximately 740 o C Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. Ryc. 4. Termogram przedstawiający napełnianie kadzi pośredniej. Maksymalna temperatura zarejestrowana na elementach objętych rejestracją wynosi około 514 o C Fig. 4. Thermogram showing the refilling of the tundish. Maximum temperature recorded for the elements exposed to temperature measurement is approximately 514 o C Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. 58 Ryc. 5. Termogram przedstawiający transport kadzi głównej. Maksymalna temperatura zarejestrowana na elementach objętych rejestracją wynosi około 527 o C Fig. 5. Thermogram showing the main transport ladle. Maximum temperature recorded for the elements exposed to temperature measurement is approximately 527 o C

61 TECHNIQUE AND TECHNOLOGY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ DOI: /bitp Tabela 1. Średnie wartości maksymalnej temperatury obserwowanych obiektów L.p. Nazwa obserwowanego obiektu Zarejestrowana średnia temperatura Odchylenie standardowe maksymalna T ź [ o C] temperatury 1 wylewanie ciągłe z kadzi pośredniej 741 9,58 2 napełnianie kadzi pośredniej ,26 3 ciągłe odlewanie stali ,65 4 miejsce kontroli składu chemicznego w pieco-kadzi ,3 5 transport kadzi głównej 527 7,86 Źródło: Opracowanie własne. Table 1. Average maximum temperature values of the observed objects No. Name of observed item Registered average maximum temperature T ź [ o C] Standard deviation of temperature 1 continuous outflow from the tundish 741 9,58 2 refilling the tundish ,26 3 continuous casting of steel ,65 4 location of the chemical composition control in the furnace ladle ,3 5 transport of the main ladle 527 7,86 Source: Own elaboration. Tabela 2. Wartości maksymalnej temperatury obserwowanych obiektów oraz maksymalna długość fali emitowanego promieniowania L.p. Nazwa obserwowanego obiektu 1 wylewanie ciągłe z kadzi pośredniej 2 napełnianie kadzi pośredniej 3 ciągłe odlewanie stali 4 miejsce kontroli składu chemicznego w pieco-kadzi 5 transport kadzi głównej Źródło: Opracowanie własne. Odległość od źródła ciepła [m] Średnia maksymalna zmierzona wartość strumienia cieplnego [W/m 2 ] Odchylenie standardowe strumienia cieplnego 1, ,22 1, ,57 7, ,91 10, ,24 1, ,60 2, ,88 1, ,13 2, ,79 7, ,99 10, ,26 Table 2. Maximum temperature values for observed objects and maximum wavelength of the emitted radiation No. Name of observed event 1 continuous outflow from the tundish 2 refilling the tundish 3 continuous casting of steel 4 location of the chemical composition control in the furnace ladle 5 transport of the main ladle Source: Own elaboration. Distance from heat source [m] Ave maximum measured value of heat flux [W/m 2 ] Standard deviation of heat flux 1, ,22 1, ,57 7, ,91 10, ,24 1, ,60 2, ,88 1, ,13 2, ,79 7, ,99 10, ,26 59

62 TECHNIKA I TECHNOLOGIA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp m.n.o [W/m [W/m 2 ] 2 ] Ryc. 6. Natężenie promieniowania względem czasu dla zakresu ( ) nm podczas pomiarów z odległości 7,0 m podczas napełniania kadzi pośredniej. Fig. 6. Irradiance in relation to time for the range ( ) nm. Distance during measurement m from the tundish Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration m.n.o [W/m 2 ] Ryc. 7. Natężenie promieniowania względem czasu dla zakresu ( ) nm podczas pomiarów z odległości 7,0 m w trakcie transportu kadzi głównej. Fig. 7. Radiation strength in relation to time for the range ( ) nm. Distance during measurement m from the main ladle during transportation Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. Aktualnie na stanowiskach, które poddano analizie długość czasu pracy ograniczona była od kilku minut (w miejscu kontroli składu chemicznego w pieco-kadzi) do kilku godzin. Temperatura i moc promieniowania powoduje, że dłuższa praca jest uciążliwa i sprawia duży dyskomfort. Pracownicy posiadają środki ochrony twarzy oraz odzież ochronną dopasowaną do pracy w takich warunkach, lecz sprzęt zabezpieczający głowę nie zapewnia podwyższonej ochrony. Poza bezpośrednimi zagrożeniami promieniowaniem cieplnym na takich stanowiskach pracy mogą występować zagrożenia związane ze znacznym obniżeniem parametrów ochronnych hełmów stosowanych przez pracowników. Podobnych obserwacji można dokonać, analizując pracę strażaka, pracownika elektrociepłowni, czy odlewnika. Wcześniejsze badania prowadzone w CIOP-PIB wykazały, że hełmy, które zostały narażone na działanie wysokich temperatur nie utrzymują swoich parametrów ochronnych w zakresie stopnia amortyzacji i odporności na przebicie. Ponadto tworzywa sztuczne, z których wykonano skorupy kasków, poddane wielokrotnemu procesowi nagrzewania i studzenia podlegają szybszemu starzeniu, co również niekorzystnie wpływa na ich właściwości mechaniczne, które nawet w temperaturach pokojowych mogą być niższe o kilkadziesiąt procent. 3. Metody badań Na potrzeby opracowania nowych metod badań przeanalizowano opracowania normatywne dotyczące odzieży ochronnej dla strażaków. Opisane w nich metody wykorzystano i zmodyfikowano dla potrzeb badania hełmów. Wymagania dotyczące przenikania ciepła przy działaniu promieniowania podczerwonego dla odzieży ochronnej strażaków objęte są normą PN-EN 469:2006(U), która odwołuje się do metody badania wg normy PN-EN 6942:2005. Na potrzeby badania próbkę nakłada się na kalorymetr, który następnie umieszcza się na podstawie urządzenia pomiarowego (ryc. 8) naprzeciwko elementów grzejnych źródła promieniowania. Po odsłonięciu otworu ekspozycyjnego i uruchomieniu programu rozpoczyna się pomiar, podczas którego rejestrowane są zmiany temperatury w czasie. Pomiar jest kończony w momencie uzyskania liniowego wzrostu temperatury w czasie. 60

63 TECHNIQUE AND TECHNOLOGY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ DOI: /bitp generator - autotransformator generator - autotransformer źródło promieniowania zestaw grzałek radiation source - a set of heaters okno pomiarowe measurement window Ryc. 8. Zestaw pomiarowy do wyznaczania przenikania ciepła przy działaniu promieniowania cieplnego Fig. 8. Measuring equipment for identification of heat transfer by thermal radiation Źrodło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. Materiały, z których zbudowane są środki ochrony głowy, różnią się od tych stosowanych do konstrukcji odzieży. Ponadto parametry strumienia cieplnego, który jest emitowany na stanowiskach pracy w obszarze głowy pracownika różnią się od tych określonych dla odzieży. W związku z tym metoda zaproponowana do oceny hełmów ochronnych musiała zostać zmodyfikowana. Polega ona na określeniu stosunku strumienia mocy promieniowania podczerwonego przechodzącego przez badaną próbkę do mocy strumienia promieniowania podczerwonego wychodzącego bezpośrednio z testowego źródła promieniowania. Podobna metoda jest wykorzystywana w ocenie parametru określanego, jako ochrona przed ciepłem promieniowania, który stosowany jest w badaniach osłon twarzy chroniących przed promieniowaniem podczerwonym (m.in. osłony stosowane w hełmach strażackich) [10]. W metodzie tej strumień promieniowania podczerwonego skierowany jest bezpośrednio na zewnętrzną stronę badanej próbki. Jest ona możliwa do realizacji na stanowisku pomiarowym przedstawionym na ryc. 8 w skład którego wchodzi zestaw grzałek i autotransformator oraz za oknem pomiarowym miernik HD 2404 (ryc. 2). Opracowana metoda pomiarowa zakładająca wykorzystanie stanowiska pomiarowego przedstawionego na ryc. 8 przebiegała w następujący sposób: 1. Zestaw grzałek ustawiono w odległości 45 cm od miejsca mocowania próbek, a autotransformator na 1 poziom mocy. Pozwoliło to uzyskać moc promieniowania na poziomie 1200 W/m 2. Wartość mocy promieniowania dobrano do wartości uzyskiwanych podczas pomiarów na stanowiskach pracy. 2. Do pomiarów mocy promieniowania zastosowano miernik promieniowania optycznego HD 2404 ustawiony w odległości 50 cm od źródła promieniowania. 3. Pomiaru dokonywano po umieszczeniu badanej próbki na drodze promieniowania w oknie pomiarowym poprzez rejestrację wartości promieniowania w czasie aż do ustabilizowania się wyniku. 4. Ocenie został poddany spadek wartości mocy promieniowania cieplnego za próbką w stosunku do wartości mocy promieniowania wyjściowego. Zaproponowane zmiany pozwalają na wyznaczenie wartości izolacyjności cieplnej, której miarą jest wielkość strumienia cieplnego rejestrowanego po drugiej stronie próbki. Tak zmodyfikowana metoda pozwoli określić: wielkość natężenia strumienia cieplnego (wyrażaną w W/m 2 ) po drugiej stronie próbki, zakres długości fali promieniowania emitowanego przez ten strumień, czas oddziaływania strumienia cieplnego z osłoną. Rejestrację prowadzono z wykorzystaniem zestawu pomiarowego przedstawionego na ryc. 9. Ponadto aby dokładniej scharakteryzować badane próbki, wyznaczono wartości średniego widmowego współczynnika odbicia. Badanie przeprowadzono z wykorzystaniem spektrofotometru Carry 5000 z kulą całkującą do pomiarów całkowitego współczynnika odbicia z użyciem tego samego wzorca. 4. Wyniki badań W celu weryfikacji zaproponowanej metody wykonano badania próbek wyciętych ze skorup obecnie produkowanych hełmów ochronnych, w tym dwie pokryte powłokami ochronnymi. Wykorzystano opracowaną metodykę, aparaturę przedstawioną na ryc. 8 (zestaw grzałek i autotransformator) oraz zestaw pomiarowy zbudowany z miernika promieniowania optycznego HD 2404 i komputera ze specjalnym oprogramowaniem do rejestracji (ryc. 9) wartości strumienia mocy dla wybranych zakresów promieniowania w czasie rzeczywistym. Wykonano po pięć pomiarów dla każdego typu próbki. Próbkami do badań przedstawionymi w tabeli 3 były fragmenty ośmiu typów wypreparowanych skorup hełmów ochronnych. Wyniki badań przedstawiono w tabeli 4. Przykładowe wykresy charakterystyk czasowych mierzonego promieniowania przedstawiono na rycinach 10 i

64 TECHNIKA I TECHNOLOGIA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Komputer z zainstalowanym oprogramowaniem do obsługi miernika HD 2404 PC with installed software to use meter HD 2404 Głowica pomiarowa miernika HD 2404 Measuring head meter HD 2404 Tabela 3. Próbki do badań odporności na promieniowanie cieplne Table 3. Samples for testing resistance to thermal radiation L.p. /No. Oznaczenie próbki /Name of sample Materiał podłoża/kolor /Substrate material/colour 1. P1 HDPE/żółty/yellow 2. P2 HDPE/biały/white 3. P3 PE/niebieski/blue 4. P4 Poliamid/żółty Polyamide/yellow 5. P5 Tworzywo kompozytowe - wtryskowe/czerwony /Composite material - injection/red 6. P6 Żywica-wł. szklane/biały /Resin-glass fibre/white 7. P7 Powłoka z aluminium/srebrny /Aluminum coating/silver 8. P8 Powłoka z miedzi/złoty /Copper coating/gold Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. Tabela 4. Wyniki pomiarów mocy promieniowania i temperatury powierzchni próbek Table 4. Measurement results for radiation strength and surface temperature of samples L.p. No. Oznaczenie próbki /Name of sample Ryc. 9. Zestaw pomiarowy do rejestracji mocy promieniowania cieplnego Fig. 9. Measuring equipment for identification of thermal radiation intensity Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. Średnia maksymalna moc promieniowania w zakresie nm [W/m 2 ] /Average maximum radiated strength in the range nm [W/m 2 ] Odchylenie standardowe mocy promieniowania /Standard deviation of radiation strength Stosunek mocy promieniowania emitowanego do mierzonego /Ratio of emitted radiation strength to measured Średnia temperatura powierzchni próbki [ C] /Ave surface temperature of sample [ C] Odchylenie standardowe temperatury powierzchni /Standard deviation of surface temperature 1. P ,4 5, ,8 2. P ,5 5, ,2 3. P ,8 4, ,9 4. P ,2 4, ,5 5. P ,6 8, ,8 6. P ,8 10, ,7 7. P ,9 11,9 60 1,7 8. P ,3 10,8 70 2,1 Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. 62

65 TECHNIQUE AND TECHNOLOGY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ DOI: /bitp m.n.o [W/m 2 ] Ryc. 10. Przykładowy wykres natężenia promieniowania względem czasu dla zakresu ( ) nm podczas pomiarów mocy promieniowania mierzonego za próbka P4 Fig. 10. Sample graph of radiation intensity in relation to time for the range ( ) nm during the measurement of radiation strength by the sample P4 Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. 120 m.n.o [W/m 2 ] Ryc. 11. Przykładowy wykres natężenia promieniowania względem czasu dla zakresu ( ) nm podczas pomiarów mocy promieniowania mierzonego za próbka P7 Fig. 11. Sample graph of radiation intensity in relation to time for the range ( ) nm during the measurement of radiation strength by the sample P7 Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. Wartości natężenia promieniowania rejestrowano aż do momentu ustabilizowania się wyników. Na ryc. 10 miernik zarejestrował wartości promieniowania padającego bezpośrednio na detektor jeszcze przez zamontowaniem próbki. Z tego powodu początkowe wskazania wynosiły 1200 W/m 2. Rycina 11 przedstawia część wykresu, gdzie następowała stabilizacja uzyskiwanych wartości. W celu zbadania właściwości optycznych próbek zmierzono współczynnik odbicia podczerwieni (R(λ)). Badania wykonano z wykorzystaniem spektrofotometru Carry 5000 z kulą całkującą do pomiarów całkowitego współczynnika odbicia z użyciem tego samego wzorca. Dla całego mierzonego zakresu długości fali (od 780 do 2000 nm) wyznaczono średni widmowy współczynnik przepuszczania podczerwieni. Wyniki badań przedstawiono w tabeli 5. 63

66 TECHNIKA I TECHNOLOGIA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Tabela 5. Wartości średniego widmowego współczynnika odbicia Table 5. The average value of spectral reflectance L.p. /No. Współczynnik odbicia podczerwieni od 780 do 2000 nm R [%] /Infrared reflectance factor from 780 to 2000 nm R [%] 1 41,0 2 59,5 3 40,9 4 51,7 5 53,3 6 54, , ,6 Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. Na podstawie analizy przedstawionych powyżej wyników badań zebranych w zakładzie pracy zdecydowano, że wybrana do pomiarów próbek w laboratorium moc promieniowania 1200 W/m 2 jest uśrednioną, wystarczającą wartością. Stosunek mocy promieniowania emitowanego przez generator i padającego na próbkę do mocy promieniowania mierzonego za próbką wynosił od ok. 4 dla próbek P3 i P4 do ok. 12 dla próbek P7 i P8. Największą skuteczność (najniższe wartości mocy promieniowania po drugiej stronie próbki) wykazały próbki pokryte powłoką z aluminium i miedzi. Podobnie było z temperaturą powierzchni. Rejestrowano wartości w zakresie od 60 C dla próbki P7 do 160 C dla próbek P4 i P5, przy czym najniższe wartości uzyskiwano dla próbek z powłokami. Tak wysokie temperatury skorup hełmów mogą wpłynąć na właściwości tworzyw, z których są wykonane oraz znacząco obniżyć parametry ochronne całego hełmu. Analiza odchyleń standardowych wartości mocy promieniowania, jak również temperatur wskazuje na to, że najbardziej stabilne i powtarzalne wyniki uzyskano dla powłok aluminiowej i miedzianej. Wyniki pokazały, że nawet najprostsze jednoatomowe metaliczne powłoki znacznie podnoszą stopień ochrony przed promieniowaniem cieplnym i nie powodują znacznego nagrzewania powierzchni. Najniższy współczynnik odbicia podczerwieni uzyskano dla próbek P1 i P3. Największe wartości dla próbek z powłokami aluminiową i miedzianą. W przypadku próbek P7 i P8 uzyskano wynik ponad 100% w stosunku do użytego wzorca. Wynik ten nie jest błędny pokazuje tylko, że próbki miały wyższy współczynnik odbicia niż zastosowany wzorzec. 5. Podsumowanie W artykule zaprezentowano wyniki oceny zagrożeń promieniowaniem cieplnym na stanowiskach pracy, a także metody badań środków ochrony głowy narażonych na to promieniowanie. Zdefiniowano, jaka aparatura badawcza może być wykorzystana do ich oceny. Wykonano badania i wyznaczono stopień odbicia promieniowania podczerwonego, temperaturę powierzchni oraz wartości średniego widmowego współczynnika odbicia dla aktualnie stosowanych środków ochrony głowy. Dzięki wykonanym termogramom oraz pomiarom mocy promieniowania uzyskano informacje o warunkach panujących na gorących stanowiskach pracy. Wybrano miejsca, w kórych występowała najwyższa temperatura obserwowanych obiektów. Notowano wartości od 527 C do ponad 1100 C. Moce strumieni cieplnych na tych stanowiskach wahały się w zależności od odległości, z których dokonywano pomiaru od 270 W/m 2 do 1670 W/m 2, a w jednym przypadku nawet ponad 2600 W/m 2. Na podstawie analizy otrzymanych wyników zdecydowano, że do badań próbek będzie stosowana moc promieniowania 1200 W/m 2. Promieniowanie o takiej mocy było emitowane przez generator podczas wyznaczania przenikania ciepła na stanowisku badawczym. Opracowana metoda badań została wykorzystana do przeprowadzenia badań próbek skorup hełmów ochronnych. Badania przenikania ciepła wykazały, że stosunek mocy promieniowania emitowanego przez generator i padającego na próbkę do mocy promieniowania mierzonego za próbką wynosił od 4 do 11,9. Największą skutecznością wykazały się próbki pokryte powłoką z aluminium i miedzi. Podobnie było z temperaturą powierzchni. Rejestrowano wartości w zakresie od 60 C do 160 C przy czym najniższe wartości uzyskiwano dla próbek z powłokami. Ponadto analiza odchyleń standardowych wartości mocy promieniowania, jak i temperatur wskazuje na to, że najbardziej stabilne i powtarzalne wyniki uzyskano dla powłok aluminiowej i miedzianej. Uzyskane wartości średniego widmowego współczynnika odbicia w granicach od ok. 40% do ponad 100% dla elementów z powłokami aluminiową i miedzianą pokazują, że nawet najprostsze jednoatomowe metaliczne powłoki znacznie podnoszą stopień ochrony przed promieniowaniem cieplnym. Na stanowiskach pracy, które poddano analizie czas przebywania w obszarze zagrożonym promieniowaniem wynosił od kilku minut (w miejscu kontroli składu chemicznego w pieco-kadzi) do kilku godzin. Temperatura i moc promieniowania powoduje, że dłuższa praca jest niebezpieczna. Pracownik narażony jest na jego działanie bezpośrednio lub pośrednio poprzez obniżanie się właściwości ochronnych środków ochrony indywidualnej narażonych na długotrwałe działanie wysokich temperatur. Pracownicy posiadają środki ochrony twarzy oraz odzież ochronną dopasowaną do pracy w takich warunkach, lecz środki ochrony głowy nie zapewniają podwyższonej ochrony. Sytuacja taka wymaga zmian. Wyposażenie w bardziej efektywny sprzęt wydłuży bezpieczny czas pracy i podniesie jej bezpieczeństwo. Przedstawiona metoda badań dotycząca wyznaczania przenikania ciepła przy działaniu promieniowania podczerwonego może posłużyć do oceny nie tylko gotowych wyrobów, ale również układów powłoka ochronna podłoże, które mogą zostać wykorzystane do budowy np. hełmów ochronnych. W zależności od wymagań danego środowiska pracy oraz typu hełmu wartości promieniowania cieplnego, przy jakim prowadzone będą badania mogą być zmieniane przy zachowaniu opracowanej metodyki badań. Pozwoli to na ocenę tych układów pod kątem odporności na promieniowanie cieplne jeszcze przed podjęciem produkcji końcowego wyrobu. Taka możliwość spowoduje znaczne obniżenie kosztów i skrócenie czasu przygotowań nowego typu hełmu ochronnego. 64

67 TECHNIQUE AND TECHNOLOGY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ Prace w zakresie parametrów osadzania powłok, możliwość ich aplikacji na podłożach z tworzyw sztucznych oraz badań właściwości tych układów będą kontynuowane w CIOP-PIB. Publikacja została opracowana na podstawie wyników uzyskanych w ramach III etapu programu wieloletniego pn. Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy, finansowanego w latach w zakresie badań naukowych i prac rozwojowych przez Ministerstwo Pracy i Polityki Społecznej. Koordynator programu: Centralny Instytut Ochrony Pracy Państwowy Instytut Badawczy. Literatura [1] PN-EN 443:2008 Hełmy stosowane podczas walki z ogniem w budynkach i innych obiektach. [2] Miernik K., Podstawy fizyczne rozpylania magnetronowego, Inżynieria Powierzchni, Issue 1, 1996, pp [3] Kula P., Inżynieria warstwy wierzchniej, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź [4] Ledermann N., Baborowski J., Muralt P., Xantopulos N., Tellenbach J.M., Sputtered silicon carbide thin films as protective DOI: /bitp coating for MEMS applications, Surface and Coatings Technology Vol. 125, 2000, pp [5] Wendler B., Danielewski M., Jachowicz M., Kaczmarek Ł., Rylski A., Proc. Int. Conf. Advances in Mechanics and Materials Engineering AMME-2003 in Zakopane, Poland, , L. Dobrzański (red.), Silesian University of Technology, Gliwice, [6] Wendler B., Jachowicz M., Karolus M., Adamczyk L., Rylski A., Powłoki ochronne SiC, SiCN i SiN na stopach metali osadzane reakcyjną metodą magnetronową przy niskich temperaturach, Inżynieria Materiałowa Vol. 27 Issue 3, 2006, pp [7] Wendler B., Rylska D., Rylski A., Jachowicz M., Kaczmarek Ł., Pawlak W., Liśkiewicz T., Powłoki ochronne na stopach metali osadzane metodami PVD, Inżynieria Powierzchni Issue 2, 2005, pp [8] Wendler B., Jachowicz M., Rylska D., Danielewski M., Bieliński D., Wróbel A.M.,. Kaczmarek Ł, Rylski A., Liśkiewicz T., Sibased protective coatings on Si and steel substrates, Inżynieria Materiałowa Issue 3, 2004, pp [9] Wendler B., Kaczmarek Ł., Jachowicz M., Rylski A., Oxidation resistant coatings on gamma -TiAl alloy, Inżynieria Materiałowa Issue 3, 2004, pp [10] Romankov S.E., Suleeva S., Volkova T.V., Ermakov E., Influence of thermal treatment on the structure of Ti-Al films, Crystal Engineering Issue 5, 2002, pp *** dr inż. Marcin Jachowicz adiunkt w Zakładzie Ochron Osobistych Centralnego Instytutu Ochrony Pracy Państwowego Instytutu Badawczego. Absolwent Instytutu Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej. Obszary zainteresowań naukowych: środki ochrony głowy, sprzęt zabezpieczający przed upadkiem z wysokości, inżynieria materiałowa, inżynieria cienkich powłok. 65

68

69 by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp mgr inż. Krzysztof Drożdżol 1 Przyjęty/Accepted/Принята: ; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: ; Opublikowany/Published/Опубликована: ; DOI: /bitp Zapewnienie bezpieczeństwa w systemach odprowadzania spalin w budownictwie mieszkaniowym Securing the Safety of Flue Systems in Residential Property Construction Обеспечение безопасности систем отвода продуктов сгорания в жилищном строительстве ABSTRAKT Cel: Celem artykułu jest przedstawienie zagrożeń dla zdrowia i życia użytkowników obiektów mieszkaniowych, wynikających z nieprawidłowej eksploatacji i wad konstrukcyjnych systemów kominowych, pracujących grawitacyjnie w podciśnieniu. Przedstawiono i dokonano analizy statystyk wypadków spowodowanych nieszczelnościami kominów oraz zaprezentowano przykłady nieprawidłowości konstrukcji kominów, mogących powodować zagrożenia. Wprowadzenie: Kominy to elementy konstrukcyjne występujące powszechnie w budownictwie mieszkaniowym, które służą do odprowadzania produktów spalania z urządzeń grzewczych (kominy spalinowe i dymowe) i wentylacji pomieszczeń (kominy wentylacyjne). Prawidłowość eksploatacji przewodów kominowych ma bezpośredni wpływ na zdrowie, bezpieczeństwo, a niejednokrotnie życie mieszkańców. W artykule przedstawiono najczęściej występujące zagrożenia związane z eksploatacją przewodów kominowych w budynkach mieszkalnych. Dużo miejsca poświęcono przyczynom powstawania wypadków i możliwościom ich zapobiegania. Dodatkowo podano i omówiono statystyki zdarzeń, będących wynikiem nieprawidłowej eksploatacji kominów i systemów kominowych, w których poszkodowani zostali ludzie. Należy zwrócić uwagę na to, że w życiu codziennym większość eksploatowanych mieszkań w naszych warunkach klimatycznych posiada kominy pracujące grawitacyjnie. Artykułem powinny być zainteresowane wszystkie osoby, które odpowiadają za bezpieczeństwo budynków, a także ich użytkownicy. Metodologia: Analizę występujących nieprawidłowości przy eksploatacji kominów i systemów kominowych wykonano metodą badania indywidualnych przypadków, jakie wystąpiły w budownictwie w latach na terenie naszego kraju. Dotyczyły one nieprawidłowo zaprojektowanych, wykonanych lub eksploatowanych kominów i systemów kominowych. Wnioski: Systemy kominowe są elementami konstrukcyjnymi budynków, które bezpośrednio wpływają na bezpieczeństwo eksploatacji obiektów. Przykłady przedstawione w pracy ilustrują, jak nieprawidłowe działanie elementów systemów kominowych bezpośrednio zagraża zdrowiu i życiu ich użytkowników. W związku z wymienionymi niebezpieczeństwami kominy powinny być odpowiednio wykonane i należycie utrzymywane. Do prawidłowego i bezpiecznego funkcjonowania przewodów kominowych oprócz dobrze wykonanej konstrukcji konieczne jest zapewnienie sprawności urządzeń grzewczych i infiltracja odpowiedniej ilości powietrza z zewnątrz. Słowa kluczowe: komin, zaczadzenie, pożar komina, wentylacja Typ artykułu: artykuł przeglądowy ABSTRACT Aim: The purpose of the article is to expose threats to health and life for occupants of residential properties, resulting from incorrect use of and constructional defects in, chimney systems, which operate on gravitational principles in negative pressure. An analysis of statistics associated with accidents caused by leaking chimneys was performed and examples of chimney construction defects were identified, which may be a source of danger. Introduction: Chimneys are commonly encountered elements of construction found in residential properties. Their purpose is to facilitate the release of combustion products from heating appliances (smoke and gas flues) and to ventilate rooms (ventilation chimneys). The proper functioning of flues and chimneys has a direct impact on health, safety and often life of residents. The article identifies most frequently encountered threats during exploitation of both in residential buildings. The paper, in the main, concentrates on the causes of accidents and identifies preventative measures. Moreover, the paper presents and discusses incident statistics dealing with injuries to humans, which are the consequence of inappropriate exploitation of chimneys and flue systems. It is appropriate to mention that in prevailing climatic conditions, the majority of present day accommodation is equipped with flue systems operating on gravitational principles. The article should be of interest to all who have responsibility for the safety of buildings and their users. Methodology: An analysis of defects found during chimney and flue systems exploitation was performed by an examination of incidents, which occurred in buildings during years , in Poland. It deals with issues of incorrect design, construction or use of chimneys and flue systems. 1 Politechnika Opolska / Opole University of Technology; k.drozdzol@onet.eu; 67

70 TECHNIKA I TECHNOLOGIA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Conclusions: Flue systems are construction elements, which have a direct bearing on the safe utilisation of buildings. Examples presented in this paper illustrate how incorrect operation of flue systems dangerously impacts on the health and life of users. With regard to aforementioned threats, chimneys should be correctly constructed and properly maintained. To ensure the proper and safe functioning of flues and chimneys, apart from correct installation, it is important to ensure efficient functioning of heating appliances and adequate inflow of outdoor air. Keywords: chimney, carbon monoxide poisoning, chimney fire, ventilation Type of article: review article АННОТАЦИЯ Цель: Цель данной статьи представить угрозы жизни и здоровью жителей объектов жилищного строительства/квартир, связанные с неправильной эксплуатацией и структурными дефектами дымоходных систем, работающих под действием силы тяжести в вакууме. Представлен и сделан анализ статистик несчастных случаев, вызванных негерметичностью дымоходов, а также приведены примеры неточностей/дефектов в конструкции дымоходов, которые могут вызвать угрозы. Введение: Дымоходы это конструктивные элементы, которые обычно присутствуют в жилищном строительстве, и используются для отвода продуктов сгорания из отопительных приборов (дымоходы и вентиляционные каналы). Правильная эксплуатация дымоходов имеет непосредственное влияние на здоровье, а иногда также на жизнь жителей. В статье представлены наиболее часто встречающиеся угрозы при эксплуатации дымоходов в жилищных зданиях. Много внимания было посвящено причинам возникновения аварий и возможностям их предупреждения. Кроме того, представлены и обговорены статистические данные событий, которые вызвали несчастные случаи, в которых пострадали люди, и которые были результатом неправильного использования дымоходов и дымоходных систем. Следует отметить, что в повседневной жизни большинство эксплуатируемых квартир в наших климатических условиях имеет дымоходы, которые работают под действием силы тяжести. Статья должна привлечь интерес тех, кто отвечает за безопасность зданий, а также их жителей. Методология: Анализ нарушений при использовании дымоходов и дымоходных систем был проведен с использованием метода исследования индивидуальных случаев, которые появились в строительстве на территории Польши в г.г. Они касались некорректно спроектированных, изготовленных или используемых дымоходов и дымоходных систем. Выводы: Дымоходные системы это конструктивные элементы зданий, которые непосредственно влияют на безопасную эксплуатацию объектов. Представленные в работе примеры указывают, как неправильная работа элементов дымоходных систем создает прямую угрозу здоровью и жизни их пользователей. В связи с указанными выше опасностями, дымоходы необходимо строить и обслуживать надлежащим образом. Для правильной и безопасной эксплуатации дымохода, кроме хорошо выполненной конструкции, необходимо обеспечить правильную работу отопительных приборов и инфильтрацию соответствующего количества воздуха снаружи. Ключевые слова: дымоход, отравлениe углекислым газом, пожар дымоходов, вентиляция Вид статьи: обзорная статья 1. Wprowadzenie Kominy i systemy kominowe to konstrukcje będące elementem prawie każdego budynku w Polsce i Europie. Konstrukcje kominów początkowo służyły do odprowadzania do atmosfery dymu powstałego w procesie spalania paliw stałych (takich jak drewno, węgiel czy torf) z różnego typu palenisk. Ważnym celem budowy kominów jest zapewnienie prawidłowej wentylacji w pomieszczeniach mieszkalnych, ponieważ przewody kominowe służą również do usuwania innych zużytych gazów z budynku (np. zużyte powietrze z wentylowanych pomieszczeń, mieszkań). Konstrukcje kominów powinny zapewnić komfort użytkowania, a także bezpieczeństwo eksploatacji, ze szczególnym uwzględnieniem bezpieczeństwa pożarowego. Biorąc pod uwagę względy eksploatacyjne, kominy i systemy kominowe dzielimy na kominy dymowe, spalinowe i wentylacyjne. 2. Konstrukcja komina jako element budynku mieszkalnego 2.1. Definicja i klasyfikacja kominów Komin zgodnie z definicją podaną w normie PN-EN 1443 jest drogą przenoszenia spalin (w przypadku komina spalinowego), dymu (w przypadku komina dymowego) i zużytego powietrza (w przypadku komina wentylacyjnego) [1]. Elementem konstrukcyjnym komina jest również jego obudowa, która może być integralną częścią budynku (budowli) albo murowaną, betonową, metalową lub inną konstrukcją wolnostojącą, zawierającą jeden lub więcej przewodów kominowych [2]. Systemy kominowe ze względu na funkcje, jakie mogą pełnić, dzieli się na: kominy dymowe służą do odprowadzenia spalin z palenisk opalanych paliwem stałym, które oprócz dymu zawierają również pyły i sadzę oraz parę wodną, kominy spalinowe służą do odprowadzenia spalin z palenisk gazowych i urządzeń grzewczych opalanych paliwem płynnym, kominy wentylacyjne służą do wentylacji budynku i odprowadzania zużytego powietrza z pomieszczenia do atmosfery. W niektórych rozwiązaniach kominy wentylacyjne służą także do doprowadzania powietrza Podstawowe wymagania stawiane kominom w celu zapewnienia bezpieczeństwa Zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. [3] i Ustawą Prawo Budowlane [4] komin jako konstrukcja budowlana powinien spełniać podstawowe wymagania stawiane przez powyższe przepisy, w tym odnoszące się do: bezpieczeństwa konstrukcji, bezpieczeństwa pożarowego, bezpieczeństwa użytkowania, odpowiednich warunków higienicznych i zdrowotnych oraz ochrony środowiska, ochrony przed hałasem i drganiami, oszczędności energii i odpowiedniej izolacyjności cieplnej przegród, zrównoważonego wykorzystania zasobów naturalnych. 3. Pożary odkominowe Najczęstszymi przyczynami pożarów w budynkach, których źródło pochodzi od przewodów kominowych są wady 68

71 TECHNIQUE AND TECHNOLOGY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ DOI: /bitp Drożność przewodu kominowego Undisturbed flow capacity of chimney flue Nagromadzony osad Accumulated spot Ściana kominowa Chimney wall Ryc. 1. Niedrożność przewodu kominowego spowodowana nagromadzeniem sadzy smolistej [6] Fig. 1. Occlusion of a chimney flue caused by accumulation of tarry soot [6] konstrukcyjne kominów oraz nagromadzenie się sadz. Podczas eksploatacji przewodów kominowych może dochodzić do odkładania się w nich zanieczyszczeń, m.in. osadów sadz powstałych w wyniku spalania paliw. Należy podkreślić, że w przypadku nieprawidłowej eksploatacji komina nagromadzone osady mogą stać się źródłem pożarów, podczas których temperatura w przewodzie kominowym może osiągnąć wartość nawet ponad 1000 C. Towarzyszące pożarowi sadzy mikro eksplozje mogą prowadzić do zniszczenia struktury konstrukcyjnej komina. Dodatkowo podczas pożaru sadzy występuje bardzo duże zadymienie i iskrzenie, które stwarzają niebezpieczeństwo pożaru w pobliżu przewodu kominowego [5]. W wyniku nagromadzenia się sadz typu smolistego mogą także wystąpić nieprawidłowości w odprowadzaniu spalin, a urządzenia grzewcze podłączone do tego przewodu mogą przestać funkcjonować właściwie (ryc. 1). W przypadku uszkodzeń struktury komina może dojść do awarii urządzenia grzewczego, a w konsekwencji ulatniania się silnie trujących gazów, w tym tlenku węgla potocznie zwanego cichym zabójcą. Pożary powstałe podczas eksploatacji przewodów kominowych są dużym problemem w Polsce i w Europie. Według statystyk przedstawionych przez Janika (ryc. 2), pożary spowodowane przez wady i nieprawidłową eksploatację urządzeń grzewczych, w których zostali poszkodowani ludzie wynoszą w Polsce około 14% [7]. Problem powstawania pożarów odkominowych występuje również w innych krajach świata. W Finlandii organy państwowe, w tym Ministerstwo Środowiska, Ministerstwo Spraw Wewnętrznych, Organ Bezpieczeństwa Technologicznego (TUKES) oraz uczelnie (np. Tampere University of Technology), widzą potrzebę prowadzenia prac naukowo-badawczych zmierzających do poprawy bezpieczeństwa pożarowego systemów kominowych. Jak wykazały statystyki, w ostatnich latach stwierdzono wiele przypadków pożarów od kominów, które skutkowały ofiarami w ludziach. Zdarzenia te w dużej części do- 14% 0% 26% 12% 2% 5% 41% nieprawidłowa eksploatacja i wady środków transportu / incorrect use and defects of means of transportation nieustalone / undetermined podpalenia (w tym akty terroru) - umyślne / arson (including terrorists attacks) - intentional nieostrożność osób dorosłych / adults incautiousness nieostrożność osób nieletnich / underages incautiousness nieprawidłowa eksploatacja i wady urządzeń elektrycznych / incorrect use and defects of electric devices nieprawidłowa eksploatacja i wady urządzeń grzewczych/ - incorrect use and defects of heating devices Ryc. 2. Przyczyny pożarów z poszkodowanymi w obiektach mieszkalnych w latach [7] Fig. 2. Causes of fires and victims in housing properties between [7] 69

72 TECHNIKA I TECHNOLOGIA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Stężenie CO w powietrzu [ppm] Concentration of CO in the air [ppm] Stężenie CO w powietrzu [% obj.] Concentration of CO in the air [% vol.] Stężenie CO w powietrzu [mg/m 3 ] Concentration of CO in the air[mg/m 3 ] Objawy zatrucia Symptoms of poisoning ,01-0,02 116, ,04 466, ,08 932, , , , , , , , ,81 Lekki ból głowy przy ekspozycji przez 2-3 godz Light headache at exposition through 2-3 hours Silny ból głowy po upływie 1 godz. od wdychania Severe headache after 1 hour from inhaling Zawroty głowy, wymioty i konwulsje po 45 min. wdychania, po 2 godz. Trwała śpiączka Vertigo, vomiting and convulsions after 45 min of inhaling, after 2 hours permanent coma Silny ból głowy, wymioty, konwulsje po 20 min., zgon po 2 godz. Severe headache, vomiting, convulsions after 20 min, death after 2 hours Intensywny ból głowy i wymioty po 5-10 min., zgon po 30 min. Intense headache and vomiting after 5-10 min, death after 30 min Ból głowy i wymioty po 12 min., zgon w niecałe 20 min. Headache and vomiting after 12 min, death in less than 20 min Utrata przytomności po 2-3 wdechach, zgon po 3 min. Loss of consciousness after 2-3 inhales, death after 3 min Ryc. 3. Zależność objawów klinicznych zatrucia tlenkiem węgla (CO) od jego stężenia w powietrzu [10] Fig. 3. Relation between clinical symptoms of carbon oxide poisoning (CO) and its concentration in the air [10] tyczyły kominów odprowadzających spaliny z powszechnie stosowanych pieców w saunach fińskich [8-9]. Problem powstawania pożarów od urządzeń grzewczych opalanych drewnem, w odniesieniu tym razem głównie do kominków, dotyczy również Stanów Zjednoczonych. Jest on często poruszany i analizowany na oficjalnej stronie internetowej Instytutu Chimney Safety Institute of America (stan Indiana): Opisany powyżej problem powstawania pożarów w budynkach mieszkalnych, których przyczyną są wadliwe systemy kominowe odprowadzające spaliny, szczególnie dostrzegany jest w krajach, które charakteryzują się klimatem strefy zimnej i umiarkowanej. 4. Zatrucia tlenkiem węgla 4.1. Czad skąd się bierze? Tlenek węgla, nazwany potocznie czadem (CO), powstaje w wyniku niepełnego spalania paliw węglopochodnych, m.in. węgla, drewna, gazu, oleju. Czad może być emitowany do otoczenia przez wszystkie rodzaje urządzeń grzewczych, w których następuje zjawisko niepełnego spalania Skutki zatrucia tleniem węgla Tlenek węgla jest bezbarwnym, bezwonnym gazem, lżejszym od powietrza, wykazującym zdolność łączenia się z główną substancją transportującą tlen w organizmie hemoglobiną. Do organizmu człowieka dostaje się przez drogi oddechowe. Cichy zabójca jest szczególnie niebezpieczny, gdyż prowadzi do niedotlenienia narządów wewnętrznych, np. mózgu czy serca. Ponadto tlenek węgla może być przyczyną upośledzenia koordynacji ruchów, ze względu na pogorszenie stanu naczyń krwionośnych, może powodować omdlenia, zmęczenie, dezorientację, bóle i zawroty głowy, a nawet doprowadzić do śmierci. Bardzo często objawy zatrucia tlenkiem węgla są mylone z grypą. Zaczadzenie szczególnie jest niebezpieczne dla osób starszych chorujących na serce, dzieci, a także dla kobiet w ciąży. Kliniczne objawy zatrucia CO przedstawiono na rycinie 3. W skali naszego kraju w okresie grzewczym 2012/2013 zarejestrowano 3817 zdarzeń, wskutek których z powodu zaczadzenia zginęło 91 osób, a poszkodowanych było 2216 osób [10] Przyczyny ulatniania się czadu Ulatnianie się tlenku węgla do otoczenia często następuje na skutek nieprawidłowego działania urządzeń grzewczych, co może być spowodowane dostarczaniem zbyt małej ilości powietrza potrzebnego do pełnego procesu spalania paliw. Innym powodem może być uszkodzenie lub zła regulacja palników gazowych, czy też przedwczesne zamknięcie komory palenisk pieców lub kotłów. Przyczynami ulatniania się CO są najczęściej wady konstrukcyjne kominów lub nieprawidłowo działający system kominowy odprowadzający spaliny. Jak pokazują badania, obecność tlenku węgla w pomieszczeniach najczęściej wynika z niedrożności przewodów kominowych, spowodowanej między innymi ich nieczyszczeniem, oraz z nieszczelności przewodów kominowych lub uszkodzeń rur łącznikowych (ryc. 4a i 4b). Przyczyną wydostawania się trującego tlenku węgla jest zbyt mała ilość powietrza potrzebnego do wentylacji pomieszczeń, która może powodować zaburzenie prawidłowego działania ciągów grawitacyjnych w przewodach kominowych. Mieszkania mogą być zbyt mocno uszczelnione w przypadku, gdy kratki wentylacyjne i nawiewne są zbyt małe lub są niedrożne (ryc. 5a) lub gdy stolarka okienna 70

73 TECHNIQUE AND TECHNOLOGY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ DOI: /bitp Ryc. 4. a) Ślad dymu wydobywającego poprzez kratkę rozprowadzającą ciepło z czopucha kominka, gdzie powstała nieszczelność, b) gniazdo w kominie powodujące jego niedrożność Fig. 4. a) Traces of smoke escaping through the heat distribution grating from the chimney s conduit where leakage occurred, b) nest in the chimney causing occlusion Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. i drzwiowa jest zbyt szczelna (ryc. 5b). Przypadki te mogą powodować brak ciągu lub zwrotne ciągi kominowe. Wydostawanie się trującego czadu najczęściej występuje w obiektach, które zostały poddane częściowej termomodernizacji (np. po dociepleniu ścian budynku, po wymianie drzwi i okien na bardziej szczelne) Zapobieganie zatruciom tlenkiem węgla W celu zmniejszenia ryzyka występowania zatruć CO wśród użytkowników obiektów mieszkalnych należy przestrzegać następujących zasad: sprawdzać, czy urządzenia mogące wydzielać tlenek węgla są zainstalowane poprawnie i działają sprawnie, zapewnić stały dopływ potrzebnego do spalania, świeżego powietrza do urządzeń grzewczych, zapewnić odpowiednią wentylację mieszkań i pomieszczeń, w których zainstalowane są urządzenia grzewcze, przestrzegać terminów kontroli przewodów dymowych, spalinowych, wentylacyjnych i urządzeń grzewczych, przeprowadzać oczyszczanie przewodów kominowych przez osoby posiadające odpowiednią wiedzę i kwalifikacje w tej dziedzinie, zainstalować i sprawdzać działanie czujki tlenku węgla, która ostrzeże nas w przypadku obecności tego gazu w mieszkaniu, nigdy nie pozostawiać uruchomionego samochodu lub innego silnika spalinowego w zamkniętym garażu lub innym pomieszczeniu. Ryc. 5. a) Zatkana kratka nawiewna w drzwiach łazienkowych, b) zbyt mocno doszczelnione okno Fig. 5. a) Clogged air grating in bathroom doors, b) excessively tightened window Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. 71

74 TECHNIKA I TECHNOLOGIA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Wentylacja grawitacyjna W Polsce większość budynków komunalno-bytowych wyposażona jest w wentylację grawitacyjną. Wentylacja naturalna działa na skutek różnicy temperatur wewnątrz pomieszczeń i na zewnątrz budynku. Dlatego też właściwe wykonanie kanału wentylacyjnego ma duży wpływ na prawidłowe działanie wentylacji naturalnej, co jest szczególnie istotne w okresie zimowym. Wzmocnienie, a tym samym poprawę działania wentylacji naturalnej, można osiągnąć przez zwiększenie wysokości położenia kanału wentylacyjnego ponad dachem mieszkania. Powoduje to wzrost ciągu rosnącego proporcjonalnie do wysokości w ten sposób w całym pomieszczeniu panuje podciśnienie (efekt kominowy) [11]. W celu poprawy działania wentylacji naturalnej należy przede wszystkim zadbać o dopływ świeżego powietrza do pomieszczeń. W tym celu stosuje się różnego rodzaju nawietrzaki (ścienne lub nawiewniki okienne). Często świeże powietrze doprowadzane jest przewodem nawiewnym bezpośrednio do komory spalania urządzenia grzewczego. Do wzmacniania ciągu kominowego często stosuje się nasady kominowe lub wentylację hybrydową, która w przypadku zbyt słabej wydajności wentylacji grawitacyjnej wspomaga ją mechanicznie Nieprawidłowe działanie wentylacji Częstym przypadkiem, jaki mogą zaobserwować użytkownicy budynków wyposażonych w wentylację grawitacyjną, jest jej mała a często żadna skuteczność. Zjawisko to z jednej strony obniża komfort środowiska wewnętrznego pomieszczeń, ale przede wszystkim może powodować powstawanie odwróconego ciągu kominowego. Nieprawidłowo działająca wentylacja naturalna powoduje gromadzenie się nadmiernej ilości pary wodnej w pomieszczeniach, co sprzyja rozwojowi bakterii, grzybów i roztoczy Zagrożenia dla zdrowia i życia spowodowane nieprawidłową wentylacją Nieprawidłowa wentylacja mieszkania lub innego pomieszczenia, w którym przebywają ludzie, może być niebezpieczna dla zdrowia i powodować: alergie, zapalenie śluzówek, astmę oskrzelową, zapalenia gardła, krtani i oskrzeli, bóle i zawroty głowy, rozdrażnienie, zaburzenia koncentracji, nienaturalne zmęczenie, senność, podrażnienie błon śluzowych (suchość lub podrażnienie oczu, nosa, gardła, utrudnione oddychanie), zmiany skórne (przesuszenie, zaczerwienienie, złuszczanie naskórka na twarzy, rękach, uszach). W skrajnych przypadkach nieprawidłowa wentylacja może doprowadzić do śmierci (np. poprzez zaczadzenie, gdy wentylacja ma usuwać spaliny) Najczęstsze przyczyny nieprawidłowego działania wentylacji grawitacyjnej Nieprawidłowe działanie wentylacji grawitacyjnej najczęściej jest wynikiem kilku równocześnie występujących czynników, do których zalicza się: wady konstrukcyjne przewodów kominowych, nieszczelności przewodów kominowych, zanieczyszczenie i zmianę wewnętrznej struktury przewodów w wyniku nagromadzonych osadów, źle wykonaną izolację cieplną przewodów kominowych, brak lub zbyt małą ilość infiltrowanego świeżego powietrza do wentylowanych pomieszczeń. Należy podkreślić, że wentylacja grawitacyjna jest najpopularniejszym rodzajem wentylacji. Przez długi czas wentylacja naturalna w wielu obiektach budowlanych działała w sposób niekontrolowany przez użytkowników. Pomimo powyższego spełnia swoje podstawowe funkcje i zapewnia bezpieczeństwo użytkowania lokalu [12]. 6. Nadzór nad prawidłowym działaniem systemów kominowych Przewody kominowe, jak już wspomniano, to konstrukcje budowlane, które mają duży wpływ na bezpieczeństwo obiektów budowlanych i jego użytkowników. Prawidłowo wykonane konstrukcje powinny przenosić obciążenia zewnętrzne: mechaniczne i termiczne, zapewniać szczelność, posiadać właściwości antykorozyjne (ze względu na często agresywny charakter odprowadzanych spalin) oraz zapewniać swobodny przepływ gazów. Dlatego też, aby odpowiednio spełniały swoją rolę, powinny być poddawane kontroli na etapie produkcji (proces certyfikacji systemów kominowych) oraz na etapie eksploatacji (kontrola kominiarska) Certyfikacja przewodów kominowych Proces certyfikacji systemów kominowych wymaga przestrzegania określonych procedur i jest oparty na badaniach inżynierskich potwierdzających spełnienie wymagań technicznych zawartych w europejskich normach zharmonizowanych. Każdy element systemu kominowego jest poddawany kontroli w czasie produkcji. Takie badania systemów kominowych symulują zarówno warunki panujące podczas ich eksploatacji, jak i warunki występujące podczas awarii przewodu kominowego (np. pożaru). Certyfikacja kominów i systemów kominowych potwierdza bezpieczeństwo i założenia projektowe (w tym energetyczne), gwarantowane przez producenta i jest potwierdzana nadaniem znaku CE przez Europejską Jednostkę Notyfikowaną [12] Kontrola i konserwacja przewodów kominowych Ze względu na złożony i skomplikowany charakter funkcji, jakie spełniają kominy, w tym zapewnienie bezpieczeństwa mieszkańcom, kominy należy poddawać okresowej kontroli i konserwacji. Należy podkreślić, że czynności te powinny być wykonywane przez specjalnie wykwalifikowany personel służb branży kominiarskich. Wykonanie powyższych czynności jest bezpośrednio związane z prewencją pożarową i ochroną środowiska. Konieczność wykonania powyższych obowiązków regulują odpowiednie przepisy prawne, takie jak: Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia Dz.U. nr 109 poz. 719 z dn w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków mieszkalnych, innych obiektów budowlanych i terenów mówiące w 34, że: 1. W obiektach, w których odbywa się proces spalania paliwa stałego, ciekłego lub gazowego, usuwa się zanieczyszczenia z przewodów dymowych i spalinowych w okresie ich użytkowania: 1) od palenisk zakładów zbiorowego żywienia i usług gastronomicznych co najmniej raz w miesiącu, jeżeli przepisy miejscowe nie stanowią inaczej; 2) od palenisk opalanych paliwem stałym nie wymienionych w pkt 1 co najmniej raz na 3 miesiące; 3) od palenisk opalanych paliwem płynnym i gazowym nie wymienionych w pkt 1 co najmniej raz na 6 miesięcy. 2. W obiektach, o których mowa w ust. 1, usuwa się zanieczyszczenia z przewodów wentylacyjnych co najmniej raz w roku, jeżeli większa częstotliwość nie wynika z warunków użytkowych. Czynności, o których mowa w ustępie 1 i 2 wykonują osoby posiadające uprawnienia kominiarskie [13]. 72

75 TECHNIQUE AND TECHNOLOGY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane w artykule 62 informująca o tym, że: Obiekty budowlane powinny być w czasie ich użytkowania poddawane przez właściciela lub zarządcę kontroli okresowej co najmniej raz w roku, polegającej na sprawdzeniu stanu technicznego instalacji gazowych oraz przewodów kominowych (dymowych, spalinowych i wentylacyjnych). Kontrolę stanu technicznego przewodów kominowych, o której mowa w ust. 1 pkt 1 lit. c, powinny przeprowadzać osoby posiadające odpowiednie kwalifikacje wskazane w powyższych przepisach [4]. Wykonywanie czyszczenia i kontroli kominów ma duży wpływ nie tylko na prawidłowe ich funkcjonowanie, ale również na energochłonność. Nagromadzenie się osadów i zanieczyszczeń powoduje zawężenie, a nawet niedrożność przewodu kominowego i zmianę oporów przepływu, co pogarsza parametry eksploatacyjne i energetyczne kominów, urządzeń grzewczych i budynków [12] Urządzenia ostrzegające o ulatnianiu się czadu i zagrożeniu pożarowym W budynkach wyposażonych w instalacje grzewcze należy zainstalować detektory (tzw. czujniki) czadu i dymu. Czujniki instaluje się w pobliżu wszystkich urządzeń, których eksploatacja niesie za sobą możliwość ulatniania się CO lub powstania pożaru i pomieszczeniach, w których użytkownicy spędzają dużo czasu. W artykule [14] przedstawiono wyniki badań społecznych. Badania te wykazały, że metody zapobiegania zatruciom CO nie są powszechnie znane. Tylko 57% Polaków regularnie przeprowadza przeglądy urządzeń spalinowych i wentylacyjnych, a nie więcej niż 20% ma czujnik czadu. Istotne jest, aby zainstalowany detektor posiadał odpowiednie atesty i certyfikaty, które są potwierdzeniem jego prawidłowego działania. Niektóre detektory wyposażone są w funkcję wczesnego ostrzegania, co charakteryzuje się uruchomieniem alarmu już przy 25% poziomu niebezpiecznego stężenia CO. 7. Podsumowanie Systemy kominowe to elementy konstrukcyjne budynków mające bezpośredni wpływ na ich bezpieczeństwo przeciwpożarowe, a tym samym na zdrowie i życie ich użytkowników. Z uwagi na rolę jaką odgrywają, powinny być odpowiednio wykonane i należycie utrzymywane. Do prawidłowego i bezpiecznego funkcjonowania przewodów kominowych konieczne jest zapewnienie sprawności urządzeń grzewczych i infiltracja odpowiedniej ilości powietrza z zewnątrz. W oparciu o informacje przedstawione w artykule można postawić następujące wnioski: prawidłowe wykonanie, eksploatacja, kontrola i konserwacja przewodów kominowych ma bezpośredni wpływ na poprawę bezpieczeństwa użytkowników, nieprawidłowości związane z eksploatacją przewodów kominowych mogą mieć bezpośredni wpływ na zagrożenie zdrowia, a nawet życia ludzi, DOI: /bitp zaleca się wykonywanie systemów odprowadzenia gazów, instalacji wentylacyjnej, a także systemów ostrzegania o zagrożeniu ulatniania CO i pożarowym, wyłącznie z certyfikowanych i atestowanych elementów i urządzeń, należy prowadzić prace naukowo-badawcze systemów kominowych w kierunku optymalizacji konstrukcji pod kątem odpowiedniej izolacji, sposobu wykonania i zastosowanych materiałów, dążące do poprawy bezpieczeństwa i efektywności energetycznej, w celu poprawy bezpieczeństwa użytkowników budownictwa mieszkaniowego wyposażonych w przewody kominowe należy dążyć do zwiększenia świadomości prawidłowego użytkowania pomieszczeń obsługiwanych przez systemy kominowe. Literatura [1] PN-EN 1443:2005. Kominy - wymagania ogólne [2] Tałach Z., Budzynowski J., Kurpiel T., Systemy kominowe i wentylacyjne w budownictwie komunalnym przepisy krajowe akty normatywne, KKP SZ, Kraków [3] Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG. [4] Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo Budowlane (Dz.U Nr 89, poz. 414). [5] Abramowicz K., Lenkiewicz W., Podstawowe wiadomości z kominiarstwa, Zakład Wydawnictw CRS, Warszawa [6] Anigacz W., Drożdżol K., Sposób naprawy przewodu kominowego, Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja Vol. 43 Issue 1, 2012, pp [7] Janik P., Prezentacja z międzynarodowej konferencji Czujka dymu i czujnik tlenku węgla, czyli mała inwestycja w duże bezpieczeństwo, Warszawa [8] Inha T., Leppänen P., Peltomäki P., Tutkimusselostus nro PALO 1950/2011. [9] Leppänen P., Inha T, Pentt M., An Experimental Study on the Effect of Design Flue Gas Temperature on the Fire Safety of Chimneys, Fire Technology, Springer Science, USA [10] Chimowicz L., Pożary obiektów mieszkalnych i czad w statystykach Państwowej Straży Pożarnej, Kominiarz Polski Issue 1, 2014, pp [11] Szymański T., Wasiluk W., Wentylacja użytkowa Poradnik, Wyd. I.P.P.U. MASTA Sp. z o.o., Gdańsk [12] Drożdżol K., Energochłonność w budownictwie w aspekcie systemów kominowych, [w:] Wybrane zagadnienia inżynierii środowiska w budownictwie, A. Rak., V. Boychuk, W. Baran (red.), PZiTB, Opole 2014, [13] Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków mieszkalnych, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz.U Nr 109, poz. 719) [14] Długosz N., Detektory tlenku węgla sposób na bezpieczny dom! Czujnik czadu, Magazyn instalatora Issue 9, 2015, pp *** mgr inż. Krzysztof Drożdżol asystent na Wydziale Budownictwa Politechniki Opolskiej. Mistrz kominiarski, członek Korporacji Kominiarzy Polskich. Członek Komitetu Technicznego KT 180 ds. Bezpieczeństwa Pożarowego Obiektów w Polskim Komitecie Normalizacyjnym, członek komitetu redakcyjnego czasopisma Kominiarz Polski. Prowadzi prace dotyczące badań ogniowych kominów, wpływu eksploatowanych kominów na środowisko i zagrożeń zatruć tlenkiem węgla wynikających z eksploatacji urządzeń grzewczych. 73

76

77 by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp dr inż. Roman Wantoch-Rekowski 1 dr inż. Jacek Roguski 2 mgr inż. Maciej Błogowski 2 Przyjęty/Accepted/Принята: ; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: ; Opublikowany/Published/Опубликована: ; DOI: /bitp Możliwości wykorzystania symulatorów w szkoleniu operatorów bezzałogowych statków powietrznych w zakresie działań ratowniczo-gaśniczych 3 Potential Use of Simulators in the Training of Staff who Operate Unmanned Aerial Vehicle used in Firefighting and Rescue Operations Возможности использования тренажеров в обучении операторов беспилотных летательных аппаратов для выполнения спасательно-гасящих действий ABSTRAKT Cel: W artykule przedstawiono możliwości zastosowania symulacji wirtualnej w zakresie szkolenia operatorów bezzałogowych statków powietrznych (BSP). Wprowadzenie: Określono rolę i przeznaczenie BSP do zadań wykonywanych na potrzeby straży pożarnej oraz przedstawiono zasady użytkowania BSP w oparciu o obowiązujące w Polsce wymagania prawne. Ponadto omówiono zasady szkolenia operatorów BSP wynikające z dotychczasowych doświadczeń w kraju. BSP minimalizują bezpośrednie zagrożenie człowieka oraz pozwalają na szybsze rozpoznanie, stąd rosnące zainteresowanie tego typu konstrukcjami. Na podstawie analizy dostępnej literatury można określić obszary zastosowania BSP: rozpoznanie i pomiary skażeń w strefie niebezpiecznej np. zagrożenia czynnikami chemicznymi, monitorowanie obszarów leśnych, sytuacji powodziowej oraz prac inspekcyjnych, monitorowanie sytuacji w czasie szeroko pojętych wypadków komunikacyjnych, obserwacje pożarów budynków i ich analiza, tworzenie sieci dozorowych i łączności przy działaniach R-G. Metodologia: Działania ratowniczo-gaśnicze (R-G) prowadzone przez jednostki Krajowego Systemu Ratowniczo-Gaśniczego (KSRG) charakteryzują się dużą różnorodnością. Niektóre elementy z tych działań mogą być bardziej efektywne dzięki informacjom przekazywanym przez BSP. Ćwiczenia w tym zakresie mogą być prowadzone są podczas szkoleń i działań pozorowanych z wykorzystaniem rzeczywistego sprzętu określonego rodzaju, w tym wypadku BSP przy ograniczonej liczbie szkolonych operatorów oraz ryzyku uszkodzenia drogiego sprzętu. Alternatywnym rozwiązaniem jest wykonywanie ćwiczeń w wirtualnej rzeczywistości, co ogranicza do minimum ryzyko zniszczenia lub uszkodzenia BSP oraz umożliwia wielokrotne realizowanie zadań w warunkach pełnej powtarzalności sytuacji, jaką możemy zastać przy realnych działaniach R-G. Prowadzenie tego rodzaju ćwiczeń umożliwia zapewnienie bezpieczeństwa operatorowi oraz ograniczenie kosztów związanych z prowadzonymi ćwiczeniami. Omówiono również projekt przykładowej BSP w środowisku rzeczywistości wirtualnej z opisem ćwiczeń, które mogą być prowadzone przy jej użyciu. Wdrożenie tego typu działań wpłynie na zwiększenie efektywności szkolenia certyfikowanych operatorów BSP i obniży koszty procesu szkoleniowego. Wnioski: Dostępne na rynku zaawansowane środowiska symulacji wirtualnej takie jak VBS3 umożliwiają budowę różnorodnych stanowisk szkoleniowych. Środowiska symulacji wirtualnej charakteryzują się dużą wiernością symulowanych działań oraz wysoką jakością zobrazowania. Przedstawiony model wirtualny BSP odzwierciedla podstawowe właściwości rzeczywistej platformy BSP i umożliwia interakcję z wirtualnym otoczeniem i innymi obiektami. Słowa kluczowe: BSP, szkolenie, symulator, symulacja wirtualna Typ artykułu: artykuł przeglądowy 1 Wojskowa Akademia Techniczna / Military University of Technology, Warsaw, Poland; rekowski@wat.edu.pl; 2 Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej Państwowy Instytut Badawczy, Józefów / Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute, Józefów, Poland; 3 Autorzy wnieśli równy wkład merytoryczny w powstanie artykułu / The authors contributed equally to this article; 75

78 TECHNIKA I TECHNOLOGIA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp ABSTRACT Aim: The paper advocates the potential use of virtual simulation during training of unmanned aerial vehicle (UAV) operators. Introduction: The article identified the role and function of UAV in context of tasks performed by the Fire Service and revealed principles associated with the utilization of UAV in accordance with national legal requirements. A discussion identified current approaches used in the training of UAV operators, which is based on experience gained to date. The use of UAV craft minimizes dangers to human life as well as facilitates faster diagnosis, hence, the growing interest in this type of machine. Based on the analysis of available literature, it is possible to identify the range of applications for unmanned aerial vehicle (UAV): conduct of reconnaissance and contamination measurements in the danger zone, e.g. the threat from chemical agents, monitoring of woodland areas, flood developments and inspection work, monitoring of developments involving major scale road traffic accidents, observations and analysis of building fires, developing a communication and surveillance network during firefighting operations. Methodology: Firefighting and rescue operations performed by units of the National Firefighting and Rescue System (KSRG) are characterized by large diversity. However, it is possible to identify component parts, performance of which can be improved on the basis of information provided by the UAV. Practice drills for such elements, conducted during training and simulations, can be performed using specialized equipment, in this case ULBP, with a limited number of operators undergoing training and reduced risk of damage to relatively expensive equipment. An alternative is to perform virtual reality exercises, which would minimize the risk of destruction or damage to UAV equipment and allow for the repetitive accomplishment of tasks in replicated conditions, encountered during actual firefighting and rescue operations. This approach would ensure the safety of operators and minimize training costs. The paper articulates principles associated with the use of UAV for the range of tasks encapsulated by the KSRG framework. The article contains details of a proposed virtual reality environment project, including a description of potential applications to run during simulation exercises, which is intended to increase the effectiveness of training for UAV certified operators and significantly reduce training costs. Conclusions: Commercially available advanced virtual simulation environments such as VBS3 allow for the construction of a wide range of training scenarios. The virtual simulation environment is characterized by a high fidelity level of simulated activities and high quality of imaging. The proposed UAV simulation model reflects basic properties of an actual UAV platform and allows for interaction with the virtual environment and others. Keywords: UAV, training, simulator, virtual simulation Type of article: review article АННОТАЦИЯ Цель: Статья представляет возможности использования виртуальной симуляции для подготовки операторов беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Введение: Определена роль и использование БЛА для заданий, выполняемых для целей пожарной службы, а также представлены правила использования БЛА в соответствии с действующими национальными правовыми требованиями. Рассмотрены принципы подготовки операторов БЛА, связанные с настоящим опытом, полученным в стране. Растущий интерес к такого рода конструкциям связан с тем, что БЛА минимизируют прямую угрозу жизни человека и позволяют проводить более быструю разведку. На основе анализа имеющейся литературы, можно определить области применения БЛА: проведение разведки и измерений загрязнения в опасной зоне, например, химическая угроза, проведение мониторинга лесных районов, паводковой ситуации и инспекционных работ, контроль ситуации во время разнообразных дорожно-транспортных происшествий, наблюдения за пожарами зданий и их анализ, создание сетей наблюдения и коммуникации во время спасательно-гасящих работ. Методология: Спасательно-гасящие действия, которые проводятся подразделениями Национальной Спасательно-Гасящей Системы (KSRG) характеризуются большим разнообразием. Тем не менее, можно выделить среди них элементы, которые можно совершенствовать с помощью информации получаемой от БЛА. Использование этих элементов на практике во время обучения и симулированных действий можно осуществлять с использованием реального оборудования определенного типа, в данном случае БЛА. Связано это, однако, с ограниченным числом обучаемых операторов, а также риском повреждения относительно дорогого оборудования. Альтернативным решением является выполнение упражнений с использованием виртуальной реальности, что сводит к минимуму риск поломки или повреждения БЛА, а также позволяет многократно выполнять задачи в условиях полной повторяемости ситуации, в которой мы можем оказаться во время реальных спасательно-гасящих действий. При этом обеспечена безопасность оператора и ограничены расходы, связанные с проводимыми упражнениями. Представлены правила использования БЛА для задач, выполняемых в рамках KSRG. В целях повышения эффективности проводимого обучения сертифицированных операторов БЛА и значительного снижения стоимости учебного процесса в статье представлен проект виртуального примера БЛА с описанием возможного спектра его использования для практики проведения виртуальной симуляции. Выводы: Имеющиеся на рынке передовые виртуальные симуляции, такие как VBS3, позволяют создать разнообразные учебные установки. Виртуальные симуляции характеризуются высокой точностью воспроизводимых действий и высоким качеством изображения. Представленная виртуальная модель БЛА отражает основные характеристики реальной платформы БЛА, а также позволяет взаимодействовать с виртуальной средой и другими объектами. Ключевые слова: БЛА, обучение, стимулятор, виртуальная симуляция Вид статьи: обзорная статья 76

79 TECHNIQUE AND TECHNOLOGY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ DOI: /bitp Wstęp Jednostki ratownicze Państwowej Straży Pożarnej (PSP) wyposażane są w nieznaczną liczbę bezzałogowych statków powietrznych (BSP lub z ang. UAV) dla potrzeb działań ratowniczo-gaśniczych. Wynika to z wielkości dostępnych środków finansowych, które mogą być przeznaczone na zakup specjalnego wyposażenia, jakim są BSP. Platformy bezzałogowe minimalizują bezpośrednie zagrożenie zdrowia i życia człowieka, dlatego wciąż rośnie zainteresowanie tymi konstrukcjami. Z uwagi na stosunkowo duże nakłady finansowe niezbędne na zakup odpowiedniego sprzętu, komendy próbują również wykorzystać pieniądze pozyskane z funduszy unijnych, czego przykładem były działania Komendy Wojewódzkiej Państwowej Straży Pożarnej w Białymstoku (budowa Zintegrowanego Systemu Ochrony Ludności i Środowiska w układzie transgranicznym Polski i Litwy). Efektem kilkuletnich działań jest zakup BSP Autocopter G15 produkcji USA [1]. Na podstawie analizy tendencji wykorzystania BSP na świecie i zastosowanych rozwiązań można stwierdzić, że dominują następujące rozwiązania konstrukcyjne: urządzenia pionowego startu i lądowania (śmigłowce, jedno - i wielowirnikowe); płatowce startujące z katapulty oraz pasa startowego, aerostaty [2]. Obszary zastosowań BSP w działaniach Straży Pożarnej : prowadzenie rozpoznania i pomiarów skażeń w strefie niebezpiecznej np. w sytuacji zagrożenia czynnikami chemicznymi, monitorowanie obszarów leśnych, sytuacji powodziowej oraz prac inspekcyjnych, monitorowanie sytuacji w czasie szeroko pojętych wypadków komunikacyjnych, obserwacje pożaru budynków i ich analiza, tworzenie sieci dozorowych i łączności [2]. Zgodnie z obowiązującymi zasadami opisanymi w Raporcie o aktualnym stanie prawnym odnoszącym się do bezzałogowych statków powietrznych Urzędu Lotnictwa Cywilnego, w Polsce, na dzień dzisiejszy, wolno wykonywać loty w zasięgu wzroku operatora. W przypadku lotów innych niż rekreacyjne i sportowe należy posiadać świadectwo kwalifikacji, badania lotniczo-lekarskie odpowiedniej klasy oraz ubezpieczenie. BSP cięższe niż 25 kg muszą uzyskać pozwolenie na wykonywanie lotów w kategorii specjalnej, natomiast loty poza zasięg wzroku operatora możliwe są jedynie w wydzielonych strefach. Pierwsze polskie regulacje prawne dotyczące bezzałogowych statków powietrznych (BSP) zostały zawarte w Ustawie z dnia 3 lipca 2002 r. Prawo lotnicze (Dz. U. z 2012 r., poz. 933, z późn. zm.), kiedy to nowelizacją z dnia 30 czerwca 2011 roku (weszła w życie 19 września 2011 r.) wprowadzone zostało rozwiązanie, zgodnie z którym wykonywanie lotów bezzałogowych jest dopuszczone, przy założeniu spełnienia określonych wymogów dotyczących wyposażenia statków wykonujących takie loty oraz kwalifikacji personelu lotniczego. Zgodnie z zapisami ustawy szczegółowe warunki i zasady wykonywania lotów bezzałogowych zostały określone w odpowiednich rozporządzeniach, które zostały omówione poniżej [3]. Zasady wykonywania lotów w zasięgu wzroku pilota i bezpiecznej eksploatacji BSP nie cięższych niż 25 kg oraz kwestie związane z ubezpieczeniem zostały określone w Rozporządzeniu Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 26 marca 2013 r. w sprawie wyłączenia zastosowania niektórych przepisów Ustawy Prawo lotnicze do niektórych rodzajów statków powietrznych oraz określenia warunków i wymagań dotyczących używania tych statków (Dz. U. z 2013 r., poz. 440) [3]. Zasady licencjonowania personelu lotniczego (na chwilę obecną dotyczą jedynie operatorów) określono w Rozporządzeniu Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 7 czerwca 2013 r. w sprawie świadectw kwalifikacji (Dz.U. z 2013 r. Nr 664). Dokument określa zasady i warunki uzyskiwania uprawnień do wykonywania lotów w zasięgu (VLOS) oraz poza zasięgiem wzroku (BVLOS)[3]. Dopuszczenie do lotów bezzałogowych statków powietrznych cięższych niż 25 kg określono w Rozporządzeniu Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 26 kwietnia 2013 r. w sprawie przepisów technicznych i eksploatacyjnych dotyczących statków powietrznych kategorii specjalnej, nieobjętych nadzorem Europejskiej Agencji Bezpieczeństwa Lotniczego (Dz. U. z 2013 r. Nr 524). Rozporządzenie przewiduje konieczność uzyskania zgody na wykonywanie lotów w kategorii specjalnej dla UAV cięższych niż 25 kg [3]. Zasady wykonywania lotów poza zasięgiem wzroku pilota (operacji, podczas których zdalna załoga wykonuje lot, używając do nawigacji przyrządów pokładowych lub kamery pokładowej) zostaną określone w rozporządzeniu w sprawie szczegółowego sposobu i warunków wykonywania lotów przez bezzałogowe statki powietrzne w polskiej przestrzeni powietrznej oraz procedur współpracy operatorów tych statków z instytucjami zapewniającymi służby ruchu lotniczego. W chwili obecnej trwają prace nad treścią rozporządzenia. W związku z powyższym loty BSP poza zasięgiem wzroku, ze względów bezpieczeństwa, są możliwe jedynie w wydzielonej specjalnie do tego celu przestrzeni powietrznej, co jest zgodne z zapisami art. 126 Ustawy z dnia 3 lipca 2002 r. Prawo lotnicze (Dz. U. z 2012 r. poz. 933, z późn. zm.) [3]. Modyfikacji i ewentualnej nowelizacji wymaga przykładowo art. 126 Ustawy Prawo lotnicze, będący podstawą dla wykonywania lotów bezzałogowych w polskiej przestrzeni powietrznej. Wymaga on wyposażenia BSP w takie same urządzenia umożliwiające lot, nawigację i łączność jak załogowy statek powietrzny, nie mówiąc jednak nic o urządzeniach i systemach odpowiedzialnych za separację BSP od innych użytkowników przestrzeni powietrznej. Dopiero określenie wymogów odnośnie użycia takich systemów będzie podstawą do zapewnienia odpowiedniego stopnia bezpieczeństwa użytkowania BSP i zintegrowania ich z załogowym ruchem lotniczym [3]. Zasadność używania BSP przez straż pożarną, wydaje się być poza wszelką dyskusją. Problemy pojawiają się, gdy dochodzi do ustalenia rodzaju statków, jakie miałyby być najlepsze dla celów akcji straży pożarnej. Z analizy literatury wynika, że optymalne byłyby pionowzloty, na przykład dlatego, że są w stanie wykonać zawis. Jednakże to co, w powszechnym mniemaniu, wygląda na zaletę (jak właśnie zdolność do zawisu), w przypadku strażackiego BSP może stanowić wadę. Podobnie jest z konstrukcjami startującymi z płyty startowej, jak również wystrzeliwanymi w powietrze za pomocą katapulty. Każde z zastosowanych rozwiązań ma swoje zalety, jak również wady [4-5]. W każdym z sugerowanych obszarów zastosowań można wydzielić elementy powtarzalne, których doskonalenie skutkuje większą efektywnością działań. Ćwiczenie elementów powtarzalnych prowadzonych podczas szkoleń i działań pozorowanych może być prowadzone z wykorzystaniem rzeczywistego sprzętu określonego rodzaju, w tym wypadku BSP przy ograniczonej ilości szkolonych operatorów oraz ryzyku uszkodzenia relatywnie drogiego sprzętu. Nowoczesnym rozwiązaniem jest wykonywanie ćwiczeń z zastosowaniem wirtualnej rzeczywistości, co ogranicza do minimum ryzyko zniszczenia lub uszkodzenia BSP oraz umożliwia wielokrotne realizowanie zadań w warunkach pełnej powtarzalności sytuacji, jaką możemy zastać przy realnych działaniach R-G przy jednoczesnym zapewnieniu bezpieczeństwa operatorowi oraz ograniczeniu kosztów związanych z prowadzonymi ćwiczeniami. Istnie- 77

80 TECHNIKA I TECHNOLOGIA jące rozwiązania symulacyjne opracowane są w większości przypadków przez ich producentów. Przewidują one realizację podstawowych zadań związanych z prawidłową eksploatacją sprzętu, nie uwzględniając jednak specyfiki wykorzystania przez określoną grupę użytkowników. Taka sytuacja wymaga opracowania dedykowanego oprogramowania rozszerzające ogólne właściwości symulacyjne na specyficzne zadania. 2. Zakres możliwych szkoleń operatorów BSP Zgodnie z obowiązującymi wymaganiami prawnymi szkolenia operatorów bezzałogowych statków powietrznych prowadzone są przez jednostki posiadające wymagane uprawnienia nadane przez Urząd Lotnictwa Cywilnego. Jedno z nich odbyło się w dniach grudnia 2014 r. w Komendzie Głównej PSP (pierwsze w historii Państwowej Straży Pożarnej). Jego celem było przygotowanie uczestników do egzaminu na świadectwo kwalifikacji operatora bezzałogowego statku powietrznego z uprawnieniami do przeprowadzania operacji w zasięgu wzroku (VLOS). Szkolenie obejmowało między innymi następujące treści: podstawy prawa lotniczego, w tym klasyfikację i zarządzanie przestrzenią powietrzną, czynnik ludzki w lotnictwie, zasady wykonywania lotów VLOS, w tym odpowiedzialność operatora UAV, zdobywanie informacji o wykorzystywaniu, zamawianiu i uaktywnianiu stref przestrzeni powietrznej, bezpieczeństwo wykonywania lotów w tym rodzaje zagrożeń i procedury awaryjne, obsługę, budowę i zasady działania BSP. W szkoleniu udział wzięło 22 funkcjonariuszy PSP reprezentujących 10 jednostek organizacyjnych PSP (KG PSP, Lubelską, Małopolską, Mazowiecką, Podkarpacką, Podlaską, Pomorską i Warmińsko-Mazurską KW PSP, SGSP i CS PSP w Częstochowie) oraz funkcjonariusza BOR. Zajęcia oraz egzamin prowadzili instruktorzy firmy FLY- TRONIC posiadający licencje egzaminatora UAVO Urzędu Lotnictwa Cywilnego [6]. Szkolenie z wykorzystaniem rzeczywistości wirtualnej, przy istniejącym stanie prawnym, pozwala również na działanie w obszarze poza zasięgiem wzroku (BVLOS) z wykorzystaniem bezzałogowych statków powietrznych cięższych niż 25 kg. Pozwala to na ominięcie ograniczeń formalno-prawnych przy zachowaniu możliwości trenowania wszystkich obowiązujących procedur współpracy. 3. Podstawowe właściwości symulatorów wirtualnych i ich zastosowanie do prowadzenia szkoleń z BSP Jednym z kierunków rozwoju systemów szkoleń specjalistycznych jest stosowanie symulatorów wirtualnych i trenażerów [7], [8], [10], [11]. Pojawienie się na rynku specjalizowanych symulatorów wirtualnych umożliwiających odwzorowanie obiektów z dużą dokładnością znacznie rozwinęło możliwości ich zastosowania do prowadzenia szkoleń specjalistycznych w tym do szkolenia w zakresie bezzałogowych środków powietrznych. Zastosowanie symulatorów wirtualnych do szkolenia ma na celu zastąpienie świata rzeczywistego światem wirtualnym. Takie rozwiązanie dostarcza nowych możliwości w zakresie szkolenia, pozwalając na prowadzenie ćwiczeń w świecie wirtualnym, ale z wykorzystaniem obowiązujących procedur oraz rzeczywistego lub zbliżonego do rzeczywistego wyposażenia [9], [12-15]. BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Możliwości zastosowania symulatorów wirtualnych do prowadzenia szkoleń w zakresie bezzałogowych środków powietrznych wynikają z następujących właściwości tych symulatorów: symulacja przebiegu scenariusza; możliwość budowy i modelowania własnych obiektów modeli BSP, nawet takich które nie istnieją w rzeczywistości; możliwość budowy własnych map z odwzorowaniem rzeczywistych obszarów nawet do 2000 km x 2000 km; możliwość budowy własnych scenariuszy; możliwość programowania warunków atmosferycznych oraz zachowania symulowanego środowiska naturalnego; możliwość ingerencji instruktora w trakcie symulacji co zwiększa realizm prowadzonego ćwiczenia; możliwość programowania zachowania obiektów; możliwość rejestrowania i odtwarzania przebiegu symulacji (ang. AAR - After Action Review). Stosując symulatory wirtualne do wspomagania szkolenia, można osiągnąć następujące korzyści: zmniejszenie kosztów szkoleń; ćwiczenie sytuacji, które są bardzo trudne do odtworzenia w rzeczywistości; ćwiczenie sytuacji, które nie są możliwe do odtworzenia w rzeczywistości ze względu na duże koszty lub duże zagrożenia dla ćwiczących; możliwość ćwiczenia efektywności procedur oraz weryfikacja nowych procedur; możliwość ćwiczenia z użyciem urządzeń, których jeszcze nie wyprodukowano. Zaawansowane środowiska symulacji wirtualnej takie jak VBS3 umożliwiają budowę szerokiego zakresu stanowisk szkoleniowych [16], [17-20]. Środowiska symulacji wirtualnej charakteryzują się dużą wiernością symulowanych działań oraz wysoką jakością zobrazowania. Zasadniczym komponentem środowisk symulacji wirtualnej jest silnik symulacyjny i graficzny, których podstawowym zadaniem jest zarządzanie: symulacją; przetwarzaniem zdarzeń związanych z fizyką podstawowych zjawisk (m.in.: kolizje, interakcje, uderzenia, zderzenia obiektów, balistyka, zjawiska meteorologiczne, efekty działań obiektów); procesem generowania obrazu (m.in.: zobrazowanie terenu, obiektów, animacje, efekty); zachowaniem obiektów (AI) pojedynczych obiektów, np. żołnierzy, ludności cywilnej, zwierząt. 4. Projekt przykładowego modelu wirtualnego bezzałogowego statku powietrznego Budowa modelu wirtualnego przykładowego bezzałogowego środka powietrznego ma na celu odwzorowanie jego zachowania i realizowanych funkcji. Zaprezentowany model wirtualny odwzorowuje następujące funkcje BSP: dynamika i parametry lotu, start i lądowanie, sterowanie parametrami lotu, widok z kamery BSP. sterowanie parametrami kamery (zoom, widok dzienny, termalny i noktowizja). Podstawowym elementem modelu BSP jest jego model 3D oraz odwzorowanie jego wyglądu. Siatkę 3D wykonuje się z wykorzystanie specjalizowanych narzędzi. Rycina 1 przedstawia okno główne aplikacji do projektowania siatek 3D obiektów. Na rycinie widać projekt przykładowego BPL. 78

81 TECHNIQUE AND TECHNOLOGY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ DOI: /bitp Ryc. 1. Okno aplikacji do projektowania siatek 3D obiektów do symulatora wirtualnego [15] Fig. 1. Application window for the design of 3D network of items for a virtual simulator [15] Rycina 2 przedstawia szczegóły modelu, w którym odwzorowano: fizyczne rozmiary poszczególnych elementów konstrukcyjnych, napęd, układ jezdny, zamieszczenie głowicy obserwacyjnej, elementy układu sterowania. Z punktu widzenia szkoleń jednym z najważniejszych elementów bezzałogowca jest głowica obserwacyjna, która w modelu 3D jest odwzorowana z dużą dokładnością i jednocześnie oprogramowana tak, aby umożliwić generowanie odpowiedniego widoku i interakcji z ćwiczącym. Rycina 3 przedstawia przykładowe zobrazowanie głowicy. Model siatki 3D jest tylko jednym z aspektów, które należy zamodelować. Oprócz podstawowej siatki 3D należy zbudować osobne modele odwzorowujące zachowanie obiektu w symulacji wirtualnej: model kolizyjny i rozmieszczenia mas (Geometry), model generowania cienia (ShadowVolume), model do zniszczeń (Fire Geometry) szczególne punkty ulegające zniszczeniu (Hit points), Ryc. 2. Model 3D przykładowego BSP [15] Fig. 2. 3D model of an exemplary UAV [15] Ryc. 3. Model 3D głowicy BSP [15] Fig. 3. 3D model of a UAV head [15] 79

82 TECHNIKA I TECHNOLOGIA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Ryc. 4. Model Geometry i Fire Geometry przykładowego BSP [15] Fig. 4. Model Geometry and Fire Geometry of an exemplary UAV [15] model widoczności dla AI (View Geometry) punkty kontaktu z podłożem (Land Contacts), szczególne punkty (Memory points) Rycina 4 przedstawia przykładowe siatki Geometry i Fire Geometry. W modelu odwzorowywane jest nagrzewanie się elementów napędowych. Efekt nagrzewania elementów obiektu uzyskuje się poprzez definicję tektur odwzorowujących ich tempo i natężenie nagrzewnia w zależności od intensywności pracy (ryc. 5). W symulacji wirtualnej oprócz modelu BSP odwzorowanie musi być również jego otoczenie oraz sytuacja, w której ma być realizowane ćwiczenie. Aby uruchomić określone ćwiczenie, wymagane jest przygotowanie: mapy wirtualnej z odwzorowaniem obszaru działań, urządzeń sterujących do BSP, osoby, która w symulacji wirtualnej odzwierciedla działania ćwiczącego. W dalszej części przedstawiony jest przykładowy scenariusz, który umożliwia prowadzenie działań z wykorzysta- Ryc. 5. Odwzorowanie nagrzewania części napędowych BSP [15] Fig. 5. Heat mapping of the UAV drive [15] Ryc. 6. Mapa wirtualna (widok 2D) okolic terminala lotniczego w Modlinie [17] Fig. 6. Virtual Map (2D view) of the Modlin air terminal surrounding environment [17] 80

83 TECHNIQUE AND TECHNOLOGY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ niem BSP w obrębie terminalna lotniczego w Modlinie. Rycina 6 oraz rycina 7 przedstawiają mapę wirtualną wykonana w symulatorze VBS3 okolic terminala lotniczego w Modlinie. Z wykorzystaniem takiej mapy można prowadzić różnego typu ćwiczenia związane z prowadzeniem działań z zakresu bezpieczeństwa związanego z funkcjonowaniem terminala lotniczego. Przykładowy scenariusz zawiera osobę ćwiczącą, stację sterującą oraz BSP. Rycina 8 przedstawia zobrazowanie 3D przykładowego scenariusza w symulatorze VBS3 do prowadzenia ćwiczeń w zakresie sterowania parametrami lotu oraz obserwacji terenu z wykorzystaniem kamery zamontowanej na BSP. DOI: /bitp Najważniejszym elementem szkolenia z wykorzystaniem BSP jest możliwość sterowania trasą lotu drona oraz obserwacji otoczenia z wykorzystaniem kamery. W momencie uruchomienia scenariusza na ekranie szkolonego pojawia się widok z kamery (ryc. 9), a komputer staje się stacją sterującą BSP. Z wykorzystaniem klawiatury operator (ćwiczący) może wydawać polecenia dronowi. Po wystartowaniu operator może sterować zarówno trasą lotu, jak i kierunkiem patrzenia kamery. Rycina 10 przedstawia przykładowe zobrazowanie z kamery w trybie wolnej obserwacji (ręczne sterowanie kamerą) oraz tryb pracy z zablokowanym punktem obserwacji (automatyczne śledzenie wskazanego punktu). Ryc. 7. Mapa wirtualna (widok 3D) okolic terminala lotniczego w Modlinie [17] Fig. 7. Virtual Map (3D view) of the Modlin air terminal surrounding environment [17] Ryc. 8. Podstawowy scenariusz do ćwiczeń w zakresie wykorzystania BSP [17] Fig. 8. Basic scenario for training in the use of UAV [17] 81

84 TECHNIKA I TECHNOLOGIA BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Ryc. 9. Widok z kamery bsp na lądowisku [17] Fig. 9. A view from the drone camera on land [17] Ryc. 10. Widok z kamery BSP w trakcie lotu [17] Fig. 10. A view from the UAV camera in flight [17] Ryc. 11. Widok z kamery termalnej BSP [17] Fig. 11. A view from a UAV thermal camera [17] Symulator odzwierciedla także widok z wykorzystaniem kamery termalnej, która bardzo często montowana jest w BSP. Rycina 11 przedstawia widok z kamery termalnej działającej w trybach ciepła biel i ciepła czerń. 5. Podsumowanie Zastosowanie symulatorów wirtualnych do szkolenia operatorów BSP stanowi alternatywę dla kosztownych i obarczonych dużym ryzykiem ćwiczeń na rzeczywistym sprzęcie. Symulatory wirtualne pozwalają na prowadzenie szkoleń operatorów BSP we wszystkich dopuszczalnych przepisami Urzędu Lotnictwa Cywilnego zakresach takich jak operacje w zasięgu wzroku (VLOS) oraz poza zasięgiem wzroku 82 (BVLOS) z wykorzystaniem bezzałogowych statków powietrznych cięższych niż 25 kg. Zastosowanie różnorodnych scenariuszy zaimplementowanych w środowisku symulacji wirtualnej umożliwia przeprowadzenie szerokiego zakresu ćwiczeń w tym takich, których ze względów bezpieczeństwa nie przeprowadza się w rzeczywistych warunkach. Ze względu na zaimplementowane właściwości środowiska symulacyjnego istnieje możliwość integracji prowadzonych ćwiczeń. W odpowiednio wyposażonej sali szkoleniowej symulator stanowiska operatora BSP może być elementem szerszego ćwiczenia, w którym uczestniczą inne osoby. Symulatory wirtualne w systemach szkoleniowych znajdują szczególne zastosowanie w ramach zagadnień związa-

85 TECHNIQUE AND TECHNOLOGY Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ nych z bezpieczeństwem i obronnością. Stosowanie rozwiązań zaprezentowanych w niniejszym opracowaniu umożliwia szkolenie zarówno operatorów BSP, jak i zastosowanie BSP (jednego lub wielu) do pozyskiwania informacji stanowiących podstawę podejmowania decyzji. Przykładami takich ćwiczeń są rozpoznania prowadzone przez jednostki wojskowe lub cywilne realizowane w ramach etatowych zadań. Literatura [1] Portal internetowy bezzałogowce.pl, [dostęp: ]. [2] Carichenko S.G., Ekstramalnaya robototekhnika v mchs rossiii zadachi i perspektivy, BiTP Vol. 28 Issue 4, 2012, pp [3] Bezzałogowe statki powietrzne w Polsce. Raport o aktualnym stanie prawnym odnoszącym się do bezzałogowych statków powietrznych (Raport otwarcia), Urząd Lotnictwa Cywilnego, Zespół do spraw bezzałogowych statków powietrznych, Warszawa [4] Eksperyment dron dla Straży Pożarnej [dok. eletr.] bezzalogowce.pl/eksperyment-dron-dla-strazy-pozarnej/ [dostęp: ]. [5] Tuśnio N., Krzysztofik I., Tuśnio J., Zastosowanie bezzałogowych statków powietrznych jako elementów mobilnego systemu monitorowania zagrożeń pożarowych, Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa Vol. 5 Issue 2 (16), 2014, [6] Strona główna Państwowej Straży Pożarnej, [dostęp: ]. [7] Kaczmarczyk A., Kacprzak M., Masłowski A., Wielopoziomowy trening symulacyjny w szkoleniu operatorów urządzeń. Zastosowanie do szkolenia operatorów robotów mobilnych, Elektronika: konstrukcje, technologie, zastosowania Vol. 50 Issue 11, [8] Roguski J., Wantoch-Rekowski R., Szumiec K., Zastosowanie symulacji wirtualnej w zakresie szkolenia operatorów bezzałogowych platform lądowych wykorzystywanych do działań ratowniczo-gaśniczych, BiTP Vol. 36 Issue 4, 2014, pp [9] Wantoch-Rekowski R. (red.), Programowalne środowisko symulacji wirtualnej VBS2, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa [10] Roguski J., Wantoch-Rekowski R., Koszela J., Majka A., Koncepcja symulatora do szkolenia kierowców wozów bojowych PSP w zakresie zadań realizowanych w ramach krajowego systemu ratowniczo-gaśniczego, BiTP Vol. 28 Issue , pp DOI: /bitp [11] Wantoch-Rekowski R., Koszela J., Zastosowania symulatorów do szkolenia w zakresie sytuacji kryzysowych, BiTP Vol. 29 Issue 1, 2013, pp [12] Koszela J., Drozdowski T., Wantoch-Rekowski R., Przygotowanie danych terenowych na potrzeby symulacji wielorozdzielczej, Szybkobieżne Pojazdy Gąsienicowe Vol. 31 Issue 3, 2012, [13] Stopniak M., Wantoch-Rekowski R., Rozwój środowiska symulacji wirtualnej VBS3, Szybkobieżne Pojazdy Gąsienicowe Vol. 34 Issue 1, 2014, [14] Koszela J., Wróblewski P., Szymańska A., Wantoch-Rekowski R., Projekt i implementacja mechanizmów sztucznej inteligencji w środowisku symulacyjnym VBS2, Szybkobieżne Pojazdy Gąsienicowe, Vol. 31 Issue 3, 2012, [15] Serwis internetowy [16] Raport końcowy projektu rozwojowego Nr O ROB 000/ID 1/3 pt. Opracowanie nowoczesnych stanowisk szkoleniowych zwiększających skuteczność działań ratowników KSRG finansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, [17] Koszela J., Szymczyk M., Wantoch-Rekowski R., Raport okresowy zadania VI.9 Opracowanie modeli zachowań osób, jednostek oraz sprzętu Straży Granicznej na potrzeby środowiska symulacji wysokiej rozdzielczości. Projekt rozwojowy nr umowy DOBR/0023/R/ ID3/2013/03 pt. Wirtualny system doskonalenia taktyki ochrony Granicy Państwowej oraz kontroli ruchu granicznego finansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, [18] Wantoch-Rekowski R., Koszela J., Wstępne wymagania dotyczące oprogramowania symulacyjnego poszczególnych stanowisk do demonstratora symulatora pojazdu szynowego, opracowanie w ramach programu DEMONSTRATOR+ nr umowy UOD-DEM-1-501/001 pt. Nowoczesny demonstrator symulatora dla operatorów pojazdów szynowych zwiększający efektywność i bezpieczeństwo ich działania finansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, [19] Wantoch-Rekowski R. Koszela J., Analiza dostępnych technologii i rozwiązań systemowych w obszarze symulacji wirtualnej zdarzeń katastrofy budowlanej, opracowanie w ramach projektu rozwojowego nr umowy DOB-BIO6/03/48/2014 pt. Innowacyjne rozwiązania metod stabilizacji konstrukcji budowlanych i technologicznych w warunkach działań ratowniczych podczas likwidacji skutków katastrofy budowlanej finansowanego ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, [20] Wantoch-Rekowski R. (red.), Technologie projektowania trenażerów i symulatorów w programowalnym środowisku symulacji wirtualnej VBS3, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa *** dr inż. Jacek Roguski adiunkt w Biurze Projektów i Obsługi Badań CNBOP-PIB. Zajmuje się od strony naukowej i praktycznej zagadnieniami ochron osobistych oraz problemami eksploatacji urządzeń i systemów technicznych w jednostkach ochrony przeciwpożarowej. Jest autorem i współautorem szeregu artykułów i monografii oraz wystąpień na konferencjach krajowych i zagranicznych. dr inż. Roman Wantoch-Rekowski od roku 1992 pracownik naukowo-dydaktyczny Wydziału Cybernetyki Wojskowej Akademii Technicznej. Członek Zespołu Badawczego Modelowania, Symulacji i Informatycznego Wspomagania Decyzji w Sytuacjach Konfliktowych i Kryzysowych. Współautor systemów symulacyjnych wdrożonych w Siłach Zbrojnych RP. Autor lub współautor 10 monografii, 26 rozdziałów w monografiach, ponad 30 referatów na konferencjach krajowych oraz ponad 40 na konferencjach zagranicznych. Specjalista w zakresie metod sztucznej inteligencji oraz zastosowania zaawansowanych systemów symulacyjnych do ćwiczeń wspomaganych komputerowo. mgr inż. Maciej Błogowski zastępca kierownika w Zespole Laboratoriów Technicznego Wyposażenia Jednostek Ochrony Przeciwpożarowej CNBOP-PIB. Specjalizuje się w zagadnieniach badania ochron osobistych poddanych działaniu promieniowania cieplnego. 83

86

87 by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp dr inż. Krzysztof Chudyba 1 Przyjęty/Accepted/Принята: ; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: ; Opublikowany/Published/Опубликована: ; DOI: /bitp Bezpieczeństwo pożarowe konstrukcji z betonu według eurokodów (norm PN-EN) Fire Safety for Concrete Structures According to Eurocodes (Codes PN-EN) Пожарная безопасность бетонных конструкций согласно еврокодам (стандартам PN-EN) ABSTRAKT Cel: Celem artykułu jest zaprezentowanie zasad weryfikacji bezpieczeństwa pożarowego konstrukcji z betonu zgodnie z eurokodami (normami PN-EN). Wprowadzenie tych norm do polskiej praktyki projektowej w przypadku analizy konstrukcji w warunkach pożarowych ustanowiło nową jakość w treści i zakresie dodatkowych szczegółowych wymagań, które należy spełnić przy projektowaniu obiektów budowlanych. Wprowadzenie: Zgodnie z ogólnymi zapisami Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 305/2011 (a wcześniej Dyrektywy 89/106/ EWG) oraz postanowieniami normy PN-EN 1990 bezpieczeństwo pożarowe stanowi jedno z podstawowych wymagań przy projektowaniu konstrukcji (obok niezawodności i trwałości). Wytyczne odnośnie zasad ustalania i przyjmowania szczegółowych charakterystyk oddziaływania pożarowego zamieszczono w normie PN-EN Części 1-2 poszczególnych eurokodów konstrukcyjnych (dla konstrukcji z betonu PN-EN ) podają metody weryfikacji odporności ogniowej elementów konstrukcyjnych, przy czym określenia szczegółowych wymagań odporności ogniowej (w odniesieniu do nośności i/lub funkcji separacyjnej R, EI, REI) dla elementów konstrukcyjnych budynków dokonuje się w oparciu o regulacje krajowe. Analizowane zagadnienia: W artykule opisano różne możliwe do przyjęcia modele pożaru (standardowe; naturalne uproszczone, zaawansowane) oraz informacje o zasadach weryfikacji konstrukcji budowlanych dla warunków pożarowych. Scharakteryzowano zachowanie konstrukcji z betonu w warunkach pożaru, wskazując podstawowe parametry materiałowe dla betonu i stali zbrojeniowej determinujące zachowanie elementów konstrukcyjnych w sytuacji pożaru i jednocześnie niezbędne do przeprowadzenia analizy konstrukcji. Zidentyfikowano główne obszary zainteresowań badawczych w zakresie problematyki odporności ogniowej konstrukcji betonowych. Podano metody weryfikacji odporności ogniowej konstrukcji z betonu obejmujące: badania ogniowe, metody opisowe, uproszczone i zaawansowane metody obliczeniowe. Omówiono szczegółowo wybrane metody analizy zamieszczone w normie PN-EN Przedstawiono dodatkowo podstawowe informacje w zakresie analizy i klasyfikacji uszkodzeń pożarowych konstrukcji z betonu, co stanowi element niezbędny dla przeprowadzania oceny stanu technicznego konstrukcji po pożarze i wnioskowania o poziomie bezpieczeństwa takiej konstrukcji. Podsumowanie: W podsumowaniu zestawiono najważniejsze informacje o obowiązującej aktualnie wg Eurokodów procedurze projektowania konstrukcji z betonu z uwagi na warunki pożarowe (obejmującej analizę termiczną i mechaniczną dla założonego scenariusza pożarowego) i możliwych do zastosowania metodach weryfikacji odporności ogniowej elementów konstrukcyjnych. Słowa kluczowe: bezpieczeństwo pożarowe, konstrukcje z betonu Typ artykułu: artykuł przeglądowy ABSTRACT Aim: The purpose of this paper is to present the principles of fire safety verification for concrete structures in accordance with Eurocodes (PN- EN norms). Introduction of these codes into Polish design practice, for analysis of structures exposed to fire conditions, set a new dimension in the content and range of additional detailed requirements, which need to be satisfied during the building design stage. Introduction: In compliance with Regulation (EU) No 305/2011 of the European Parliament and of the Council (previously EC Directive 89/106), and provisions of PN-EN 1990, fire safety constitutes one of the basic requirements for structure design (apart from durability and reliability). Guidelines for the determination of specific fire interaction characteristics are included in PN-EN Parts 1-2 of individual structural Eurocodes (PN-EN for concrete structures) and reveal verification methods for fire resistance of structural elements. Whereas the determination of specific detailed fire resistance requirements (load bearing and/or separating functions R, EI, REI), for structural elements of buildings, are based on national regulations. Analyzed issues: The article describes a range of potentially acceptable fire models (standard; natural simplified or advanced) as well as provides information about principles for verification of structures for fire conditions. Additionally, the study characterized behaviour of concrete structures in fire conditions, indicating the basic material parameters for concrete and reinforced steel, which determine the behaviour of structural elements in such conditions and provide the basis for a structural analysis. The major area of research interest, involving the determination of concrete structures fire resistance, was achieved. The study imparted fire resistance verification methods for concrete structures, which included; fire tests, 1 Politechnika Krakowska / Cracow University of Technology; kchudyba@op.pl; 85

88 SZKOLENIA I PROPAGOWANIE WIEDZY BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp descriptive techniques, simplified and advanced calculation methods. Some selected methods from PN-EN are described in detail. Additionally, key information was presented, which dealt with analysis and classification of fire damage to concrete structures. Both are essential elements for an assessment of the technical condition of structures after a fire and conclusions concerning the level of safety for such structures. Summary: The study highlighted most significant information concerning obligatory Eurocodes procedures relating to the design of concrete structures, which may be exposed to the influence of fire. This encapsulated a thermal and mechanical analysis for assumed fire scenarios and techniques with a potential for application in the verification of fire resistance of structural elements. Keywords: fire safety, concrete structures Type of article: review article АННОТАЦИЯ Цель: Цель данной статьи представить правила проверки пожарной безопасности бетонных конструкций в соответствии с еврокодами (стандартами PN-EN). Введение этих стандартов в польскую практику проектирования относительно анализа конструкций в условиях пожара позволило качественно улучшить их содержание и объем дополнительных детальных требований, которые должны быть соблюдены при проектировании строительных объектов. Введение: В соответствии с общими положениями Регламента Европейского парламента и Совета ЕС номер 305/2011 (а ранее - Директивы 89/106 /EWG) и положениями стандарта PN-EN 1990 требования пожарной безопасности - это одни из важнейших требований при проектировании конструкции (вместе с надежностью и долговечностью). Руководства по правилам определения и применения конкретных характеристик пожарного воздействия приведены в стандарте PN-EN Части 1-2 отдельных строительных еврокодов (для бетонных конструкций - PN-EN ) описывают методы проверки огнестойкости конструктивных элементов, при чем специфические требования к огнестойкости (относительно грузоподъемности и / или разделительной функции - R, EI, REI) конструктивных элементов здания определяются на основе национальных положений. Анализируемые вопросы: В статье описываются разные возможные для применения модели пожара (стандартные, естественные - упрощенные, расширенные), а также содержится информация о правилах проверки безопасности строительных конструкций в условиях пожара. Проведена характеристика поведения бетонных конструкций в условиях пожара с указанием основных характеристик бетона и арматурной стали, которые определяют поведение конструктивных элементов в случае пожара и, которые, в то же время, необходимы для проведения анализа конструкции. Определены основные направления научных интересов относительно вопросов огнестойкости бетонных конструкций. Указаны методы проверки огнестойкости бетонных конструкций, которые включают в себя огневые испытания, описательные методы, упрощенные и расширенные вычислительные методы. Подробно обсуждались избранные методы анализа, содержащиеся в стандарте PN-EN Кроме того, указана основная информация об анализе и классификации повреждений бетонных конструкций при воздействии пожара. Такой анализ необходим для проведения оценки технического состояния конструкции после пожара и решения об уровне безопасности такой конструкции. Заключение: В заключении кратко собрана важнейшая информация о действующей сейчас в соответствии с еврокодами процедуре проектирования бетонных конструкций с точки зрения условий пожара (которая охватывает термический и механический анализ для предполагаемого пожарного сценария) и возможных для применения методов проверки огнестойкости структурных элементов. Ключевые слова: пожарная безопасность, бетонные конструкции Вид статьи: обзорная статья 1. Wprowadzenie Normy europejskie do projektowania konstrukcji budowlanych (eurokody oznaczone w Polsce symbolem PN-EN) obejmują swym zakresem całe spektrum zagadnień: od sformułowania ogólnych reguł projektowania, poprzez podanie zasad ustalania rodzajów i określania wartości oddziaływań na konstrukcje aż po szczegółowe kwestie dotyczące obliczania konstrukcji, które wykonywane mogą być z różnych materiałów (beton, stal, drewno, ceramika, aluminium), bądź też odnoszące się do specyficznych zagadnień projektowych (geotechnika, wpływy sejsmiczne, oddziaływania pożarowe). Wprowadzenie norm PN-EN do polskiej praktyki projektowej w przypadku analizy konstrukcji w warunkach pożarowych ustanowiło nową jakość w treści i zakresie dodatkowych szczegółowych wymagań, które należy spełnić przy projektowaniu obiektów budowlanych. Podstawowe wymagania formułowane w normach do projektowania konstrukcji budowlanych dotyczą trwałości i niezawodności. Zgodnie z postanowieniami ogólnymi Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (EU) nr 305/2011 [1] oraz wymaganiami normy PN-EN 1990 [2] obiekty budowlane muszą być dodatkowo tak zaprojektowane i wykonane, aby w przypadku pożaru: nośność konstrukcji mogła być zapewniona przez założony czas, powstanie i rozprzestrzenianie się ognia i dymu w obiektach było ograniczone, rozprzestrzenianie się ognia na sąsiednie obiekty było ograniczone, mieszkańcy mogli opuścić obiekt lub być uratowani w inny sposób, uwzględnione zostało bezpieczeństwo ekip ratowniczych. Podstawowe wymagania mogą być spełnione poprzez stosowanie w krajach członkowskich odpowiednich elementów strategii bezpieczeństwa pożarowego, takich jak konwencjonalne (normowe) lub rzeczywiste/naturalne (parametryczne) scenariusze pożarowe, łącznie ze środkami biernej lub aktywnej ochrony przeciwpożarowej. Zgodnie z normą PN-EN 1990 [2] pożar traktowany jest w analizie konstrukcji jako wyjątkowa sytuacja obliczeniowa, podobnie jak wybuch, uderzenie czy konsekwencje lokalnego zniszczenia konstrukcji. Zasady ustalania oddziaływań w sytuacji pożaru określone zostały w normie PN-EN [3] i są one wspólne dla wszystkich stosowanych materiałów konstrukcyjnych. Szczegółowe metody weryfikacji odporności ogniowej konstrukcji wykonanych z różnych materiałów podane są w częściach 1-2 odpowiednich eurokodów konstrukcyjnych (np.: dla konstrukcji z betonu w normie PN -EN [4]). Odpowiednie części eurokodów konstrukcyjnych dla sytuacji pożaru dotyczą specyficznych aspektów biernej ochrony przeciwpożarowej z uwzględnieniem projektowania konstrukcji w celu zapewnienia wymaganej nośności i ograniczenia rozprzestrzeniania się ognia. W przypadku konstrukcji z betonu zagadnienia projektowania konstrukcji w sytuacji pożaru należy rozpatrywać łącznie z ogólnymi zasadami projektowania i zasadami dla budynków sformułowanymi w normie PN-EN [5]. Wymagane funkcje i poziomy właściwości użytkowych mogą zostać określone albo pod kątem normowych (standar- 86

89 TRAINING AND KNOWLEDGE PROMOTION Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ОБУЧЕНИЕ И ПРОПАГАНДИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ dowych) klasyfikacji odporności ogniowej (zwykle podawanych w krajowych przepisach pożarowych), albo jeśli pozwalają na to krajowe przepisy pożarowe przez odwołanie się do zasad inżynierii bezpieczeństwa pożarowego w celu oceny biernych i aktywnych środków ochrony przeciwpożarowej. Dodatkowe wymagania dotyczące na przykład: możliwej instalacji i konserwacji systemów tryskaczowych, warunków użytkowania budynków lub strefy pożarowej, stosowania zaaprobowanych instalacji i materiałów pokrywających (łącznie z ich utrzymaniem) nie są podane w PN-EN [3], ponieważ są przedmiotem odrębnych ustaleń dokonywanych przez kompetentne instytucje. Elementy układu konstrukcyjnego (płyty, belki, słupy, ściany) odgrywają w budynkach dwie zasadnicze funkcje: nośną i separacyjną/oddzielającą. Spełnienie pierwszej funkcji zapewnia zachowanie nośności i stateczności budynku, drugiej szczelności (ograniczenie penetracji płomieni i gorących gazów przez rysy i otwory) oraz izolacyjności (ograniczenie przyrostu temperatury na powierzchniach niepoddanych bezpośredniemu działaniu ognia). Należy podkreślić, że określenia szczegółowych wymagań odporności ogniowej (w odniesieniu do nośności i/lub funkcji separacyjnej R, EJ, REJ) dla elementów konstrukcyjnych budynków dokonuje się w oparciu o regulacje krajowe [6], natomiast odpowiednie normy PN-EN (np. PN-EN [4] w przypadku konstrukcji z betonu) służą do weryfikacji tak ustalonych wymagań. W praktyce polskiej przed wprowadzeniem eurokodów, projektowanie z uwagi na warunki pożarowe odbywało się zwykle z wykorzystaniem informacji zawartych w Instrukcji ITB [7]. 2. Ogólna charakterystyka oddziaływań pożarowych Oddziaływania w sytuacji pożaru określa się na podstawie normy PN-EN [3], która jest przeznaczona do stosowania przez inwestorów (np. dla opracowania ich szczegółowych wymagań), projektantów, wykonawców oraz przez właściwe władze publiczne. Pożar rzeczywisty cechuje zmienność czasu trwania, szybkości przyrostu temperatury oraz maksymalnej osiągniętej temperatury, w zależności od wielu czynników takich jak: wielkość i geometria pomieszczenia, ilość i rozkład materiałów palnych, warunki wentylacji, właściwości termiczne otoczenia pomieszczenia itp. Co więcej, temperatura gazu może być zmienna w obrębie pomieszczenia. Pomieszczenie w sytuacji pożaru rozumiane jest jako przestrzeń w budynku DOI: /bitp rozciągająca się na obszar jednej lub kilku kondygnacji, wydzielona w taki sposób, że rozprzestrzenianie się ognia poza ten obszar jest ograniczone. Dla każdego obliczeniowego scenariusza pożaru należy określić w odpowiednich strefach pożarowych przebieg temperatury w czasie, czyli pożar obliczeniowy. Jeżeli nie postanowiono inaczej, to pożar obliczeniowy może być uwzględniony w tym samym czasie tylko w jednej strefie pożarowej budynku. W konstrukcjach, w stosunku do których władze krajowe ustalają wymagania w zakresie odporności ogniowej można przyjmować, że odpowiedni pożar obliczeniowy jest pożarem standardowym. Oddziaływania termiczne określa w ogólności strumień ciepła netto na powierzchnię elementu, którego to wartość należy ustalać z uwzględnieniem przepływu ciepła przez konwekcję i radiację. Wśród stosowanych w analizie termicznej modeli pożaru wyróżnić można: normowe/nominalne krzywe temperatura-czas (krzywa standardowa wg ISO 834, krzywa pożaru zewnętrznego, krzywa węglowodorowa HC) oraz modele naturalne (uproszczone pożary strefowe i pożary zlokalizowane, zaawansowane jednostrefowe, wielostrefowe, z wykorzystaniem numerycznej mechaniki płynów). Na ryc. 1 przedstawiono graficznie zależności temperatura gazu czas dla nominalnych scenariuszy pożarowych. Uproszczone modele naturalne pożaru oparte są na specyficznych parametrach fizycznych z ograniczonym zakresem stosowania. W przypadku pożarów strefowych zakłada się równomierny rozkład temperatury w funkcji czasu. Zaleca się przy tym określanie temperatury gazu na podstawie fizycznych parametrów uwzględniających co najmniej gęstość obciążenia ogniowego i warunki wentylacji. Dla elementów zewnętrznych radiacyjny strumień ciepła należy obliczać jako sumę udziałów składowych pochodzących ze strefy pożarowej i od płomieni wydobywających się z otworów. Dla elementów wewnętrznych strefy pożarowej przy obliczaniu temperatury gazu w strefie można stosować parametryczne krzywe temperatura czas. Zakładają one podobnie jak krzywe nominalne równomierny rozkład temperatury w pomieszczeniu, ale aktualna temperatura w czasie zależy od dodatkowych parametrów (ilość i rodzaj materiałów palnych w pomieszczeniu, warunki wentylacji, właściwości cieplne stropów i ścian ograniczających pomieszczenie, itp.). Modele zaawansowane pożaru powinny uwzględniać właściwości gazu oraz wymianę masy i energii. W takim przypadku obciążenie ogniowe jest zwykle określane po- Ryc. 1. Przebiegi zależności temperatura czas dla krzywych standardowych według [3] Fig. 1. Temperature time relationships for standard curves according to [3] 87

90 SZKOLENIA I PROPAGOWANIE WIEDZY przez obliczeniową gęstość obciążenia ogniowego. Zaleca się przyjmowanie tej wartości jako wynikającej z pomiarów lub w szczególnych przypadkach ustalonej na podstawie wymagań podanych w przepisach krajowych w zakresie odporności ogniowej. Obliczeniowa gęstość obciążenia ogniowego może być wyznaczana na podstawie klasyfikacji krajowej obciążenia ogniowego wynikającego ze sposobów użytkowania lub ściśle dla pojedynczego projektu przez sporządzenie opinii technicznej obciążenia ogniowego. Zgodnie z normą [3] obliczeniowa wartość obciążenia ogniowego jest określana jako: q f, d = q f, kmδ q1δ q2 δ n BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp q f,k wartość charakterystyczna gęstości obciążenia ogniowego na m 2 powierzchni zależna od sposobu użytkowania i rodzaju pomieszczenia tabela 1. m współczynnik wypalenia, d q1 częściowy współczynnik bezpieczeństwa uwzględniający ryzyko wystąpienia pożaru z uwagi na rozmiary pomieszczenia tabela 2, d q2 częściowy współczynnik bezpieczeństwa uwzględniający ryzyko pożaru z uwagi na przeznaczenie pomieszczenia tabela 3, 10 i=1 δ n = δ ni współczynnik uwzględniający różne typy działań zwalczających ogień tabela 4. Tabela 1. Wartości charakterystyczne gęstości obciążenia ogniowego q f,k [MJ/m 2 ] według [3] Table 1. Characteristic values for fire load density q f,k [MJ/m 2 ] according to [3] Sposób użytkowania ( Rodzaj pomieszczenia) Exploitation (Space type) Wartość średnia / Mean value 80% fraktyl (rozkład Gumbela) / 80% fractile (Gumbel s distribution) Szpitale (pokoje) / Hospitals (rooms) Hotele (pokoje) / Hotels (rooms) Biblioteki /Libraries Biura / Offices Klasy szkolne / Class-rooms Centra handlowe / Commercial centres Teatry i kina / Theaters and cinemas Mieszkania / Apartments Komunikacja (przestrzenie publiczne) / Communication (public spaces) Tabela 2. Wartości częściowych współczynników bezpieczeństwa d q1 według [3] Table 2. Values for partial safety factors d q1 according to [3] Pole powierzchni pomieszczenia powierzchnia podłogi strefy pożarowej A f [m 2 ] / d q1 Space area fire compartment zone floor area A f [m 2 ] 25 1, , , , ,13 Tabela 3. Wartości częściowych współczynników bezpieczeństwa d q2 według [3] Table 3. Values for partial safety factors d q2 according to [3] Przykłady sposobów użytkowania obiektów / Examples of building exploitation Muzea, galerie, baseny / Museums, galleries, swimming-pools 0,78 Biura, budynki mieszkalne, hotele, obiekty przemysłu papierniczego / Offices, apartament buildings, hotels, paper-industry premises 1,00 Zakłady wytwarzające urządzenia i silniki / Factories producing machinery and engines 1,22 Laboratoria chemiczne, sklepy z farbami / Chemical laboratories, shops selling paint 1,44 Wytwórnie fajerwerków lub farb / Fire-works or paint manufactures 1,66 d q2 Tabela 4. Wartości współczynników d ni według [3] Table 4. Values of d ni factors according to [3] Automatyczne gaszenie ognia / Automatic extinguishing of fire Automatyczne wykrywanie pożaru / Automatic fire detection Samoczynny wodny system gaszący / Automatic water extinguish system d n1 0,61 Niezależne zaopatrzenie w wodę / Independent water supply d n2 0,7 1,0 Samoczynna detekcja pożaru detekcja ciepła / Automatic fire detection heat detection d n3 0,87 Samoczynna detekcja pożaru detekcja dymu / Automatic fire detection smoke detection d n4 0,73 Automatyczne powiadamianie straży pożarnej / Automatic fire brigade notification d n5 0,87 88

91 TRAINING AND KNOWLEDGE PROMOTION Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ОБУЧЕНИЕ И ПРОПАГАНДИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ DOI: /bitp Środki walki z ogniem (ręczne tłumienie pożaru) / Firefighting method (manual fire dousing) Miejscowe zawodowe brygady straży pożarnej / Local professional fire brigades d n6 0,61 Zamiejscowe brygady publicznej straży pożarnej / Distant State Fire Service units d n7 0,78 Bezpieczne drogi ewakuacyjne i drogi dostępu / Safe evacuation and access ways d n8 lub/or 0,9 1,0 1,5 Urządzenia do zwalczania pożaru / Firefighting equipment d n9 1,0 1,5 Systemy oddymiania / Smoke extraction d n10 1,0 1,5 Obciążenie ogniowe powinno uwzględniać wszystkie elementy palne wyposażenia budynku i elementy palne konstrukcji, wliczając okładziny, wykładziny i inne wykończenia. Przy braku szczegółowych danych odnośnie sposobu użytkowania, gęstości obciążenia ogniowego mogą być określone dla poszczególnego projektu na podstawie opinii technicznej obciążeń ogniowych wynikających z użytkowania. Obciążenia ogniowe i ich miejscowe rozmieszczenie należy wtedy oceniać, uwzględniając przewidziane użytkowanie, wyposażenie i instalacje, a także możliwe zmiany funkcji obiektu w czasie. 3. Ogólne zasady weryfikacji konstrukcji dla warunków pożarowych Kompletna procedura projektowania konstrukcji w warunkach pożarowych powinna uwzględniać zachowanie układu konstrukcyjnego w podwyższonych temperaturach, potencjalne oddziaływanie ciepła, korzystne efekty zastosowania aktywnych i biernych systemów ochrony przeciwpożarowej oraz ważność obiektu (konsekwencje zniszczenia). Aktualnie możliwe jest stosowanie takich procedur projektowych, które uwzględniają wymienione powyżej elementy i wykazanie w efekcie, że konstrukcja lub jej elementy zapewnią odpowiednie właściwości użytkowe w warunkach rzeczywistego pożaru. Jednakże w przypadku, gdy procedura projektowa dotyczy pożaru standardowego (normowego), to system klasyfikacji, który wymaga określonych okresów odporności ogniowej, uwzględnia choć nie w sposób bezpośredni opisane wyżej cechy i niepewności. Alternatywne procedury projektowania mogą bazować na podejściu tradycyjnym lub opartym na właściwościach użytkowych. Podejście tradycyjne operuje pożarami normowymi generującymi oddziaływania termiczne, natomiast podejście oparte na właściwościach użytkowych, posługujące się zasadami inżynierii bezpieczeństwa pożarowego, korzysta z oddziaływań termicznych opartych na parametrach fizycznych i chemicznych. Metody podane w PN-EN [3] stosuje się do budynków z obciążeniem ogniowym, które odnosi się do obiektu i jego użytkowania. Norma dotyczy oddziaływań termicznych i mechanicznych, natomiast nie znajduje zastosowania do analizy uszkodzeń konstrukcji po pożarze. W uzupełnieniu ogólnych ustaleń normy PN-EN 1990 [2] przyjmuje się następujące założenia: uwzględniony w projekcie system zabezpieczenia przeciwpożarowego (czynny lub bierny) będzie odpowiednio utrzymany, odpowiedni projektowy scenariusz pożaru zostanie wybrany przez wykwalifikowane i doświadczone osoby albo zostanie przyjęty na podstawie odpowiednich przepisów krajowych. Procedura projektowa dla warunków oddziaływania pożarowego dla konstrukcji obejmuje następujące elementy: wybór odpowiedniego scenariusza pożarowego, ustalenie odpowiadającego temu scenariuszowi pożaru obliczeniowego, określenie przebiegu zmian temperatury w elementach konstrukcyjnych (analiza termiczna) w czasie trwania pożaru, ustalenie mechanicznej odpowiedzi konstrukcji poddanej oddziaływaniu pożaru (analiza mechaniczna), sprawdzenie odpowiednich warunków zachowania odporności ogniowej. Przeprowadzając analizę termiczną w elemencie, należy uwzględnić położenie obliczeniowego pożaru względem tego elementu. W elementach zewnętrznych zaleca się uwzględnianie oddziaływania pożaru przez otwory w ścianach zewnętrznych i dachach. Dla oddzielających ścian zewnętrznych należy w ogólnym przypadku uwzględniać oddziaływania pożaru zarówno od wewnątrz (z odpowiedniej strefy pożarowej), jak i od zewnątrz (z innej strefy pożarowej). Mechaniczna odpowiedź konstrukcji zależy w ogólności od oddziaływań termicznych oraz wpływu tych efektów na właściwości materiałowe i oddziaływania mechaniczne pośrednie, jak również od bezpośredniego efektu oddziaływań mechanicznych. Analizę mechaniczną należy przeprowadzać przy założeniu takiego czasu trwania, jak dla analizy termicznej. Sprawdzenie odporności ogniowej może się odbywać w odniesieniu do: czasu: t fi,d ³ t fi,req nośności: R fi,d,t ³ E fi,d,t temperatury: q d q cr,d t fi,d obliczeniowa wartość odporności ogniowej, t fi,req wymagana odporność ogniowa, R fi,d,t obliczeniowa wartość nośności elementu w sytuacji pożaru po czasie t, E fi,d,t obliczeniowa wartość efektu oddziaływań w sytuacji pożaru po czasie t, q d obliczeniowa wartość temperatury materiału, q cr,d obliczeniowa wartość temperatury krytycznej. Wymuszone oraz ograniczone wydłużenia i deformacje spowodowane zmianami temperatury w wyniku pożaru wywołują efekty oddziaływań, tj. siły i momenty, które należy uwzględniać w analizie konstrukcji. W szczególności, przy ocenie oddziaływań pośrednich należy uwzględniać: ograniczenia wydłużenia termicznego samych elementów (np. słupów w wielokondygnacyjnych konstrukcjach ramowych ze sztywnymi ścianami), różnicowanie wydłużenia termicznego elementów statycznie niewyznaczalnych (np. ciągłych płyt stropowych), gradienty termiczne w przekroju wywołujące naprężenia wewnętrzne, wydłużenia termiczne elementów przylegających (np. przemieszczenie głowicy słupa spowodowane wydłużeniem płyty stropowej), wydłużenia termiczne elementów wpływających na inne elementy znajdujące się poza strefą pożarową. Oddziaływania pośrednie od elementów przylegających mogą zostać pominięte, jeżeli wymagania bezpieczeństwa pożarowego dotyczą elementów w standardowych warunkach pożarowych. Jednoczesne występowanie sytuacji pożaru wraz z innymi niezależnymi oddziaływaniami wyjątkowymi nie wymaga uwzględnienia. W zależności od wyjątkowych sytuacji obliczeniowych może jednakże zaistnieć potrzeba uwzględnienia dodatkowych oddziaływań w czasie trwania pożaru, np. uderzenia na skutek zniszczenia elementów konstrukcyjnych lub ciężkich maszyn. Dla ścian oddzielenia przeciwpożarowego (ścian ogniowych) może być także wymagane sprawdzenie (wg normy PN-EN [8]) nośności tych elementów dla przeniesienia obciążenia poziomego od uderzenia. Nie zaleca się uwzględniania redukcji obciążeń spowodowanej spale- 89

92 SZKOLENIA I PROPAGOWANIE WIEDZY niem. Przypadki, w których obciążenie śniegiem z powodu jego stopienia się nie musi być uwzględniane, należy oceniać indywidualnie. BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Zachowanie konstrukcji z betonu w warunkach pożarowych W sytuacji pożaru beton wykazuje wiele pozytywnych właściwości: jest niepalny jako materiał, nie emituje dymu ani żadnych szkodliwych substancji przy spalaniu, zapewnia dobrą izolacyjność termiczną. Otulina betonowa zapewnia naturalną ochronę dla prętów zbrojeniowych w elementach żelbetowych. Jednakże w trakcie działania ognia na konstrukcję, temperatura w betonie stopniowo wzrasta, powodując wydłużenie termiczne składników betonu, parowanie wilgoci, przyrost ciśnienia w porach oraz pogorszenie właściwości mechanicznych betonu i stali zbrojeniowej. Sytuacja pożaru wprowadza wysokie gradienty temperatury, a w wyniku tego gorące warstwy powierzchniowe elementów wykazują tendencje do oddzielania się i odłupywania (niekiedy w sposób bardzo gwałtowny) od chłodniejszego wnętrza elementu. Pęknięcia łatwiej powstają w złączach, w źle zagęszczonych obszarach betonu oraz w płaszczyznach prętów zbrojenia. Z chwilą, gdy pręty zbrojeniowe zostaną odsłonięte i narażone na bezpośrednie oddziaływanie wysokiej temperatury, w szybkim tempie tracą swoje właściwości mechaniczne, powodując w efekcie spadek nośności elementu żelbetowego. Szczegółowe charakterystyki przyrostu temperatury w czasie, maksymalnej temperatury i czasu trwania pożaru zasadniczo determinują zachowanie konstrukcji. Stąd też projektowanie powinno bazować na realistycznych scenariuszach pożarowych. Przy szybkich przyrostach temperatury szczególnie zewnętrzne warstwy betonu są poddane działaniu wysokiej temperatury. Jej rozkład wewnątrz elementu uzależniony jest nie tylko od maksymalnej temperatury na powierzchni zewnętrznej, ale także od czasu trwania pożaru, przebiegu temperatury w czasie, geometrii elementu czy właściwości zastosowanego typu betonu. W budynkach maksymalna temperatura zwykle nie przekracza poziomu ok C, a czas trwania pożaru wynosi od kilku minut do maksymalnie kilku godzin. W przypadku tuneli ogień rozwija się szybciej (nawet do 1000 C w kilka minut), maksymalna temperatura jest wyższa (do C), a czas trwania pożaru dłuższy nawet do kilkudziesięciu godzin. W warunkach pożarowych analizę konstrukcji można przeprowadzać na poziomie wydzielonego elementu, dla części konstrukcji oraz globalnie dla całej konstrukcji. Modele pożaru stosowane do analizy mogą także wykazywać różny stopień złożoności i dokładności od pożarów nominalnych (standardowych) do pożarów rzeczywistych wielo-parametrycznych. W obrębie poszczególnych kombinacji modelu pożaru i poziomu analizy konstrukcji zastosowanie mogą znajdować różne metody weryfikacji odporności ogniowej konstrukcji: dane tabelaryczne (metody opisowe), uproszczone lub zawansowane metody obliczeniowe, badania ogniowe, kombinacje różnych tych metod. Zachowanie konstrukcji z betonu w warunkach pożarowych determinowane jest poprzez dwie zasadnicze grupy właściwości materiałowych: termiczne/fizyczne oraz mechaniczne. W celu dokonania realistycznej oceny pracy konstrukcji z betonu w warunkach pożarowych niezbędne jest określenie tych podstawowych właściwości materiałowych zarówno dla betonu, jak i dla stali zbrojeniowej. Określenie rozkładu temperatur w elemencie poddanym działaniu ognia według odpowiednio przyjętego scenariusza pożarowego jest niezbędnym etapem w procesie projektowania w warunkach pożaru. Wiarygodność uzyskanych temperatur zależy od realistycznego i poprawnego przyjęcia podstawowych parametrów określających właściwości termiczne betonu i stali zbrojeniowej: wydłużalności termicznej ciepła właściwego, przewodnictwa cieplnego. Wraz ze wzrostem temperatury w betonie zachodzi szereg procesów, które skutkują istotnymi zmianami w jego właściwościach mechanicznych. Zachowanie betonu zależy w znacznym stopniu od jego składu, ale generalnie po przekroczeniu temperatury ok. 300 C następuje spadek wytrzymałości dla betonów zwykłej wytrzymałości, zaś przy dalszym wzroście temperatury, powyżej ok. 600 C, beton staje się praktycznie nieprzydatny jako materiał konstrukcyjny ze względu na dużą (nawet ponad 50-procentową) redukcję wytrzymałości na ściskanie. W przypadku betonów wysokiej wytrzymałości znaczące redukcje wytrzymałości na ściskanie (na poziomie 30 50%) mogą wystąpić już w temperaturach C. Przy projektowaniu elementów żelbetowych (płyt, belek, słupów, ścian) szczególnie istotnym parametrem staje się temperatura w zbrojeniu. Należy wziąć pod uwagę fakt, że temperatura w zbrojeniu nie jest równa temperaturze na powierzchni zewnętrznej betonu elementu konstrukcyjnego. Maksymalna wartość temperatury wewnątrz przekroju zostaje osiągnięta później niż na powierzchni i może wystąpić nawet w fazie chłodzenia, a nie przyrostu temperatury na zewnątrz elementu. Podstawowe parametry mechaniczne określone w funkcji temperatury niezbędne do wykonania obliczeń konstrukcji żelbetowych w sytuacji pożaru to: wytrzymałość betonu na ściskanie i rozciąganie, wytrzymałość stali zbrojeniowej na rozciąganie, współczynniki sprężystości dla betonu i stali zbrojeniowej oraz właściwości odkształceniowe obu materiałów w formie zależności naprężenie-odkształcenie. Określenie całego zestawu właściwości mechanicznych materiałów wymaganych do przeprowadzenia pełnej analizy konstrukcji jest zadaniem skomplikowanym badawczo i technicznie. Szczegółowe informacje odnośnie przyjmowania wartości odpowiednich parametrów materiałowych dla betonu i dla stali zbrojeniowej w funkcji temperatury znaleźć można w licznych źródłach (np. [9-15]). Podstawowe dane i zależności do wykorzystania w obliczeniach zamieszczone zostały także w normie PN-EN [4]. Z uwagi na sposób wykonywania, żelbetowe konstrukcje monolityczne w praktyce stanowią zawsze układy statycznie niewyznaczalne. Typowymi przykładami takich konstrukcji stosowanymi w budownictwie są elementy ciągłe (płyty, belki) oraz ramy złożone z belek i słupów. Zachowanie i bezpieczeństwo statycznie niewyznaczalnych konstrukcji z betonu w temperaturach pożarowych zależy nie tylko od zachowania elementów konstrukcyjnych, ale także od zmienności sił wewnętrznych (redystrybucji) w czasie trwania pożaru. Z uwagi na niskie przewodnictwo cieplne betonu, w przekrojach konstrukcji podczas pożaru pojawia się niejednolite pole temperatury. Jednocześnie następują znaczące deformacje, które ograniczane są przez obecność elementów przylegających. W wyniku pogorszenia właściwości materiałowych sztywności elementów ulegają redukcji. Stąd, siły wewnętrzne w całej konstrukcji podlegają znaczącym redystrybucjom. Zazwyczaj analiza na poziomie elementu konstrukcyjnego może stanowić podstawę do weryfikacji odporności ogniowej - analiza taka jest wystarczająca dla sprawdzenia standardowych warunków pożarowych. W takim podejściu, oddziaływania pośrednie wynikające z wydłużeń termicznych elementów nie są uwzględniane i pomijana jest także mechaniczna odpowiedź konstrukcji z uwzględnieniem czasu. W konstrukcjach statycznie wyznaczalnych wydaje 90

93 TRAINING AND KNOWLEDGE PROMOTION Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ОБУЧЕНИЕ И ПРОПАГАНДИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ DOI: /bitp się to w pełni uzasadnione. Ale dla konstrukcji statycznie niewyznaczalnych można wnioskować, że analiza na poziomie przekroju prowadzić może do wyników po stronie niebezpiecznej. W sytuacji, gdy układy statycznie niewyznaczalne w podwyższonej temperaturze pożarowej ulegają zniszczeniu, deformacje rozwijają się bardzo szybko, a sam proces zniszczenia jest stosunkowo krótki. Trwałe deformacje i intensywne zarysowania po zniszczeniu są wyraźne. Jednakże tempo procesu zniszczenia jest wolniejsze niż dla układów statycznie wyznaczalnych. Regularność i amplituda zmian sił wewnętrznych zależą od typu konstrukcji, sztywności poszczególnych elementów konstrukcyjnych, względnego stosunku sztywności elementów, początkowego poziomu obciążenia i warunków ogrzewania. Układy statycznie niewyznaczalne wytwarzają różne mechanizmy i ulegają zniszczeniu po wystąpieniu kolejnych przegubów plastycznych. W żelbetowych elementach ciągłych (belkach, płytach) poddanych działaniu ognia występują duże deformacje od gradientu temperatury występującego w przekroju. Jeżeli obrót na podporze jest ograniczony, powstają dodatkowe momenty zginające (termiczne) na podporze, co prowadzi do zmiany rozkładu momentów na długości elementu. W takich przypadkach zapewnienie odpowiedniej ilości zbrojenia podporowego (górnego) na podporach pośrednich staje się kwestią kluczową dla zapewnienia odpowiedniej odporności ogniowej elementu. W żelbetowych ramach oddziaływania pożarowe mogą powodować redystrybucję sił wewnętrznych (momentów zginających, sił ścinających i sił podłużnych) w belkach i słupach, a także poprzez wystąpienie dodatkowych przemieszczeń intensyfikować efekty II rzędu w słupach. Zmiany takie mogą być znaczne, a przyrosty wartości sił poprzecznych w słupach mogą skutkować zniszczeniem słupów od ścinania w czasie oddziaływania pożarowego znacznie krótszego niż projektowany. Aktualnie w zakresie problematyki odporności ogniowej konstrukcji betonowych wyróżnić można następujące obszary zainteresowań badawczych: badania materiałowe betonu i stali zbrojeniowej w celu określenia podstawowych parametrów fizycznych, termicznych i mechanicznych materiałów z uwzględnieniem czynnika temperatury pożarowej (np.: [4], [9-15]), projektowanie i stosowanie betonów (zarówno zwykłych, jak i wysokowartościowych BWW) bardziej odpornych na wysokie temperatury oraz z dodatkami poprawiającymi odporność na wybuchowe odpadanie otuliny w wysokich temperaturach (explosive spalling) np.: [4], [9], [16-23], opracowywanie coraz dokładniejszych metod obliczeniowych do analizy konstrukcji w sytuacji pożaru, obejmujących: wymiarowanie na poziomie przekroju dla różnych przypadków obciążeniowych zginanie z siłą podłużną, ścinanie i skręcanie, analizę redystrybucji sił wewnętrznych w konstrukcjach z betonu poddanych działaniu ognia, modelowanie i przewidywanie niekorzystnych zjawisk zachodzących w betonie pod wpływem działania wysokiej temperatury pożarowej oraz ich doświadczalna weryfikacja (np.: [4], [9], [20], [22-29]), analiza i identyfikacja uszkodzeń pożarowych w konstrukcji w kontekście wnioskowania o poziomie bezpieczeństwa konstrukcji, która poddana była działaniu pożaru (np.: [26], [30-32]). 5. Metody weryfikacji odporności ogniowej elementów żelbetowych Podstawowe metody określania i sprawdzania odporności ogniowej elementów oraz konstrukcji żelbetowych PN -EN [4] to: testy ogniowe, dane tabelaryczne, inżynierskie metody obliczeniowe, kombinacje badań i obliczeń. Testy ogniowe obejmują zakres od badań wydzielonych elementów aż do badań konstrukcji w skali naturalnej. Metody obliczeniowe mogą wykazywać różny stopień dokładności: od uproszczonych metod o ograniczonym do pewnej grupy elementów zakresie stosowania aż do skomplikowanych analiz prowadzonych z wykorzystaniem MES. Standardowe testy w komorze ogniowej są prowadzone na wydzielonych elementach i dlatego nie jest wtedy możliwe odwzorowanie obecności, rodzaju i wielkości więzów oraz obecności elementów przylegających. Przewagą badań nad prostymi metodami jest jednak to, że dostarczają one informacji o rzeczywistym rozkładzie temperatury w elemencie i jego deformacjach przy ogrzewaniu, a także o ewentualnych słabych lub wrażliwych miejscach niemożliwych do wykrycia w inny sposób niż w trakcie badań. Obecnie praktyka inżynierska w odniesieniu do projektowania konstrukcji w sytuacji pożaru oparta jest głównie na stosowaniu norm zawierających dane tabelaryczne, które są najprostsze w zastosowaniu. Odpowiednie tabele zawierają minimalne wymiary przekroju różnych typów elementów (płyt, belek, słupów, ścian) i minimalne odległości od osi zbrojenia do powierzchni zewnętrznej, które są niezbędne w celu zapewnienia wymaganej odporności ogniowej. Podane w tabelach normowych wymagania geometryczne stanowią według PN-EN [4] sprawdzone rozwiązania projektowe dla sytuacji standardowego pożaru (patrz ryc. 1) dla czasu działania do 240 minut. Przy spełnieniu wymagań zamieszczonych w tabelach nie są wymagane żadne dodatkowe sprawdzenia odnośnie ścinania, skręcania czy zakotwienia, ale w odniesieniu do wyeliminowania zjawiska odpadania otuliny betonowej należy spełnić wymóg minimalnego zbrojenia przypowierzchniowego. Na ryc. 2 przedstawiono sposób definiowania szerokości przekroju (b) oraz odległości osi zbrojenia (a) dla przekroju prostokątnego i kołowego, które to wielkości stanowią podstawowe parametry geometryczne w metodzie tabelarycznej sprawdzania odporności ogniowej według normy [4]. W tabeli 5 przedstawiono przykładowe wymagania sformułowane dla belek żelbetowych wolno podpartych. Przy korzystaniu z tabel normowych należy każdorazowo zwrócić uwagę na zakres stosowania poszczególnych danych Tabela 5. Minimalne wymiary przekroju i odległości od osi zbrojenia dla belek wolno podpartych według [4] Table 5. Minimum cross-section dimensions and distance from reinforcement axis for simply supported beams according to [4] Odporność ogniowa / Fire resistance R30 R60 R90 R120 R180 R240 80/25 120/40 150/55 200/65 240/80 280/90 Kombinacje: minimalna szerokość / odległość osi zbrojenia [mm] / Combinations: minimum width / distance from reinforcement axis [mm] 120/20 160/15 160/35 200/30 200/45 300/40 240/60 300/55 300/70 400/65 350/80 500/75 200/15 300/25 400/35 500/50 600/60 700/70 91

94 SZKOLENIA I PROPAGOWANIE WIEDZY BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Ryc. 2. Definiowanie wymiarów przekroju w metodzie tabelarycznej według normy [4] Fig. 2. Definitions of cross-section dimensions for tabulated method according to [4] zarówno w odniesieniu do różnych typów elementów konstrukcyjnych (belki, słupy, płyty, ściany), jak i w obrębie tych poszczególnych typów elementów, np.: dla różnych schematów statycznych pracy (belki wolno podparte i belki ciągłe; płyty jedno- i dwu-kierunkowo zbrojone, płyty w stropach płaskich). Dla płyt i belek ciągłych obowiązują ponadto dodatkowe (uzupełniające w stosunku do danych zamieszczonych w tabelach normowych) wymagania, związane z możliwą redystrybucją sił wewnętrznych w elementach konstrukcyjnych w efekcie działania temperatury pożarowej. Metody obliczeniowe zapewniają w efektywny sposób określanie odporności ogniowej konstrukcji. Szczegółowa sytuacja może być analizowana dla odmiennych scenariuszy pożaru, dla różnej geometrii elementów, właściwości materiałowych, warunków obciążenia i podparcia elementów. Wśród stosowanych inżynierskich metod obliczeniowych można wyróżnić trzy kategorie: Uproszczone obliczenia oparte o analizę stanów granicznych. W przypadku, gdy odporność ogniowa określana jest obliczeniowo, pierwszym krokiem jest ustalenie odpowiedzi termicznej konstrukcji w postaci rozkładu temperatury w czasie. Analiza termiczna może być wykonana w zakresie od prostego scenariusza pożaru z jednorodnym rozkładem temperatury gazu do zmiennych warunków temperatury uwzględniających przepływ ciepła za pomocą MES. W najprostszy sposób rozkład temperatury można określić za pomocą profili temperatury dla przekroju betonowego, poddanego działaniu ognia z jednej strony lub z kilku stron jednocześnie, dla różnych czasów trwania pożaru (zarówno dla warunków pożaru standardowego, jak i parametrycznego). Dla zadanych wymiarów przekroju betonowego i przy określonych innych parametrach można takie profile sporządzić w formie pomocy projektowych. Dla stałego przekroju elementu po długości i przy jednorodnym rozkładzie temperatury w pomieszczeniu, profil temperatury będzie jednakowy w każdym przekroju elementu. Znając rozkład temperatury w przekroju, można zastosować technikę obliczeniową bazującą na przekroju zredukowanym (np.: metoda izotermy granicznej 500 C wg normy [4]). Metoda ta znajduje zastosowanie dla żelbetowych przekrojów poddanych działaniu momentu zginającego i siły podłużnej, a jej podstawę stanowi założenie, że grubość uszkodzonej warstwy betonu przy działaniu pożaru równa jest średniej głębokości izotermy 500 O C w strefie ściskanej przekroju. Beton uszkodzony o temperaturze powyżej 500 C nie przenosi żadnych obciążeń i jest pomijany w analizie nośności elementu, podczas gdy pozostały przekrój betonowy zachowuje swoje pełne pierwotne właściwości mechaniczne wytrzymałość na ściskanie i moduł sprężystości. Wpływ temperatury na stal zbrojeniową w przekroju uwzględnia się w tej metodzie, przyjmując w poszczególnych prętach zredukowaną wytrzymałość na rozciąganie zależną od temperatury w prętach (według zależności zamieszczonych w [4]). Uwaga do metody izotermy gra- nicznej dotyczy szczegółowego przyjęcia poziomu tej izotermy, która dobrze opisuje zachowanie betonów na kruszywie krzemianowym. Należy pamiętać, że w ogólnym przypadku wartość izotermy granicznej zależy od składu mieszanki betonowej i ewentualnych różnic w zachowaniu w stosunku do betonów krzemianowych, a w konsekwencji od szybkości spadku wytrzymałości na ściskanie dla konkretnego betonu wraz ze wzrostem temperatury. Dodatkowo, należy zauważyć, że dla betonów wysokiej wytrzymałości z uwagi na ich większą wrażliwość na wpływy wysokiej temperatury na spadek wytrzymałości betonu na ściskanie konieczne jest stosowanie niższej wartości izotermy granicznej. Na ryc. 3 przedstawiono sposób określania przekroju zredukowanego w metodzie izotermy granicznej według normy [4] dla różnych warunków oddziaływania pożarowego. Przykładowe profile temperatury dla przekroju kołowego o średnicy 300 mm dla czasu trwania standardowego oddziaływania pożarowego (według krzywej ISO834 patrz: ryc. 1) zamieszczone jako pomoce projektowe do stosowania tej metody w normie [4] pokazano natomiast na ryc. 4. Ostatecznie weryfikacja odporności ogniowej według metody izotermy granicznej sprowadza się do określenia nośności dla przekroju zredukowanego i zredukowanej wytrzymałości stali zbrojeniowej przy wykorzystaniu procedur sformułowanych dla zwykłych warunków temperatury, czyli zgodnie z normą PN-EN [5]. Innym sposobem uproszczonej analizy dla warunków pożarowych na poziomie przekroju jest zastosowanie procedury przyrostowo-iteracyjnej według zasad podanych w normie [4]. Szczegółowy opis tej metody wraz z przykładowymi wynikami obliczeń zamieszczono w pracy [27]. Analiza cieplno-mechaniczna z wykorzystaniem MES. Zwykle w pierwszym kroku przeprowadza się obliczenia termiczne dla określonego czasu trwania pożaru, potem zaś wyniki te wprowadza się do programu analizy mechanicznej w celu uzyskania rozkładów odkształceń i naprężeń w elemencie lub całej konstrukcji. Nieuwzględnianie w programie efektu migracji wilgoci oznacza, że nie można przewidzieć np. efektów wybuchowego odpadania otuliny betonowej. Kompletna analiza cieplno-wilgotnościowo-mechaniczna z użyciem MES. Pierwszy model tego typu zaproponowano w pracy [24], z pewnymi jednak ograniczeniami co do efektów wilgotnościowych. Bardziej zaawansowany model opracowano np. w ramach programu badawczego HITECOSP [25]. Niezależnie od stosowanej metody obliczeniowej wymaga się, aby wyeliminowany został niekorzystny efekt odpadania otuliny betonowej (spalling). Można to osiągnąć spełniając konkretne wymagania odnośnie mieszanki betonowej (skład, zawartość wilgoci), dodatkowego zbrojenia konstrukcyjnego w strefie przypowierzchniowej albo uwzględniając ten wpływ w analizie elementu. W normie [4] zamieszczono praktyczne wskazówki, dotyczące przede wszystkim betonów wysokiej 92

95 TRAINING AND KNOWLEDGE PROMOTION Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ОБУЧЕНИЕ И ПРОПАГАНДИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ DOI: /bitp Ryc. 3. Oznaczenia wymiarów przekroju zredukowanego w metodzie obliczeniowej według [4]: a) przekrój poddany działaniu ognia z trzech stron wraz ze strefą rozciąganą, b) przekrój poddany działaniu ognia z trzech stron wraz ze strefą ściskaną, c) przekrój poddany działaniu ognia ze wszystkich stron Fig. 3. Reduced cross-section dimensions for the simplified calculation method according to [4]: a) cross-section subjected to fire action from three sides with tensile zone, b) cross-section subjected to fire action from three sides with compressive zone, c) cross-section subjected to fire action from all four sides Ryc. 4. Przykładowy profil temperatury dla przekroju kołowego według [4] średnica przekroju 300 mm, czas trwania pożaru standardowego 60 minut (z uwagi na symetrię przekroju i profili temperatury przedstawiono tylko ¼ całego profilu dla przekroju). Fig. 4. Example of temperature profile for a circular cross-section according to [4] cross-section diameter 300 mm, standard fire duration 60 min 9due to cross-section and profile symmetry only a ¼ of the whole profile is presented) wytrzymałości, odnośnie metod ograniczenia możliwości wystąpienia tego zjawiska. 6. Uszkodzenia pożarowe i ocena stanu technicznego konstrukcji z betonu po pożarze Zakres normy PN-EN [4] nie obejmuje zagadnienia oceny stanu technicznego konstrukcji z betonu po pożarze. W przypadku zadania inżynierskiego (eksperckiego) dotyczącego określenia poziomu bezpieczeństwa konstrukcji, która poddana została oddziaływaniu pożarowemu, przeprowadzenie takiej oceny staje się jednakże konieczne. W efekcie działania wysokiej temperatury pożarowej na konstrukcje z betonu dochodzić może do różnych uszkodzeń, których zakres i intensywność zależą od szczegółowych zastosowanych w obiekcie rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych, rodzaju i wielkości oddziaływań oraz rzeczywistego przebiegu zmian temperatury w czasie pożaru. Aby dokonać prawidłowej oceny stanu technicznego i poziomu bezpieczeństwa konstrukcji po pożarze oraz zdecydować o zakresie ewentualnych czynności naprawczych konieczne jest przeprowadzenie analizy wpływu stwierdzonych uszkodzeń na nośność konstrukcji, bazując na zredukowanych parametrach materiałowych określonych z uwzględnieniem niekorzystnych wpływów wysokiej temperatury pożarowej. Ponieważ czas trwania rzeczywistego pożaru jest ograniczony, a konstrukcje z betonu zwykle nie ulegają całkowitemu zniszczeniu w trakcie pożaru, określenie stanu technicznego i przeprowadzenie analizy poziomu bezpieczeństwa konstrukcji po pożarze jest niezbędne, aby podjąć właściwą decyzję odnośnie strategii naprawy/wzmacniania konstrukcji jako alternatywy dla wyburzenia. Kompletna procedura określania stanu technicznego konstrukcji po pożarze obejmuje następujące etapy [26], [28-32]: Zebranie danych dotyczących przebiegu pożaru czynności te należy wykonać możliwie jak najszybciej, tzn. jak tylko pomieszczenia poddane działaniu ognia będą dostępne i przed podjęciem prac związanych z oczyszczaniem obiektu. Wielu informacji o przebiegu pożaru, maksymalnej temperaturze osiągniętej w poszczególnych punktach w trakcie jego trwania dostarczyć może ogląd i analiza stanu zachowania różnych materiałów w obiekcie po pożarze (np stali, metali nieżelaznych, drewna, tworzyw sztucznych, szkła). Inwentaryzację, badanie i analizę stwierdzonych uszkodzeń (powstałych w trakcie działania pożaru oraz prowadzonej akcji gaśniczej) szczegółowe określenie charakteru, zakresu i lokalizacji uszkodzeń, będących efektem działania wysokiej temperatury pożarowej na konstrukcję. 93

96 SZKOLENIA I PROPAGOWANIE WIEDZY Klasyfikację uszkodzeń zdefiniowanie kategorii uszkodzeń konstrukcji na podstawie charakteru, zakresu i konsekwencji wpływu tych uszkodzeń na poziom bezpieczeństwa konstrukcji. Identyfikację właściwości materiałowych po pożarze określenie poziomu właściwości mechanicznych materiałów (betonu konstrukcyjnego i stali zbrojeniowej) w konstrukcji po pożarze czyli z uwzględnieniem niekorzystnego wpływu wysokiej temperatury przy wykorzystaniu niszczących oraz nieniszczących technik badawczych. Diagnozę końcową wybór najbardziej właściwej metody naprawczej lub decyzja o wyburzeniu konstrukcji na podstawie analizy stanu technicznego i poziomu bezpieczeństwa konstrukcji (dla nośności obliczonych dla zredukowanych właściwości mechanicznych materiałów i sztywności przekrojów elementów) i przy uwzględnieniu czynnika ekonomicznego (analiza porównawcza kosztów wymaganych napraw i wykonania nowej konstrukcji). Typowe uszkodzenia betonu w konstrukcji, będące efektem oddziaływania wysokiej temperatury pożarowej, to zarysowania i spękania, wykruszenia, odpryski i ubytki powierzchniowe, powstające od wysokiego nagrzania w pobliżu źródła ognia oraz nierównomiernych zmian objętości. Charakterystyki różnych uszkodzeń pożarowych betonu wraz z zestawieniem podstawowych czynników warunkujących ich wystąpienie według [9] podano w tabeli 6. W przypadku stali zbrojeniowej określeniu i zlokalizowaniu podlegają miejsca uszkodzeń otuliny betonowej i odsłonięcia prętów zbrojeniowych oraz obszary, w których wystąpiło wyboczenie prętów lub utrata ciągłości zbrojenia. Inwentaryzacji i ewentualnym pomiarom geotechnicznych podlegają ponadto strefy znacznych deformacji konstrukcji od oddziaływań pośrednich (wymuszone oraz ograniczone wydłużenia i deformacje spowodowane zmianami temperatury w wyniku pożaru, wywołujące dodatkowe efekty oddziaływań). Rozkład temperatury wewnątrz elementu zależy nie tylko od jej maksymalnej wartości na powierzchni zewnętrznej, ale także od czasu trwania pożaru, przebiegu zmian temperatury w czasie, geometrii elementu czy właściwości zastosowanego betonu. W przypadku, gdy pręty zbrojeniowe zostają odsłonięte i narażone na bezpośrednie oddziaływania wysokiej BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp temperatury, stal w szybkim tempie traci swoje właściwości mechaniczne, powodując zmniejszenie nośności żelbetowych elementów konstrukcyjnych. Dodatkowo, po wykruszeniu otuliny betonowej, dochodzić może do wyboczenia prętów zbrojeniowych i utraty przyczepności do przyległego betonu, nawet w tych obszarach, w których zbrojenie jest jeszcze osłonięte. W warunkach pożaru jedynie w strefie bliskiej zewnętrznej powierzchni betonu temperatura osiąga maksymalne poziomy jeżeli tylko beton nie podlega lokalnym lub powierzchniowym odpryskom, to warstwy zewnętrzne zapewniają ochronę termiczną stali zbrojeniowej i wewnętrznych warstw betonu w przekroju, stanowiąc ciągle dość efektywną barierę termiczną, choć ich rola konstrukcyjna może być już wyczerpana. W celu ułatwienia prowadzenia procesu wizualnej oceny stanu konstrukcji z betonu po pożarze (biorąc pod uwagę obecność sadzy i osmolenia, zmianę koloru betonu, wystąpienie złuszczeń lub odspojeń betonu, obecność rys i mikrorys oraz stopień odsłonięcia stali zbrojeniowej) wprowadza się 5-stopniową skalę kategorii uszkodzeń: 0 beton nieuszkodzony termicznie (zwykle tylko przebarwienia na powierzchni), 1 uszkodzenia powierzchni i otuliny betonowej, odpadanie otuliny o ograniczonym zasięgu i zakresie, korozja niezabezpieczonych materiałów, obecność sadzy i osmoleń, widoczna siec mikro-zarysowań, 2 zarysowania (o rozwartości > 0,5 mm) i odpryski otuliny betonowej (wielkości do 10 mm), niewielkie deformacje i korozja na powierzchniach prętów stali zbrojeniowej, 3 uszkodzenia konstrukcyjne na poziomie przekroju (znaczne zarysowania i ubytki otuliny betonowej zbrojenia), deformacje konstrukcji obniżające nośność lub znaczne przemieszczenia powodujące brak właściwego powiązania ze sobą przyległych elementów lub części konstrukcji, 4 uszkodzenia konstrukcyjne na poziomie elementów lub części konstrukcji (znaczne i poważne uszkodzenia elementów konstrukcyjnych, z lokalnym zniszczeniem i dużymi deformacjami), zaawansowana utrata otuliny betonowej, uszkodzenia strefy ściskanej elementów i odsłonięcie bądź uszkodzenie zbrojenia [26], [30], [31]. Przykładowe uszkodzenia dla poszczególnych kategorii dla belki żelbetowej przedstawiono na ryc. 5. W efekcie dokonanej inwentaryzacji uszkodzeń konstrukcji, przeprowadzonej klasyfikacji stwierdzonych uszkodzeń Tabela 6. Charakterystyki różnych typów uszkodzeń pożarowych betonu według [9] Table 6. Characteristics for different type of concrete fire damages according to [9] 94 Typ uszkodzenia / Type of damage Czas wystąpienia [min] / Incident duration [min] Charakter / Nature Towarzyszący dźwięk / Accompanying sound Główne czynniki warunkujące * /Main influences * H, A, S, D, W Wykruszanie kruszywa/ Aggregate spalling wystrzał / discharge report Odpryski naroży/ Corner spalling niegwałtowny / brak dźwięku / no T, A, Ft, R non-violent sound Odpryski powierzchniowe/ 7-30 gwałtowny / pękanie / cracking H, W, P, Ft Surface spalling violent Odpryski eksplozyjne/ Explosive 7-30 gwałtowny / głośne uderzenie / loud H, A, S, Fs, G, L, O, P, Q, spalling violent knock R, S, W, Z Uszkodzenia przy ochładzaniu/ podczas i po ochładzaniu niegwałtowny / brak dźwięku / no T, Fs, L, Q, R, W1, AT Post-cooling damage przy absorpcji wilgoci / non-violent sound during and after cooling/ with absorption of moisture * A rozszerzalność cieplna kruszywa / thermal expansion of aggregate, D przenikalność cieplna kruszywa / thermal permeability of aggregate, Fs wytrzymałość betonu na ścinanie / shearing durability of concrete, Ft wytrzymałość betonu na rozciąganie / tensile strength of concrete, G wiek betonu / age of concrete, H szybkość nagrzewania / heating rate, L warunki obciążenia i więzy / loading, restraint, O profil nagrzewania / heating profile, AT rodzaj kruszywa / aggregate type, P przepuszczalność / permeability, Q kształt przekroju / section shape, R zbrojenie / reinforcement, S wymiar kruszywa / aggregate size, T maksymalna temperatura / maximum temperature, W zawartość wilgoci / moisture content, Z wielkość przekroju / section size, W1 absorpcja wilgoci / moisture absorption.

97 TRAINING AND KNOWLEDGE PROMOTION Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ОБУЧЕНИЕ И ПРОПАГАНДИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ i na podstawie analizy poziomu bezpieczeństwa konstrukcji (przeprowadzonej w oparciu o zidentyfikowane zredukowane właściwości mechaniczne materiałów i sztywności przekrojów elementów) można postawić końcową diagnozę stanu technicznego konstrukcji i dokonać wyboru strategii docelowego postępowania. Wyróżnić można następujące działania w odniesieniu do analizowanej konstrukcji: całkowitą naprawę, kombinację częściowej naprawy i częściowej rekonstrukcji, zmianę przeznaczenia lub użytkowania, a wreszcie wyburzenie lub rozbiórkę. Przy wyborze odpowiedniego sposobu postępowania uwzględnienia wymaga oczywiście czynnik ekonomiczny. Należy podkreślić, że podstawowym celem naprawy konstrukcji po pożarze jest jej przywrócenie do stanu i przeznaczenia pierwotnego (sprzed pożaru). Stąd też, wykazać należy, że po pracach naprawczych (oczyszczeniu i zabezpieczeniu zbrojenia, odtworzeniu geometrii przekrojów betonowych, innych szczegółowych wymaganych zabiegach) konstrukcja charakteryzować się będzie taką samą trwałością i przewidywanym okresem użytkowania, jak przed pożarem, a także taką samą nośnością i odpornością ogniową w przypadku zachowania pierwotnego przeznaczenia konstrukcji. 7. Podsumowanie Zgodnie z ogólnymi zapisami sformułowanymi w dokumencie [1] oraz postanowieniami normy PN-EN 1990 [2] odporność pożarowa stanowi jedno z podstawowych wymagań DOI: /bitp obliczeniową gęstość obciążenia ogniowego. Norma [3] opisuje sposób określania wartości liczbowych obliczeniowej gęstości obciążenia ogniowego, z uwzględnieniem ryzyka wystąpienia pożaru z uwagi na wielkość i przeznaczanie pomieszczenia, a także z uwagi na różne typy działań zwalczających ogień. Przeprowadzenie całościowej i dokładnej analizy odporności ogniowej dla konstrukcji betonowych jest zadaniem trudnym i złożonym. Punktem wyjścia dla wszystkich metod obliczeniowych są odpowiednie dane materiałowe (fizyczne, termiczne, mechaniczne) dla betonu i stali zbrojeniowej określone z uwzględnieniem parametru temperatury. W warunkach pożarowych analizę konstrukcji można przeprowadzać na poziomie wydzielonego elementu, dla części konstrukcji oraz globalnie dla całej konstrukcji. W analizie konstrukcji zastosowanie mogą znajdować różne metody weryfikacji odporności ogniowej konstrukcji: dane tabelaryczne (metody opisowe), uproszczone lub zawansowane metody obliczeniowe, badania ogniowe, kombinacje różnych wymienionych metod. Wśród obliczeniowych sposobów sprawdzania odporności ogniowej konstrukcji żelbetowych stosowane są metody o różnym stopniu zaawansowania: zarówno metody uproszczone sprowadzone do analizy stanów granicznych nośności prowadzone na podstawie wyników analizy termicznej (np. metoda izotermy granicznej bazująca na przekroju zredukowanym według normy [4]), jak i zaawansowane pro- Ryc. 5. Klasyfikacja uszkodzeń pożarowych na przykładzie belki żelbetowej (kategorie od 0 do 4) Fig. 5. Fire damage classification for RC beam (categories from 0 to 4) przy projektowaniu konstrukcji (obok niezawodności i trwałości). Wytyczne odnośnie zasad ustalania i przyjmowania szczegółowych charakterystyk oddziaływania pożarowego zamieszczono w normie PN-EN [3]. Części 1-2 poszczególnych eurokodów konstrukcyjnych (w przypadku konstrukcji z betonu PN-EN [4]) podają metody weryfikacji odporności ogniowej elementów konstrukcyjnych, przy czym określenia szczegółowych wymagań odporności ogniowej (w odniesieniu do nośności i/lub funkcji separacyjnej R, EJ, REJ) dla elementów konstrukcyjnych budynków dokonuje się w oparciu o regulacje krajowe [6]. W celu przeprowadzenia analizy konstrukcji w warunkach pożarowych niezbędne jest przyjęcie realistycznego scenariusza pożaru, określającego zależność pomiędzy temperaturą gazu w pomieszczeniu a czasem trwania pożaru. Wśród stosowanych w analizie termicznej modeli pożaru wyróżnić można: normowe/nominalne krzywe temperatura-czas oraz modele naturalne (uproszczone lub zaawansowane). Szczegółowe zależności dla tych różnych modeli zamieszczono w PN-EN [3]. Dla modeli zaawansowanych obciążenie ogniowe jest zwykle określane poprzez gramy MES uwzględniające w sposób łączny efekty termiczne, wilgotnościowe i mechaniczne w opisie zachowania całej konstrukcji. W wyniku działania wysokiej temperatury w trakcie pożaru zachodzi w betonie szereg procesów fizyko-chemicznych, które mogą skutkować wystąpieniem uszkodzeń materiałowych. Typowe uszkodzenia pożarowe betonu to spękania, miejscowe lub powierzchniowe wykruszenia i ubytki odpryskowe. Uszkodzenia pożarowe betonu nie stanowią bezpośredniego mechanizmu zniszczenia elementu czy części konstrukcji, ale mogą inicjować wystąpienie jednego z typowych sposobów zniszczenia w warunkach pożarowych. Znaczne ubytki betonu w efekcie działania pożaru powodować mogą odsłonięcie wewnętrznych warstw przekroju (rdzenia) i stali zbrojeniowej w konstrukcjach żelbetowych, co spowoduje szybsze zwiększenie temperatury wewnątrz przekroju i w odsłoniętych prętach, a w efekcie postępującą redukcję nośności. Jednak tak długo, jak beton nie poddaje się lokalnym lub powierzchniowym odpryskom, warstwy zewnętrzne mogą zapewniać skuteczną ochronę termiczną stali zbrojeniowej i wewnętrznych warstw betonu, choć rola konstrukcyjna 95

98 SZKOLENIA I PROPAGOWANIE WIEDZY tych warstw może być już wyczerpana z uwagi na znaczne redukcje właściwości mechanicznych betonu w warstwach zewnętrznych. Analizując charakter oraz określając główne czynniki warunkujące wystąpienie poszczególnych rodzajów uszkodzeń pożarowych, można poprzez odpowiednie zabiegi projektowe (materiałowe, konstrukcyjne), ograniczać niekorzystne zjawiska związane z działaniem ognia na beton. Norma PN-EN [4] nie obejmuje swym zakresem oceny stanu technicznego konstrukcji po pożarze. W artykule przedstawiono dodatkowo podstawowe informacje w zakresie analizy i klasyfikacji uszkodzeń pożarowych konstrukcji z betonu, co stanowi element niezbędny dla przeprowadzania oceny stanu technicznego konstrukcji po pożarze i wnioskowania o poziomie bezpieczeństwa takiej konstrukcji. Literatura [1] Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (EU) nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzenia do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG; Załącznik 1: Podstawowe wymagania dotyczące obiektów budowlanych, Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej, [2] PN-EN 1990: Podstawy projektowania konstrukcji. [3] PN-EN : Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-2: Oddziaływania ogólne Oddziaływania na konstrukcje w warunkach pożaru. [4] PN-EN : Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-2: Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe. [5] PN-EN : Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1-: Zasady ogólne i zasady dla budynków. [6] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dziennik Ustaw z dnia 15 czerwca 2002, Dział VI: Bezpieczeństwo pożarowe). [7] Kosiorek M., Woźniak G., Projektowanie elementów żelbetowych i murowych uwagi na odporność ogniową, Instrukcje, Wytyczne, Poradniki nr 409/2005, ITB, Warszawa, [8] PN-EN :2001: Badania odporności ogniowej. Część 2 Procedury alternatywne i dodatkowe. [9] FIB Bulletin 38: Fire design of concrete structures materials, structures and modelling. FIB state-of-art report prepared by Working Party 4.3-1, Lausanne, April [10] Neville A., Właściwości betonu, Polski Cement, Kraków [11] Behnood A., Ziari H., Compressive strength of HSC at temperatures up to 300C. Proceedings of fib Symposium Keep concrete attractive, Budapest [12] Meda A., Gambarova P., Bonomi M.: High-Performance Concrete in Fire-Exposed Reinforced Concrete Sections. ACI Structural Journal, Vol. 99, Issue 3, [13] Poon C., Azhar S., Anson M., Wong Y., Comparison of the Strength and Durability Performance of Normal- and Highstrength Pozzolanic Concretes at Elevated Temperatures. Cement and Concrete Research, Vol. 31, Pergamon Press, [14] Kowalski R., Wpływ wysokiej temperatury na cechy mechaniczne betonu. Inżynieria i Budownictwo Issue 10, [15] Gawin D., Pesavento F., Majorana C. E., Schrefler B. A., Modelowanie procesu degradacji betonu w wysokich temperaturach, Inżynieria i Budownictwo Issue BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp [16] Silfwerbrand J., Guidelines for preventing explosive spalling in concrete structures exposed to fire, Proceedings of fib Symposium Keep concrete attractive, Budapest [17] Zeiml M., Lackner R., Experimental investigation on spalling mechanisms in heated concrete, Fracture Mechanics of Concrete Structures High-Performance Concrete, Brick- Masonry and Environmental Aspects, Carpinteri, et al. (eds), Taylor&Francis group, London [18] Ali F.A., Nadjai A., Talamona D., Rafi M.M., Fracture and explosive spalling of concrete slabs subjected to severe fire, Fracture Mechanics of Concrete Structures - High-Performance Concrete, Brick-Masonry and Environmental Aspects, Carpinteri, et al. (eds), Taylor&Francis Group, London [19] Kalifa P., Menneteau F.-D., Quenard D., Spalling and pore pressure in HPC at high temperatures, Cement and Concrete Research, Vol. 30, [20] Gawin D., Pesavento F., Prediction of the thermal spalling risk of concrete structures exposed to high temperatures, Conference Proceedings of the 6 th International Conference Analytical Models and New Concepts in Concrete and Masonry Structures - AMCM 2008, Łódź, Poland [21] Gawin D., Witek A., Wpływ włókien polipropylenowych na degradację betonu wysokowartościowego i zjawiska cieplnowilgotnościowe w wysokich temperaturach, Inżynieria i Budownictwo Issue 2, [22] Dehn F., E.A B. Koenders E.A B. (eds), Proceedings of the 1st International Workshop on Concrete Spalling due to Fire Exposure (From Real Life Experiences and Practical Applications to Lab-scale Investigations and Numerical Modelling), September [23] Pimienta P., Meftah F. (eds.), Proceedings of the 3rd International Workshop on Concrete Spalling due to Fire Exposure, Paris, September 2013; Materials science, Engineering and Chemistry, Vol. 6, [24] Bażant Z., Thonguthai W., Pore pressure in heated concrete walls theoretical predictions, Magazine of Concrete Research, Vol. 107, Issue 31, 1979, pp [25] Khoury G.A., Applications Fire & Assessment, Proceedings of CISM Course on Effects of heat on concrete, Udine, Italy 9-13 June [26] Fib bulletin No. 46. Fire Design of Concrete Structures - structural behaviour and assessment, Lausanne, Switzerland, April [27] Chudyba K, Seręga S., Stuctural fire design methods for reinforced concrete members, Technical Transactions - Civil Engineering, zeszyt 2-B/2013, Wyd. PK. [28] Proceedings of the Sixth International Conference Structures in Fire, Michigan, USA, 2010, DEStech Publications Inc., ed. V. Kodur, J.-M. Franssen. [29] Proceedings of the 7th International Conference Structures in Fire, Zurich, Switzerland, 2012, ETH Zurich, ed. M. Fontana, A. Frangi, M. Knobloch. [30] Assessment, Design and Repair of Fire-Damaged Concrete Structures. Technical Report No. 68, The Concrete Society, London, United Kingdom [31] Présentation des techniques de diagnostic de l état d un béton soumis à un incendie. décembre 2005, n 62, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Paris, France. [32] Chudyba K., Hager I.: Metodyka oceny stanu technicznego konstrukcji z betonu po pożarze, Przegląd Budowlany, nr 6, czerwiec *** dr inż. Krzysztof Chudyba pracuje na stanowisku adiunkta naukowo-badawczego w Zakładzie Konstrukcji Żelbetowych Instytutu Materiałów i Konstrukcji Budowlanych Politechniki Krakowskiej. Zainteresowania naukowo-badawcze: analiza i projektowanie konstrukcji z betonu i konstrukcji murowych z uwzględnieniem oddziaływań pożarowych, zagadnienia oddziaływań długotrwałych/reologicznych i problematyka trwałości dla konstrukcji z betonu. 96

99 by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp mgr inż. Iwona Orłowska 1 mgr inż. Marcin Cisek 2 Przyjęty/Accepted/Принята: ; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: ; Opublikowany/Published/Опубликована: ; DOI: /bitp Praktyczne aspekty ewakuacji ludzi ze szpitali 3 Practical Aspects of Hospital Evacuations Практические аспекты проведения эвакуации в больнице ABSTRAKT Cel: Celem artykułu jest przedstawienie modelu ewakuacji ludzi ze szpitali i obiektów o podobnej specyfice opracowanego na podstawie: zebranych danych historycznych, obserwacji procesu ewakuacji oraz wywiadu z personelem medycznym i osobami kierującymi działaniami ratowniczymi Państwowej Straży Pożarnej. Wprowadzenie: W artykule poruszono tematykę dotyczącą czynników wpływających na przebieg ewakuacji w obiektach szpitalnych. Dokonano podziału użytkowników obiektów szpitalnych oraz przypisanych im ról w procesie ewakuacji. Określono, jakie zadania spoczywają na personelu medycznym, pacjentach, gościach oraz kierującym działaniami ratowniczymi. Określono działania krytyczne wpływające na ewakuację szpitala, a także najczęściej obserwowane zachowania uczestników ewakuacji. Autorzy przedstawili również zachowania mające wpływ na wystąpienie zagrożenia w szpitalach zwłaszcza na oddziałach psychiatrycznych. Wskazano na konieczność zapoznania się ze specyfiką szpitala oraz możliwymi zrachowaniami mogącymi mieć wpływ na przebieg ewakuacji w przypadku wystąpienia pożaru lub innego zagrożenia. Zwrócono uwagę na czynniki, które mogą utrudniać oraz te, które ułatwiają proces ewakuacji. Wnioski: Należy zbudować właściwy system bezpieczeństwa w szpitalach poprzez opracowanie jasnych i precyzyjnych procedur ewakuacyjnych, dostosowanych do specyfiki pacjentów oraz charakterystyki obiektu. Należy zwiększyć częstość próbnych alarmów pożarowych i ćwiczeń ewakuacyjnych, które pozwolą nauczyć ludzi odpowiednich nawyków, obsługi urządzeń przeciwpożarowych oraz współdziałania z Państwową Strażą Pożarną. Autorzy podkreślają, że w celu zapewnienia właściwego poziomu bezpieczeństwa, należy eliminować fałszywe alarmy, które powodują zobojętnienie na pojawiające się prawdziwe komunikaty o zagrożeniu oraz wprowadzić służby interwencyjne w szpitalu, zwiększyć liczbę personelu, a przede wszystkim dążyć do zakończenia ewakuacji pacjentów i pensjonariuszy przed przyjazdem jednostek straży pożarnej. Proponowanym sposobem realizacji tego założenia jest opracowanie modelu postępowania personelu placówki oraz sposobów komunikacji pomiędzy pracownikami i ratownikami przybyłymi na miejsce zdarzenia. Znaczenie dla praktyki: Zawarte w artykule informacje na temat zadań personelu medycznego, zachowań pacjentów, gości, a także procedur ewakuacyjnych wdrożonych w szpitalach, zostały zebrane w postaci modelu postępowania, którego zastosowanie pomoże osobom funkcyjnym unikać błędów w trakcie opracowania i wdrażania systemu bezpieczeństwa pożarowego w poszczególnych obiektach. Słowa kluczowe: zachowanie ludzi, ewakuacja szpitali Typ artykułu: z praktyki dla praktyki ABSTRACT Aim: The purpose of this article is to present a hospital evacuation model, or one for a building with similar specifications, which was developed on the basis of historical data, the author s observations and interviews with medical staff, and personnel who co-ordinate rescue and evacuation operations of the State Fire Service. Introduction: The article addressed issues which influence the evacuation process in hospitals. Users of hospital premises were grouped and allocated roles during an evacuation process. Tasks were specified for medical staff, patients, visitors and personnel engaged with management of rescue operations. A critical organisational infrastructure and its influence on the hospital evacuation process was proffered and was accompanied by a description of most frequently observed evacuee behaviour patterns. The authors identified patterns of behaviour, which influence the emergence of danger in hospitals, especially on psychiatric wards and focused on the importance of familiarisation with individual 1 Politechnika Łódzka / Lodz University of Technology, ivona2005@wp.pl; 2 Szkoła Główna Służby Pożarniczej w Warszawie / Main School of Fire Service in Warsaw, Poland; 3 Autorzy wnieśli równy wkład merytoryczny w powstanie artykułu / The authors contributed equally to this article; Artykuł zostały wyróżniony przez Komitet Redakcyjny / The article was distinguished by the Editorial Committee; 97

100 Z PRAKTYKI DLA PRAKTYKI BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp hospital characteristics and events, which may have a bearing on the evacuation process such as fires and other dangers. Attention was focused on those factors which compound or alleviate the evacuation process. Conclusions: On the basis of gathered historical data, information gained from medical staff, and observation of evacuations drills, it was concluded that clear and precise evacuation guidelines should be produced, which take into account the nature of premises and category of patients involved, in order to ensure the successful development of a hospital safety system. Alarm testing and evacuation drills should be carried out more frequently in order to acquaint people with suitable behaviour patterns and use of equipment, and to promote appropriate interaction with the State Fire Service. In order to ensure levels of safety, the authors highlighted a need to eliminate false alarms, which tend to place people into a state of psychological indifference, culminating with adverse consequences in face of real danger. Moreover, it is recommended that hospital staff numbers are increased, to facilitate quicker internal intervention during an outbreak of fire, but above all, to speed up the evacuation process so that all occupants are evacuated prior to the arrival of the Fire Service. It is suggested that an evacuation model, for a given hospital building, should be developed as well as guidelines for appropriate communication methods between hospital staff and rescue teams reacting to an emergency. Relevance in practice: The article contains information about tasks attributed to medical staff, patient and visitor behaviour as well as existing evacuation procedures implemented in hospitals. These were collated to derive an optimal procedural model, application of which is expected to assist functionaries in avoiding mistakes during the development and implementation of fire safety systems for individual hospitals. Keywords: human behavior, hospital evacuation Type of article: best practice in action АННОТАЦИЯ Цель: Цель статьи - представить модель эвакуации людей из больниц и тому подобных объектов, разработанную на основе: собранных исторических данных, наблюдений процесса эвакуации, а также опроса медперсонала и руководителей спасательных действий Государственной Пожарной Службы. Введение: В статье была затронута тема, касающаяся факторов, влияющих на ход проведения эвакуации в больницах. Проведена также классификация пользователей больничных зданий и задач, приписанных им в процессе эвакуации. В статье определяются задачи медицинского персонала, пациентов, гостей и руководителей спасательных действий. Определены критические действия, влияющие на эвакуацию больницы, а также чаще встречаемые поведения участников эвакуации. Авторы описали также типы поведения, которые создают угрозу в больницах, в частности в психиатрических отделениях. Было указано, что необходимо знать специфику больниц и возможные типы поведения, которые могут повлиять на ход эвакуации, в случае возникновения пожара или другой угрозы. Особое внимание уделялось тем факторам, которые могут утруднять процесс эвакуации, а также тем, которые могут его облегчить. Выводы: Необходимо создать соответствующую систему безопасности в больницах с помощью разработки ясных и точных процедур эвакуации, соответствующих специфике пациентов и характеристике объекта. Нужно также увеличить частоту проведения тестовых пожарных тревог и эвакуаций, которые позволят научить людей необходимым навыкам, обслуживанию противопожарного оборудования и содействию ГПС. Авторы подчёркивают, что с целью обеспечения соответственного уровня безопасности, следует устранять ложные тревоги, которые являются причиной отсутствия реакции у людей на возникающие настоящие предупреждения, а также разместить в больницах представителей аварийно-спасательных служб, увеличить численность персонала, а прежде всего, стремиться к проведению эвакуации пациентов и курортников до приезда отделений пожарной службы. Чтобы эти предложения возможно было внедрить в жизнь, необходимо разработать модель поведения персонала больницы и способов коммуникации между работниками и спасателями, прибывшими на место происшествия. Значение для практики: Содержащаяся в статье информация относительно задач медперсонала, поведения пациентов, гостей, а также процедур эвакуации, внедренных в больницах, была собрана в виде модели поведения, применение которой поможет должностным лицам избежать ошибки во время разработки и внедрения системы пожарной безопасности в отдельных зданиях. Ключевые слова: поведение людей, эвакуация больниц Вид статьи: с практики для практики 1. Dane historyczne Największym i najbardziej tragicznym udokumentowanym pożarem szpitala w historii ludzkości był pożar w 1960 roku w Guatemala City. Zginęło w nim 225 osób, a ponad 300 zostało rannych. W Polsce do najcięższego w skutkach zdarzenia tego typu doszło w 1980 roku w Górnej Grupie, z powodu nieszczelności przewodu kominowego. Wskutek tego zdarzenia 26 osób zostało ciężko poparzonych, a 55 zginęło. Po serii tragicznych pożarów zaczęto zastanawiać się, w jaki sposób zapewnić ludziom bezpieczną ewakuację ze szpitali, czyli miejsc, w których przebywają w głównej mierze osoby upośledzone fizycznie bądź psychicznie. Zwrócono szczególną uwagę na potrzebę zapewnienia bezpieczeństwa w szpitalach przez wymagany czas, który w porównaniu do obiektów przeznaczonych dla ludzi bez dysfunkcji ruchowej czy psychicznej, musi być znacznie dłuższy. Określono odpowiednie środki gwarantujące bezpieczną ewakuację wszystkich osób przebywających w budynku. Zaczęto poddawać analizie obowiązujące dotychczas procedury i przyjęte scenariusze pożarowe. W tabeli 1 zebrano przykładowe dane historyczne przedstawiające pożary w szpitalach na świecie. 98

101 BEST PRACTICE IN ACTION Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp С ПРАКТИКИ ДЛЯ ПРАКТИКИ DOI: /bitp Tabela 1. Dane historyczne Tabela 1. Historical data Data/ Date Miejsce pożaru/fire place Seacliff Lunatic Asylum, Nowa Zelandia/ Seacliff Lunatic Asylum, New Zealand Guatemala/ Guatemala City Sherborne, Wielka Brytania/ Sherborne in UK Górna Grupa, Polska/Gorna Grupa Poland New Delhi, India/ New Delhi, India Kozlovichi Mental Asyslum, Białoruś/ Kozlovichi Mental Asyslum, Belarus Szpital nr 17 w Moskwie/ Hospital nr 17 in Moscow, Russia Szpital psychiatryczny w Świeciu/ Psychiatric Hospital in Świeć Moskwa, Rosja/ Moscow, Russia Kliniki Dermatologii, Lublin/ Department of Dermatology in Lublin Szpital Neuropsychiatryczny w Lublińcu/ Psychiatric Hospital in Lubliniec Stockton-on-the-Forest, Wielka Brytania/ Stockton-on-the-Forest, UK Szpital Sióstr Elżbietanek w Cieszynie/ Hospital of the Sisters of St. Elizabeth in Cieszyn Szpital we wsi Ramieniejem pod Moskwą, Rosja/ Hospital in the village Ramienije Szpital Psychiatryczny Kielce/ Psychiatric Hospital in Kielce Szpital w Dąbrowie Górniczej/ 2014 Hospital in Dąbrowa Górnicza Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. Komentarz/Comment brak personelu w porze nocnej, okna pozamykane na klucz/lack of staff at night, the windows locked gwałtowny rozwój pożaru, 300 rannych/the rapid development of the fire, 300 injured spóźniona reakcja personelu nocnego, wyposażenie wnętrz/delayed reaction to the night staff, interior nieszczelność przewodu kominowego, 26 osób ciężko poparzonych/leak flue, 26 people seriously injured Liczba ofiar/ The number of victims osoby przypięte do łóżek/people pinned to the bed 25 podpalenie, pacjent piroman, drewniana konstrukcja, spóźniona reakcja personelu/arson, arsonist patient, wooden structure, delayed response personnel podpalenie/arson 45 remont na oddziale/renovation of the ward 0 drzwi, łącznie z wyjściami ewakuacyjnymi były zamknięte na klucz a okien z kratami nie dało się otworzyć, straż przyjechała zbyt późno a personel był nieefektywny w ewakuowaniu pacjentów/doors, including emergency exits were locked and the windows of the bars could not be opened, the firefighters came too late and the staff was inefficient in the evacuation of patients pożar w remontowanej części, poszkodowanych 7 strażaków (objawy zatrucia)/fire in the renovated part, injured 7 firefighters (intoxication) prawdopodobnie zapaliły się materace/there probably ignited mattresses 3 16 osób na oddziale, ewakuowani na inne oddziały, początek pożaru w sali na męskim odddziale, po czym przeniósł się na dach, noc piątek/ sobota/16 people in the ward, evacuated to other departments, the beginning of a fire in a room on the male department, then moved to the roof, the night Friday / Saturday ewakuacja 30 pacjentów/evacuation of 30 patients 0 podpalenie łóżka, 3 osoby ranne/arson beds, 3 people injured 38 ewakuowano 20 osób, zapalił się materac na jednym z łóżek, prawdopodobnie ogień zaprószył jeden z pacjentów/20 people were evacuated mattress caught fire on one of the beds, probably fire might set one patient zaprószenia ognia/setting a fire W Polsce, zgodnie z danymi historycznymi opublikowanymi przez Komendę Główną PSP za lata [1], liczba pożarów w szpitalach oraz obiektach przeznaczonych dla osób z dysfunkcją ruchową lub psychiczną wahała się w granicach 160 pożarów rocznie, co przedstawiono na ryc. 1. Pożary te stanowiły ok. 1,3 wszystkich pożarów w roku. Na ryc. 2. przestawiono sytuację w poszczególnych województwach. 99

102 Z PRAKTYKI DLA PRAKTYKI BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Liczba pożarów Number of fires n Polska Ryc. 1. Liczba pożarów w służbie zdrowia w Polsce w latach Fig. 1. Number of fires in Polish healthcare during the years Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. Fires in the health sector, particularly hospitals, nursing homes, clinics, nurseries Liczba pożarów Number of fires DOLNOŚLĄSKIE LUBELSKIE LUBUSKIE ŁÓDZKIE MAŁOPOLSKIE MAZOWIECKIE OPOLSKIE PODKARPACKIE PODLASKIE POMORSKIE ŚLĄSKIE ŚWIĘTOKRZYSKIE KUJAWSKO- POMORSKIE WARMIŃSKO- MAZURSKIE WIELKOPOLSKIE ZACHODNIOPOM ORSKIE Ryc. 2. Liczba pożarów w służbie zdrowia w Polsce w latach z podziałem na województwa Fig. 2. The number of fires in health care during the years by province Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. 2. Model zarządzania ewakuacją w szpitalach Autorzy artykułu, na podstawie przeprowadzonych obserwacji i wywiadu środowiskowego, zaproponowali ogólny model przedstawiający sposób zarządzania ewakuacją w szpitalach, który można podzielić na pięć kluczowych elementów: warunki panujące w obiekcie, zdefiniowanie zagrożeń, przyjęte alarmowanie, podejmowanie decyzji oraz przyjęty sposób ewakuacji. Zastosowanie modelu (ryc. 3) podczas opracowywania instrukcji bezpieczeństwa pożarowego, korzystnie wpływa na jakość opracowywanych procedur ewakuacyjnych, pozwala na ich przeanalizowanie oraz dostosowane do specyfiki obiektu Warunki panujące w obiekcie Analizując warunki panujące w obiekcie, należy mieć na uwadze przede wszystkim: sprzęt, ludzi personel i pacjentów oraz gości. Jako sprzęt autorzy artykułu uwzględnili nie tylko wyposażenie występujące w obiekcie, ale także jego warunki budowlane. W przypadku ludzi, czyli pacjentów i personelu znajdującego się w szpitalu, nie można zapominać o osobach odwiedzających chorych, przebywających na oddziałach szpitalnych. Pacjenci i osoby im towarzyszące najczęściej posiadają najmniejszą wiedzę na temat warunków budowlanych obiektu Wymagania techniczne stawiane szpitalom Bezpieczeństwo ludzi zależy od zastosowanych w budynku technicznych środków zabezpieczenia przeciwpożarowego. Ich liczba, rodzaj, sposób zastosowania oraz, co niezwykle ważne, stan techniczny będą decydować o zdrowiu, życiu i mieniu w przypadku wystąpienia pożaru lub innego zagrożenia. Szczególną rolę pełnią one w budynkach takich jak szpitale, gdzie życie ludzkie w przypadku zagrożeń w znacznej mierze zależy właśnie od biernych i czynnych systemów zabezpieczeń, ponieważ większość pacjentów zdana jest na pomoc personelu w trakcie ewakuacji i związany z tym wydłużony czas ewakuacji. Podstawowe wymagania zgodnie z rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [2] odnoszące się do bezpieczeństwa pożarowego to: zapewnienie nośności konstrukcji przez czas wynikający z rozporządzenia, ograniczenie rozprzestrzeniania się ognia i dymu w budynku, ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru na sąsiednie budynki, zapewnienie możliwości ewakuacji ludzi, zapewnienie bezpieczeństwa ekip ratowniczych. Należy jednak pamiętać, że najważniejszym elementem w systemie bezpieczeństwa jest człowiek. Wszystkie działania związane z integracją systemów bezpieczeństwa mają na celu zagwarantowanie człowiekowi ewakuacji w bezpiecznych warunkach. Szpitale zgodnie z warunkami technicznymi [2] należą do najbardziej wymagającej kategorii zagrożenia życia ludzi ZL II. Jedno z najistotniejszych wymagań stawianych tym obiektom stanowi, że długość dojścia ewakuacyjnego przy jednym kierunku ewakuacji nie może przekroczyć 10 metrów. W przypadku obiektów już istniejących dwukrotne przekroczenie tej długości może być podstawą kwalifikacji obiektu jako zagrażającego życiu. Klatki schodowe muszą być oddzielone od innych pomieszczeń, zamknięte drzwiami i oddymiane lub zabezpie- 100

103 BEST PRACTICE IN ACTION Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp С ПРАКТИКИ ДЛЯ ПРАКТИКИ DOI: /bitp PACJENCI GOŚCIE SPRZĘT LUDZIE PERSONEL ALARMOWANIE FAŁSZYWE? ALARMOWANIE DZIEŃ STAN NORMALNY ZAGROŻENIE ŻRÓDŁO ZAGROŻENIA ALARMOWANIE NOC ALARMOWANIE ZAGROŻENIE WARUNKI CZAS GASZENIE DECYZJE EWAKUACJA EWAKUACJA DECYZJE PSP PRZEKAZYWANIE INFORMACJI DZIAŁANIA RATOWNICZE KONIEC ZAGROŻENIA Ryc. 3. Model zarządzania ewakuacją w szpitalach Źródło: Opracowanie własne. PATIENTS GUESTS EQUIPMENT PEOPLE STAFF FALSE ALARM DAY ALARM NORMAL SITUATION EMERGENCY SOURCE OF HAZARD NIGHT ALARM ALARMING EMERGENCY CONDITIONS TIME EXTINGUISHING DECISIONS EVACUATION EVACUATION DECISIONS FIRE RESUCE UNITS SHARING OF INFORMATION RESCUE ACTIONS END OF EMERGENCY Fig. 3. Evacuation management model in the hospitals Source: Own elaboration. 101

104 Z PRAKTYKI DLA PRAKTYKI BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp czone przed zadymieniem. Te wymagania mają gwarantować szybkie opuszczenie niebezpiecznej strefy w przypadku pożaru i zapewnienie bezpiecznych warunków na drogach ewakuacyjnych w czasie wymaganym do ewakuacji Działania krytyczne w szpitalach Z przeprowadzonych obserwacji w obiektach szpitalnych określić można, że do krytycznych z punktu widzenia bezpieczeństwa działań w szpitalach należą: zamykanie na klucz drzwi na oddziały i do niektórych pomieszczeń, kraty w oknach, ograniczenia w dostępie do sprzętu przeciwpożarowego (wynikające z obawy kradzieży bądź wyrządzenia krzywdy sobie lub innym), ograniczenie w rozpowszechnianiu informacji o zagrożeniu, brak łączności, występujące palarnie w obiektach, możliwość zaprószenia ognia, stosowanie środków bezpośredniego przymusu (oddziały szpitali psychiatrycznych), stosowanie izolatek, oddziały intensywnej opieki, sale operacyjne, z których prowadzenie ewakuacji może prowadzić do pogorszenia stanu zdrowia pacjenta, brak monitoringu w obiektach, maksymalnie 3 osoby personelu na oddziale z 30 lub większą liczbą pacjentów (zwłaszcza w godzinach nocnych). Warunki utworzone przez opisane działania negatywnie wpływają na poziom bezpieczeństwa w obiekcie Uczestnicy ewakuacji Aby zapewnić właściwe warunki ewakuacji, należy przede wszystkim odpowiedzieć na zasadnicze pytania: kogo będziemy ewakuować? w jaki sposób? kto i w jaki sposób poinformuje nas o zagrożeniu? W pierwszej kolejności podczas opracowywania koncepcji ewakuacji szpitala należy zagwarantować wczesne wykrycie zagrożenia oraz dostosować do obiektu sposób alarmowania. Należy opracować procedury gwarantujące zwiększenie liczby personelu w czasie ewakuacji np. poprzez współpracę z sąsiednimi oddziałami, przećwiczyć schematy postępowania, dzięki czemu zapewnimy poczucie bezpieczeństwa nie tylko pacjentom, ale także personelowi, który potrafił będzie działać w sytuacji kryzysowej. Analizując warunki ewakuacji ludzi ze szpitala, należy rozważyć, kto jest uczestnikiem tego procesu. W większości przypadków mamy do czynienia z trzema grupami osób. Ryc. 4. Schemat prezentujący grupy osób biorących udział w procesie ewakuacji ludzi ze szpitali Fig. 4. Diagram of groups taking part in hospital evacuations Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. Każdy przedstawiciel powyższej grupy spełnia inną rolę podczas ewakuacji. Zarządzający obiektem i personel medyczny mają za zadanie przygotować i wdrożyć procedury niezbędne do prawidłowego przeprowadzenia ewakuacji. To oni są odpowiedzialni za rozpoczęcie procesu ewakuacji. W systemie bezpieczeństwa bardzo istotne jest uwzględnienie rotacji personelu medycznego. Małe poczucie przynależności do danej grupy pracowników może wpływać niekorzystnie na odpowiedzialność za wykonywaną pracę. Niestety w wielu przypadkach specjaliści pełniący dyżury w szpitalach nie są zainteresowani poznaniem wprowadzonych w obiekcie procedur bezpieczeństwa ze względu na błędne przekonanie, że przecież na ich zmianie nigdy jeszcze nie było pożaru. W rzeczywistości jednak nie oznacza to, że zagrożenie nigdy nie wystąpi. Takie lekceważące zachowanie przyczynia się do występowania chaosu w przypadku konieczności przeprowadzenia ewakuacji. Pacjenci, pensjonariusze czy osoby odwiedzające powinny wykonywać wszystkie polecenia personelu medycznego, w sposób bezpieczny i zdyscyplinowany ewakuować się do wskazanego miejsca. Natomiast kierujący działaniami ratowniczymi strażacy po przybyciu na miejsce zdarzenia z reguły przejmują dowodzenie akcją ratowniczą i podejmują działania ratowniczo-gaśnicze Zachowania pacjentów i osób przebywających w szpitalach Zgodnie ze wskazanym wyżej schematem w obiektach szpitalnych znajdować się mogą osoby o zróżnicowanej charakterystyce psychofizycznej. Są to najczęściej osoby niepełnosprawne ruchowo, psychicznie, osoby niepoczytalne lub agresywne (zwłaszcza w szpitalach psychiatrycznych). Pacjenci mogą być pod wpływem leków, narkozy. W szpitalach psychiatrycznych mogą przebywać osoby ubezwłasnowolnione. W wielu przypadkach możliwe jest, że będą znajdować się tam również ludzie cierpiący na więcej niż jedno schorzenie np. osoby głuchonieme, sparaliżowane, niedorozwinięte ruchowo i umysłowo oraz osoby w zróżnicowanym wieku (od noworodków po osoby starsze). Wśród osób przebywających w obiekcie mogą być również osoby uzależnione na przykład narkomani, alkoholicy, a także osoby pracujące na zapleczu gastronomiczno-usługowym, kioskarze, ekspedientki oraz osoby odwiedzające, które nie znają obiektu na przykład rodziny z dziećmi, osoby opiekujące się pacjentami, matki z dziećmi, osoby oczekujące na wyniki badań lub operację. Z punktu widzenia organizacji ewakuacji, szpitale charakteryzują się rotacją pacjentów i osób odwiedzających, a ich 102

105 BEST PRACTICE IN ACTION Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp С ПРАКТИКИ ДЛЯ ПРАКТИКИ użytkownicy różnymi okresami przebywania w szpitalach, i w związku z tym odmienną znajomością obiektu. Należy to uwzględnić w opracowywanych procedurach Czynniki zagrażające ludziom DOI: /bitp Dym jako czynnik wpływający na przebieg ewakuacji Podstawowym czynnikiem zagrażającym ludzkiemu życiu powstałym w wyniku pożaru jest dym, który zawiera toksyczne produkty spalania, wpływa na widzialność oraz powodować może powstanie poparzeń dróg oddechowych. Dym [3] jest zdefiniowany jako aerozol lub skondensowana faza składnika produktów spalania. W zależności od materiałów jakie ulegają procesowi spalania, dym może przyjmować różne zabarwienie od jasno kolorowego do czarnego w postaci węglowych cząstek lub sadzy. Wydzielanie się dymu zgodnie z literaturą przedmiotu to podstawowy element cechujący pożar. Płomienie, piroliza i tlenie mają wpływ na rodzaj i ilość dymu. Emisja dymu z płomienia to odbicie równowagi między narastającym procesem w części płomienia bogatej w paliwo a wypaleniem tlenowym [3]. Ryc. 5. Widok korytarza po pożarze jednego z pokoi szpitalnych w Dąbrowie Górniczej [4] Fig. 5. View of the hall after a fire in one of the rooms of a hospital in Dąbrowa Górnicza [4] Reasumując, podstawowymi czynnikami występującymi podczas wydzielania dymu, mającymi negatywny wpływ na ludzi są: ograniczenie widzialności, toksyczne produkty spalania, niedostatek tlenu, temperatura gazów powstających w trakcie pożaru, płomienie i ich oddziaływanie. Ze względu na właściwości ograniczające widzialność dym jest jednym z elementów utrudniających ewakuację z budynków. Wpływa na utratę orientacji przez ewakuujących się ludzi pomimo oznaczenia dróg ewakuacyjnych. Oprócz utraty orientacji, czynnikiem wpływającym na możliwość ewakuacji są toksyczne produkty spalania, które mają negatywny wpływ na świadomość ludzką, a co gorsze, mogą prowadzić do utraty życia. Gorące gazy pożarowe mogą powodować poparzenia ciała, jak również dróg oddechowych. Natomiast oddziaływanie płomieni odcina drogi ucieczki. Zgodnie z danymi statystycznymi [3] przyczyny wypadków to: 1) toksyczne produkty rozkładu termicznego materiałów palnych ok. 66%, 2) oddziaływanie termiczne pożaru ok. 23%, 3) inne przyczyny ok. 11% Zachowania pacjentów prowadzące do powstania pożarów i innych zagrożeń Przytoczone w tabeli 1 dane historyczne obrazują, że w większości przypadków do pożarów w szpitalach dochodzi z powodu nieostrożnego obchodzenia się z ogniem, palenia tytoniu, celowych podpaleń. Z wywiadu zebranego wśród personelu wynika, że wielu pacjentów podejmuje próby zwrócenia na siebie uwagi. Gdy pojawia się zagrożenie, powstałe zjawisko wzbudza w ludziach zainteresowanie. W sytuacjach bardziej dramatycznych, ludzie w stanach depresyjnych próbują poprzez zainicjowanie pożaru popełnić samobójstwo. W takich przypadkach należy spodziewać się wystąpienia u pacjentów różnego rodzaju zachowań i reakcji takich jak: zainteresowanie, zaciekawienie pożarem, całkowite nieposłuszeństwo, zobojętnienie na konieczność ewakuacji, brak reakcji na wydawane polecenia, próby ucieczki, ukrywania się, agresja względem innych osób, zgłaszanie fałszywych alarmów, dodatkowe podpalenia w czasie ewakuacji, zaburzenie spokoju, strach, agresja, katatonia (zwiększona lub zmniejszona aktywność ruchowa), chęć pomocy innym, próby ucieczki poza teren szpitala (szpitale psychiatryczne), niesienie bezpośredniej pomocy przy ewakuacji dzieci. 103

106 Z PRAKTYKI DLA PRAKTYKI BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Ryc. 6. Widok korytarza szpitalnego w części przeznaczonej na przychodnię zdrowia Fig. 6. View of the hospital corridor in an area allocated for a health clinic Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. Należy pamiętać, że bardzo niekorzystny wpływ na zarządzanie ewakuacją mają fałszywe alarmy. Wielokrotne fałszywe alarmy wywołują zjawisko zobojętnienia i sprawiają, że ludzie nie reagują na prawdziwy alarm pożarowy, ze względu na przeświadczenie, że po raz kolejny mają do czynienia z pomyłką. W związku z tym należy podjąć wszelkie starania, aby wyeliminować fałszywe alarmy Alarmowanie Podczas tworzenia procedur ewakuacyjnych należy opracować scenariusz zdarzeń oraz określić sposób alarmowania. W scenariuszach ewakuacji można znaleźć trzy podstawowe założenia: jednoczesna ewakuacja wszystkich użytkowników na zewnątrz budynku, ewakuacjaetapami na zewnątrz budynku, ewakuacja do innej części budynku (innej strefy pożarowej lub miejsca bezpieczeństwa). Opracowując scenariusz ewakuacji szpitala, należy przeanalizować następujące czynniki determinujące przebieg ewakuacji obiektu: porę dnia: W przypadku wystąpienia zagrożenia w ciągu dnia czas rozpoznania i czas reakcji będzie zdecydowanie krótszy, niż w przypadku rozpoczęcia ewakuacji w godzinach nocnych. Rozpoczęcie ewakuacji w ciągu dnia nastąpi w momencie ogłoszenia alarmu. Inaczej wyglądać to będzie w godzinach nocnych, przy małej ilości personelu oraz konieczności budzenia pacjentów. W przypadku wystąpienia zagrożenia w porze nocnej czas rozpoznania i reakcji ludzi w obiekcie będzie zdecydowanie wydłużony. Niezbędne jest poświęcenie większej uwagi na poinformowanie użytkowników o niebezpieczeństwie oraz na sprawdzenie stanu osobowego w czasie i po ewakuacji. działania i drogę ewakuacji: Podjęcie działań mających na celu natychmiastowe ugaszenie pożaru, ograniczenie i opóźnienie zadymienia przestrzeni komunikacyjnych poprzez zamknięcie drzwi do pomieszczenia objętego pożarem. Do minimum należy eliminować przeprowadzenie ewakuacji po schodach. Najlepszym rozwiązaniem jest ewakuacja do innej strefy pożarowej na tej samej kondygnacji. miejsce schronienia: Po wyjściu na zewnątrz wyznaczeni pracownicy obiektu, powinni dokonać przeliczenia pacjentów, sprawdzenia stanu ich zdrowia oraz powinni zapewnić im odpowiednie schronienie na wypadek złych warunków atmosferycznych pobliskie budynki, namioty, czy autobusy. Jednocześnie osoby w złym stanie zdrowia oraz ranne, powinny mieć zapewnioną opiekę zespołów medycznych i zostać przewiezione do odpowiednich placówek opieki medycznej. Zbyt długie pozostanie poza obiektem nie jest możliwe. W przypadku niemożliwości powrotu do budynku, należy przewidzieć możliwość dłuższego schronienia w innych odpowiednio przystosowanych obiektach. warunki atmosferyczne i oświetlenie: Należy przewidzieć dodatkowe oświetlenie (np. latarki) oraz okrycia na wypadek złych warunków atmosferycznych. Powrót do obiektu po zakończeniu działań ratowniczych lub sprawdzających jest możliwy pod warunkiem zgody kierującego akcją ratowniczą [5] Decyzje Aby zapewnić ludziom przebywającym w szpitalach bezpieczeństwo, personel zobowiązany jest do wykonania następujących zadań: opracowywanie jasnych i precyzyjnych procedur organi- 104

107 BEST PRACTICE IN ACTION Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp С ПРАКТИКИ ДЛЯ ПРАКТИКИ zacyjnych, w tym ewakuacyjnych zawartych w instrukcji bezpieczeństwa pożarowego, informowanie pacjentów o procedurach i sposobie postępowania, przeprowadzanie próbnych ewakuacji wspólnie z PSP w celu zaznajomienia straży z obiektem, obserwowanie pacjentów, korzystanie z monitoringu, z telewizji przemysłowej, wrażliwość na zachowania pacjentów, na oznaki zagrożenia, komunikacja i wzywanie pomocy, wrażliwość na alarm i wzywanie pomocy z innych oddziałów, jeżeli to możliwe, próba ugaszenia pożaru we wczesnej fazie rozwoju, ratowanie osób bezpośrednio zagrożonych, uwzględniając rodzaj alarmowania: alarmowanie tylko personelu, alarmowanie oddziału, alarmowanie całego obiektu podjęcie decyzji o ewakuacji, oswobadzanie pacjentów, zamknięcie drzwi do pomieszczenia objętego pożarem, dodatkowe alarmowanie i informowanie pacjentów, sprawdzanie, czy ktoś nie pozostał w budynku i poszukiwanie osób ukrywających się, otwieranie i zabezpieczenie drzwi ewakuacyjnych przed zamknięciem, uniemożliwienie powrotu na oddział, pomoc w ewakuacji osób z niepełnosprawnością ruchową, przejście do miejsca zbiórki, sprawdzenie stanu liczbowego pacjentów, pomoc innym oddziałom, zachowanie wrażliwości na zachowania pacjentów, podjęcie decyzji o konieczności wyłączenia prądu w obiekcie, mając na uwadze bezpieczeństwo pacjentów, którzy podłączeni są pod urządzeń podtrzymujących życie, przekazanie informacji kierującemu działaniami ratowniczymi ze strony służb ratowniczych (KDR) o liczbie osób ewakuowanych, podejrzeniach, czy ktoś pozostał w obiekcie [5]. DOI: /bitp Ewakuacja Planując lub przeprowadzając ewakuację, należy wziąć pod uwagę następujące zmienne wpływające na jej przebieg: dużą różnorodność charakterystyki układu przestrzennego oddziałów szpitalnych (skomplikowanie, wielkość sal, układ korytarzy...), dużą zmienność charakterystyki pacjentów i pensjonariuszy, odwiedzających oraz personelu medycznego, różny sprzęt do stosowania środków przymusu bezpośredniego, liczbę personelu (zwykle małą) w stosunku do liczby pacjentów, różne możliwe sposoby alarmowania. Powyższe zmienne mają wpływ na wymagany czas ewakuacji (WCBE - wymagany czas bezpiecznej ewakuacji), parametr, który należy określić, aby właściwie opracować system bezpieczeństwa. Zależy on głównie od czasu detekcji pożaru, a także czasu alarmowania o zaistniałym niebezpieczeństwie, jak również od zakresu parametrów określających zachowania i poruszanie się użytkowników w czasie ewakuacji, dla różnych płci, stanu zdrowia oraz wieku użytkowników [6]. Ewakuacja to nie tylko proces dotyczący pacjentów przebywających na oddziałach, ale także tych w trakcie operacji, przebywających na blokach operacyjnych. Personel szpitala musi zadać sobie trudne pytania, kiedy przerwać operację i w jakich warunkach podjąć decyzję o ewakuacji sali operacyjnej, zwłaszcza w kontekście konieczności przygotowania pacjenta do ewakuacji. W wielu szpitalach brakuje przewoźnej aparatury podtrzymującej życie, co dodatkowo niekorzystnie wpływa na zapewnienie bezpieczeństwa. Problem ten porusza Debbie Scott [7], która podkreśla, że prowadzenie operacji wpływa na wydłużenie czasu ewakuacji, a także wspomina o konieczności wprowadzania rozwiązań biernych w postaci wydzielania pożarowego sal operacyjnych. W celu skutecznego i szybkiego przeprowadzenia ewakuacji możemy posiłkować się rozwiązaniami, które mogą znacznie skrócić czas ewakuacji jak np. windy ratownicze, a także ułatwić przemieszczanie osób np. krzesła ewakuacyjne, windy zewnętrzne, rękawy ewakuacyjne, linki, koce, nosze, łóżka, a także odpowiednie techniki noszenia ludzi. W procedurach należy przewidzieć minimalną ilość sprzętu ułatwiającego ewakuację, oraz częstotliwość i sposób szkoleń personelu z technik noszenia [5]. Kierujący działaniami ratowniczymi podkreślają, że z punktu widzenia działań ratowniczo-gaśniczych, konieczne jest zapewnienie właściwego dojazdu do obiektu i przekazanie przez personel informacji o aktualnej sytuacji pożarowej po przybyciu na miejsce zdarzenia. Informacja ta zawierać musi następujące dane: czy zakończono ewakuację? jeśli nie, to ile osób przebywa jeszcze w obiekcie, jaki jest ich stan zdrowia, czy ewakuacja z pomieszczenia zagrażać będzie ich życiu? czy w obiekcie aktualnie prowadzone są operacje, w których pomieszczeniach? czy do dyspozycji jest dźwig przystosowany dla ekip ratowniczych? Od tych informacji zależeć będzie wybór strategii dla prowadzonych działań. Należy mieć na uwadze, że przeprowadzenie właściwych działań zależny od zapewnienia odpowiednich sił i środków. Do prowadzenia działań ratowniczogaśniczych na oddziale z 30 pacjentami potrzeba zapewnić zastępów ratowników: 4-5 zastępów prowadzić będzie działania gaśnicze, a pozostałe 10 zastępów ewakuuje pacjentów, jeżeli zaistnieje taka konieczność. Przed przystąpieniem do działań KDR określa strategię działań gaśniczych obrona lub natarcie w zależności od lokalizacji pożaru, a także obrona najbardziej zagrożonych pacjentów, których nie można ewakuować (np. chorych, którzy są operowani ). 3. Podsumowanie Dane historyczne pokazują, że pożary szpitalach zdarzają się, a w przypadkach słabego przygotowania mogą skutkować dużą liczbą ofiar. Wpływ na to w wielu przypadkach ma stan techniczny szpitali oraz brak odpowiednich zabezpieczeń przeciwpożarowych. Takie warunki obniżają możliwość przeprowadzenia ewakuacji w bezpiecznych warunkach. Kolejnym elementem negatywnie wpływającym na przebieg ewakuacji jest małe doświadczenie organizacyjne i niewystarczające wyszkolenie personelu w zakresie interwencji i działań ratowniczych. W ocenie autorów artykułu główną rolę odgrywają jakość instrukcji bezpieczeństwa pożarowego a także zaimplementowane procedury ewakuacyjne, które mają być dogłębnie przeanalizowane, szczegółowe, realistyczne oraz dostosowane do specyfiki obiektu. Powody ewakuacji mogą być różne, dlatego plany ewakuacji powinny być przygotowane na różne okoliczności, dostosowane do skali obiektu, różnorodności jego oddziałów i stopnia złożoności funkcjonalnej. Nie należy unikać przeprowadzania próbnych ewakuacji, ponieważ tylko przećwiczone procedury dają możliwość wprowadzania do nich korekt. Przeprowadzenie analizy z wykonanych ćwiczeń pozwala wyeliminować błędy, a także daje możliwość nabycia pewnych nawyków gwarantujących właściwe zachowanie 105

108 Z PRAKTYKI DLA PRAKTYKI personelu, a także pacjentów w trakcie realnych zdarzeń. Zaproponowany model zarządzania ewakuacją szpitala określa i porządkuje etapy procesy ewakuacji szpitali, dzięki czemu możliwe jest zbudowanie właściwego systemu bezpieczeństwa pożarowego. 4. Wnioski Na podstawie analizy zebranych danych historycznych, informacji przekazanych przez personel medyczny, a także obserwacji ewakuacji szpitali, autorzy doszli do konkluzji, że w celu zbudowania właściwego systemu bezpieczeństwa w szpitalach należy: Opracować jasne i precyzyjne procedury ewakuacyjne łącznie z ustaleniem sposobów współpracy personelu z różnych oddziałów, które powinny znajdować się w instrukcji bezpieczeństwa pożarowego. Zwiększyć częstość prowadzenia próbnych ewakuacji w celu nauczenia ludzi odpowiednich nawyków oraz obsługi urządzeń przeciwpożarowych do co najmniej raz na rok. Eliminować fałszywe alarmy, które powodują powstanie znieczulenia na pojawiające się alarmy. Poprawić warunki ewakuacji: zachować proste układy ciągów komunikacyjnych. Stosować monitoring, telewizję przemysłową. Zapewnić łączności pomiędzy personelem np. poprzez zastosowanie telefonów komórkowych, systemów przywoławczych. Wprowadzić służby interwencyjne szpitala, zwiększyć liczbę personelu. BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Dążyć do zakończenia ewakuacji pacjentów lub pensjonariuszy przed przyjazdem jednostek straży pożarnej. Kontrolować rodzaj urządzeń oraz przedmiotów wnoszonych przez pacjentów pod kątem ich stanu technicznego i palności. Zaopatrzyć szpital w przenośny sprzęt podtrzymujący życie oraz ułatwiający ewakuację. Literatura [1] Strona główna Komendy Głównej Państwowej Straży Pożarnej, [dostęp: ]. [2] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 2015, poz. 1422) [3] Mizieliński B., Systemy oddymiania budynków wentylacja, Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa [4] Pożar w szpitalu w Dąbrowie Górniczej: Nocna ewakuacja pacjentów [dok. elektr.], artykul/ ,pozar-w-szpitalu-w-dabrowie-gorniczej-nocnaewakuacja-pacjentow-nowe-zdjecia,id,t.html [dostęp: ]. [5] Cłapa I., Cisek M., Praktyczne aspekty ewakuacji, Konferencja szkoleniowa, referat konferencyjny Szpitale i domy pomocy społecznej wymagania przeciwpożarowe a praktyka, r., Włodzimierzów. [6] Cłapa I., Porowski R., Dziubiński M., Wybrane modele obliczeniowe czasów ewakuacji, BiTP Vol. 24 Issue 4, 2011, [dok. elektr.] czytelnia.cnbop.pl/czytelnia/26/281 [dostęp: ]. [7] Scott D., Fire in an operating theatre what really happens? A case study of a fire in a private hospital in Hamilton, Human Behaviour in Fire Symposium, New Zealand 2009, *** mgr inż. Iwona Orłowska absolwentka Wydziału Inżynierii Bezpieczeństwa Pożarowego Szkoły Głównej Służby Pożarniczej w Warszawie. Obecnie pracownik Sekcji Kontrolno-Rozpoznawczej KP PSP w Pabianicach, doktorantka na Wydziale Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej. Obszar zainteresowań naukowych to modelowanie numeryczne procesów ewakuacji oraz inżynieria bezpieczeństwa pożarowego. mgr inż. Marcin Cisek absolwent Wydziału Inżynierii Bezpieczeństwa Pożarowego Szkoły Głównej Służby Pożarniczej w Warszawie. Obecnie pracownik naukowo-dydaktyczny Szkoły Głównej Służby Pożarniczej w Zakładzie Projektowania Systemów Bezpieczeństwa i Wspomagania Decyzji. Doktorant Instytutu Techniki Budowlanej w Warszawie. Obszar zainteresowań naukowych to analiza ryzyka, projektowanie i ocena warunków bezpieczeństwa w budynkach, jak również wspomaganie procesu podejmowania decyzji w czasie sytuacji kryzysowych. 106

109 by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp канд. техн. наук Заворотный А.Г. / Zavorotnyy A.G., Ph.D. 1 канд. техн. наук Копнышев С.Л. / Kopnyshev S.L., Ph.D. 1 Финченко Ю.А. / Finchenko Yu.А. 1 Przyjęty/Accepted/Принята: ; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: ; Opublikowany/Published/Опубликована: ; DOI: /bitp Обоснование допустимых значений параметров техногенных чрезвычайных ситуаций, связанных с пожарами, в Российской Федерации 2 Identification of Allowable Parameter Values in Respect of Fire Emergencies in the Russian Federation Określenie dopuszczalnych wartości parametrów sytuacji nadzwyczajnych wywołanych przez człowieka i związanych z pożarami w Federacji Rosyjskiej АННОТАЦИЯ Цель: Обоснование количественного критерия перехода к экстремальным значениям наступления редких и масштабных (крупных) чрезвычайных ситуаций для техногенной сферы, связанных с пожарами. Введение: В последние годы в России, несмотря на общее снижение количества чрезвычайных ситуаций, наблюдается увеличение масштабов и соответственно ущербов от них. В них вовлекаются все большие массы людей, которые не только подвергаются воздействию прямых поражающих факторов, но и испытывают психологический стресс, как во время самой чрезвычайной ситуации, так и после. Управление риском, определяемым сочетанием вероятности и последствий чрезвычайных ситуаций, направлено в конечном итоге, как на снижение вероятности нежелательных событий, так и на уменьшение последствий чрезвычайных ситуаций, в том числе и связанных с пожарами. Пожароопасные факторы, действующие в техносфере и ставшие в последнее время настоящим бедствием, особенно опасны для нашей страны. В целом по стране ежегодно возникает около 300 тыс. пожаров. По этим показателям мы прочно удерживаем «первенство» не только среди стран Западной Европы и США, но и многих менее развитых стран мира. Ежегодно во время пожаров погибает тыс. человек. Величина потерь от пожаров превышает общий ущерб государства от чрезвычайных ситуаций техногенного характера и является, по существу, безвозвратной. Урон от пожаров не только невосполним, но и требует еще больших затрат для восстановления уничтоженных материальных ценностей. В статье применяется статистика по пожарам и их последствиям по Российской Федерации на период с 2005 по 2014 г.г. Методология: продемонстрирован метод построения статистических квантиль диаграмм для обоснования законов распределения параметров чрезвычайных ситуаций для техногенной сферы, связанных с пожарами. Знание законов распределения позволяет оценивать риск возникновения таких чрезвычайных ситуаций и обосновывать комплекс мероприятий, необходимых для успешного их предотвращения. Выводы: Решить задачу полного устранения негативных воздействий в техносфере нельзя. Для обеспечения защиты в условиях техногенной сферы реально лишь ограничить воздействие негативных факторов их допустимыми уровнями с учетом их сочетанного (одновременного) действия. Соблюдение предельно допустимых уровней воздействия - один из основных путей обеспечения безопасности жизнедеятельности человека в условиях техносферы. Ключевые слова: закон распределения, пожары и их последствия, квантиль диаграмма, количественный критерий, вероятность Вид статьи: тематическое исследование анализ реальных случаев ABSTRACT Aim: Quantify the criterion for attainment of extreme/critical values for the infrequent occurrence of major scale fire emergencies caused by human behaviour. Introduction: During recent years, despite an overall decline in number of emergencies in Russia, incidents have increased in magnitude and consequential scale of loss. Emergency situations increasingly affect more people who experience not only negative material consequences, but 1 Академия Государственной противопожарной службы МЧС России / State Fire Academy of EMERCOM of Russia; zavorotnyi_agz@mail.ru; 2 Процентное соотношение участия в создании статьи / Percentage contribution: Zavorotnyy A.G. 34%, Kopnyshev S.L. 33%, Finchenko Yu.А. 33%; 107

110 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp also associated psychological stress at the time of the incident and the aftermath. Risk management, defined as the combination of likelihood and consequence of emergency incidents, is targeted at mitigating the probability of events occurring and restrain the effects, in this case the consequences of fire. In recent times, factors linked to human behaviour, which invoke the threat from fires, are a real problem and particularly dangerous for Russia. Generally, some 300 K fires are registered in Russia. According to the data, Russia occupies a leading position in this respect, not only among countries from Western Europe and USA, but also among many less developed countries of the world. Each year some 11K to 16K people die in fire incidents. The magnitude of loss caused by fires exceeds the sum of other losses in the country caused by emergencies linked to human activity, which in reality cannot be recouped. Destruction caused by fire is not only irreplaceable, but additionally requires bigger resources to restore damaged property. The article contains data about fire incidents and consequences, in the Russian Federation, for the years 2005 to Methodology: Presented a method for the construction of statistical quantile diagrams to substantiate parameter distribution laws for emergency incidents associated with fires. The understanding and application of relevant distribution laws facilitates the prediction of risk, of an event occurring, and the identification of resources necessary to mitigate such risk. Conclusions: It is not possible to completely eliminate negative consequences from emergencies in a society. In order to secure a degree of safety it is only possible to mitigate negative consequences up to an acceptable level, by taking account of combined (simultaneous) interaction of influences. Compliance with designated interaction boundaries is one of the main approaches for ensuring the safety of human life in the environment. Keywords: laws of distribution, fires and their consequences, quantile diagram, quantitative criterion, probability Type of article: case study analysis of actual events ABSTRAKT Cel: Określenie kryterium ilościowego dla osiągnięcia ekstremalnych/krytycznych wartości wystąpienia rzadkich i wielkoskalowych sytuacji nadzwyczajnych związanych z pożarami i wywołanych działalnością człowieka. Wprowadzenie: W ostatnich latach w Rosji, mimo ogólnego spadku liczby sytuacji nadzwyczajnych, obserwuje się zwiększenie się ich skali, a w następstwie tego powodowanych przez nie szkód. Sytuacje nadzwyczajne dotykają coraz większe grupy ludzi. Doświadczają oni nie tylko negatywnego wpływu bezpośrednich czynników tych sytuacji, ale również związanego z nimi stresu psychologicznego zarówno w czasie ich trwania, jak i po ich ustaniu. Zarządzanie ryzykiem, określane jako związek prawdopodobieństwa wystąpienia sytuacji nadzwyczajnej oraz jej skutków, ma na celu, w ostatecznym rozrachunku, zmniejszenie prawdopodobieństwa wystąpienia niepożądanych zdarzeń oraz ograniczenie ich skutków, w tym związanych z pożarami. W ostatnim czasie czynniki wywołujące zagrożenia pożarowe związane z działalnością człowieka są prawdziwą plagą i są szczególnie niebezpieczne dla Rosji. Ogółem w Rosji co roku rejestruje się około 300 tysięcy pożarów. Według tych danych Rosja jest pod tym względem w czołówce nie tylko krajów Europy Zachodniej i USA, ale również wielu państw mniej rozwiniętych. Co roku w pożarach ginie od 11 do 16 tysięcy ludzi. Wielkość strat powstałych w wyniku pożarów przewyższa sumę strat państwa powstałych w wyniku sytuacji nadzwyczajnych związanych z działalnością człowieka i jest, tak naprawdę, nie do odzyskania. Szkody pożarowe bywają nie tylko niemożliwe do odbudowy, ale wymagają dodatkowo większych środków do odtworzenia zniszczonych dóbr materialnych. W artykule przedstawiona jest statystyka występowania pożarów i ich skutków w Federacji Rosyjskiej za okres od 2005 do 2014 roku. Metodologia: Przedstawiono metodę tworzenia wykresów kwantylowych w celu uzasadnienia praw rozkładu parametrów sytuacji nadzwyczajnych związanych z pożarami wywołanymi działalnością człowieka. Dzięki prawom rozkładu można oceniać ryzyko powstania takich sytuacji nadzwyczajnych i określić środki konieczne do skutecznego zapobiegania im. Wnioski: Rozwiązanie problemu całkowitego usunięcia negatywnych skutków sytuacji nadzwyczajnych w środowisku technicznym człowieka nie jest możliwe. Aby zapewnić bezpieczeństwo ludziom w środowisku technicznym możliwe jest jedynie ograniczenie wpływu negatywnych czynników do ich dopuszczalnych poziomów z uwzględnieniem ich wspólnego (jednoczesnego) oddziaływania. Przestrzeganie wyznaczonych granic oddziaływań to jedna z podstawowych metod zapewnienia bezpieczeństwa życia ludzkiego w środowisku technicznym. Słowa kluczowe: prawo rozkładu, pożary i ich skutki, wykres kwantylowy, kryterium ilościowe, prawdopodobieństwo Typ artykułu: studium przypadku analiza zdarzeń rzeczywistych 1. Введение В последние годы в России, несмотря на общее снижение количества чрезвычайных ситуаций, наблюдается увеличение масштабов и соответственно ущербов от них. В них вовлекаются все большие массы людей, которые не только подвергаются воздействию прямых поражающих факторов, но и испытывают психологический дистресс, как во время самой чрезвычайной ситуации, так и после [1]. Управление риском, определяемым сочетанием вероятности и последствий чрезвычайных ситуаций, направлено в конечном итоге, как на снижение вероятности нежелательных событий, так и на уменьшение последствий чрезвычайных ситуаций, в том числе и связанных с пожарами. Риск крупных чрезвычайных ситуаций характеризуется большим размером последствий для населения и окружающей среды (как правило, по масштабам выходящим за пределы отдельного региона) и малыми величинами вероятностей (частот) наступления подобных событий. Эта специфика крупных чрезвычайных ситуаций, в том числе и связанных с пожарами, предопределяет ограниченную применимость традиционных методов как при оценке рисков, так и управлении риском крупных чрезвычайных ситуаций в техносфере [2-3]. В этом случае используют методы асимптотической теории вероятностей экстремальных значений. В данной работе для анализа вероятностных распределений чрезвычайных ситуаций, связанных с пожарами, были использованы методы построения квантиль-диаграмм имеющихся статистических данных. 2. Анализ реальных событий В основе построения квантиль-диаграмм лежит доказываемая в теории вероятностей теорема о том, что случайная величина η, представляющая собой функцию распределения некоторой другой случайной величины ξ (η=f(ξ)), имеет равномерное на отрезке [0,1] распределение [2]. Это означает, что если случайная величина точно следует закону распределения F(x), то после упорядочения и перенумерации имеющихся статистических данных по возрастанию x1 x2... x N (1) 108

111 CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ DOI: /bitp и последующего нанесения точек ( F x * i, xi ) на 1 график в декартовой системе координат, все они должны оказаться практически на одной прямой. Отклонения точек от прямой будут тем меньше, чем точнее будет установлена реальная функция распределения случайной величины, имеющей выборку (x 1, x 2,...,x N ) [2], [4]. На практике, как правило, находят значения функ- ции Q x F 1 ( x) i N, являющейся обратной к теоретической функции распределения случайной величины F(x), i в точках p i, i 1,2... N : N 1 Q i i Q N 1 как функцию, определяющую для каждого значения p i такое наименьшее значение, слева от которого располагается 100 p i процентов статистических данных. После этого на плоскости в ортогональной системе координат наносят точки с координатами (Q i, x i ) (теоретически определенные значения квантили на горизонтальной оси, статистические данные на вертикальной) и, если точки попадают практически на одну прямую (при некотором их рассеянии), то предположение о принятой функции распределения случайной величины F(x) считается правдоподобным. Методика построения квантиль диаграмм подробно описана в работе [5]. Для демонстрации возможности использования квантиль диаграмм при анализе данных о чрезвычайных ситуаций техногенного характера были использованы данные по пожарам, произошедшим в Российской Федерации в годах [3], [6], [7], которые сведены в таблицу 1. В качестве основных показателей в таблице используются количество пожаров, материальный ущерб от пожаров, число погибших и травмированных человек. Для выбора неизвестной функции распределения для указанных в таблице 1 статистических данных по количеству пожаров, погибших и травмированных на пожарах, а также материальному ущербу, нанесенному (2) пожарами, использовались распределения: x экспоненциальное Вейбулла F x 1 е, x 0 F x 1 e (3) х где λ, τ - параметры распределения; нормальное x 2 1 F( x) u exp( ( ) 2) du 2 2 где μ математическое ожидание; σ среднеквадратическое отклонение; u параметр интегрирования; 1 x 1 2 u логнормальное F( x) exp( (ln ) 2 ) du 2 u 2 где μ, σ параметры; Парето x (4) (5) (6) x 1 для x>x x 0 (7) F 0 Где х 0, α параметры; x Гумбеля Фреше где α, β параметры; F x где k, u,ε параметры. F x exp exp (8) k u exp, k >0, x (9) x На рисунках 1-4 представлены квантиль - диаграммы рассмотренных выше распределений по данным о чрезвычайных ситуациях, связанным с пожарами в годах. На эти же графики нанесены линии тренда (прямые). Таблица 1. Количество пожаров и их последствий по Российской Федерации за период с 2005 по 2014 г.г. [6], [7] Table 1. Frequency of fires and their consequences in the Russian Federation for the period 2005 to 2014 [6], [7] Год Year Кол-во пожаров Frequency of fires Кол-во погибших на пожарах Frequency of people killed by fires Кол-во травмированных на пожарах Frequency of fire related injuries Материальный ущерб, [млн. руб.] Material loss, [mln. rub.] , , , , , , , , , ,0 109

112 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp а) б) ln (Кол-во пожаров) (The number of fires) 12,5 12,4 12,3 12,2 12,1 12 y = -0,1965x + 12,3-1n (1-p i ) ln (Кол-во пожаров) (The number of fires) 12,4 12,3 12,2 12, ,9 y = -0,1264x + 12,033 11,8 1n (-1n-p i )) -0,1 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5-3,5-3 -2,5-2 -1,5-1 -0,5 0 0,5 1 1,5 в) г) Кол-во пожаров (The number of fires) y = x ln (Кол-во пожаров) (The number of fires) 12,4 12,35 12,3 12,25 12,2 12,15 12,1 12, ,95 y = -0,1826x + 12,126 д) е) ln (Кол-во пожаров) (The number of fires) -1,5-1,2-0,9-0,6-0,3 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 12,5 12,4 12,3 12,2 12,1 12 y = -0,1965x + 12,3-1n (1-p i ) Кол-во пожаров (The number of fires) -1,5-1,2-0,9-0,6-0,3 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1, y = x n (-1n-p i )) -0,1 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5-1 -0,7-0,4-0,1 0,2 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2 2,3 ln (Кол-во пожаров) (The number of fires) 12,4 12,3 12,2 12, ,9 ж) y = -0,1493x + 12,2-1n (-1n(1-p i )) -1-0,7-0,4-0,1 0,2 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2 2,3 Рис. 1. Квантиль диаграммы следующих распределений эмпирических данных о количестве пожаров за г.г.: а) экспоненциального; б) Вейбулла; в) нормального; г) логнормального; д) Парето; е) Гумбеля; ж) Фреше Fig. 1. Quantile diagram for the following distributions of empirical data on the frequency of fires in : a) exponential; б) Weibull; в) normal, г) lognormal; д) Pareto; e) Gumbel; ж) Frechet Источник: Собственное исследование. Source: Own elaboration. 110

113 CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ DOI: /bitp а) б) ln (Кол-во травмированных) (The number of injured) y = 0,0688x + 9,491 9,55 9,5 9,45 9,4 9,35 9,3-1n (1-p i ) ln (Кол-во травмированных) (The number of injured) y = 0,0688x + 9,491-1n (-1n(1-p i )) 9,55 9,5 9,45 9,4 9,35 9,3-3,3-3 -2,7-2,4-2,1-1,8-1,5-1,2-0,9-0,6-0,3 0 0,3 0,6-3,3-3 -2,7-2,4-2,1-1,8-1,5-1,2-0,9-0,6-0,3 0 0,3 0,6 в) г) Кол-во травмированных (The number of injured) y = -1084,3x ln (Кол-во травмированных) (The number of injured) 9,6 9,55 9,5 9,45 9,4 9,35 9,3 y = -0,0884x + 9,4406-1,8-1,5-1,2-0,9-0,6-0,3 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5-1,5-1,2-0,9-0,6-0,3 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 д) е) 9,6-1n (1-p i ) ln (Кол-во травмированных) (The number of injured) 9,55 9,5 9,45 9,4 9,35 9,3 9,25 y = -0,1072x + 9,5358-1n (-1n(1-p i )) 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 9,6 ж) ln (Кол-во травмированных) (The number of injured) 9,55 9,5 9,45 9,4 9,35 9,3 y = -0,0765x + 9,4784-1n (-1n(1-p i )) -1-0,7-0,4-0,1 0,2 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2 2,3 2,6 Рис. 2. Квантиль диаграммы следующих распределений эмпирических данных о количестве травмированных за г.г.: а) экспоненциального; б) Вейбулла; в) нормального; г) логнормального; д) Гумбеля; е) Парето; ж) Фреше Fig. 2. Quantile diagram for the following distributions of empirical data on the number of injured in : a) exponential; б) Weibull; в) normal, г) lognormal; д) Pareto; e) Gumbel; ж) Frechet Источник: Собственное исследование. Source: Own elaboration. 111

114 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp а) б) Кол-во погибших (The number of deaths) y = -2759,3x n (1-p i ) ln (Кол-во погибших) (The number of deaths) y = -0,1719x + 9,3887 9,9 9,8 9,7 9,6 9,5 9,4 9,3 9,2-1n (-1n(1-p i )) -1-0,7-0,4-0,1 0,2 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2 2,3-3,2-2,7-2,2-1,7-1,2-0,7-0,2 0,3 0,8 в) г) Кол-во погибших (The number of deaths) y = -3406,5x ln (Кол-во погибших) (The number of deaths) 9,9 9,8 9,7 9,6 9,5 9,4 9,3 9,2 y = 0,2481x + 9,5146-1,5-1,2-0,9-0,6-0,3 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8-1,5-1,2-0,9-0,6-0,3 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 д) е) Кол-во погибших (The number of deaths) y = -2759,3x n (1-p i ) -1-0,7-0,4-0,1 0,2 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2 2,3 ln (Кол-во погибших) (The number of deaths) 9,9 9,8 9,7 9,6 9,5 9,4 9,3 9,2 9,1 y = -0,268x + 9,7524-1n (-1n(1-p i )) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 9,9 ж) ln (Кол-во погибших) (The number of deaths) 9,8 9,7 9,6 9,5 9,4 9,3 y = -0,2033x + 9,6153-1n (-1n(1-p i )) -1-0,7-0,4-0,1 0,2 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2 2,3 2,6 Рис. 3. Квантиль диаграммы следующих распределений эмпирических данных по количеству погибших за г.г.: а) экспоненциального; б) Вейбулла; в) нормального; г) логнормального; д) Гумбеля; е) Парето; ж) Фреше Fig. 3. Quantile diagram for the following distributions of empirical data on the frequency of deaths in : a) exponential; б) Weibull; в) normal, г) lognormal; д) Pareto; e) Gumbel; ж) Frechet Источник: Собственное исследование. Source: Own elaboration. 112

115 CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ DOI: /bitp а) б) ln (Материальный ущерб) (Material loss) 23,8 23,6 23,4 23, ,8 22,6 22,4 y = 0,3099x + 22,906-1n (1-p i ) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 ln (Материальный ущерб) (Material loss) y = 0,2415x + 23,358 23,7 23,5 23,3 23,1 22,9 22,7-3,2-2,7-2,2-1,7-1,2-0,7-0,2 0,3 0,8-1n (-1n(1-p i )) в) г) 1,9E+10 23,7 Материальный ущерб (Material loss) 1,7E+10 1,5E+10 1,3E+10 1,1E+10 9E+09 7E+09 y = 3E+09x + 1E+10 ln (Материальный ущерб) (Material loss) 23,5 23,3 23,1 22,9 22,7 y = 0,3207x + 23, ,7-0,4-0,1 0,2 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2 2,3-1,5-1,2-0,9-0,6-0,3 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 д) е) ln (Материальный ущерб) (Material loss) 23,8 23,6 23,4 23, ,8 22,6 22,4 y = 0,3099x + 22,906-1n (1-p i ) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 ж) ln (Материальный ущерб) (Material loss) 1,9E+10 1,7E+10 1,5E+10 1,3E+10 1,1E+10 9E+09 7E+09 y = 4E+09x + 1E+10-1n (-1n(1-p i )) -1,5-1,2-0,9-0,6-0,3 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 23,7 ln (Материальны ущерб) (Material loss) 23,5 23,3 23,1 22,9 22,7 y = 0,2499x + 23,058-1n (-1n(1-p i )) -1-0,7-0,4-0,1 0,2 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2 2,3 Рис. 4. Квантиль диаграммы следующих распределений эмпирических данных по материальному ущербу за г.г.: а) экспоненциального; б) Вейбулла; в) нормального; г) логнормального; д) Парето; е) Гумбеля; ж) Фреше Fig. 4. Quantile diagram the following distributions of empirical data on material loss for : a) exponential; б) Weibull; в) normal, г) lognormal; д) Pareto; e) Gumbel; ж) Frechet Источник: Собственное исследование. Source: Own elaboration. 113

116 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Подведение итогов. Выводы Выбор глобальной модели распределения данных по пожарам, материальному ущербу, травмированным и погибшим осуществлялся на основе минимизации среднеквадратичного отклонения эмпирических данных от линии тренда. Анализ представленных данных свидетельствует о том, что в качестве распределений случайных величин, описывающих общее количество пожаров в Российской Федерации и количество погибших на них, могут быть выбраны нормальное и логнормальное распределения. Данные по количеству травмированных удовлетворительно описываются экспоненциальным распределением и распределением Вейбулла, по объему материального ущерба нормальным и логнормальным распределениями, а также распределением Вейбулла. Кроме того, на всех диаграммах прослеживается существование двух линейных ветвей (участков прямых), отличающихся углом наклона каждой к оси абсцисс и некоторой переходной областью между ними. Такое поведение квантиль-диаграмм свидетельствует об отсутствии единой статистической закономерности для чрезвычайной ситуации, связанной с пожарами. Количество погибших и травмированных, материальные потери от небольших по масштабу пожаров, которые удается быстро локализовать и ликвидировать, оказываются, как правило, незначительными. В то же время широкомасштабные пожары, в том числе и лесные, приводят к значительному материальному ущербу, имеющему совершенно другую статистическую закономерность, нежели от средних и небольших пожаров. Поэтому «перегиб» графика квазилинейной зависимости квантиль-диаграммы эмпирических данных по вышеуказанным параметрам может служить критерием экстремальной чрезвычайной ситуации, связанной с пожарами в Российской Федерации. Так, по количеству пожаров в стране в качестве статистического критерия допустимого уровня может быть принято значение в диапазоне тыс. пожаров (возгораний), по количеству травмированных на пожарах 11 11,5 тыс. человек, погибших 13,5 14 тыс. человек в год, по материальному ущербу 9,7 10 млрд. руб. Годовое превышение этих значений будет свидетельствовать о необходимости проведения дополнительных мероприятий по обеспечению пожарной безопасности в стране. В частности, данные таблицы 1 за 2013 и 2014 годы свидетельствуют о том, что превышение указанных значений наблюдается только по материальному ущербу от пожаров (13,2 млрд. руб. в 2013 году и 16 млрд. руб. в 2014 году), а, следовательно, основные усилия в плане обеспечения пожарной безопасности в стране должны быть направлены на подготовку пожарных подразделений, уменьшение времени их реагирования на каждый поступающий сигнал о возгорании, повышение их технической оснащенности и качественное выполнение возложенных на них задач, что, в конечном счете, обеспечит уменьшение материального ущерба от пожаров в целом по стране до приемлемого уровня. Литература [1] Akimov V.A., Lesnyh V.V., Radaev N.N. Osnovy analiza i upravleniya riskom v prirodnoy i tehnogennoy sferah, Delovoy ekspress, Moscow 2004, 352. [2] Akimov V.A., Bykov А.А., Schetinin Е.Yu, Vvedenie v statistiku ekstremal nyh znacheniy i eeo prilozheniya, FGU VNII GOCHS (FTS) MCHS Rossii, Moscow 2009, 524. [3] Finchenko Yu.А., Zavorotnyy A.G., Obosnovanie kolichestvennogo statisticheskogo kriteriya ekstremal nyh chrezvychaynyh situatsii dlya tehnogennoy sfery, svyazannyh s pozharami v Rossiyskoi Federatsii, [w:] Оtcheot o nauchno-issledovatel skoy rabote, АGPS MCHS Rossii, Moscow 2012, 29. [4] Akimov V.A., Bykov А.А., Schetinin Е.Yu. Razrabotka veroyatnostno statisticheskih metodov otsenki i prognozirovaniya riska vozniknoveniya chrezvychaynoy situatsii / Etap 2. Razrabotka i sovershenstvovanie prikladnyh metodov analiza riska krupnyh chrezvychaynyh situatsiy prirodnogo i tehnogennogo proishojdeniya s ispol zovaniem sovremennyh dostijeniy teorii veroyatnostey ekstremal nyh sobytii, Tsentr strategicheskih issledovanii grazhdanskoy zaschity MCHS Rossii, Moscow 2007, 180. [5] Zavorotnyy A.G., Kopnyshev S.L., Finchenko Yu.А., Ispol zovanie kvantil diagram dlya obosnovaniya veroyatnostnyh raspredeleniy parametrov chrezvychaynyh situatsiy, svyazannyh s pozharami v Rossiyskoy Federatsii, Problemy bezopasnosti i chrezvychaynyh situatsiy, Issue 2, 2014, pp [6] Коpylov N.P. (ed.), Pozhary i pozharnaya bezopasnost v 2009 godu: Statisticheskiy sbornik, VNIIPO, Moscow 2010, 135. [7] Gosudarstvennyy doklad О sostoyanii zaschity naseleniya i territoriy Rossiyskoy Federatsii ot chrezvychaynyh situatsiy prirodnogo i tehnogennogo haraktera v 2005 (2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014) godu, FGU VNII GOCHS (FTS) MCHS Rossii, Moscow 2005 ( ), 341. *** Заворотный Александр Григорьевич кандидат технических наук, доцент, начальник кафедры гражданской защиты (в составе учебно-научного комплекса гражданской защиты) Академии Государственной противопожарной службы МЧС России. Копнышев Сергей Львович кандидат технических наук, старший научный сотрудник главный научный сотрудник научно-исследовательской группы безопасности в чрезвычайных ситуациях (в составе учебно-научного комплекса гражданской защиты) Академии Государственной противопожарной службы МЧС России. Финченко Юлия Александровна слушатель 5-го года обучения (учебная группа 3210) факультета пожарной безопасности Академии Государственной противопожарной службы МЧС России. 114

117 by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp dr hab. inż. Jarosław Prońko, prof. UJK 1 st. bryg. w st. spocz. mgr inż. Jan Kielin 2 mgr Beata Wojtasiak 2 Przyjęty/Accepted/Принята: ; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: ; Opublikowany/Published/Опубликована: ; DOI: /bitp Model reagowania systemu ratowniczo-gaśniczego 3 Rescue and Firefighting Response Model Модель реагирования спасательно-гасящей системы ABSTRAKT Cel: Przedstawienie i uzasadnienie stochastycznego modelu reakcji systemu ratowniczo-gaśniczego na zaistniałe incydenty krytyczne. Wprowadzenie: Poznawanie rzeczywistości zawsze wiąże się z tworzeniem myślowych modeli wyobrażeń badanych zjawisk, układów, systemów. Tworzymy je w celu: zrozumienia mechanizmów rządzących danym: zjawiskiem, układem, systemem; odkrywania zależności między zmiennymi i prognozowania ewolucji zjawisk; ustalania wpływu poszczególnych zmiennych na efekty procesu. Przedmiotowe modele nie są wierną kopią rzeczywistości, a jedynie ich uproszczonym obrazem, dlatego też powinny charakteryzować się przystępnością i prostotą poznawczą oraz zgodnością z danymi empirycznymi na akceptowalnym dla badacza poziomie. W artykule zaproponowano stochastyczny model reakcji służb ratowniczych na zaistniałe incydenty krytyczne oparty na danych zgromadzonych w bazach PSP. Proponowany model, zdaniem autorów, mógłby być przydatny do opracowania programu komputerowego wspomagającego podejmowanie decyzji w zakresie optymalizacji rozmieszczenia JR oraz ich zasobów osobowych i rzeczowych adekwatnie do opracowanej mapy ryzyka incydentów krytycznych. Metodologia: Analiza statystyczna, modelowanie statystyczne. Wnioski: Zaproponowany model reagowania służb ratowniczych na zaistniałe incydenty krytyczne oparty na danych historycznych uwzględnia szereg czynników niemożliwych do uwzględnienia w modelach deterministycznych. Zaliczyć do nich możemy: zindywidualizowany poziom wyszkolenia zespołów ratowniczych; infrastrukturę drogową danego terenu; konstrukcję systemu przekazywania informacji; techniczne parametry sprzętu, jakim dysponują zespoły ratownicze. Z powyższych względów jest on znacznie dokładniejszy lepiej opisuje rzeczywistą sprawność systemu ratowniczego w danym terenie. Posiada on również szereg wad: jest pracochłonny w zastosowaniu; wymaga rzetelnych danych historycznych (w przypadku danych, którymi dysponowali autorzy rzetelność jest raczej mała); otrzymany wynik zależy od założonego a priori poziomu ufności; efekt obliczeń nie jest konkretną liczbą, lecz zakresem liczb. Pomimo wskazanych wad autorzy są zdania, że warto stosować dany model zwłaszcza w połączeniu z oceną ekonomiczną inwestycji poczynionych w zakresie tworzenia systemu ratowniczo-gaśniczego. Dopiero taka kompleksowa ocena poczynionych nakładów i otrzymanych efektów w ujęciu ekonomicznym może być przydatna w reorganizacji systemu ratowniczego. Słowa kluczowe: modelowanie statystyczne, analiza statystyczna, eksploracja danych Typ artykułu: studium przypadku analiza zdarzeń rzeczywistych ABSTRACT Aim: Description and justification of the stochastic model of the firefighting and rescue system in response to critical incidents Introduction: Recognition of reality is always associated with the cognitive construction of models, representing an analysis of events, arrangements and systems. These are created so that: mechanisms controlling a given event, arrangement and system can be understood; 1 Uniwersytet Jana Kochanowskiego w Kielcach; The Jan Kochanowski University (JKU) in Kielce; pronko@gmail.com; 2 Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej Państwowy Instytut Badawczy, Józefów / Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute; Poland; 3 Wkład merytoryczny w przygotowanie artykułu / Percentage contribution: J. Prońko 60%; J. Kielin 20%; B. Wojtasiak 20%; 115

118 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp links between variables and predictions of event developments can be explored; the impact of particular variables on the effects of this process can be established. Constructed models are not exact copies of reality, but only simplified images. For that reason they ought to be characterised by straightforwardness and cognitive simplicity, and compliance with empirical data at an acceptable research level. This article contains a proposed stochastic model of emergency response to critical incidents, based on the data accumulated by the National Fire Service database. The authors believe that the proposed model may be of use in the development of a computer programme, which could be harnessed to support decisions about the distribution of fire stations, accompanying personnel and equipment, so as to adequately address mapped critical incident risks Methodology: Statistical analysis and statistical modelling. Conclusions: The proposed emergency reaction model to emerging critical incidents, based on historical data, takes into account a range of factors, which could not be incorporated in deterministic models. These include: customised training level of rescue teams; road network for a given area; design of information systems; technical parameters of equipment used by rescue teams. For the aforementioned reasons, the stochastic model is much more accurate and better describes efficiency of the rescue system in a given area. It also has a number of disadvantages: It is labour intensive in practice; It requires reliable historical data (Integrity of data made available for this study was somewhat weak) Derived result depends on the assumed priori confidence level; the result from calculations is not a specific number but a range of numbers. Despite identified drawbacks, it is considered that the use of the model is worthwhile, especially when linked to an investment appraisal of resources necessary for the creation of a firefighting rescue system. A comprehensive appraisal, taking account of outlays and derived economic outcomes, may be helpful with the reorganisation of the rescue system. Keywords: statistical modelling, statistical analysis, examination of data Type of article: case study analysis of actual events АННОТАЦИЯ Цель: Представить и обосновать стохастическую модель реакции спасательно-гасящей системы на возникающие критические события. Введение: Познание действительности всегда связано с образованием ментальных моделей фантазий: исследуемых явлений, устройств, систем. Мы их создаем с целью: понятия механизмов управляющих этим: явлением, устройством, системой; исследования зависимостей между переменными и прогноза эволюции явлений; определения влияния отдельных переменных на эффекты процесса. Создаваемые модели не являются точной копией реальности, а лишь упрошенным их изображением, поэтому они должны характеризоваться доступностью и простотой познания, а также соответствовать эмпирическим данным на допустимом для исследователя уровне. В статье предложена стохастическая модель реакции спасательных служб на появляющиеся критические явления, основанная на данных, хранящихся в базах Государственной Пожарной Службы. Предложенная модель, по мнению авторов, могла бы пригодиться для разработки компьютерной программы, поддерживающей принятие решений о оптимизации распределения спасательных единиц, а тазкже их человеческих и материальных ресурсов в соответствии с разработанной картой риска критических событий. Методология: Статистический анализ и статическое моделирование. Выводы: Предложенная модель реакции спасательных служб на появляющиеся критические события была основана на исторических данных, она учитывает ряд факторов, невозможных для учёта в детерминистических моделях. К ним относятся: индивидуализированный уровень подготовки спасателей; информация о дорожной инфраструктуре данной территории; конструкция системы передачи информации; технические параметры оборудования спасательных групп. Эти факторы указывают на то, что модель является гораздо более подробной - лучше описывает фактическую эффективность спасательной системы в данной области. Она имеет также ряд недостатков: трудоемкая в использовании; требует надежных исторических данных (в случае данных, которые были в нашем распоряжении, надежность довольно слабая); получаемый результат зависит от предполагаемого заранее уровня доверия; результат расчета не является конкретным числом, но диапазоном чисел. Тем не менее, несмотря на недостатки, авторы считают, что модель стоит использовать, особенно в сочетании с экономической оценкой инвестиций, вложенных в создание спасательно-гасящей системы. Только такая комплексная оценка - инвестиций и полученных результатов в экономическом плане - может быть полезной в реорганизации спасательной системы. Ключевые слова: статистическое моделирование, статистический анализ, эксплорация данных Вид статьи: исследование случая - анализ реальных событий 1. Wprowadzenie Poznawanie rzeczywistości zawsze wiąże się z tworzeniem myślowych modeli wyobrażeń badanych zjawisk, układów, systemów. Tworzymy je w celu: zrozumienia mechanizmów rządzących danym: zjawiskiem, układem, systemem; odkrywania zależności między zmiennymi i prognozowania ewolucji zjawisk; ustalania wpływu poszczególnych zmiennych na efekty procesu. Tworzone modele nie są wierną kopią rzeczywistości, a jedynie uproszczonym ich obrazem, dlatego też powinny się 116

119 CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ DOI: /bitp charakteryzować przystępnością i prostotą poznawczą oraz zgodnością z danymi empirycznymi na akceptowalnym dla badacza poziomie. Każde wyobrażenie fragmentu rzeczywistości powinno być możliwe do zakomunikowania innym ludziom. Stąd istnieje potrzeba opisania go zrozumiałym i prostym językiem. Najbardziej przydatnym do tego celu jest język matematyki, wyróżniający się logiką i precyzją sformułowań. W języku tym, każde zjawisko, system i układ opisuje się za pomocą zmiennych, które najczęściej dzielimy na zmienne wejściowe (sterowanie zmienne niezależne) i wyjściowe (efekt zmienne zależne). Natomiast sam opis zjawiska (systemu, układu) sprowadza się do sformułowania grupy funkcji wiążących ze sobą te zmienne. W modelowaniu matematycznym wyróżniamy dwie zasadnicze strategie czyste: modelowanie w oparciu o istniejący stan wiedzy, teorie naukowe białe skrzynki (ang. white-box); modelowanie w oparciu o doświadczenie czarne skrzynki (ang. black-box). Skrzynka to fragment rzeczywistości, którego model zamierzamy zbudować. Zmienne wejściowe to te, na które mamy wpływ i możemy je zmieniać w określonych granicach. Natomiast zmienne wyjściowe opisują interesujące nas efekty. W pierwszej strategii zakładamy, że znane są teorie opisujące większość zjawisk występujących w modelowanym fragmencie rzeczywistości. Na podstawie ich analizy, próbujemy ustalić zależności funkcyjne między zmiennymi wejściowymi i wyjściowymi. Natomiast w drugiej strategii zakładamy jedynie, że istnieje zależność między zmiennymi wejściowymi i wyjściowymi, i za ich pomocą doświadczalnie próbujemy znaleźć funkcje najlepiej je opisujące. Najczęściej jednak w badaniu fragmentu rzeczywistości (skrzynki) posługujemy się strategiami mieszanymi łączącymi obie strategie czyste w różnych proporcjach. Istotnym problemem w modelowaniu jest ocena jakości skonstruowanego modelu zgodności wyników otrzymanych przy jego zastosowaniu z pomiarami. W przypadku modeli budowanych w oparciu o istniejące teorie możemy dokonać doświadczalnego sprawdzenia jakości skonstruowanego modelu. Jednakże nawet zgodność wyników doświadczalnych z przewidywanymi przez model nie daje gwarancji jego poprawności. Wynika to z faktu, iż dane empiryczne dotyczą tylko pewnego przedziału zmiennych wejściowych. Nie wiemy, czy skonturowany model równie dobrze opisuje to zjawisko poza zakresem danych empirycznych. Natomiast w przypadku modelowania empirycznego ( czarna skrzynka ) zakres wiedzy wykorzystywany do tworzenia modelu jest bardziej ograniczony posiadamy tyko dane empiryczne. Ponadto konstruowanie funkcji opisującej zależność między zmiennymi wejściowymi i wyjściowymi odbywa się w sposób przybliżony z góry zakładamy jej kształt, a współczynniki obliczamy na podstawie danych empirycznych. Takie podejście znacznie ogranicza jakość skonstruowanego modelu, wyrażającą się stopniem zgodności wyników modelu z danymi doświadczalnymi w szerokim zakresie jego stosowalności. Jednym z zasadniczych celów konstruowania modeli matematycznych jest optymalizacja, czyli wybór takich wartości zmiennych niezależnych (wejściowych), które powodują maksymalizację lub minimalizację grupy zmiennych wyjściowych osiągnięcie celu. W przypadku optymalizacji jednokryterialnej, modelem jest funkcja celu, czyli funkcja opisująca wartość optymalizowanej zmiennej w zależność od zmiennych decyzyjnych (wejściowych). Na rozwiązanie optymalne nakłada się ograniczenia dotyczące zmiennych wejściowych. Układ funkcji celu i ograniczeń tworzy zadanie optymalizacji. W przypadku optymalizacji wielokryterialnej kilka funkcji celu zadanie staje się bardziej skomplikowane. Precyzyjne obliczenia matematyczne prowadzą jedynie do zbioru rozwiązań optymalnych w sensie Pareto, czyli każda decyzja z tego zbioru jest lepsza od pozostałych pod jednym względem (jedno kryterium), ale pod innymi gorsza. Dlatego też na analizę wielokryterialną nakłada się szereg ograniczeń w celu sprowadzenia jej do jednego meta-kryterium, które jest najczęściej funkcją agregującą funkcje celu analizy wielokryterialnej. W ten sposób zadania optymalizacji wielokryterialnej sprowadzamy do meta zadania optymalizacji jednokryterialnej. Zasadniczym wskaźnikiem sprawności reagowania systemu ratowniczego na incydenty krytyczne jest szybkość reakcji, czyli czas upływający od zaistnienia zdarzenia do przybycia jednostek ratowniczych. Od niego zależy jakość działań ratowniczych, mierzona ilością strat osobowych i materialnych. Drugim ważnym czynnikiem jest właściwe dla danego zdarzenia wyposażenie jednostek ratowniczych. Rozmieszczenie jednostek ratowniczych powinno zapewniać dużą skuteczność i efektywność działań. Musi być zatem skorelowane z mapą ryzyka 4 opisującą rodzaje, skalę i prawdopodobieństwo potencjalnych zdarzeń. Aktualnie nie są znane modele działania systemu ratowniczego, pozwalające na wykorzystanie potencjału systemów informatycznych do symulacji skuteczności działania i dostępności JR 5 w powiązaniu z mapą ryzyka. Istnieją modele matematyczne różnych zagrożeń miejscowych (szczególnie pożarów) pozwalające na ocenę optymalnego czasu reakcji jednostek ratowniczych oraz modele pozwalające na optymalne, ze względu na przewidywane incydenty krytyczne 6, rozmieszczenie jednostek ratowniczych. Opierają się one jednak na zależnościach zdeterminowanych, co budzi szereg wątpliwości dotyczących ich jakości. Wiadomo, że rzeczywisty czas reakcji jest opisany zmienną losową o zmienności zależnej od wyszkolenia ratowników i dyspozytorów oraz panujących warunków pogodowych i komunikacyjnych. Dlatego też istnieje potrzeba opracowania bardziej uniwersalnego modelu, który mógłby połączyć losowość czasu reakcji i ewolucji incydentów krytycznych. Model ten byłby przydatny do opracowania programu komputerowego wspomagającego podejmowanie decyzji w zakresie optymalizacji rozmieszczenia JR oraz ich zasobów osobowych i rzeczowych adekwatnie do opracowanej mapy ryzyka incydentów krytycznych. Celem artykułu jest opisanie metody doboru parametrów stochastycznego modelu reagowania systemu ratowniczogaśniczego na występujące na danym terenie incydenty krytyczne w oparciu o dane historyczne zgromadzone w bazach danych prowadzonych przez PSP (SWD ST 2,5 oraz wcześniejsze jego wersje). Powiązanie skonkretyzowanego modelu reakcji systemu ratowniczo-gaśniczego na zaistniałe incydenty krytyczne z mapami ryzyka może być wykorzystane do oceny skuteczności działania tego systemu oraz jego efektywności ekonomicznej. Wykorzystując proponowany w artykule model, można dokonać: analizy rozmieszczenia JR w stosunku do występujących lub potencjalnych zdarzeń krytycznych wyznaczania obszaru odpowiedzialności operacyjnej poszczególnych jednostek; 4 Ogólne zasady jej tworzenia przedstawiono w artykułach: Przestrzenna analiza zagrożeń na podstawie danych historycznych [3] oraz Klasyfikacja zdarzeń na podstawie danych historycznych [2]. 5 JR oznacza zespół ratowniczy. W nomenklaturze PSP zastęp, czyli obsadę jednego pojazdu przystosowanego do realizacji zadań ratowniczych (w szczególnych przypadkach może to być sekcja). W nomenklaturze PRM zespół ratownictwa medycznego (karetkę pogotowia). 6 Zdarzenie krytyczne to zdarzenie (o charakterze niekryminalnym) powodujące zagrożenie dla życia i/lub zdrowia ludzi. Niezbędna jest interwencja zespołu ratowniczego w celu udzielenia pierwszej pomocy ratowniczej (PPR). 117

120 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp oceny dostępności służb ratowniczych prawdopodobieństwa, że w chwili zgłoszenia zdarzenia JR będzie zdolna do użycia (nie będzie prowadziła działań w ramach innego zdarzenia); oceny sprawności reagowania poszczególnych jednostek ochrony przeciwpożarowej (JOP) oraz dodatkowo optymalizacji wyposażenia i składu osobowego poszczególnych (JOP) w stosunku do występujących lub potencjalnych zdarzeń krytycznych. Model ten może być wykorzystany do prowadzenia analiz metodami tradycyjnymi, z wykorzystaniem map i urządzeń obliczeniowych oraz systemów komputerowych. Przy wykorzystaniu systemów samouczących się (sieci neuronowe) dane do obliczeń można pobierać bezpośrednio z bazy danych i nie aproksymować ich teoretycznymi rozkładami. Pozwoli to na automatyzację i przyspieszenie procesu analizy danych, który w fazie przygotowawczej jest dość żmudną czynnością. 2. Opis modelu Działania ratownicze rozpoczynają się od przyjęcia zgłoszenia przez dyspozytora, poprzez przygotowanie JR do wyjazdu, przejazd do miejsca zdarzenia, prowadzenie działań ratowniczych na miejscu zdarzenia, powrót i odtworzenie gotowości do działania. Uproszczoną strukturę zadaniową działań ratowniczych przedstawiono na ryc. 1. Załóżmy, iż znamy rozkłady opisujące czasy trwania poszczególnych operacji (zespołów czynności reprezentowanych przez strzałki między węzłami w grafie ryc. 1). Czas dotarcia zespołu ratowniczego do miejsca zdarzenia (t R ) możemy opisać następującym wzorem: t R =t A B +t B C +t C D (1) Czas przejazdu JR z MSD do miejsca zdarzenia (t C D t C D ) jest ilorazem odległości przez prędkość techniczną pojazdu. Zatem czas reakcji możemy opisać wzorem: t R =t A B +t B C + (2) Stąd odległość na jaką może dotrzeć JR w zadanym czasie t R t R możemy wyznaczyć ze wzoru: l = v t (t R t A B t B C ) (3) Jeżeli jako wskaźnik oceny efektywności działania przyjmiemy czas dotarcia JR do miejsca zdarzenia (t R ) to wówczas możemy wyznaczyć optymalne obszary odpowiedzialności operacyjnej poszczególnych JR. Pomimo prostoty wzoru (3), jego zastosowanie jest dość skomplikowane, ponieważ zmienne: t A B ; t B C ; V t, są zmiennymi t A-B t B-C t C-D t D-E t E-F A B C D E F Ryc. 1. Schemat działania systemu ratowniczego (pojedynczego zespołu ratowników) Fig. 1. Diagram of rescue system activity (individual team) Źródło: Opracowanie własne. Source: Own elaboration. Węzły, przedstawionego na ryc. 1 grafu skierowanego, prezentują zdarzenia, krawędzie czas upływający między nimi, a strzałki kolejność zdarzeń. Zdarzenia oznaczono literami: A przyjęcie zgłoszenia przez dyspozytora; B przekazanie przez dyspozytora zadania do wykonania konkretnej jednostce ratowniczej PSP, OSP w KSRG lub OSP; C wyjazd zespołu ratowniczego z MSD (miejsca stałej dyslokacji); D dotarcie do miejsca zdarzenia i rozpoczęcie akcji ratowniczej; E zakończenie akcji ratowniczej; F powrót do MSD i odtworzenie zdolności do powtórnego użycia. Między poszczególnymi zdarzeniami realizowane są zespoły czynności wymagające czasu, który można określić metodą analityczno-statystyczną. Polega ona na rozłożeniu zespołu czynności, jeżeli to możliwe i analitycznie uzasadnione, na poszczególne czynności i statystycznym ich opisie. Następnie syntezie matematycznej otrzymanych wyników w końcowy opis czasu trwania tych zespołów czynności. Ze względu na skromność danych historycznych, tylko w przypadku niektórych z nich jest uzasadnione zastosowanie tej metody. W innych przypadkach należy zastosować jedynie metody statystyczne. Efektem zastosowanych metod oceny danych historycznych jest opis czasu trwania poszczególnych czynności i całych ich zespołów w postaci teoretycznego rozkładu zmiennej losowej. W celu przeprowadzenia szybkich analiz lub braku odpowiedniej ilości danych, do opisu czasu trwania poszczególnych zespołów czynności można wykorzystać metodę PERT. losowymi opisanymi przez rozkłady empiryczne (dane z bazy PSP z poprzednich reakcji systemu). Pierwszym zatem krokiem powinna być ich aproksymacja rozkładami teoretycznymi. Kolejnym zaś dokonanie stosownych obliczeń, które w przypadku rozkładów teoretycznych zmiennych losowych nie są łatwe. W niektórych przypadkach wyznaczenie ilorazu rozkładów zmiennych losowych jest wręcz niemożliwe. Dlatego też do obliczeń autorzy proponują zastosować metodę Monte Carlo. Po dokonaniu stosownych obliczeń (symulacji w przypadku zastosowania metody Monte Carlo) odległość opisującą obszar odpowiedzialności operacyjnej otrzymamy również w postaci zmiennej losowej. Zatem obszar odpowiedzialności operacyjnej będzie można określić jedynie przy założonym poziomie ufności (p) dla otrzymanego wyniku. P { l L } = p (4) Wyznaczona w ten sposób odległość (L) oznacza, że zespół ratowniczy dotrze na miejsce zdarzenia w zadanym czasie (t R ), co najmniej z prawdopodobieństwem (p). Czyli przeciętnie na sto wyjazdów na odległość L: 100 p dotrze na miejsce zdarzenia najpóźniej w czasie t R, natomiast 100 (1 p) po tym czasie. Czy taka forma określenia obszaru odpowiedzialności operacyjnej jest wystarczająca? Autorzy są przekonani, że tak. Tezę tę popiera zapis Ustawy z dnia 8 września 2006 r. o Państwowym Ratownictwie Medycznym [1]: Art. 24. pkt. p 1. Wojewoda podejmuje działania organizacyjne zmierzające do zapewnienia następujących parametrów czasu dotarcia na miejsce zdarzenia dla zespołu ratownictwa medycznego od chwili przyjęcia zgłoszenia przez dyspozytora medycznego: 118

121 CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ DOI: /bitp ) mediana czasu dotarcia w skali każdego miesiąca jest nie większa niż 8 minut w mieście powyżej 10 tysięcy mieszkańców i 15 minut poza miastem powyżej 10 tysięcy mieszkańców; 2) trzeci kwartyl czasu dotarcia w skali każdego miesiąca jest nie większy niż 12 minut w mieście powyżej 10 tysięcy mieszkańców i 20 minut poza miastem powyżej 10 tysięcy mieszkańców; 3) maksymalny czas dotarcia nie może być dłuższy niż 15 minut w mieście powyżej 10 tysięcy mieszkańców i 20 minut poza miastem powyżej 10 tysięcy mieszkańców. Pkt. 2. Przyjmuje się, że 0,5% przypadków o najdłuższych czasach dotarcia w skali każdego miesiąca nie bierze się pod uwagę w naliczaniu parametrów określonych w ust. 1, z zastrzeżeniem, że przypadki te nie podlegają kumulacji pomiędzy miesiącami. Przyjmując podobne określenie czasu dotarcia na miejsce zdarzenia dla JR, możemy wyznaczyć granice obszaru odpowiedzialności operacyjnej (L odległość w metryce adekwatnej do kształtu ciągów komunikacyjnych w danym terenie), przyjmując t R równe 15 lub 20 min (miasto / poza miastem) oraz poziom ufności dla otrzymanego wyniku p równy 0,95. Dokonując oceny dostępności JR, należy dysponować dodatkowo czasem trwania działań ratowniczych (t D-E ), powrotu JR do MSD (t E-F ) oraz rozkładem przestrzennym zdarzeń krytycznych, którego sposób konstrukcji zaproponowano w artykułach: Klasyfikacja zdarzeń na podstawie danych historycznych [2] oraz Przestrzenna analiza zagrożeń na podstawie danych historycznych [3]. Główną ideę oceny dostępności JR można sformułować w następujący sposób: jakie jest prawdopodobieństwo, że w czasie, gdy JR będzie zaangażowana w działania ratownicze, pojawi się w jej rejonie odpowiedzialności kolejne zdarzenie krytyczne. W obliczeniach należy uwzględnić, że jednostka ochrony przeciwpożarowej może dysponować kilkoma JR (zastępami) oraz, że zdarzenia mogą wymagać różnej ilości zaangażowanych JR. Jak wspomniano, do prowadzenia takich analiz należy znać rozkład przestrzenny zdarzeń krytycznych dla obszaru odpowiedzialności operacyjnej danej JOP, a przynajmniej ile takich zdarzeń występuje w skali roku? Jak wykazano we wspomnianych powyżej artykułach, liczbę zdarzeń w danym roku lub średnią liczbę zdarzeń z ostatnich 3 lat można uznać za oczekiwaną liczbę zdarzeń w roku następnym (λ). Liczbę zdarzeń krytycznych w danym roku dobrze opisuje rozkład Poissona, a czas oczekiwania na kolejne zdarzenie związany z nim rozkład wykładniczy. Dane dotyczące czasów reakcji jednostki ochrony przeciwpożarowej można pobrać z baz danych prowadzonych przez PSP. Dysponując tymi danymi, można dokonać oceny dostępności JR na danym terenie. Bardzo uproszcza analiza może wyglądać następująco: zakładam, że miało miejsce zdarzenie, do którego zadysponowano jedną JR (zastęp), a ponadto, że zdarzenie to miało miejsce na granicy obszaru odpowiedzialności (dotarcie do tego miejsca zajmuje najwięcej czasu), szacujemy czas: od przyjęcia zgłoszenia przez dyspozytora do czasu powrotu JR (zastępu) do MSD (miejsca stałej dyslokacji), przyjmie on oczywiście postać rozkładu zmiennej losowej: t = t A B + t B C t D E (5) wyznaczamy maksymalny czas (T): od przyjęcia zgłoszenia przez dyspozytora do czasu powrotu JR do MSD, zakładając wysoki poziom ufności dla otrzymanego z poniższego wzoru wyniku (p), np. 0,9; 0,95. P { t T} = p (6) znając oczekiwaną liczbę zdarzeń (λ), szacujemy prawdopodobieństwo, że w czasie (T) na obszarze odpowiedzialności operacyjnej wystąpi kolejne zdarzenie krytyczne: p ( t T ) = 1 e λt (7) należy pamiętać, aby λ było przeliczone na tę samą jednostkę czasu, w której wyrażamy T. Wyznaczona ze wzoru (7) wartość wskazuje dostępność JR, a tym samym, adekwatność ich sił i w pewnym sensie środków do skali zagrożeń występujących na danym terenie. Powyższe obliczenia należy wykonać przynajmniej w czterech wariantach: do pierwszego zdarzenia zadysponowano 1 zastęp, a drugie wymaga 2 zastępów; do pierwszego zadysponowano 1 zastęp, a drugie wymaga 1 zastępu; do pierwszego zadysponowano 2 zastępy, a drugie wymaga 1 zastępu; do pierwszego zadysponowano 2 zastępy i drugie wymaga dwóch zastępów. Dlaczego takie właśnie warianty? Ponieważ, jak wykazano we wspomnianym powyżej pierwszym artykule, zdarzeń wymagających użycia od 1 do 2 zastępów jest około 90%, pozostałe 10% wymaga większej liczby zastępów. Adekwatnie do przyjętego scenariusza należy szacować wartość parametru λ. Można oczywiście analizować scenariusze wystąpienia zdarzeń wymagających użycia większej liczby zastępów, ale ze względu na ich sporadyczność, zawsze można wspomóc daną JOP siłami i środkami z innej jednostki. Takie rozwiązanie wydaje się bardziej ekonomiczne niż tworzyć silne jednostki, których potencjał będzie wykorzystany bardzo sporadycznie. Wskazany powyżej algorytm jest bardzo uproszczonym sposobem analizy. Dostępne aktualnie systemy komputerowe umożliwiają bardziej rozbudowaną symulację opartą na metodzie Monte Carlo, wykorzystując nawet tak powszechni dostępne oprogramowanie, jak Excel. Schemat takiej symulacji mógłby wyglądać następująco: dysponując danymi z bazy prowadzonej przez PSP: aproksymujemy rozkłady zmiennych losowych opisujących parametry reagowania (poszczególne czasy) rozkładami teoretycznymi; wyznaczamy parametry rozkładów zmiennych losowych opisujących przestrzenny rozkład zdarzeń krytycznych należących do poszczególnych kategorii. wykorzystując generator liczb pseudolosowych, losujemy czasy pojawiania się kolejnych zdarzeń krytycznych w poszczególnych obszarach podstawowych, z podziałem na kategorie rodzajowe i wielkości (ilości zastępów, które należy zadysponować do danego zdarzenia). wylosowane czasy pojawiania się kolejnych zdarzeń krytycznych dodajemy, tak aby utworzyły ciąg zdarzeń (szereg czasowy choć nie jest to nazwa adekwatna); do każdego zdarzenia losujemy czasy opisujące reakcję jednostki ochrony przeciwpożarowej; wyznaczamy analitycznie czas reakcji według wzoru (5), w tym przypadku jednak posługujemy się konkretnymi liczbami; dodając czas pojawienia się zdarzenia i czas reakcji systemu otrzymamy czas zakończenia działań ratowniczych i gotowości JR do powtórnej reakcji; porównując czas zakończenia działań ratowniczych z czasem pojawiania się kolejnych zdarzeń krytycznych możemy określić: ile JR zostało użytych jednocześnie? Otrzymamy w ten sposób rozkład zmiennej losowej opisującej wykorzystanie potencjału danej jednostki ochrony przeciwpożarowej, co pozwoli na ocenę adekwatności jej potencja- 119

122 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp łu do występujących na danym terenie zdarzeń. Wykorzystując bardziej zaawansowane oprogramowanie, analizy takie możemy wykonywać automatycznie, korzystając bezpośrednio z danych zapisanych w bazach prowadzonych przez PSP. Kolejny element analizy, który przewija się przez wszystkie dotychczasowe rozważania to czas upływający od przekazania zadania przez dyspozytora do wyjazdu pierwszego zespołu z jednostki ochrony przeciwpożarowej. Czas ten zależy od: wyszkolenia ratowników, stopnia gotowości sprzętu, możliwości zebrania obsady (dotyczy OSP), pory roku i dnia oraz wielu innych przypadkowych czynników. W przypadku jednostek PSP czas ten jest bardzo krótki ze względu na system dyżurów pełnionych w MSD. Natomiast w przypadku OSP jest on znacznie dłuższy. Jego wartość ma zasadniczy wpływ na wielkość obszaru odpowiedzialności operacyjnej poszczególnych jednostek ochrony przeciwpożarowej. Można go wykorzystać do parametrycznej oceny gotowości operacyjnej jednostek OSP należących do systemu ratowniczo-gaśniczego. 3. Pozyskiwanie danych do proponowanego modelu Zaproponowany stochastyczny model działania służb ratowniczych uwzględnia następujące etapy: działania dyspozytora; działania w MSD (miejscu stałej dyslokacji) JR od otrzymania sygnału do czasu wyjazdu; przejazd do miejsca zdarzenia; działania ratownicze; powrót do MSD. Realizacja każdego z nich wymaga czasu zależnego od wielu czynników. Stąd też zaproponowano opisanie czasu trwania poszczególnych etapów rozkładami zmiennych losowych. Dokonanie takiego opisu wymaga danych historycznych dotyczących czasu trwania poszczególnych etapów w konkretnych sytuacjach. A zatem należy dysponować danymi historycznymi dotyczącymi: czasu reakcji dyspozytora (t A-B ); czasu przygotowania JR do wyjazdu (t B-C ); czasu trwania działań ratowniczych (t D-E ) ; miejsca zdarzenia odległości miejsca zdarzenia od MSD JR (L); technicznej prędkości przejazdu JR do miejsca zdarzenia (V T ). Część z tych informacji można uzyskać z baz danych prowadzonych przez PSP (SWD ST 2,5 i wersji wcześniejszych). Wśród danych pobranych z bazy występują między innymi: czas zauważenia zdarzenia (t A ); czas zgłoszenia do jednostki zadysponowania (t B ); czas dojazdu pierwszej jednostki (t D ); czas usunięcia (t E ); czas powrotu ostatniej jednostki (t F ); współrzędne geograficzne miejsca zdarzenia, z pomocą których możemy wyznaczyć (L); rodzaj zdarzenia; ilość użytych pojazdów z podziałem na PSP i OSP. Wśród wymienionych danych brakuje czasu wyjazdu jednostki z MSD. Z tych danych możemy uzyskać następujące informacje niezbędne do stosowania zaproponowanego modelu: czas reakcji dyspozytora (t A-B ) = czas zadysponowania pierwszej jednostki (t B ) czas przyjęcia zgłoszenia (t A ); czas działań ratowniczych (w miejscu zdarzenia) (t D-E ) = czas usunięcia (t E ) czas dotarcia pierwszej jednostki (t D ); Brakuje natomiast danych na temat: czasu przygotowania JR do wyjazdu (od chwili zadysponowania do opuszczenia MSD); czasu odtwarzania gotowości do działania czasu jaki musi upłynąć od powrotu JR do możliwości powtórnego jej użycia; prędkości technicznej przejazdu JR do miejsca zdarzenia. Brakujące dane możemy wyznaczyć metodami pośrednimi, o których będzie mowa w dalszej części artykułu. Aktualnie przenalizowany zostanie sposób w jaki dane empiryczne można aproksymować rozkładami teoretycznymi przydatnymi do dalszych obliczeń i symulacji. Po uwagę wzięto dwie zmienne: czas reakcji dyspozytora oraz czas trwania działań ratowniczych, ponieważ realizacje tych zmiennych można w sposób bezpośredni uzyskać z baz danych prowadzonych przez PSP. Liczność realizacji tych zmiennych w okresie np.: roku oraz ich zależność od wielu czynników sugerują, że można ich empiryczną realizację aproksymować rozkładami normalnymi. Przyjmując takie założenie, do wyboru są dwie metody. Pierwsza to wyznaczenie estymatorów wartości oczekiwanej i odchylenia standardowego z danych. Druga zaś to zastosowanie metody PERT, czyli przybliżonego wyznaczania parametrów rozkładu normalnego. Przed zastosowaniem jednej z tych metod należy jednak przejrzeć dane i wykluczyć z nich błędne zapisy znacznie odbiegające od wartości występujących w danej populacji. W przypadku pierwszej metody wartość oczekiwaną estymujemy wartością średnią z próby: gdzie: x i oznacza kolejną wartość czasu reakcji dyspozytora lub czasu trwania działań ratowniczych Natomiast odchylenie standardowe estymujemy zgodnie ze wzorem: W przypadku zaś korzystania z metody PERT, oceniamy na podstawie danych lub doświadczenia ekspertów czas modalny (t m najczęściej występujący), czas pesymistyczny (t P najdłuższy czas reakcji), oraz czas optymistyczny (t O najkrótszy czas reakcji), a parametry rozkładu normalnego obliczamy na podstawie wzorów: (8) (9) (10) Natomiast odchylenie standardowe obliczamy według wzoru: (11) Aproksymacja rozkładami normalnymi daje możliwość dokonania obliczeń zawartych w poprzedniej części artykułu metodami analitycznymi i symulacyjnymi (metoda Monte Carlo). Jednakże do aproksymacji zmiennych opisujących czas wykonania pewnych czynności przez ludzi znacznie lepiej nadaje się rozkład logarytmicznie normalny. Jego wykorzystanie możliwe jest jedynie przy prowadzeniu symulacji, ponieważ obliczenia analityczne są dość skomplikowane. Rozkład logarytmicznie normalny to taki rozkład, w którym zmienna Y= lnx ma rozkład normalny. X zaś to zmienna empiryczna opisująca czas reakcji dyspozytora lub czas trwania akcji ratowniczej. W celu porównania różnych sposobów estymacji przeprowadzono taką estymację reakcji dyspozytora oraz trwania działań ratowniczych wskazanymi powyżej trzema metodami. W artykule przedstawiono wyniki takich aproksymacji dla jednego powiatu. Pobrane z bazy dane dotyczą jednego roku. W przypadku działań dyspozytora uwzględniono wszystkie zdarzenia (pożary i inne zagrożenia miejscowe). W przypadku działań ratow- 120

123 CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ DOI: /bitp niczych wybrano dane dotyczące jednej klasy zdarzeń zgodnie z klasyfikacją wskazaną w artykule Klasyfikacja zdarzeń na podstawie danych historycznych [2]. Wybrano zdarzenia najbardziej powszechne, czyli małe, których jest około 90%. W przypadku dużych zdarzeń analiza statystyczna jest mało wiarygodna ze względu na niewielką ilość danych. Przed przystąpieniem do obliczeń przejrzano dane, usuwając z nich dane wyraźnie odbiegające od pozostałych i wskazujące na błąd zapisu. Dla przykładu usunięto dane wskazujące, że czas reakcji dyspozytora wynosił 6 dni. W przypadku zaś działań ratowniczych nie było tak drastycznie różnych danych. W tabeli 1 przedstawiono histogram czasów reakcji dyspozytora, czyli czasu upływającego od przyjęcia przez niego zgłoszenia do zadysponowania JR. Na podstawie zebranych danych obliczono parametry rozkładu normalnego (wzory: (8), (9), (10), (11)) oraz wykorzystując wskazaną powyżej ogólną regułę, parametry rozkładu logarytmicznie normalnego, które zamieszczono w tabeli 2. Na podstawie tych parametrów oraz analizy rozkładu empirycznego czasu reakcji dyspozytora sporządzono wykresy skrzynkowe rozkładu empirycznego oraz rozkładów go aproksymujących, które przedstawiono na rycinie 2. Tabela 1. Histogram czasów reakcji dyspozytora Table 1. Histogram of dispatcher response times Czas reakcji dyspozytora [min] Częstość występowania / Frequency Dispatcher response time [min] Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Personal elaboration on the basis of data from the PSP database. Tabela 2. Estymacja parametrów rozkładów teoretycznych aproksymujących rozkład empiryczny czasu reakcji dyspozytora Table 2. Parameter estimation of theoretical distributions approximating the empirical distribution of dispatcher reaction time Estymatory rozkładu Estimator distribution Rozkład normalny wzory (8) i (9) Normal distribution, formula (8) and (9) Rozkład normalny wzory (10) i (11) Normal distribution, formula (10) and (11) Rozkład logarytmicznie normalny Normal logarythmic distribution Wartość oczekiwana expected value 3, , , odchyl standardowe standard deviation 2, , ,73649 Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database. Ryc. 2. Porównanie wykresów skrzynkowych (kwantyli) rozkładu empirycznego z teoretycznymi rozkładami aproksymującymi go Fig. 2. Comparison of box plots (quantiles) distribution of empirical and theoretical distribution approximations Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database. 121

124 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Ryc. 3. Wykresy P-P rozkładu empirycznego i aproksymujących go rozkładów teoretycznych Fig. 3. Charts P-P empirical and theoretical distribution approximations Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database. Jak wynika z przedstawionego wykresu, najbardziej zbliżony do rzeczywistego rozkładu czasu reakcji dyspozytora jest rozkład logarytmicznie normalny. Najbardziej odbiega natomiast rozkład normalny, którego parametry obliczono metodą PERT. W celu lepszego zobrazowania skali podobieństwa rozkładu empirycznego z aproksymującymi go rozkładami teoretycznymi na ryc. 3 przedstawiono wykresy prawdopodobieństwo prawdopodobieństwo (P-P). Na podstawie wykresów przedstawionych na rycinach 2 i 3 możemy stwierdzić, iż dopasowanie rozkładów teoretycznych nie jest idealne. Najbardziej dopasowany jest rozkład logarytmicznie normalny. Jednakże proponowane aproksymacje rozkładu empirycznego można z powodzeniem zastosować do symulacji czasu reakcji dyspozytora oraz analitycznych obliczeń wskazanych w poprzedniej części artykułu. Należy jednak mieć świadomość ich niedoskonałości. Na podstawie pobranych z bazy PSP danych porównano również rozkład teoretyczny czasu trwania działań ratowniczych z proponowanymi do jego aproksymacji rozkładami teoretycznymi. W przypadku badania tego elementu modelu należy uwzględnić kategoryzację zdarzeń, wskazaną w artykule Klasyfikacja zdarzeń na podstawie danych historycznych [2]. Ze względów wskazanych powyżej aproksymacja czasu trwania akcji ratowniczej ma sens jedynie w przypadku zdarzeń powszechnych, czyli zakwalifikowanych do małych. Poniżej przedstawiono dokładność aproksymacji dla jednego powiatu (dane pochodzą z jednego roku) oraz małych zdarzeń zaliczanych do zagrożeń miejscowych. W tabeli 3 przedstawiono histogram czasu trwania działań ratowniczych dla wskazanych powyżej zdarzeń. Tabela 3. Histogram czasu trwania działań ratowniczych dla małych zagrożeń miejscowych Table 3. Histogram duration of salvage operations for small local threats Koszyk czasów trwania akcji ratowniczej [min] Duration of rescue action [min] Częstość występowania frequency

125 CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ DOI: /bitp Koszyk czasów trwania akcji ratowniczej [min] Duration of rescue action [min] Częstość występowania frequency Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the database PSP. Tabela 4. Estymacja parametrów rozkładów teoretycznych aproksymujących rozkład empiryczny czasu trwania akcji ratowniczej w przypadku małych zagrożeń miejscowych Table 4. Parameter estimation of theoretical distributions approximating the empirical distribution of the duration of rescue operation for small local threats Estymatory rozkładu estimator distribution Wartość oczekiwana expected value odchyl standardowe standard deviation Rozkład normalny wzory [8] i [9] normal distribution, formula [8] and [9] Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database. Rozkład normalny wzory [10] i [11] normal distribution, formula [10] and [11] Rozkład logarytmicznie normalny normal logarythmic distribution 79, , , , , Ryc. 4. Porównanie wykresów skrzynkowych (kwantyli) rozkładu empirycznego z teoretycznymi rozkładami aproksymującymi go Fig. 4. Comparison of box plots (quantile) distribution of empirical and theoretical distribution approximations Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Personal elaboration on the basis of data from the PSP database. Według takich samych reguł wyznaczono estymatory teoretycznych rozkładów zmiennej losowej, które przedstawiono w tabeli 4. Na ryc. 4 i 5 przedstawiono porównanie wykresów skrzynkowych (porównanie kwantyli) dla rozkładu empirycznego i proponowanych jego teoretycznych aproksymacji oraz wykresy P-P dla tych samych rozkładów zmiennych losowych. Z wykresów na rycinach 4 i 5 wyraźnie wynika, że najlepiej dopasowanym rozkładem teoretycznym jest rozkład logarytmicznie normalny. Najprawdopodobniej związane jest to z faktem, iż dane te zawierały najmniej budzących kontrowersje danych były rzetelniej wpisywane niż w przypadku czasu reakcji dyspozytora. Ponadto czas trwania działań ratowniczych jest znacznie dłuższy niż czas reakcji dyspozytora, co powoduje, że minutowe nieścisłości nie odgrywają aż tak dużej roli. Uwzględniając powyższe wnioski, do aproksymacji empirycznych rozkładów tych dwóch zmiennych modelu (czasu reakcji dyspozytora i czasu trwania działań ratowniczych) powinno się używać rozkładu logarytmicznie normalnego. W przypadku pozostałych dwóch zmiennych czasu upływającego od zadysponowania zespołu ratowniczego do jego wyjazdu z MSD oraz technicznej prędkości przejazdu na miejsce zdarzenia problem aproksymacji jest znacznie poważniejszy, ponieważ w bazach danych PSP czas ten występuje łącznie. Rozdzielenie tych dwóch zmiennych wymaga założenia o ich normalności oraz pogarsza jakość parametrów rozważanego modelu. Dlatego też znacznie lepszym rozwiązaniem byłoby zapisywanie, w bazie danych PSP, czasu wyjazdu ratowników z jednostki ochrony przeciwpożarowej (JOP). Czas upływający od momentu powiadomienia jednostki ochrony przeciwpożarowej do czasu dotarcia na miejsce zdarzenia pierwszego zespołu ratowniczego, możemy opisać wzorem: gdzie: l odległość zdarzenia od MSD; (12) 123

126 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Ryc. 5. Wykresy P-P rozkładu empirycznego i aproksymujących go rozkładów teoretycznych Fig. 5. Charts P-P empirical distribution and theoretical distribution approximations Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Personal elaboration on the basis of data from the PSP database. V t prędkość techniczna przejazdu do miejsca zdarzenia. Jednym rodzajem danych zapisanych w bazach PSP jest liczba kilometrów przebytych przez jednostkę. Dotyczy ona każdego wyjazdu i trudno jest ustalić, czy chodzi o łączną liczbę przebytych kilometrów, czy jedynie o odległość do miejsca zdarzenia. Szczegółowa analiza danych zapisanych w bazie PSP nie daje odpowiedzi na to pytanie. Przykładowo dla jednego ze zdarzeń zapisano, że ilość kilometrów przebytych przez jednostkę wynosi 5 km, jednakże faktyczna odległość określona na podstawie współrzędnych geograficznych miejsca zdarzenia wynosi 32 km. Większość analizowanych przypadków wskazuje, że liczba kilometrów przebytych przez jednostkę nie koresponduje z rzeczywistą odległością odczytaną z mapy na podstawie współrzędnych geograficznych miejsca zdarzenia. W związku z powyższym zachodzi konieczność wyznaczenia odległości na podstawie współrzędnych geograficznych (zakładamy, że podane one zostały poprawnie). Odległość tę można odczytać bezpośrednio z mapy (np. wykorzystując funkcjonalność Map Google), jest to jednak metoda bardzo uciążliwa, albo obliczyć wykorzystując empirycznie określoną metrykę komunikacyjną danego obszaru. Jej określenie polega na wyznaczeniu, na podstawie badań empirycznych, wskaźnika łączącego metrykę euklidesową z metryką komunikacyjną danego obszaru. Dla wyznaczenia tego wskaźnika (a) należy określić współrzędne topograficzne: MSD oraz około 200 dowolnych miejsc oddalonych od MSD o różną ilość kilometrów (od 1 do 20) oraz odczytać z mapy faktyczną odległość tych miejsc od MSD. Dla każdego wybranego miejsca należy określić odległość euklidesową według wzoru: d = (x i x) 2 + (y i y) 2 (13) gdzie: x i i y i współrzędne topograficzne miejsca zdarzenia z dokładnością do 10 m; x i y współrzędne topograficzne siedziby jednostki ratowniczej z dokładnością do 10 m. Oraz wyznaczyć wskaźnik a ze wzoru: (14) gdzie: l odległość do miejsca zdarzenia odczytana z mapy. Po wyznaczeniu wskaźnika a, odległość do miejsca zdarzenia (l) możemy wyznaczyć ze wzoru: l = a (x i x) 2 + (y i y) 2 (15) Po określeniu odległości miejsca zdarzenia od MSD należałoby wyznaczyć prędkość techniczną, jednakże ze względu na łączne podawanie czasu przygotowania i przejazdu nie jest to możliwe. A ponadto umieszczenie zmiennej losowej V t w mianowniku dodatkowo komplikuje sytuację (patrz wzór (12)). Dlatego też zamiast wyznaczania prędkości technicznej autorzy proponują wyznaczenie czasu niezbędnego na pokonanie odległości 1 km (t 1km ), (odwrotność prędkości technicznej). Przy wprowadzonej zmianie wzór opisujący czas upływający od przekazania zgłoszenia jednostce do dotarcia pierwszego zespołu ratowników na miejsce zdarzenia przyjmie postać: t B D = t B C + t C D = t B C + l t 1km (16) Grupując dane dotyczące czasu upływającego od przyjęcia zgłoszenia przez jednostkę do dotarcia jej zespołów ratowniczych do miejsca zdarzenia według odległości, otrzymamy realizację zmiennych opisujących ten czas dla: 1, 2, 3, itd. km. Dla każdej grupy obliczamy wartość średnią i odchylenie standardowe. Warto jednak pamiętać, że wzrost zgodności wyznaczonych danych z rzeczywistością uzyskuje się poprzez wzrost danych jakimi dysponujemy. Stąd też liczność poszczególnych grup powinna wynosić co najmniej 50 elementów. Do obliczeń można wykorzystać dane z trzech ostat- 124

127 CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ DOI: /bitp nich lat. Mając tak wyznaczone parametry, można dokonać rozdziału poszczególnych zmiennych. Czas upływający od przyjęcia zgłoszenia przez jednostkę do dotarcia jej zespołów na miejsce zdarzenia możemy opisać następująco: Var = σ 2 (20) t B D(4km) = t B C + t C D(4km) (17) t B D(5km) = t B C + t C D(5km) (18) t B D(5km) t B D(4km) = t C D(5km) t C D(4km) = t C D(1km) (19) Indeksy należy interpretować zgodnie z ryciną 1, natomiast w nawiasach indeksów wskazano, które grupy odległościowe danych należy uwzględnić. Każdy z przedstawionych w powyższych wzorach czasów jest opisany rozkładem normalnym. Stąd też rozkład zmiennej losowej opisującej czas pokonania przez zespół ratowniczy odległości 1 km jest również opisany rozkładem normalnym o parametrach: wartość średnia (wartość oczekiwana) - różnica wartości średnich; wariancja. Wyznaczenie wariancji nastręcza pewne problemy. Zgodnie z teorią: wariancje zawsze się dodaje, bez względu na to, czy zmienne dodajemy, czy odejmujemy. Takie rozwiązanie dotyczy jednak zmiennych niezależnych. W tym jednak przypadku mamy do czynienia z sytuacją odwrotną nie dodajemy zmiennych, ale próbujemy wyodrębnić z jednej zmiennej dwie zmienne niezależne, aby zatem zachować zgodność otrzymanego wyniku po dodaniu tych zmiennych ze zmienną złożoną należy postępować nieco inaczej. Przedstawioną poniżej procedurę wyodrębniania zmiennych poddano badaniom, których wyniki ze względu na ograniczenia edytorskie nie mogą zostać przedstawione w niniejszym artykule. Proponowana metoda może dzielić wariancję w nieco innych proporcjach niż w procesie rzeczywistym, jednakże zachowano zgodność efektu końcowego. Metodyka wyodrębniania zmiennych: czasu przygotowania do wyjazdu i czasu przebycia jednego kilometra, ze zmiennej opisującej łącznie ten czas, powinna zatem wyglądać następująco: wybieramy z bazy te zdarzenia, w których dana jednostka ratownicza dotarła na miejsce zdarzenia jako pierwsza; określamy odległość tych zdarzeń od siedziby jednostki: korzystając z danych zawartych w bazie (jeżeli dość wiernie ją opisują) albo z metody podanej powyżej (odległość określamy w pełnych kilometrach odpowiednio zaokrąglając dane); grupujemy zdarzenia według oszacowanej odległości oddzielnie zdarzenia odległe o 0 km (mniej niż 0,5 km od siedziby jednostki), 1 km, 2 km, 3 km, itd.; w dalszych obliczeniach należy uwzględniać te grupy, w których występuje co najmniej 50 zdarzeń; dokonujemy analizy czasu reakcji zespołu ratowniczego, liczonego od jego zadysponowania do chwili dotarcia do miejsca zdarzenia, dla każdej grupy oddzielnie: wyznaczając dominantę (czas najczęściej występujący) oraz percentyl (0,05) i percentyl (0,95). Wartości mniejsze od percentyla (0,05) oraz większe od percentyla (0,95) pomijamy w dalszych obliczeniach. szacujemy parametry rozkładu normalnego opisującego czas reakcji zespołu ratowniczego w poszczególnych grupach na podstawie danych empirycznych lub wykorzystując metodę PERT, według następujących wzorów: wyznaczamy parametry zmiennej opisującej czas przejazdu jednego kilometra w następujący sposób: wartość oczekiwaną liczymy jako średnią z różnic wartości oczekiwanej zmiennej opisującej czas reakcji dla sąsiednich grup odległościowych: (21) gdzie i określa odległość danej grupy zdarzeń od siedziby JR Natomiast wariancję wyznaczamy jako średnią z modułów różnic wariacji zmiennej opisującej czas reakcji dla sąsiednich grup odległościowych: (22) gdzie i określa odległość danej grupy zdarzeń od siedziby JR Wyznaczamy parametry zmiennej opisującej czas przygotowania jednostki ratowniczej do wyjazdu w następujący sposób: wartość oczekiwaną: gdzie i określa odległość danej grupy zdarzeń od siedziby JR Natomiast wariancję wyznaczamy ze wzoru: (23) (24) gdzie i określa odległość danej grupy zdarzeń od siedziby JR Jeżeli nie dysponujemy odpowiednią ilością danych, bądź uważamy je za mało wiarygodne, zawsze możemy skorzystać z wiedzy ekspertów lub dodatkowych badań i wyznaczyć parametry tych rozkładów wykorzystując metodę PERT. Przedstawione powyżej rozdzielanie zmiennych losowych wprowadza dodatkowe błędy, związane przede wszystkim ze wskaźnikiem zmienności rozkładów zmiennych losowych wariancją. Jest ona znacznie wyższa niż, gdybyśmy korzystali z rzeczywistych realizacji tej zmiennej. Dlatego też, naszym zdaniem należałoby w przyszłości uwzględnić zapisywanie w rekordach bazy danych opisujących dane zdarzenie: czas wyjazdu zespołu ratowniczego z MSD. 4. Podsumowanie Zaproponowany model reagowania służb ratowniczych na zaistniałe incydenty krytyczne oparty na danych historycznych uwzględnia szereg czynników nie możliwych do uwzględnienia w modelach deterministycznych. Zaliczyć do nich możemy: zindywidualizowany poziom wyszkolenia zespołów ratowniczych; infrastrukturę drogową danego terenu; konstrukcję systemu przekazywania informacji; techniczne parametry sprzętu jakim dysponują zespoły ratownicze. 125

128 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Z powyższych względów jest on znacznie dokładniejszy lepiej opisuje rzeczywistą sprawność systemu ratowniczego w danym terenie. Posiada on również szereg wad: jest pracochłonny w zastosowaniu; wymaga rzetelnych danych historycznych (w przypadku danych, którymi dysponowaliśmy rzetelność jest raczej słaba); otrzymany wynik zależy od założonego a priori poziomu ufności; efekt obliczeń nie jest konkretną liczbą, lecz zakresem liczb. Pomimo jednak wskazanych wad uważamy, że warto go stosować zwłaszcza w połączeniu z ekonomiczną oceną inwestycji poczynionych w zakresie tworzenia systemu ratowniczo gaśniczego. Dopiero taka kompleksowa ocena poczynionych nakładów i otrzymanych efektów w ujęciu ekonomicznym może być przydatna w reorganizacji systemu ratowniczego. Literatura [1] Ustawa z dnia 8 września 2006 r. o Państwowym Ratownictwie Medycznym (Dz. U Nr 191, poz z późn. zm.). [2] Prońko J., Kielin J., Wojtasiak B., Klasyfikacja zdarzeń na podstawie danych historycznych, BiTP Vol. 39 Issue 3, 2015, pp [3] Prońko J., Kielin J., Wojtasiak B., Przestrzenna analiza zagrożeń na podstawie danych historycznych, BiTP Vol. 39 Issue 3, pp [4] Guerriero V., Iannace A., Mazzoli S., Parente M., Vitale S., Giorgioni M., Quantifying uncertainties in multi-scale studies of fractured reservoir analogues: Implemented statistical analysis of scan line data from carbonate rocks, Journal of Structural Geology, Vol. 32 Issue 9, 2009, pp [5] Koronacki J., Mielniczuk J., Statystyka dla studentów kierunków technicznych i przyrodniczych, WNT, Warszawa [6] Prońko J., Bezpieczeństwo, zagrożenie, kryzys w kontekście kierowania organizacjami, AON, Warszawa [7] Prońko J., Zarządzanie ryzykiem w obszarze bezpieczeństwa powszechnego, Wyższa Szkoła Administracji, Bielsko-Biała [8] Reducing risks, protecting people. HSE s decision making process, Health and Safety Executive, Norwich [9] Wawrzynek J., Metody opisu i wnioskowania statystycznego, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej im. Oskara Langego we Wrocławiu, Wrocław *** dr hab. inż Jarosław Prońko profesor nadzwyczajny Instytutu Zarządzania Uniwersytetu Jana Kochanowskiego w Kielcach. Absolwent Politechniki Świętokrzyskiej i AON. Były oficer Nadwiślańskich Jednostek Wojskowych. Uczestnik akcji przeciwpowodziowej w 1997 r. odznaczony Krzyżem Zasługi za Dzielność. W latach główny specjalista w Biurze Spraw Obronnych MSWiA. Autor i współautor wielu prac z zakresu bezpieczeństwa powszechnego, zarządzania kryzysowego, problematyki podejmowania decyzji oraz analizy ryzyka w obszarze bezpieczeństwa powszechnego. st. bryg. w st. spocz. mgr inż. Jan Kielin - w 1968 roku ukończył Szkołę Oficerów Pożarnictwa w Warszawie, a w 1977 roku Wyższą Oficerską Szkołę Pożarniczą w Warszawie. W latach odbył studia magisterskie w Wyższej Szkole Pedagogicznej w Krakowie. W roku 1975 uzyskał uprawnienia rzeczoznawcy do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych. Autor wielu publikacji z zakresu bezpieczeństwa pożarowego (m.in. Poradnik dla Specjalisty Ochrony Przeciwpożarowej, Materiały szkoleniowe dla pracowników zakładów pracy ) oraz tłumaczeń (z j. niemieckiego) z zakresu ochrony przeciwpożarowej. mgr Beata Wojtasiak absolwentka Akademii Pedagogiki Specjalnej im. Marii Grzegorzewskiej w Warszawie (Wydział Nauk Pedagogicznych). W 2013 roku ukończyła studia podyplomowe Menedżer Innowacji w Szkole Głównej Handlowej w Warszawie. Aktualnie pracownik Jednostki Certyfikującej Centrum Naukowo-Badawczego Ochrony Przeciwpożarowej Państwowego Instytutu Badawczego na stanowisku mł. specjalista inżynieryjno-techniczny. 126

129 by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp dr hab. inż. Jarosław Prońko, prof. UJK 1 st. bryg. w st. spocz. mgr inż. Jan Kielin 2 mgr Beata Wojtasiak 2 Przyjęty/Accepted/Принята: ; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: ; Opublikowany/Published/Опубликована: ; DOI: /bitp Przykład zastosowania modelu reagowania systemu ratowniczo-gaśniczego 3 Illustrative Application of a Firefighting and Rescue Response Model Пример применения модели реагирования спасательно-гасящей системы ABSTRAKT Cel: Prezentacja wyników uzyskanych przy zastosowaniu modelu opisującego reagowanie systemu ratowniczo-gaśniczego oraz modelu przestrzennej analizy zagrożeń dla jednego z powiatów. Wprowadzenie: Model opisujący reagowanie systemu ratowniczo-gaśniczego oraz przestrzennej analizy zagrożeń został opisany w artykułach: Przestrzenna analiza zagrożeń na podstawie danych historycznych i Klasyfikacja zdarzeń na podstawie danych historycznych (BiTP Vol. 39 Issue 3, 2015) oraz Model reagowania systemu ratowniczo-gaśniczego (w aktualnym numerze kwartalnika przyp. red.). Niniejszy artykuł zawiera natomiast obliczenia i prognozy otrzymane przy zastosowaniu powyższych modeli do oceny funkcjonowania systemu ratowniczo-gaśniczego na terenie jednego z powiatów. Ze względu na ograniczenia objętościowe ujęto w nim jedynie podstawowe wyniki. Pozwalają one jednak na ocenę przydatności zaproponowanych algorytmów postępowania. W artykule zamieszczono wyniki uzyskane z zastosowaniem standardowych metod obliczeniowych, jednakże model konstruowany był przede wszystkim pod kątem budowy systemów komputerowych wspomagających planowanie systemu ratowniczo-gaśniczego w oparciu o dane historyczne. Budowa takiego systemu i w konsekwencji jego stosowanie przyczyniłoby się, zdaniem autorów, do zwiększenia efektywności tego systemu, rozumianej jako wzrost skuteczności przy ograniczonych zasobach finansowych. Metodologia: Analiza, wnioskowanie i modelowanie statystyczne. Wnioski: Wyniki przeprowadzonych analiz wyraźnie wskazują na duże możliwości zastosowania zaproponowanego modelu do zdarzeń charakteryzujących się pewną historyczną stabilnością: pożary, kolizje i wypadki komunikacyjne, inne zagrożenia miejscowe. Natomiast w przypadku zdarzeń gwałtownych i bardzo rzadko występujących: usuwanie skutków działania sił natury oraz duże pożary i zagrożenia miejscowe, model ten jest trudny do zastosowania ze względu na skromność danych historycznych. Istotnym ograniczeniem przeprowadzonych analiz jest aproksymacja rozkładów empirycznych przyjętymi a priori rozkładami teoretycznymi. Uwzględniając jednak możliwości dzisiejszych systemów komputerowych, można zamiast tego zastosować sieci neuronowe, które na podstawie danych historycznych nauczą się znacznie dokładniej symulować rozkłady empiryczne poszczególnych zmiennych. Tym samym otrzymane wyniki będą bardziej wiarygodne i obciążone mniejszą nadmiarowością. Wyniki zaprezentowane w niniejszym artykule wyraźnie wskazują na przydatność tego modelu do planowania systemu ratowniczo gaśniczego, nawet jeżeli nie powstanie oparta na nim aplikacja komputerowa. Słowa kluczowe: modelowanie statystyczne, analiza statystyczna, eksploracja danych Typ artykułu: studium przypadku analiza zdarzeń rzeczywistych ABSTRACT Aim: To reveal outcomes obtained with aid the firefighting and rescue response model and area risk analysis for one district. Introduction: The model, describing responsiveness of the firefighting and rescue system and area analysis of hazards, were described in articles: Spatial analysis of hazards based on historical data and Classification of incidents based on historical data (BiTP Vol. 39 Issue 3, 2015) and, Rescue and firefighting response model (in the current issue of the quarterly - editorial note). This article contains calculations and forecasts derived from the use of aforementioned model, to evaluate the performance of the firefighting and rescue system across one district. Because of content volume constraints, only basic results are included. Nevertheless, these allow for an evaluation of the usefulness of proposed algorithms. The article contains results obtained by the application of standard calculation methods. However, the model was primarily intended for computerised systems, which supported firefighting 1 Uniwersytet Jana Kochanowskiego w Kielcach; The Jan Kochanowski University (JKU) in Kielce; pronko@gmail.com; 2 Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej Państwowy Instytut Badawczy, Józefów / Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute; Poland; 3 Wkład merytoryczny w przygotowanie artykułu / Percentage contribution: J. Prońko 60%; J. Kielin 20%; B. Wojtasiak 20%; 127

130 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp and rescue planning activity, based on historical data. The authors view is that the construction of such systems and consequently their application, would increase the effectiveness of the system and be recognised as an effectiveness increase with limited financial outlay. Methodology: Analysis, inference and statistical modelling. Conclusions: Results from the analysis clearly indicate a high level of plausibility in the application of the proposed model to incidents, which have some historical stability, such as: fires, vehicle collisions, road traffic accidents and other local hazards. However, in the case of devastating and very rare incidents; removing the effects of natural catastrophes and large fires, and local threats, the model is difficult to apply because of modest availability of historical data. A significant limitation approximation of empirical distributions accepted by a priori of theoretical distributions. However, considering the capabilities of current computer systems, one can substitute this by neural networks, which, based on historical data, can learn to simulate empirical distributions of individual variables much more accurately. At the same time, obtained results will be more reliable and less burdened by extremes. Results presented in this article clearly demonstrate the usefulness of this model for planning associated with the firefighting and rescue system, even if a desktop application, with principles of the model, is not developed. Keywords: statistical modelling, statistical analysis, examination of data Type of article: case study analysis of actual events АННОТАЦИЯ Цель: Представить результаты, полученные при применении модели, которая описывает реакцию спасательно-гасящей системы, а также модели пространственного анализа угроз для одного из повятов (районов). Введение: Модель, описывающая реагирование спасательно-гасящей системы, а также пространственного анализа угроз была описана в статьях: Пространственный анализ угроз на основе исторических данных и Классификация событий на основе исторических данных (BiTP Vol. 39 Issue 3, 2015) и Модель реагирования спасательно-гасящей системы (в текущем номере ежеквартальника - примечание редакции). Данная статья представляет расчёты и прогнозы, полученные при использовании вышеуказанных моделей для оценки фунцкионироваия спасательно-гасящей системы на территории одного из повятов (районов). Из-за ограниченного объема учтены в ней только основные результаты. Они, однако, позволяют оценить пригодность предложенных алгоритмов поведения. В статье показаны результаты, полученные благодаря применению стандартных вычислительных методов, однако модель была создана прежде всего для её использования в компьютерных системах для поддержки планирования спасательно-гасящей системы на основе исторических данных. Мнением авторов создание такой системы и, следовательно, её использование, способствовало бы повышению её эффективности, определяемой как рост эффективности при ограниченных финансовых ресурсах. Методология: Анализ, дедукция и статическое моделирование. Выводы: Результаты проведенных анализов чётко указывают на большие возможности применения предлагаемой модели к событиям, для которых характерна некая историческая стабильность: пожары, столкновения и ДТП, другие местные угрозы. С другой стороны в случае неожиданных инцидентов, происходящих крайне редко, таких как: ликвидация последствий стихийных бедствий, а также крупных пожаров и местных угроз, такая модель сложна для применения с связи с небольшим количеством исторических данных. Важным ограничением проводимых анализов является приближение эмпирических распределений к принятыми заранее теоретическими распределениями. Учитывая, однако, возможности современных компьютерных систем, можно вместо этого использовать нейронные сети, которые на основе исторических данных, будут более точно симулировать эмпирические распределения отдельных переменных. Тем самым полученные результаты будут более точны и будут обладать меньшей погрешностью. Результаты представленные в настоящей статье чётко указывают на пригодность этой модели для планирования спасательно-гасящей системы, даже если не будет создана основанная на ней компьютерная программа. Ключевые слова: статистическое моделирование, статистический анализ, эксплорация данных Вид статьи: исследование случая - анализ реальных событий 1. Wprowadzenie Celem artykułu jest prezentacja wyników uzyskanych przy zastosowaniu modelu opisującego reagowanie systemu ratowniczo-gaśniczego oraz modelu przestrzennej analizy zagrożeń, zaproponowanych w artykułach: Przestrzenna analiza zagrożeń na podstawie danych historycznych [1], Klasyfikacja zdarzeń na podstawie danych historycznych [2] oraz Model reagowania systemu ratowniczo gaśniczego (w aktualnym numerze kwartalnika przyp. red.). Obliczeń i symulacji dokonano w oparciu o dane historyczne zgromadzone w bazie danych prowadzonej przez PSP (SWD ST 2,5 i wersji wcześniejszych). Wykorzystano głównie dane za rok W niektórych przypadkach (co wyraźnie wskazano w odpowiednich częściach artykułu) korzystano również z danych obejmujących lata wcześniejsze. Wyniki obliczeń i symulacji skonfrontowano z danymi z lat 2010 i 2011, celem wskazania własności predykcyjnych proponowanych modeli. Jako główną metodę obliczeniową zastosowano metodę Monte Carlo. Obliczeń dokonano dla jednego powiatu. Dane pozwalające na jego identyfikację pominięto. Natomiast wszystkie dane i charakterystyki są prawdziwe. Powiat ten reprezentuje pewną dość liczną, jak na polskie warunki, grupę. Wyniki i metodykę obliczeń zaprezentowano w następującym układzie: charakterystyka powiatu; klasyfikacja i przestrzenna analiza zagrożeń; 128 parametry czasowe reakcji systemu ratowniczo-gaśniczego (PSP); wyznaczenie obszarów odpowiedzialności operacyjnej i ich analiza; ocena dostępności służb ratowniczych (PSP); podsumowanie. 2. Charakterystyka powiatu Powiat zajmuje powierzchnię 910 km 2 i zamieszkuje go około 60 tys. osób. Średnia gęstość zaludnienia wynosi 60 osób/km 2. Administracyjnie podzielony jest na 6 gmin wiejskich i 2 gminy miejsko-wiejskie. Na jego terenie znajdują się dwa ośrodki miejskie o liczbie mieszkańców nie przekraczającej 10 tys. osób. Wskaźnik urbanizacji wynosi około 20%. System ratowniczo-gaśniczy obejmuje: KP PSP, Jednostkę Ratowniczo-Gaśniczą PSP i trzynaście OSP. 3. Klasyfikacja i przestrzenna analiza zagrożeń W 2009 roku na terenie powiatu miało miejsce 425 pożarów i innych zagrożeń miejscowych. Szczegółową liczbę zdarzeń z podziałem na kategorie, wskazane w artykule Klasyfikacja zdarzeń na podstawie danych historycznych [2], przedstawiono w tabeli 1.

131 CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ DOI: /bitp Tabela 1. Ogólna liczba zdarzeń krytycznych na terenie powiatu I. z podziałem na kategorie Table 1. Number of critical incidents throughout the district I. divided into categories Zagrożenia miejscowe Local threats Pożary Fires Kolizje i wypadki komunikacyjne Collisions and road incidents Usuwanie skutków działania sił natury Removal of natural disaster consequences Inne Others Razem Total Małe Small Średnie Medium Duże Large Razem Total Nie dotyczy Not applicable Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database. Małe zdarzenie to takie, do którego zadysponowano nie więcej niż dwa pojazdy gaśnicze. Średnie (dotyczy tylko pożarów) to takie, do którego zadysponowano od 3 do 5 pojazdów gaśniczych. Pożary małe i średnie stanowią łącznie około 95% wszystkich pożarów, jakie wystąpiły w ciągu roku na badanym terenie. Natomiast małe zagrożenia miejscowe stanowią około 90% wszystkich tego typu zdarzeń. Szczegóły klasyfikacji zostały przedstawione we wskazanym wyżej artykule. Drugą konstytutywną cechą tej klasyfikacji jest czas prowadzenia działań ratowniczych. Rozkład przestrzenny małych i średnich pożarów oraz małych zagrożeń miejscowych z podziałem na klasy dla wybranego fragmentu powiatu przedstawiono na rycinach 1 i 2. Linie pionowe i poziome stanowią kilometrową siatkę topograficzną według Państwowego Układu Współrzędnych Geodezyjnych Zagrożenia miejscowe łącznie All local threats Usuwanie skutków działania sił natury Removal of natural disaster consequences Kolizje i wypadki komunikacyjne Collisions and road incidents Inne zagrożenia miejscowe Other local threats Ryc. 1. Przestrzenny rozkład zagrożeń miejscowych dla wybranego fragmentu powiatu w 2009 r. Fig. 1. Area schedule of local hazards for a selected part of the district in 2009 Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database. 129

132 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Małe pożary Small fires Średnie pożary Medium fires Ryc. 2. Przestrzenny rozkład pożarów małych i średnich dla wybranego fragmentu powiatu w 2009 r. Fig. 2. Area schedule of small and medium fires for a selected part of the district in 2009 Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database. Bardzo podobny rozkład przestrzenny zagrożeń miejscowych i pożarów występuje w latach poprzednich. Natomiast w roku 2010 ze względu na powódź, która dotknęła znaczne obszary naszego kraju, rozkład jest nieco odmienny i charakteryzuje się znacznym (pięciokrotnym) wzrostem zagrożeń miejscowych zaliczonych do kategorii usuwanie skutków działania sił natury. Jeżeli prognozy zdarzeń krytycznych na lata następne dokonamy poprzez oszacowanie maksymalnej liczby zdarzeń na poziomie ufności 0,9 dla poszczególnych obszarów podstawowych (kwadrat wyznaczony przez linie kilometrowej siatki topograficznej), a następnie dokonamy ich agregacji dla całego obszaru powiatu, otrzymamy wartości zaprezentowane w tabeli 2. Tabela 2. Prognoza maksymalnej ilości zdarzeń na podstawie danych z roku 2009 przy założonym poziomie ufności 0,9 Table 2. Forecast of maximum number of events based on 2009, confidence interval 0.9 Zagrożenia miejscowe Local threats Pożary Fires Kolizje i wypadki komunikacyjne Collisions and Road incidents Usuwanie skutków działania sił natury Removal of natural disaster consequences Inne Others Razem Total Razem Total Małe Small Średnie Medium Razem Total Nie dotyczy Inapplicable Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database. Jak wskazano w artykule Przestrzenna analiza zagrożeń na podstawie danych historycznych [5], prognozy te są znacznie zawyżone w stosunku do roku 2009 o około 70%. Jednakże takie podejście powoduje, że ogólny bilans zdarzeń, które mogą wystąpić w latach następnych nie przekracza prognozy, nawet w przypadku wyjątkowych zdarzeń, jakie miały miejsce w 2010 roku. W tym roku miało miejsce 418 zagrożeń miejscowych oraz zaledwie 90 małych i średnich pożarów. Obniżenie poziomu ufności dla prognozy do poziomu 0,8 spowoduje również obniżenie prognozowanych wartości. Powyższa sytuacja przyczyni się do obniżenia nadmiarowości prognozy do około 60%, a jednocześnie wskaże niedobór prognozy w przypadku lat charakteryzujących się wyjątkowymi zdarzeniami, jak np. rok Prognozę na poziomie ufności 0,8 zaprezentowano w tabeli 3. Tabela 3. Prognozy maksymalnej ilości zdarzeń na podstawie danych z roku 2009 przy założonym poziomie ufności 0,8 Table 3. Forecast of maximum number of events based on 2009, confidence interval 0.8 Zagrożenia miejscowe Local threats Pożary Fires Kolizje i wypadki komunikacyjne Collisions and Road incidents Usuwanie skutków działania sił natury Removal of natural disaster consequences Inne Others Razem Total Razem Total Małe Small Średnie Medium Razem Total Nie dotyczy Inapplicable Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database. Zasadniczym problemem do rozstrzygnięcia jest odpowiedź na pytanie: do jakiej liczby zdarzeń system ratowniczo-gaśniczy powiatu powinien być samowystarczalny? 130

133 CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ DOI: /bitp Problem ten można sformułować w nieco innymi sposób: powyżej jakiej liczby zdarzeń zaczyna się zarządzanie kryzysowe? Są to zasadnicze dylematy natury ekonomiczno- -społeczno-politycznej. Można budować system ratowniczy o wysokim potencjale za duże pieniądze i jednocześnie sporadycznie w pełni go wykorzystywać. Z innej strony można zbudować system doskonale radzący sobie w typowych warunkach, ale wymagający zaangażowania innych podmiotów w warunkach nietypowych. Dylematu tego nie rozstrzyga niniejszy artykuł. W pracy wskazano jedynie, jak duży poziom ufności należy przyjąć dla prognoz, co ma oczywiście dalsze konsekwencje w konstruowaniu systemu ratownictwa. 4. Parametry czasowe reakcji systemu ratowniczo-gaśniczego Czas trwania reakcji systemu ratowniczo-gaśniczego na zaistniałe incydenty krytyczne możemy opisać następującym wzorem: gdzie: t d czas reakcji dyspozytora od przyjęcia zgłoszenia do zadysponowania pierwszej jednostki; t p czas przygotowania zespołu ratowniczego do wyjazdu; v t uśredniona prędkość dojazdu do miejsca zdarzenia i powrotu; t a czas trwania działań ratowniczych. Zamiast zmiennej v t możemy posługiwać się średnim czasem pokonania jednego kilometra (t 1km ) w czasie dojazdu i powrotu z miejsca zdarzenia. Wówczas wzór (1) przyjmie postać: (1) (2) Najistotniejszym elementem tworzenia tego modelu jest poprawne określenie rozkładu zmiennych losowych występujących we wzorach (1) i (2). W artykule Model reagowania systemu ratowniczo-gaśniczego określono trzy metody aproksymacji opisu tych zmiennych teoretycznymi rozkładami zmiennych losowych. W dwóch przypadkach aproksymowano te zmienne rozkładem normalnym poprzez wyznaczenie estymatorów wartości oczekiwanej i odchylenia standardowego oraz z wykorzystaniem metody PERT. Trzeci przypadek najbardziej zbliżony do rzeczywistych rozkładów to rozkład logarytmicznie normalny. We wspomnianym artykule wskazano również, że czas reakcji dyspozytora (t d ) oraz czas trwania działań ratowniczych (t a ) można wyznaczyć bezpośrednio z danych zapisanych w bazie prowadzonej przez PSP. Natomiast w przypadku dwóch pozostałych zmiennych należy wydzielić je ze zmiennej opisującej czas upływający od zadysponowania jednostki do dotarcia pierwszego pojazdu na miejsce zdarzenia Aproksymacja czasu reakcji dyspozytora (t d ) Do analizy tej zmiennej wykorzystano dane z roku 2009 dotyczące wszystkich zdarzeń za wyjątkiem ćwiczeń i zabezpieczenia imprez masowych. W 2009 roku było 431 zgłoszeń, analizie poddano 430 zgłoszeń, ponieważ w jednym przypadku nie podano godziny zgłoszenia. Na podstawie tych danych ustalono następujące parametry rozkładu empirycznego: kwartyl 0 0 min.; percentyl (0,05) 1 min; kwartyl 1 2 min; mediana 2 min; kwartyl 3 4 min; percentyl (0,95) 12 min; kwartyl 4 86 min; dominanta 2 min; percentyl (0,85) 5 min. Do aproksymacji tego rozkładu rozkładami teoretycznymi przyjęto zakres danych z przedziału domkniętego: percentyl (0,05) percentyl (0,85), ze względu na bardzo długi prawy ogon rozkładu empirycznego. Rozkład empiryczny jest silnie prawostronnie skośny. Uwzględnienie liczb z przedziału percentyl (0,85) do percentyl (0,95) spowoduje istotne przesunięcie średniej w stosunku do mediany w prawo oraz znaczny wzrost wariancji. Histogram rozkładu empirycznego przedstawiono na ryc. 3. Po dokonaniu stosownych obliczeń otrzymano parametry teoretycznych rozkładów aproksymujących czas reakcji dyspozytora. Zostały one zebrane w tabeli Czas reakcji dyspozytora w minutach Dispacher's response time (min) Więcej (More) Ryc. 3. Histogram empirycznego rozkładu czasu reakcji dyspozytora Fig. 3. Histogram of the empirical distribution of dispatcher s response time Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database. 131

134 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Tabela 4. Parametry rozkładów aproksymujących rozkład czasu reakcji dyspozytora (td) Table 4. Parameters of distributions approximating distribution of dispatcher s response time (td) Wartość oczekiwana Expected value Odchylenie standardowe Standard deviation Rozkład normalny (estymacja parametrów) Normal distribution (parametres estimate) Rozkład normalny (metoda PERT) Normal distribution (PERT method) Rozkład normalny zmiennej Y = ln (t d ) Normal distribution variable Y= ln (t d ) 2,45 2,33 0,77 2,28 0,67 0,512 Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database Aproksymacja czasu trwania działań ratowniczych (t a ) Do analizy tej zmiennej wykorzystano dane z roku 2009 w następujących kategoriach: małe zagrożenia miejscowe do działań ratowniczych zadysponowano nie więcej niż dwa pojazdy gaśnicze; małe pożary do działań ratowniczych zadysponowano nie więcej niż dwa pojazdy gaśnicze; średnie pożary do działań ratowniczych zadysponowano od 3 do 5 pojazdów gaśniczych 4. W roku 2009 na terenie badanego powiatu wydarzyło się: 258 mały zagrożeń miejscowych; 75 małych pożarów; 50 pożarów średnich. Parametry rozkładów empirycznych czasu trwania działań ratowniczych z podziałem na poszczególne kategorie przedstawiono w tabeli 5. Natomiast w tabeli 6 przedstawiono parametry teoretycznych rozkładów aproksymujących rozkład empiryczny czasu trwania Tabela 5. Parametry empirycznych rozkładów czasu trwania działań ratowniczych Table 5. The parameters of empirical distributions rescue operations time Kwartyl 0 quartile 0 Percentyl(0,05) percentile(0,05) Kwartyl 1 quartile 1 Kwartyl 2 quartile 2 Kwartyl 3 quartile 3 Percentyl(0,95) percentile(0,95) Kwartyl 4 quartile 4 Dominanta Mode Małe zagrożenia miejscowe Little local threats Małe pożary Small fires Średnie pożary Medium fires ,7 44, ,5 69,25 57, , ,9 129,3 311, Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database. Tabela 6. Parametry rozkładów aproksymujących rozkład czasu trwania działań ratowniczych (ta) Table 6. Parameters of distributions approximating distribution of rescue operations time (ta) Parametr Parameter Rozkład normalny (estymacja parametrów) Normal distribution (parametres estimate) Małe zagrożenie miejscowe Small local threats Mały pożar Small fire Średni pożar Medium fire Rozkład normalny (metoda PERT) Normal distribution (PERT method) Małe zagrożenie miejscowe Small local threats Mały pożar Small fire Średni pożar Medium fire Rozkład normalny zmiennej Y = ln (t a ) Normal distribution of variable Y = ln (t a ) Małe zagrożenie miejscowe Small local threat Mały pożar Small fire Średni pożar Medium fire Średnia Mean Odchylenie standardowe Standard deviation 65,76 59,97 126,34 70,82 61,17 132,03 4,07 3,95 4,71 33,27 30,62 63,47 24,82 18,6 44,55 0,482 0,555 0,450 Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Personal elaboration on the basis of data from the PSP database. 4 Kategorie przyjęto zgodnie z ustaleniami zawartymi w artykule Klasyfikacja zdarzeń na podstawie danych historycznych [2]. 132

135 CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ DOI: /bitp działań ratowniczych. Do ich wyznaczenia wykorzystano przedział domknięty wartości: percentyl(0,05) percentyl (0,95). Empiryczne rozkłady czasu trwania działań ratowniczych, ze względu na ich kształt częściowo uwidoczniony w tabeli 5 poddano nieparametrycznemu testowi Kołmogorowa na normalność rozkładu. Wyniki testu, dla poziomu istotności 0,05 oraz jedenastu przedziałów, dla poszczególnych kategorii zdarzeń wypadły następująco (wartość krytyczna testu 1,358): dla małych zagrożeń miejscowych 1,708 wynik negatywny; dla małych pożarów 0,685 wynik pozytywny; dla pożarów średnich 0,780 wynik pozytywny. Możemy zatem skonstatować, że rozkłady czasu trwania działań ratowniczych są rozkładem normalnym lub silnie do niego zbliżonym. Ze względu na znaczny wpływ czynnika ludzkiego w kształtowaniu tego czasu można przypuszczać, że rozkłady te są logarytmicznie normalne. Dla takich rozkładów {y = ln (t a )} test Kołmogorowa przy takich samych parametrach wypadł pozytywnie, wartość statystyki wynosiła odpowiednio: dla małych zagrożeń miejscowych 0,328 (wynik pozytywny); dla małych pożarów 0,68 (wynik pozytywny); dla pożarów średnich wynosił 0,551 (wynik pozytywny). O ile aproksymacja czasu reakcji dyspozytora rozkładem logarytmicznie normalnym jest jedynie pewnym przybliżeniem rzeczywistych jego realizacji, o tyle logarytmicznie normalny rozkład czasu trwania działań ratowniczych jest rzetelnym odzwierciedleniem rzeczywistych realizacji tego czasu Aproksymacja czasu potrzebnego na przygotowanie do wyjazdu i czasu przejazdu do miejsca zdarzenia (t p i t j ) Jak wspomniano w artykule Model reagowania systemu ratowniczo-gaśniczego aproksymacja rozkładów zmiennych losowych czasu upływającego od zadysponowania danej JR do jej wyjazdu z MSD oraz czasu przejazdu do miejsca zdarzenia, a właściwie prędkości technicznej v t lub czasu niezbędnego na pokonanie 1 km (t 1km ), nastręcza szereg trudności. Po pierwsze, w bazie danych PSP czas ten jest zapisywany łącznie, co wymaga wyodrębnienia zmiennych. Po drugie zaś, niefrasobliwość wprowadzania danych budzi szereg wątpliwości co do ich prawdziwości. Dla przykładu można wspomnieć, że w 2009 roku 50 małych zagrożeń miejscowych (25% wszystkich tego typu zdarzeń) miało miejsce 13 m w linii prostej od MSD JR PSP (tak wskazują współrzędne geograficzne zapisane w bazie). Co ciekawe, wszystkie te zdarzenia zaszły dokładnie w tym samym miejscu (współrzędne geograficzne podawane są w stopniach z dokładnością do 7 miejsca po przecinku, czyli z dokładnością do 1 cm). Z danych wynika również, że niektóre odległości do miejsca zdarzenia pokonywano z prędkościami średnimi: 111 do 234 km/h. Dotyczyło to 6% zdarzeń. Reasumując około 30% wpisów dotyczących małych zagrożeń miejscowych było przekłamanych, co znacznie ogranicza możliwości analizy oraz stawia pod znakiem zapytania otrzymane wyniki, mimo usunięcia danych wyraźnie odbiegających od wyobrażeń zdroworozsądkowych. Pomimo jednak wspomnianych trudności dokonano próby wyodrębnienia tych zmiennych, opierając się na danych z 2009 roku, zgodnie z algorytmem opisanym we wspomnianym artykule. W analizach uwzględniono dane dotyczące akcji ratowniczych z udziałem jedynie PSP (zagrożenia miejscowe i pożary), aby uniknąć problemu rozszyfrowywania, zastępy której jednostki ochrony przeciwpożarowej przybyły pierwsze na miejsce zdarzenia. Sumarycznie było 134 takich zdarzeń na terenie badanego powiatu. Zgodnie z algorytmem wyodrębniania zmiennych losowych z jednej zmiennej, opisanym w artykule Model reagowania systemu ratowniczo-gaśniczego, liczba rozpatrywanych przypadków jest zbyt mała dla pełnej analizy statystycznej. Należy pamiętać, że zdarzenia te należy podzielić na klasy według odległości miejsca zdarzenia od MSD. Na początku analizy zasadniczym problemem była odpowiedź na pytanie: czy odległość do miejsca zdarzenia można odczytać wprost z bazy danych? Okazało się, że liczba przebytych przez jednostkę kilometrów (zapisywana w bazie) nie jest w żaden sposób skorelowana z liczbą kilometrów odczytanych z mapy na podstawie współrzędnych geograficznych. Zaledwie 39 wpisów na 133 w roku 2009 w miarę poprawnie określało odległość do miejsca zdarzenia błąd względny wynosił ±20% Dlatego też pojawił się problem oszacowania współczynnika określającego komunikacyjną metrykę danego obszaru (a). Współczynnik ten określa stosunek odległości wyznaczonej wzdłuż szlaków komunikacyjnych do odległości mierzonej w linii prostej. Tę drugą odległość można oszacować ze wzoru na odległość dwóch punktów w układzie kartezjańskim. d = (x i x) 2 + (y i y) 2 (3) gdzie: x i i y i współrzędne topograficzne miejsca zdarzenia z dokładnością do 10 m; x i y współrzędne topograficzne siedziby jednostki ratowniczej z dokładnością do 10 m. Oszacowania dokonano, analizując 100 punktów oddalonych od MSD JR o 3-30 km równomiernie we wszystkich kierunkach. Z analizy zebranych danych wynika, że wskaźnik ten dla badanego obszaru wynosi 1,28 ± 0,22. Dokładność taka jest wystarczająca dla dalszych obliczeń, ponieważ odległość zaokrąglamy do pełnych kilometrów. Możemy zatem napisać, że na rozpatrywanym przez nas obszarze, odległość jest równa w przybliżeniu: L 1,28 (x i x) 2 + (y i y) 2 (4) Wykorzystując wzór (4) oszacowano odległość L dla wszystkich 134 zdarzeń (zagrożeń miejscowych i pożarów), do których w 2009 roku wyjeżdżała jedynie PSP. Następnie pogrupowano dane dotyczące czasu przygotowania i przejazdu do miejsca zdarzenia na kategorie cechujące się taką samą odległością mierzoną w pełnych kilometrach. Kolejnym krokiem była wstępna ocena poprawności danych. Dokonano jej poprzez wyznaczenie hipotetycznej prędkości technicznej: dzieląc odległość przez czas przygotowania i przejazdu. Z danych wyeliminowano te, dla których prędkość techniczna przekraczała 80 km/h. Do dalszej analizy pozostało 6 grup (odległość: 2; 3; 4; 5; 8 i 10 km) z liczbą danych od 6 do 8. Ponieważ przy tak niewielkiej liczbie danych obszar niepewności wyznaczonych parametrów jest bardzo duży, posłużono się metodą PERT, która co prawda nie zmniejsza obszaru niepewności, ale jest prostsza. W efekcie otrzymano następujące parametry rozkładów normalnych aproksymujących czas przygotowania 133

136 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp do wyjazdu (t p ) oraz czas przejazdu jednego kilometra (t 1km ): t p = N (t p ; σ tp ) = N (5,4; 1,45)[min] (5) t 1km = N (t 1km ; σ t1km ) = N (0,95; 0,743)[min] (6) W celu sprawdzenia poprawności wyników oraz udokładnienia ich, taką samą procedurę zastosowano dla danych obejmujących lata W tym przypadku ilość uzyskanych danych była na tyle duża, że można było poddać je obróbce statystycznej. W efekcie otrzymano następujące parametry tych samych rozkładów: t p = N (4,8; 1,41)[min] (7) t 1km = N (0,98; 1,29)[min] (8) 5. Wyznaczenie obszaru odpowiedzialności operacyjnej i jego analiza Obszar operacyjnej odpowiedzialności to teren, do którego granic zespół ratowniczy może dotrzeć w określonym czasie. Korzystając z zapisów ustawy z dnia 8 września 2006 roku o Państwowym Ratownictwie Medycznym, art. 24, przyjęto następujące parametry czasowe dla PSP: czas dotarcia JR na miejsce zdarzenia nie może być dłuższy niż 20 minut w 80% przypadków w skali roku. Czas dotarcia JR na miejsce zdarzenia należy liczyć od momentu przyjęcia zgłoszenia przez dyspozytora do przybycia JR w rejon zdarzenia. Możemy go opisać wzorem: t = t d + t p + 1 t 1km (9) Z dotychczasowych analiz znamy parametry rozkładów opisujących poszczególne czasy po prawej stronie równania (9). Ich wartości zebrano w tabeli 7. Ponieważ wszystkie zmienne po prawej stronie równania (9) są zmiennymi losowymi, również zmienna po lewej stronie równania będzie zmienną losową. Opisuje ona czas upływający od przyjęcia zgłoszenia przez dyspozytora do przybycia JR na miejsce zdarzenia. Zakładając, że czas ten powinien wynosić nie więcej niż 20 minut dla 80% wyjazdów, możemy ułożyć równanie pozwalające na wyznaczenie odległości od MSD (L), w jakiej powinna przebiegać granica tego obszaru: P {t T} = 0,8 (10) Z założenia o normalności rozkładu zmiennych po prawej stronie równania (9) wynika również normalność rozkładu opisującego zmienną t. Zatem po jej standaryzacji otrzymamy: Przy czym: (11) (12) (13) Tabela 7. Parametry rozkładów aproksymujących rozkład losowy zmiennych we wzorze [9] Table 7. Parametres of approximating random variable distribution included in formula [9] Czas reakcji dyspozytora (t d ) Dispatcher s response time (t d ) Czas przygotowania do wyjazdu (t p ) Preparation for departure duration (t p ) Czas pokonania 1 km (t 1km ) Time taken to travel 1km (t 1km ) Rozkład normalny (estymacja parametrów) Normal distribution( parametres estimate) Rozkład normalny (metoda PERT) Normal distribution (PERT method) Rozkład normalny zmiennej Y = ln (t d ) Normal distribution variable Y= ln (t d ) Rozkład normalny (estymacja parametrów) Dane z lat Normal distribution( parametres estimate) Data of Rozkład normalny (Estymacja parametrów) Dane z 2009 r Normal distribution( parametres estimate) Data of 2009 Rozkład normalny (estymacja parametrów) Dane z lat Normal distribution( parametres estimate) Data of Rozkład normalny (Estymacja parametrów) Dane z 2009 r. Normal distribution (parametres estimate) Data for 2009 Wartość oczekiwana Expected value Odchylenie standardowe Standard deviation 2,45 2,33 0,77 4,8 5,4 0,98 0,94 1,24 0,67 0,512 1,41 1,45 1,29 0,743 Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database. 134

137 CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ DOI: /bitp Po podstawieniu otrzymujemy równanie: (14) Z powyższego równania otrzymamy dwie wartości L, jednakże tylko jedno rozwiązanie jest dopuszczalne. Wynika to z faktu, iż licznik lewej strony równania musi być dodatni. Czyli L musi być mniejsze od 13 km. Uwzględniając powyższe, otrzymamy L równe 9,3 km. Uwzględniając metrykę rozpatrywanego obszaru - odległość granicy obszaru operacyjnej odpowiedzialności od siedziby JRG powinna wynosić w linii prostej nie więcej niż 7,3 km. Powyższy problem można również rozwiązać, stosując metodę Monte Carlo. Polega ona na losowaniu poszczególnych zmiennych według zadanego schematu. Przy stosowaniu tej metody symulacji należy uwzględnić pewne ograniczenia żadna z wylosowanych zmiennych nie powinna być ujemna. Na podstawie danych zawartych w tabeli 7, ze względu na znaczną wartość odchylenia standardowego tych zmiennych, należy się spodziewać wylosowania wartości ujemnych zarówno w przypadku czasu reakcji dyspozytora (t d ), jak i czasu niezbędnego na pokonanie jednego kilometra (t 1km ). Aby uniknąć tego typu sytuacji czas reakcji dyspozytora losowano według parametrów rozkładu logarytmicznie normalnego, natomiast t 1km losowano według parametrów uciętego rozkładu normalnego. Dolną granicę ucięcia rozkładu normalnego przyjęto na poziomie 0,169 min, co odpowiada prędkości technicznej 25 km/h. Górną zaś przyjęto na poziomie 0,304 min, co odpowiada prędkości technicznej równej 80 km. Losując zmienne: t d, t p oraz t 1km (po dwieście realizacji każdej zmiennej) według schematów ujętych w tabeli 7, z uwzględnieniem wskazanych powyżej ograniczeń, oraz dokonując obliczeń zgodnie ze wzorem (9) otrzymano realizacje czasu upływającego od przyjęcia przez dyspozytora zgłoszenia do przyjazdu zespołu ratowniczego na miejsce zdarzenia dla wybranych odległości: 7, 8, 9 i 10 km. Dla każdego rozkładu wyznaczono percentyl (0,8). Jego wartość wynosiła odpowiednio: 17,5 min, 19 min, 20,4 min oraz 22 min. Z treści postawionego problemu wynika, że interesuje nas taka odległość L, dla której czas przejazdu w 80% przypadków będzie nie większy niż 20 min. A zatem z symulacji wynika, że odległość granicy obszaru odpowiedzialności operacyjnej od siedziby PSP powinna wynosić 9 km w metryce obszaru, czyli w metryce euklidesowej 7 km. Porównując wyniki obliczeń analitycznych i symulacji, należy stwierdzić, że są one bardzo podobne, różnica 300 m nie ma istotnego znaczenia. Jak wynika z analizy zastosowanego algorytmu bardzo istotne znaczenie dla wielkości obszaru odpowiedzialności operacyjnej ma czas reakcji dyspozytora oraz czas przygotowania zespołu do wyjazdu. Im krótsze są te czasy, tym większy jest obszar operacyjnej odpowiedzialności spełniający warunek skutecznej reakcji. Dla przykładu, skrócenie średniego czasu reakcji dyspozytora o 1 min, z 2,5 do 1,5 min spowoduje wzrost odległości L o 1 km, z 9 do 10 km. Natomiast dodatkowe skrócenie średniego czasu przygotowania zespołu do wyjazdu z 4,8 do 3 min (o 1,5 min) spowoduje dalszy wzrost odległości L o 1,5 km, z 10 do 11,5 km. Dla porównania dokonano analiz wszystkich zdarzeń z lat , do których dysponowane były jedynie zespoły ratownicze PSP, pod kątem czasu dotarcia zespołów ratowniczych na miejsce zdarzenia. Dla każdego zdarzenia wyznaczono czas reakcji liczony od otrzymania zgłoszenia przez dyspozytora do przyjazdu zespołów ratowniczych na miejsce zdarzenia, oraz wyznaczono odległość do tych miejsc zgodnie ze wzorem (4). Następnie pogrupowano zdarzenia według ich odległości od siedziby PSP. Obliczono liczność każdej grupy oraz liczbę zdarzeń, dla których czas reakcji był dłuższy niż 20 min. Dla każdej grupy wyznaczono procentowy udział spóźnionej reakcji (powyżej 20 min) we wszystkich reakcjach danej grupy. Wyniki przedstawiono na ryc % 60% % udział spóźnionej reakcji Percentage of delayed reaction time 50% 40% 30% 20% 10% 0% Odległość od siedziby PSP w km The lenght from PSP principal place (km) Ryc. 4. Procentowy udział dłuższych niż 20 min. reakcji PSP w podziale na grupy odległościowe zdarzeń Fig. 4. Percentage of more than 20 min responses by PSP grouped by duration between incidents Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z bazy PSP. Source: Own elaboration on the basis of data from the PSP database. 135

138 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp Jak wynika z wykresu przedstawionego na rycinie 4 górną granicą obszaru operacyjnej odpowiedzialności, przy założeniu 80% czasowej skuteczności reakcji, powinna być odległość 10 km., liczona w metryce obszaru, czyli w metryce euklidesowej 7,8 km. Wynik jest nieco lepszy od danych z 2009 roku. Być może wpłynęło na to skrócenie czasu reakcji dyspozytora lub większa dyspozycyjność zespołów ratowniczych. Nie prowadzono analiz, które rozstrzygnęłyby ten problem. Wrysowując tak wyznaczony obszar odpowiedzialności operacyjnej na mapę ryzyka (przestrzenną mapę zagrożeń), można obliczyć liczbę zdarzeń, która ma miejsce w obszarze operacyjnej odpowiedzialności w stosunku do całkowitej liczby zdarzeń. W roku 2009 na obszarze odpowiedzialności operacyjnej (odległość 7 km w metryce euklidesowej stanowi to około 28% powierzchni powiatu) od siedziby PSP, zdarzyło się małych : 27 kolizji i wypadków drogowych, co stanowi 34% wszystkich tego typu zdarzeń na terenie powiatu; 16 zdarzeń związanych z usuwaniem skutków działania sił natury, co stanowi 29% wszystkich tego typu zdarzeń na terenie powiatu; 62 inne zagrożenia miejscowe, co stanowi 50% wszystkich tego typu zdarzeń na terenie powiatu; 37 pożarów, co stanowi 49% wszystkich tego typu zdarzeń na terenie powiatu. Ogółem małych zdarzeń na obszarze odpowiedzialności operacyjnej PSP było 142, co stanowi 43% wszystkich tego typu zdarzeń na terenie powiatu. Bardziej szczegółowa analiza mapy ryzyka prowadzi do wniosku, że istnieje jeszcze jedno centrum skupiające zdarzenia, ale znacznie mniejsze. Możemy zatem stwierdzić, że w przypadku małych zdarzeń czasowa skuteczność reakcji PSP była w 2009 na poziomie 43%. Do 80% tych zdarzeń zespoły ratownicze PSP docierały w czasie krótszym niż 20 min. Podobnie wygląda problem rozkładu zdarzeń krytycznych w stosunku do wyznaczonego obszaru odpowiedzialności operacyjnej PSP w latach W 2011 roku zanotowano na terenie powiatu: 249 mały zagrożeń miejscowych oraz 83 małe pożary, z czego na terenie operacyjnej odpowiedzialności PSP: 113 małych zagrożeń miejscowych oraz 36 małych pożarów, co stanowi odpowiednio 45% i 43%. Przytoczone liczby wskazują na istotną wartość predykcyjną przestrzennej analizy zagrożeń. 6. Ocena dostępności służb ratowniczych (PSP) Dostępność służb ratowniczych możemy zdefiniować jako zdolność tych służb do reakcji na pojawiające się incydenty krytyczne. Posługując się konwencją rachunku prawdopodobieństwa, zdolność tę można zdefiniować jako prawdopodobieństwo dysponowania przez daną jednostkę ochrony przeciwpożarowej zdolnymi do użycia zespołami ratowniczymi w czasie pojawiania się kolejnych zdarzeń krytycznych na obszarze jej odpowiedzialności operacyjnej. Można ją również zdefiniować jako ryzyko niezdolności do reakcji w czasie pojawienia się kolejnych zdarzeń z powodu zaangażowania sił i środków w innych działaniach ratowniczych. Rozważmy wariant reakcji jednostki ochrony przeciwpożarowej na małe zdarzenia krytyczne w obszarze jej odpowiedzialności operacyjnej zagrożenia miejscowe i pożary wymagające zaangażowania w akcję ratowniczą dwóch zespołów ratowniczych. Jest to wariant najbardziej niekorzystny w przypadku rozważania jedynie małych zagrożeń. Załóżmy, że w chwili t 1 zadysponowano dwa zespoły ratownicze do działań ratowniczych na granicy jej obszaru odpowiedzialności operacyjnej. Czas działania tych zespołów określa wzór (2). Ocenę dostępności służb ratowniczych można sprowadzić do pytania: jakie jest prawdopodobieństwo, że w czasie prowadzenia tych działań pojawi się potrzeba użycia kolejnych zespołów ratowniczych pojawi się kolejne zgłoszenie? Oszacowanie tego prawdopodobieństwa wymaga założenia a priori poziomu istotności (błędu jaki możemy popełnić) dla oszacowania czasu działania zespołów ratowniczych. Do obliczeń przyjęto: L = 9 km oraz parametry rozkładów aproksymujących czas poszczególnych etapów procesu reakcji wyznaczonych powyżej. Na tej podstawie czas działania zespołów ratowniczych, w przypadku pojedynczego małego zdarzenia, możemy opisać rozkładem normalnym o następujących parametrach: t = N(90,65;33,77) (15) Przyjmując poziom istotności 0,02 5, możemy wyznaczyć maksymalny czas trwania działań od otrzymania zgłoszenia do powrotu zespołu ratowniczego do MSD. (16) Na obszarze operacyjnej odpowiedzialności badanej jednostki PSP w roku 2009 były 203 zagrożenia miejscowe i pożary. Stąd też oczekiwana liczba zdarzeń w czasie 1 godz. wynosi: (17) Prawdopodobieństwo pojawienia się jednego zdarzenia krytycznego (pożaru lub zagrożenia miejscowego) w czasie trwających już działań ratowniczych t = 158 min (2,637 h) możemy wyznaczyć z rozkładu Poissona i wynosi ono: P { k = 1 } = μt e μt = 0,057 (18) Natomiast prawdopodobieństwo pojawienia się co najmniej jednego zdarzenia krytycznego w czasie trwania działań ratowniczych wynosi: P { k 1 } = 1 e -μt = 0,059 (19) Należy zatem oczekiwać, że na obszarze operacyjnej odpowiedzialności danej jednostki ratowniczej, w czasie trwania 6/100 akcji ratowniczych zaistnieje, co najmniej jedno zdarzenie krytyczne wymagające działania zespołów ratowniczych. Jak wspomniano, na badanym obszarze (odpowiedzialności operacyjnej PSP) w roku 2009 zarejestrowano 203 zdarzenia krytyczne, a zatem należy się spodziewać, że w czasie 11 z nich (203 0,059 = 12) pojawi się kolejne zgłoszenie o zdarzeniu krytycznym. W rzeczywistości, na tym terenie w 2009 roku, było 9 takich sytuacji. Należy również wspomnieć, że zdarzeń zakwalifikowanych jako usuwanie skutków działania sił natury, było w 2009 roku zaledwie 22. Sanowiły więc 10% wszystkich zdarzeń. Zdarzenia tego typu powodują najczęściej spiętrzenie zgłoszeń w bardzo krótkim przedziale czasowym. Dlatego też w latach częstego występowania krytycznych zjawisk naturalnych (ulewne deszcze, wichury, gradobicia, itp.) częstość zgłoszeń w czasie wystąpienia takich zjawisk może spowodować przekroczenie wyznaczonej teoretycznie liczby (11) sytuacji, w których 5 Taki poziom istotności oznacza, że w 2 na 100 przypadków czas ten może być dłuższy. 136

139 CASE STUDY ANALYSIS OF ACTUAL EVENTS Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp ТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ DOI: /bitp kolejne zgłoszenia pojawiać się będą w trakcie prowadzenia działań ratowniczych. Prognozując liczbę zdarzeń w latach następnych zgodnie z algorytmem przedstawionym w artykułach: Przestrzenna analiza zagrożeń na podstawie danych historycznych [1], Klasyfikacja zdarzeń na podstawie danych historycznych [2] oraz przy założeniach, że poziom ufności dla prognozy wynosi 0,8, a prognoza dokonywana jest na poziomie obszaru podstawowego (1 km 2 ), a następnie agregowana dla całego obszaru, otrzymamy maksymalną liczbę prognozowanych zdarzeń krytycznych: 246 w skali roku, na obszarze odpowiedzialności operacyjnej PSP. Jedną z konsekwencji tej prognozy jest określenie liczby sytuacji, w których kolejne zgłoszenie pojawi się w trakcie działań ratowniczych. Przyjmując dodatkowe założenie, że poziom ufności dla wyznaczonego czasu trwania działań ratowniczych wynosi 0,8, liczbę takich sytuacji określono na 13 w skali roku. Analiza danych z następnych dwóch lat (2010 i 2011) wykazała, że: w 2010 roku na terenie operacyjnej odpowiedzialności PSP (8 km w linii prostej od siedziby) zanotowano: 251 zdarzeń krytycznych (nieco ponad prognozę), w tym 119 zdarzeń zakwalifikowanych jako usuwanie skutków działania sił natury, czyli 5 razy więcej niż w roku 2009, 132 pozostałych zdarzeń krytycznych czyli o 49 mniej niż w roku 2009, 38 sytuacji, w których pojawiały się kolejne zgłoszenia w trakcie prowadzenia akcji ratowniczej, czyli trzy razy więcej niż wynikałoby to z prognozy 14 takich sytuacji zaistniało w dniach 1-2 września w wyniku gwałtownych opadów i wichury. Podobne sytuacje zaistniały w maju i styczniu. W sumie liczba takich sytuacji spowodowanych działaniem sił natury wynosiła 30; w 2011 roku na terenie operacyjnej odpowiedzialności PSP (8 km w linii prostej od siedziby) zanotowano: 188 zdarzeń krytycznych (poniżej prognozy), w tym 43 zdarzenia zakwalifikowane jako usuwanie skutków działania sił natury, czyli 2 razy więcej niż w roku 2009, 145 pozostałych typów zdarzeń krytycznych czyli o 36 mniej niż w roku 2009, 19 sytuacji, w których pojawiały się kolejne zgłoszenia w trakcie prowadzenia akcji ratowniczej, czyli półtora razy więcej niż wynikałoby to z prognozy 9 takich sytuacji zaistniało w dniu 20 lipca w wyniku bardzo silnego wiatru. Łatwo zatem zauważyć, że prognoza dotycząca takich zjawisk jak: pożary, wypadki i kolizje drogowe oraz inne zagrożenia miejscowe jest zgodna ze stanem faktycznym. Wielką niewiadomą są natomiast zjawiska ekstremalne w przyrodzie, które wprowadzają znaczne zaburzenia do przygotowanych prognoz, według wskazanego algorytmu. Zasadniczym wnioskiem wynikającym z tej części artykułu jest stwierdzenie, że prognozowanie zarówno liczby zdarzeń, jak i dostępności służb ratowniczych w oparciu o dane historyczne, należy czynić uwzględniając wszystkie zdarzenia poza kwalifikującymi się jako usuwanie skutków działania sił natury. Te należy uwzględniać jedynie w niewielkim procencie w stosunku do pozostałych zdarzeń. Można je oczywiście uwzględniać w prognozowaniu, jednakże wówczas prognozy będą znacznie przewyższać przyszłe realizacje, poza sytuacjami wyjątkowymi. 7. Podsumowanie Jak wynika z przeprowadzonych analiz, zaproponowany w artykułach [1-2] i Model reagowania systemu ratowniczo- -gaśniczego, model prognozowania przestrzennego zdarzeń krytycznych oraz reagowania na nie systemu ratowniczo-gaśniczego wykazuje znaczne własności predykcyjne. Jego stosowanie do modelowania, a w konsekwencji organizowania systemu ratowniczo-gaśniczego na terenie powiatu, może w istotny sposób przyczynić się do racjonalizacji tego systemu. Pomimo znacznych niedoskonałości w ewidencjonowaniu danych dotyczących poszczególnych zdarzeń, spełnia on swoją rolę. Oczywiście, jak wszystkie modele jest on jedynie pewnym przybliżeniem rzeczywistych zdarzeń i reakcji. Należy zatem zawsze zachować pewien dystans do wyników otrzymanych przy jego zastosowaniu. Jednakże jest on, zdaniem autorów, znacznie dokładniejszy niż wiedza i doświadczenie ekspertów, często subiektywne i obciążone rozumowaniem zgodnym z twierdzeniem Bayesa. Wyniki przeprowadzonych analiz wyraźnie wskazują na duże możliwości zastosowania zaproponowanego modelu do zdarzeń charakteryzujących się pewną historyczną stabilnością, takich jak: pożary, kolizje i wypadki komunikacyjne, inne zagrożenia miejscowe. Natomiast w przypadku zdarzeń gwałtownych i bardzo rzadko występujących: usuwanie skutków działania sił natury oraz duże pożary i zagrożenia miejscowe, model ten jest trudny do zastosowania ze względu na skromność danych historycznych. Ze względu na ograniczenia objętościowe, zaprezentowane w artykule możliwości zastosowania proponowanego modelu są bardzo syntetyczne i nie ukazują pełnych jego możliwości. Istotnym ograniczeniem przeprowadzonych analiz jest aproksymacja rozkładów empirycznych przyjętymi a priori rozkładami teoretycznymi. Uwzględniając jednak możliwości dzisiejszych systemów informatycznych, można zamiast tego zastosować sieci neuronowe, które na podstawie danych historycznych nauczą się symulować rozkłady empiryczne poszczególnych zmiennych znacznie dokładniej. A tym samym otrzymane wyniki będą bardziej wiarygodne i obciążone mniejszą nadmiarowością. Podstawowym jednak czynnikiem warunkującym większą dokładność proponowanych algorytmów i symulacji jest rzetelność zapisywania danych historycznych i dopasowania ich struktury do wymogów modelu. Literatura [1] Prońko J., Kielin J., Wojtasiak B., Przestrzenna analiza zagrożeń na podstawie danych historycznych, BiTP Vol. 39 Issue 3, 2015, pp [2] Prońko J., Kielin J., Wojtasiak B., Klasyfikacja zdarzeń na podstawie danych historycznych, BiTP Vol. 39 Issue 3, 2015, pp [3] Koronacki J., Mielniczuk J., Statystyka dla studentów kierunków technicznych i przyrodniczych, WNT, Warszawa [4] Prońko J., Bezpieczeństwo, zagrożenie, kryzys w kontekście kierowania organizacjami, AON, Warszawa [5] Prońko J., Zarządzanie ryzykiem w obszarze bezpieczeństwa powszechnego, Wyższa Szkoła Administracji, Bielsko-Biała [6] Reducing risks, protecting people. HSE s decision making process, Health and Safety Executive, Norwich [7] Wawrzynek J., Metody opisu i wnioskowania statystycznego, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej im. Oskara Langego we Wrocławiu, Wrocław

140 STUDIUM PRZYPADKU ANALIZA ZDARZEŃ RZECZYWISTYCH BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp DOI: /bitp *** dr hab. inż. Jarosław Prońko profesor nadzwyczajny Instytutu Zarządzania Uniwersytetu Jana Kochanowskiego w Kielcach. Absolwent Politechniki Świętokrzyskiej i AON. Były oficer Nadwiślańskich Jednostek Wojskowych. Uczestnik akcji przeciwpowodziowej w 1997 r. - odznaczony Krzyżem Zasługi za Dzielność. W latach Główny Specjalista w Biurze Spraw Obronnych MSWiA. Autor i współautor wielu prac z zakresu bezpieczeństwa powszechnego, zarządzania kryzysowego, problematyki podejmowania decyzji oraz analizy ryzyka w obszarze bezpieczeństwa powszechnego. st. bryg. w st. spocz. mgr inż. Jan Kielin w 1968 r. ukończył Szkołę Oficerów Pożarnictwa w Warszawie, a w 1977 r. Wyższą Oficerską Szkołę Pożarniczą w Warszawie. W latach odbył studia magisterskie w Wyższej Szkole Pedagogicznej w Krakowie. W roku 1975 uzyskał uprawnienia rzeczoznawcy do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych. Autor wielu publikacji z zakresu bezpieczeństwa pożarowego (m.in. Poradnik dla Specjalisty Ochrony Przeciwpożarowej, Materiały szkoleniowe dla pracowników zakładów pracy) oraz tłumaczeń (z j. niemieckiego) z zakresu ochrony przeciwpożarowej. mgr Beata Wojtasiak absolwentka Akademii Pedagogiki Specjalnej im. Marii Grzegorzewskiej w Warszawie (Wydział Nauk Pedagogicznych). W 2013 r. ukończyła studia podyplomowe Menedżer Innowacji w Szkole Głównej Handlowej w Warszawie. Aktualnie pracownik Jednostki Certyfikującej Centrum Naukowo-Badawczego Ochrony Przeciwpożarowej Państwowego Instytutu Badawczego na stanowisku mł. specjalista inżynieryjno-techniczny. 138

141 PATRONATY BiTP Konferencja naukowa Zaawansowane technologie teleinformatyczne wspomagające projektowanie systemu ratowniczego na poziomach: gmina, powiat, województwo 26 listopada 2015 r. w Uczelni Techniczno-Handlowej im. H. Chodkowskiej (UTH) w Warszawie odbyła się konferencja naukowa podsumowująca wyniki badań i prac prowadzonych w ramach projektu realizowanego przez konsorcjum naukowe ze środków finansowych Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Konferencja została zorganizowana przez UTH w ramach projektu badawczo-rozwojowego nr DOBR/0015/R/ID1/2012/03 realizowanego przez konsorcjum naukowe ze środków finansowych Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (konkurs nr 3/2012 na wykonanie projektów w zakresie badań naukowych lub prac rozwojowych na rzecz obronności i bezpieczeństwa państwa). W konferencji poza przedstawicielami konsorcjum naukowego realizującego ww. projekt: Szkoły Głównej Służby Pożarniczej, Centrum Naukowo-Badawczego Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego Państwowego Instytutu Badawczego (CNBOP-PIB), Uczelni Techniczno-Handlowej im. Heleny Chodkowskiej, Asseco Poland S.A., ITTI Sp. z o.o., uczestniczyli również zaproszeni goście, eksperci, teoretycy i praktycy, w tym przedstawiciele uczelni wyższych, jednostek organizacyjnych Państwowej Straży Pożarnej oraz innych podmiotów zainteresowanych tym obszarem i współpracujących. Głównym celem konferencji, Wystąpienie pana Jana Kielina, CNBOP-PIB stanowiącej podsumowanie trzyletniego okresu realizacji projektu, było określenie najnowszych kierunków oraz możliwości wspomagania projektowania systemów ratowniczych dla gmin, powiatów i województw, pozwalających optymalizację mieszczenia miotów ratowniczych, ich obsad kadrowych oraz wyposażenia technicznego i logistycznego w zależności od poziomu zagrożeń i ryzyka. Pierwsza sesja poświęcona była tematyce związanej z funkcjonowaniem istniejącego systemu ratowniczego w Polsce oraz przykładowym rozwiązaniom, które mogłyby spowodować, aby w przyszłości system ten był bardziej wydajny. W kolejnej części przedstawiono podstawowe założenia oraz wyniki analiz dotyczących udzielania pierwszej pomocy ratowniczej (PPR), metod i technik badań naukowych z zakresu na roz- mł. bryg. dr inż. Paweł Kępka, kierownik projektu pod- systemów ratowniczych. W trzeciej sesji prelegenci skoncentowali się na możliwych sposobach efektywnego zwiększania świadomości społeczeństwa odnośnie zasad bezpiecznego zachowania się w sytuacjach wystąpienia zagrożeń. Ostatnim punktem programu była prezentacja efektów projektu, czyli zaawansowanego technologicznie narzędzia (oprogramowania) teleinformatycznego wspomagającego projektowanie systemu ratowniczego na poziomach: gmina, powiat, województwo. Przedstawione założenia oraz funkcjonalności zaprojektowanego oprogramowania zachęciły jej uczestników do dyskusji, w trakcie której sformułowali oni wniosek, iż istnieje potrzeba podejmowania systematycznych działań integrujących poszukiwania badawcze, służące wymianie wiedzy i doświadczeń w zakresie projektowania systemu ratowniczego w Polsce. Oprogramowanie, które powstało w projekcie, może być już wykorzystywane w procesie tworzenia założeń do sytemu ratowniczego, w szczególności stanie się ono dużym wsparciem w zakresie rozmieszczenia jednostek ratowniczych i gospodarowania zasobami ludzkimi i materialnymi w oparciu o dane dotyczące poziomu zagrożeń i ryzyka. Opracowanie: Beata Wojtasiak Damian Bąk 139

142 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 CZY WIESZ, ŻE KAŻDEGO ROKU PONAD 500 OSÓB GINIE W POŻARACH? 140

143 ZAPRASZA NA WYDARZENIE BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA BEZPIECZNA EWAKUACJA ANALIZA CZYNNIKÓW WPŁYWAJĄCYCH NA BEZPIECZEŃSTWO LUDZI ORAZ OCENA EFEKTYWNOŚCI DZIAŁANIA SYSTEMÓW ZABEZPIECZEŃ POŻAROWYCH PIONOWYCH DRÓG EWAKUACYJNYCH W POLSCE I NA ŚWIECIE NAJWIĘKSZE TEGO TYPU WYDARZENIE W ROKU PIERWSZY W POLSCE POŻAR NA ŻYWO SPOTKAJ SIĘ Z NAJWAŻNIEJSZYMI EKSPERTAMI Z DZIEDZINY OCHRONY I WENTYLACJI POŻAROWEJ ZOBACZ NA ŻYWO ROZWÓJ POŻARU ORAZ AKCJĘ GAŚNICZĄ STRAŻY POŻARNEJ DOWIEDZ SIĘ WIĘCEJ O NOWOCZESNYCH METODACH ODDYMIANIA I ZABEZPIECZANIA BUDYNKÓW SPRAWDŹ, JAK W REALNYCH WARUNKACH DZIAŁAJĄ SYSTEMY ODDYMIANIA I ODPROWADZANIA CIEPŁA SOSNOWIEC 2 CZERWCA 2016 EXPO SILESIA Wejdź na stronę wydarzenia i już dziś zapisz się na konferencję

144 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Wytyczne dla Autorów Maszynopis Artykuły prosimy przesyłać w wersji elektronicznej w formacie Word. Redakcja przyjmuje do druku oryginalne artykuły naukowe, doniesienia wstępne, artykuły przeglądowe, studia przypadków oraz z praktyki dla praktyki. Maszynopis w języku polskim, angielskim lub rosyjskim nie powinien przekraczać 22 stron (format A4, Times New Roman 12 pkt., interlinia 1,5), pisany bez podziału na kolumny (łącznie znaków razem ze spacjami). Definicje typów artykułów A. Oryginalny artykuł naukowy opisane są w nim wyniki dotychczas niepublikowanych badań i eksperymentów naukowych autora lub bezpośrednio mu podlegającego zespołu naukowego, nowych w stosunku do dotychczasowej wiedzy i dorobku w danej dziedzinie, stanowiących oryginalny wkład w światową naukę. Publikacje naukowe są zazwyczaj naukowym źródłem pierwotnym. B. Doniesienie wstępne (komunikat z badań) opisane są w nim wstępne, ale już na tym etapie obiecujące wyniki prowadzonych, lecz jeszcze nieukończonych badań; C. Artykuł przeglądowy opisuje obecny stan wiedzy w danym obszarze tematycznym, czasem przy uwzględnieniu kontrowersyjnych lub spornych kwestii, zawiera opis zarówno teoretyczny, aktualną i właściwie dobraną literaturę źródłową, jak i praktyczny aspekt zagadnienia; autor powinien uwzględnić nierozwiązane w danej kwestii problemy. D. Studium przypadku analiza zdarzeń rzeczywistych artykuł zawiera opis zdarzenia lub przypadku (jednego lub kilku), ciekawego z naukowego lub praktycznego punktu widzenia; analizę tego zdarzenia, dyskusję opartą na najnowszym piśmiennictwie oraz wnioski wynikające z przeprowadzonej analizy. E. Z praktyki dla praktyki podstawą tego artykułu są doświadczenia związane z prowadzonymi akcjami ratowniczym lub innymi praktykami stosowanymi w ochronię przeciwpożarowej, z których wnioski mogą mieć zastosowanie praktyczne w innych tego typu przypadkach. Abstrakty ustrukturyzowane Artykuł zgłaszany do redakcji musi być poprzedzony dwujęzycznym abstraktem ustrukturyzowanym według jednego z poniższych przykładów. Artykuły z abstraktem nieustrukturyzowanym krótsze niż 2400 znaków ze spacjami nie będą kwalifikowane przez redakcję do procesu recenzyjnego. 1. Struktura abstraktu dla oryginalnego artykułu naukowego/ doniesienia wstępnego Cel powinien jasno przedstawiać hipotezę postawioną w artykule; Projekt i metody narzędzia i metody użyte w badaniach; Wyniki rezultaty badań; Wnioski w odniesieniu do hipotezy oraz możliwe kierunki przyszłych badań. 2. Struktura abstraktu dla artykułu przeglądowego/studium przypadku analiza zdarzeń rzeczywistych Cel główne pytania postawione w artykule Wprowadzenie kontekst/tło przedstawionego w artykule zagadnienia/problemu/zdarzenia Metodologia użyte do omówienia/analizy tematu metody/ narzędzia Wnioski główne wnioski wynikające z analizy przeglądowej/ analizy zdarzenia rzeczywistego 3. Struktura abstraktu dla artykułu z praktyki dla praktyki Cel główne pytania postawione w artykule Wprowadzenie kontekst/tło przedstawionego w artykule zagadnienia/problemu Wnioski główne wnioski wynikające z artykułu i ich znaczenie dla dziedziny Znaczenie dla praktyki przedstawienie sugerowanego wykorzystania dla praktyki Jeśli artykuł nie pasuje do żadnej z powyższych struktur, należy użyć odpowiednio podobnej struktury. Autorzy mają obowiązek podania informacji, jaki rodzaj artykułu przesyłają do redakcji (oryginalny artykuł naukowy, artykuł przeglądowy, doniesienie naukowe, studium przypadku analiza zdarzeń rzeczywistych lub z praktyki dla praktyki), oraz wstępnie kwalifikują artykuł do jednego z działów: 1. Rozdział autorski* 2. Postacie pożarnictwa 3. Organizacja i zarządzanie strategiczne 4. Nauki humanistyczne i społeczne na rzecz bezpieczeństwa 5. Partnerstwo dla innowacyjności na rzecz bezpieczeństwa 6. Badania i rozwój 7. Certyfikaty, aprobaty i rekomendacje 8. Technika i technologia 9. Szkolenia i propagowanie wiedzy 10. Z praktyki dla praktyki 11. Studium przypadku Analiza zdarzeń rzeczywistych 12. Ratownictwo i medycyna katastrof *Do tego rozdziału Komitet Redakcyjny kwalifikuje artykuły szczególnej wagi Struktura artykułu A. Struktura oryginalnego artykułu naukowego/doniesienia wstępnego: 1) Tytuł w jęz. polskim lub w jęz. rosyjskim (Times New Roman 16 pkt., WERSALIKI) oraz w języku angielskim (Times New Roman 14 pkt., tekst zwykły) 2) Abstrakt ustrukturyzowany cztery akapity z nagłówkami zapisanymi pogrubioną czcionką, około 2500 znaków ze spacjami w jęz. polskim lub rosyjskim (jednak nie krótsze niż 2400) oraz około 2500 znaków ze spacjami w jęz. angielskim (jednak nie krótsze niż 2400 znaków); Times New Roman 10 pkt. (W przypadku autorów anglojęzycznych wymagany jest tylko abstrakt w jęz. angielskim). 3) Słowa kluczowe (w jęz. polskim i angielskim lub w jęz. rosyjskim i jęz. angielskim lub tylko w jęz. angielskim w przypadku autorów anglojęzycznych, łącznie do 10 wyrazów; Times New Roman 10 pkt.) 4) Wprowadzenie 5) Metody 6) Wyniki 7) Dyskusja nad metodami i wynikami 8) Podsumowanie/Wnioski 9) Literatura 10) Nota biograficzna o autorze/autorach B. Struktura artykułu przeglądowego/studium przypadku/ z praktyki dla praktyki: 1) Tytuł w jęz. polskim lub w jęz. narodowym autora (Times New Roman 16 pkt., DRUKOWANY) oraz w języku angielskim (Times New Roman 14 pkt., tekst zwykły) 2) Abstrakt ustrukturyzowany cztery akapity z nagłówkami zapisanymi pogrubioną czcionką, około 2500 znaków ze spacjami w jęz. polskim lub rosyjskim (jednak nie krótsze niż

145 BiTP Vol. 41 Issue 1, ) oraz około 2500 znaków ze spacjami w jęz. angielskim (jednak nie krótsze niż 2400 znaków); Times New Roman 10 pkt. (W przypadku autorów anglojęzycznych wymagany jest tylko abstrakt w jęz. angielskim). 3) Słowa kluczowe (w jęz. polskim i angielskim lub w jęz. rosyjskim i jęz. angielskim lub tylko w jęz. angielskim w przypadku autorów anglojęzycznych, łącznie do 10 wyrazów; Times New Roman 10 pkt.) 4) Wprowadzenie 5) Rozdziały zatytułowane przez autora 6) Podsumowanie 7) Wnioski 8) Literatura 9) Nota biograficzna o autorach Literatura Odwołania do literatury umieszcza się na końcu artykułu w kolejności pojawiania się w tekście. Przypisy bibliograficzne należy podawać w jednolitej wersji. Nazwiska i tytuły pisane cyrylicą powinny być podane w transliteracji zgodnie z normą BGN/ PCGN. Zalecane jest odwoływanie się głównie do publikacji recenzowanych. W przypadku dokładnego cytowania w tekście obok numeru przyporządkowanego publikacji zamieszczonej w spisie Literatury podaje się również numer strony, z której pochodzi cytat np. [2, s. 234]. Cytaty polskojęzyczne należy umieszczać w cudzysłowach, cytaty obcojęzyczne należy pisać kursywą. Przykłady tworzenia odsyłaczy bibliograficznych w spisie literatury (oparte o system cytowania Chicago): Cytowanie książek: Szczerba K., Bezpieczny dom, Wydawnictwo CNBOP-PIB, Józefów Rozdział pracy zbiorowej Suchorab P., Wpływ produktów pochodzenia naftowego na cechy fizyczno-mechaniczne betonu, w: Usuwanie substancji ropopochodnych z dróg i gruntów, J. Rakowska (red.), Wydawnictwo CNBOP-PIB, Józefów 2012, Cytowanie czasopism Mizerski A., Piany jako nośniki chemicznych środków neutralizacji skażeń, BiTP Vol. 29 Issue 1, 2013, pp Cytowanie publikacji ze źródeł cyfrowych: Ciekanowski Z., Motywacja a system ocen, BiTP Vol. 29 Issue 1, 2013, pp [dok. elektr.] [dostęp 2 maja 2013]. Cytowanie materiałów pokonferencyjnych: Adamiec P., Problemy przy spawaniu i napawaniu części maszyn, w: Technologia maszyn. Zbiór referatów: III Naukowe Warsztaty Profesorskie TM 97, II Forum Prac Badawczych 96 Kształtowanie części maszyn przez usuwanie materiału, T. Karpiński (red.), Wydaw. Uczelniane Politechniki Koszalińskiej, Koszalin 1997, Cytowanie komunikatów z badań Centrum Badania Opinii Społecznej, Komunikat z badań: Aktualne problemy i wydarzenia, [dok. elektr.] pl/details.asp?q=a1&id=4809, [dostęp ]. Cytowanie ustaw, norm, dyrektyw unijnych: 1) Ustawa z dnia 24 sierpnia 1991 r. o Państwowej Straży Pożarnej (Dz. U r. Nr 12 poz. 68). 2) PN-EN 54-4:2001 Systemy sygnalizacji pożarowej Część 4: Zasilacze. 3) Dyrektywa Komisji 2009/149/WE z dnia 27 listopada 2009 r. dotycząca dyrektywy 2004/49/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w odniesieniu do wspólnych wskaźników bezpieczeństwa oraz wspólnych metod obliczania kosztów wypadków. Tabele, ryciny, ilustracje Podpisy do tabel, rycin i ilustracji oraz treść w tabelach, rycinach i ilustracjach należy podawać w języku, w którym został napisany artykuł, oraz w języku angielskim. Tabele należy dodatkowo przygotować w oddzielnym załączniku. Rysunki należy nadsyłać w formie gotowej do druku jako oddzielne pliki w formacie jpg, png lub tiff (min. 300 dpi, wielkość około 1 MB). Wykresy tworzone w programie Excel (lub w jego odpowiedniku) należy przesyłać w formacie.xls (format programu Excel). Artykuły bez elementów graficznych odpowiedniej jakości nie będą przyjmowane do druku. Przy wszystkich tabelach, rycinach, wykresach, zdjęciach itd. należy podać źródło, z którego pochodzą, lub umieścić informację Opracowanie własne. Skróty Rozwinięcia wszystkich użytych w artykule skrótów należy podać w formie wykazu na końcu artykułu. Autor W przypisie do nazwiska autora należy podać pełną nazwę instytucji oraz adres korespondencyjny (jak również adres owy). Autorzy proszeni są o załączenie krótkiej noty biograficznej (ok. 50 słów). Jeśli artykuł ma więcej niż jednego autora, należy podać udział procentowy poszczególnych osób w powstaniu artykułu oraz zakres wkładu merytorycznego (zob. współautorstwo artykułu) Redakcja zobowiązuje się do zachowania poufności informacji dotyczących szczegółowych danych osobowych autorów i recenzentów. Współautorstwo artykułu Zgodnie z definicją współautorstwa zawartą w publikacji Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego pt. Rzetelność w badaniach naukowych oraz poszanowanie własności intelektualnej to pojęcie należy rozumieć w następujący sposób: Współautor to każdy, kto napisał niewielki nawet jego fragment, wniósł twórczy wkład w jego koncepcję lub układ, brał udział w projektowaniu badań naukowych, których wynikiem jest dany utwór. Współautorem nie jest osoba, która wykonywała czynności administracyjne związane z pracą nad stworzeniem dzieła naukowego (np. szef placówki naukowej, osoba pozyskująca środki do badań, osoba zbierająca dane lub wykonująca obliczenia statystyczne). Prawa do współautorstwa nie nabywa również konsultant, dzielący się swą wiedzą. W związku z powyższym Redakcja zobowiązuje autorów do podawania w artykułach wkładu procentowego oraz wykazywanie zakresu wkładu poszczególnych współautorów w powstanie artykułu, czyli tzw. atrybucji (autor koncepcji, założeń, metod) tę informację należy umieścić w Deklaracji wkładu autorskiego, którą autor załącza do artykułu przesyłanego do redakcji. Deklaracja wkładu autorskiego oraz informacja o źródle finansowania znajduje się na stronie internetowej: cnbop.pl/wytyczne-dla-autorow. Redakcja zobowiązuje również autora/autorów do podania informacji o źródle finansowania badań. Odpowiedzialność za prawdziwość powyższych danych ponosi osoba przedkładająca artykuł do druku

146 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Zapora ghostwriting i guest autorship Mając na uwadze prawdziwość publikowanych danych o wkładzie autorskim w powstanie zgłaszanych do druku artykułów i by uniknąć zjawisk typu ghostwriting i guest autorship, Redakcja kwartalnika BiTP. Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza zobowiązuje autorów do rzetelnego wykazywania udziału osób trzecich w procesie powstawania artykułu. 1) Ghostwriting ma miejsce wtedy, gdy wkład w powstanie artykułu wniosła osoba niewymieniona w wykazie autorów lub w podziękowaniach. 2) Guest autorship zachodzi wtedy, gdy artykuł powstał bez udziału osoby wymienionej w wykazie autorów lub wniosła ona znikomy wkład w powstanie danej publikacji. Zgodnie z wytycznymi Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego Redakcja prosi autorów o ujawnianie wkładu poszczególnych osób w powstanie artykułu przez podawanie udziału procentowego w przypisie do tytułu artykułu. W przypadku stwierdzenia zjawisk typu ghostwriting lub guest autorship Redakcja będzie informowała o tym jednostkę naukową zatrudniającą autora, inne stowarzyszenia, których jest on członkiem, inne ośrodki naukowe i redakcje czasopism. Etyka Dane opublikowane w kwartalniku Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza powinny być oryginalne. Nie należy przesyłać tekstów, które zostały wcześniej opublikowane w innym czasopiśmie lub monografii. Podawanie fałszywych danych, plagiaty oraz inne działania, które mogą prowadzić do fałszywych wniosków, są nieetyczne. Więcej na temat obowiązującej etyki wydawniczej można przeczytać na stronie internetowej: pl/wytyczne-dla-autorow. System antyplagiatowy Artykuły nadsyłane do redakcji są poddawane ocenie przez internetowy system antyplagiatowy (Plagiat.pl). Nadesłanie artykułu jest równoznaczne z akceptacją faktu, że artykuł może zostać poddany takiej ocenie. Wszystkie wykryte przypadki nierzetelności naukowej redakcja będzie zgłaszać do odpowiednich organów instytucjonalnych. Copyright Autor przesyła do Wydawcy pocztą tradycyjną oświadczenie, w którym przekazuje zbywalne prawa autorskie na rzecz CNBOP- -PIB na wszelkich polach eksploatacji umożliwiających publikowanie i powielanie w wersji drukowanej i elektronicznej (w tym również na stronie internetowej CNBOP-PIB) oraz na jego publikowanie w innych zintegrowanych naukowych źródłach informacyjnych z możliwością wglądu, pobierania i zwielokrotniania. Autor poświadcza również, że praca nie była wcześniej publikowana, a także nie narusza ona praw autorskich innych osób. Oświadczenie o oryginalności artykułu oraz o przekazaniu praw autorskich znajduje się na stronie internetowej: cnbop.pl/wytyczne-dla-autorow. Polityka Open Access Kwartalnik Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza jest publikowany w darmowym i otwartym dostępie tzn. każdy użytkownik ma prawo czytać, kopiować, drukować, rozpowszechniać, cytować i przeszukiwać zasoby otwarte, w tym pełne teksty artykułów, z zachowaniem praw autorskich ich twórców. Użytkownik korzysta z zamieszczonych w Kwartalniku artykułów zgodnie z obowiązującymi przepisami o dozwolonym użytku, podając na kopii utworu informację o źródle i autorze/ach. Procedura recenzyjna Wszystkie napływające do Redakcji teksty przechodzą następującą procedurę zgodnie z wytycznymi Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego: 1. Wstępna ocena formalna Nadesłany artykuł jest poddawany ocenie formalnej przez Redakcję (zgodność z profilem czasopisma oraz z wymogami technicznymi), a następnie kierowany do redaktora działu tematycznego. 2. Kwalifikacja przez Komitet Redakcyjny Po zaakceptowaniu artykułu przez redaktora działu Redakcja konsultuje poprawność stylistyczną z redaktorami językowymi oraz obliczenia statystyczne z redaktorem statystycznym, jeżeli istnieje taka potrzeba. Artykuł trafia na listę artykułów oczekujących na publikację w Kwartalniku oraz pod obrady Komitetu Redakcyjnego i po akceptacji kierowany jest do recenzentów. 3. Proces recenzji Artykuł przesyłany jest do dwóch niezależnych recenzentów, którzy są specjalistami w danej dziedzinie (wyższych lub równych stopniem naukowym z autorem), i nie są powiązani z autorem/ autorami. Zarówno autor, jak i recenzenci nie znają swoich tożsamości zgodnie z zasadą double-blind review (podwójnie ślepa recenzja). Po otrzymaniu przez Redakcję dwóch arkuszy recenzji autor informowany jest o ewentualnych uwagach i poprawkach recenzenckich, które powinien nanieść na tekst. 4. Decyzja o publikacji artykułu Jeżeli jeden z recenzentów dopuści tekst do druku, a drugi odrzuci, redaktor działu, do którego zakwalifikowano artykuł, oraz Redakcja na podstawie analizy uwag zawartych w recenzjach i ostatecznej wersji artykułu podejmują decyzję o skierowaniu go do trzeciego recenzenta. W sytuacji, gdy trzeci recenzent odrzuci artykuł, Redakcja wycofuje tekst z listy oczekujących na publikację w Kwartalniku oraz informuje o swojej decyzji autora artykułu. 5. Konsultacja z Radą Naukową Po pomyślnym przejściu procedury recenzyjnej tytuł i abstrakt artykułu jest konsultowany z członkami Rady Naukowej kwartalnika organem opiniującym naukowy kierunek czasopisma. 6. Wybór artykułu numeru Komitet Redakcyjny po uwzględnieniu opinii recenzenckich wybiera artykuł rekomendowany uwadze Czytelników w danym numerze kwartalnika. Zapraszamy Autorów, niezależnie od afiliacji, do nadsyłania swoich prac. Artykuły należy przesyłać na adres: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego Państwowy Instytut Badawczy ul. Nadwiślańska Józefów k/otwocka Kwartalnik CNBOP-PIB kwartalnik@cnbop.pl

147 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Guide for Authors Typescript Articles should be submitted electronically in Word format. Editors will accept for publication original research material, short scientific report, review articles, case studies analysis of actual events and best practice in action articles. The script in Polish or Russian or English should not exceed 22 pages (A4 format, Times New Roman 12 pts., 1.5 interspaced), written without a division into columns (Total 40,000 symbols, including spaces). Types of articles A. Original scientific article describes the results of not yet published research and scientific experiments carried out by the author, or a team of scientists directly subordinated to him/ her. The results are new in relation to the foregoing knowledge and achievements in the particular field, and constitute original contribution to the world s science. Such publications are usually scientific primary sources. B. Short scientific report (initial report; survey report) describes initial but at this stage promising results of conducted, but still unfinished research; C. Review article describes the current state of knowledge in the particular thematic field, sometimes providing controversial issues and contentions; involves both theoretical (current and properly chosen literature) and practical description of the topic; the author should include into the article unresolved problems related to the issue. D. Case study analysis of actual events an article of this type includes: description of the untypical event / case (one or more), difficult from the scientific and practical point of view; the analysis of this event, discussion based on the up-to-date literature and conclusions derived from the conducted analysis. E. The best practice in action the basis for this type of article are experiences related to carried out rescue actions and other fire protection operations, conclusions of which can have practical application in other similar cases. Structured abstracts An article submitted for publication shall have a structured abstract written in two languages in accordance with one of the following examples. Articles without structured abstracts and with less than 2400 symbols including spaces will not be qualified for the reviewing process. 1)Abstract structure of an original scientific article/short scientific report Objective should clearly state the hypothesis which is formulated in the article Project and methods tools and methods used in the research Results the outcome of the study Conclusions the outcome in relation to the hypothesis and possible directions for future research 2)Abstract structure of a review article/case study analysis of actual events Objective main questions made in the article Introduction context / background of the issue/problem introduced in the article Methodology methods or tools used in the analysis Conclusions main conclusions derived from a review article/ analysis of actual events 3) Abstract structure of an article best practice in action Objective main questions made in the article Introduction context/background of the issue/problem introduced in the article Conclusions main conclusions derived from the review article/ analysis of actual events Importance for practice presentation of suggested application for practice If the article does not fit none of the aforementioned structures, a most adequate structure shall be applied. Authors are obliged to inform the editorial office about the type of article they are sending (an original scientific article, a review article, a scientific report, a case study analysis of actual events or best practice in action article). Moreover, they shall qualify tentatively the article into one of the following chapters: 1. Author s Chapter* 2. People Involved in Firefighting 3. Organization and Strategic Management 4. Humanities and Social Sciences in the Context of Safety 5. Partnership for Safety Innovation 6. Research and Development 7. Certification, Approvals and Recommendations 8. Technique and Technology 9. Training and Knowledge Promotion 10. Best practice in action 11. Case Study Analysis of Actual Events 12. Rescue and Disaster Medicine *Editorial Committee qualifies here particularly important articles. Article s structure A. Structure of an original scientific article/short scientific report: 1) Title in Polish or Russian (Times New Roman 16 pts., uppercase CAPITALS) and in English (Times New Roman 14 pts., lowercase) 2) Structured Abstract four paragraphs with headings in boldface type, about 2500 symbols including spaces in Polish or Russian (but not less than 2400) and about 2500 symbols including spaces in English (but not less than 2400); Times New Roman 10 pts. (Native English-speaking authors are requested to provide the abstract only in English language) 3) Keywords (in Polish and English or Russian and English, or only in English in case of native English-speaking authors, a total of 10 phrases; Times New Roman 10 pts.) 4) Introduction 5) Methods 6) Results 7) Discussion about methods and results 8) Summing-up/Conclusions 9) Literature 10) Biographical note about the author(s) B. Structure of a review article/case study analysis of actual events / best practice in action article: 1) Title in Polish or Russian (Times New Roman 16 pts., uppercase CAPITALS) and in English (Times New Roman 14 pts., lowercase) 2) Structured Abstract four paragraphs with headings in boldface type, about 2500 symbols including spaces in Polish or Russian (but not less than 2400) and about 2500 symbols including spaces in English (but not less than 2400); Times New Roman 10 pts. (Native English-speaking authors are requested to provide the abstract only in English language) 3) Keywords (in Polish and English or Russian and English, or only in English in case of native English-speaking authors, a total of 10 phrases; Times New Roman 10 pts.)

148 BiTP Vol. 41 Issue 1, ) Introduction 5) Chapters titled by the author 6) Summing-up 7) Conclusions 8) Literature 9) Biographical note about the author(s) Literature Literature references are identified at the end of the article in a sequence as they appear in the text. Bibliographic commentary should be in a uniform version. Names and titles, written in Cyrillic should appear in the transliteration in accordance with the standard BGN/PCGN. It is recommended that, in the main, referenced material should be publications, which have been reviewed. In the case of precise quotations in the text against the number of an assigned publication located in the literature index, one should also include the page number, of the quotation source e.g. [12, p. 234]. Polish quotations should be inserted within quotation marks. Quotations in other languages should be written in italics. Examples of bibliographic references in the literature index (based on the Chicago Citation Style): Book references Szczerba K., Safe Home, Publisher CNBOP-PIB, Józefów Chapter from joint sources Suchorab P., The impact of crude oil based products on the physical and mechanical properties of concrete, in: Removal of oil derived substances from roads and the soil, J. Rakowska (ed.), Publisher CNBOP-PIB, Józefów 2012, Journal article Mizerski A., Foams as carriers of chemicals for neutralizing contamination, BiTP Vol. 29 Issue 1, 2013, pp Article in an online journal Ciekanowski Z., Motivation and system of periodic assessment, BiTP, Vol. 29 Issue 1, 2013, [dok. elektr.] cnbop.pl/czytelnia/31/348 [accessed: May ]. Material from conferences Adamiec P., Problems encountered during welding and repair of machinery, in: Machine Technology. Collection of papers: III Professorial Scientific Workshops TM 97, II Research Work Forum 96 Shaping of machine parts by the removal of substances, T. Karpiński (ed.), Publisher Politechnika Koszalińska, Koszalin 1997, Research communications Centre for Research of Public Opinion, Research communication: Actual problems and incidents, [doc. elektr] pl/details.asp?q=a1&id=4809, [accessed: ]. Statute, standards and EU Directives 1) Statute dated 24 August 1991 concerning The Polish State Fire Service (Dz. U. [Journal of Laws] 2009 No. 12 item 68) 2) PN-EN 54-4:2001 Fire alarm systems Part 4: Power supply. 3) Commission Directive 2009/149/WE dated 27 November 2009 concerning directive 2004/49/WE of the European Parliament dealing with community safety indicators and community methods of calculating costs of incidents. Tables, figures and illustrations Captions for tables, figures and illustrations as well as texts in tables, figures and illustrations should be in the language in which the article was written and in English. Tables should be incorporated in the text and, additionally, produced in a separate file and submitted as an enclosure to the article. As a rule, figures should be submitted in a form ready for printing, in separate files (jpg or tiff format minimum 300 dpi, about 1MB). Diagrams made in Excel (or its analogue) should be sent in.xls format. Articles without graphic elements of appropriate quality will not be printed. Authors shall always indicate sources while presenting tables, figures, diagrams and photographs or inform about own elaboration using caption: Author s own elaboration. Abbreviations At the end to the article the author should draw up the list of abbreviations used in the paper with the information what they stand for. Author The authors name should be accompanied by a note reflecting the full name of the institution, and the address for correspondence ( address). Authors are requested to enclose a short biographical note (about 50 words). If an article has more than one author, it is necessary to indicate the percentage contribution of each individual to the creation of the article as well as the scope of authors contribution (see Co-authorship) Editors are obliged to preserve the confidentiality of personal in- formation about authors and reviewers. Co-authorship Co-authorship, as defined by the Polish Ministry of Science and Higher Education in the publication Reliability in research and respect for intellectual property rights should be understood in the following way: A co-author is a person who has: written even a small fragment, made a creative contribution to the concept or format, participated in the design of a research project, from which a given piece of work represents the outcome. A co-author is not a person who performs administrative tasks related to a research project (e.g. head of a research establishment, a person raising research funding, a person engaged with data collection or someone performing statistical calculations). The right to co-authorship is not acquired by a consultant who shares his/her knowledge. Accordingly, authors are obliged to identify, in percentage terms, co-author contributions and reveal the actual input of an individual coauthor to original scientific papers, i.e. attribution (author of the concept, assumptions, methods). Such information should be included as the Declaration of author s contribution which should send as a form of an attachment with the article. Declaration of the author s contribution and information of funding source is available at the website: Authors are also requested to provide information about funding sources supporting the work described in an article. Responsibility for veracity of the above mentioned information rests with the person submitting the script for publication. Ghost-writing and guest authorship boundaries In scientific research articles, ghost-writing and guest authorship is considered a misconduct. 1) Ghost-writing occurs when the input to an article is by a person who is not named in the list of authors or excluded from ac- knowledgements. 2) Guest authorship describes a situation where an article is created without participation or with a negligible contribution of a person named in the list of authors.in accordance with direc- tions from the Minister of Science and Higher Education, the Editorial Board requires authors to disclose individual contri- butions to articles in percentage terms, by an annotation to the title of an article

149 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 With due regard to the need for integrity of information concerning authors and to avoid situations known as ghost-writing and guest authorship, the BiTP Editorial Board requires authors to disclose honest information about third parties who participate in the creation of submitted articles. Where ghost-writing or guest authorship is identified, the Editorial Board will inform the author s Research Establishment, associations of which the author is a member, other Research Centres and Editorial Boards of different publications about the incident. Ethics Material published in BiTP should be original. Articles reproduced previously in other journals and specialist study publications should not be submitted. Falsified data, plagiarism and any other inappropriate act, which could lead to false conclusions, is unethical. More about publication ethics can be found on our webstie: Anti-plagiarism system The articles sent to the editing office are checked by Internet antiplagiarism system (Plagiat.pl). If an author sends his/her article to the editing office he or she automatically accepts the fact that the article can be assessed in such a context. All cases of author s unreliability in research will be reported by the editing staff to appropriate administrative authorities. Copyright The author of the article sends the Publisher via traditional post a declaration, by means of which he or she transfers his or her all copyright to the Publisher so that the Publisher can make use of the article in any way, including publishing, copying in print and electronic version (including CNBOP-PIB website) and publishing in other integrated scientific resources with the possibility for reading, downloading and copying. The author also confirms that the work has not been published previously and that the article does not infringe other persons copyright. Declaration of originality and copyright transfer is available at our website: Open access policy The Quarterly Safety & Fire Technique is published in free and open access, i.e., each user can read, copy, print, spread, cite and search open resources, including full texts of articles, respecting the copyright of its authors. A user can take advantage of articles published in the Quarterly in accordance with binding law on permitted use, indicating on the copy of the material information about the source and authors. Review Procedure All incoming texts to the Editorial Board undergo the following procedure in accordance with the guidelines set by the Ministry of Science and Higher Education: 1. Initial formal evaluation Received article is subjected to a formal evaluation by the Editorial Board (compatibility with magazine profile and technical requirements) and then sent to the editor of the thematic section. 2. Qualification by the Editorial Committee Once the article is accepted by the editor, the editorial department will consult the style with the language editors and the statistics with the statistical editor, if necessary. The article is placed on the waiting list of articles to be published in the Quarterly and is simultaneously discussed by the Editorial Board. Then, once the article is approved, it is sent to the reviewers. 3. Review procedure The article is sent to two independent reviewers who are experts in the field (with a higher or equal degree as the author), and are not affiliated with the author / authors. Both the author and the reviewers do not know each other s identities which is in accordance with the principle of double-blind review. Upon receipt of two reviews, the author is informed of any possible comments and revisions which should be included in the text. 4. The decision to publish the article If one of the reviewers allowed to print the article and the other rejects it, the Editor, who is in charge of the article and the Editorial Board, based on the observations made in the reviews and the final version of the article, make the decision to send the article to a third reviewer. In a situation where the third reviewer rejects the article, the Editorial Board withdraws the article from the waiting list of articles to be published in the Quarterly and informs the author of the article about the decision. 5. Consultation with the Scientific Committee Once the review procedure is successfully completed, the title and abstract of the article are consulted with the members of the Scientific Committee of the Quarterly consultative body of the scientific path of the magazine. 6. Selection of recommended article Editorial Committee, after taking into account the opinion of the reviewers, selects an article recommended to the readers in a given Quarterly. We invite Authors, regardless of their affiliation, to submit their papers. The papers should be sent to: CNBOP-PIB Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute Nadwiślańska Street Józefów near Otwock Poland CNBOP-PIB s Quarterly kwartalnik@cnbop.pl

150 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Правила для авторов Машинопись Статьи должны быть отправлены в электронном виде в фор- мате Word. Редакция принимает к печати оригинальные научные статьи, предварительные отчёты, обзорные статьи, тематические исследования, а также статьи с практики для практики. Машинопись на польском, английском или русском языке не должна превышать 22 страниц (формат А4, шрифт Times New Roman 12 пунктов, межстрочный интервал 1,5), написан без разделения на столбцы (вместе знаков, включая пробелы). Определения видов статей А. Оригинальная научная статья - описывает результаты ещё неопубликованных исследований и научных экспериментов автора или непосредственно подчинённой ему исследовательской группы, новые в отношении к существующим знаниям и достижениям в данной области, составляющие оригинальный вклад в мировую науку. Научные публикации обычно являются первичным научным источником. Б. Предварительный отчёт описывает предварительные, но на данном этапе обещающие результаты проведённых, но ещё неоконченных научных исследований. В. Обзорная статья описывает актуальное состояние знаний в данной тематической области, время от времени при учтении спорных вопросов; в статье находятся теоретическое описание, актуальная и правильно выбранная литература, практический аспект вопроса; автор должен учесть неразрешенные проблемы, касающиеся этого вопроса. Г. Тематическое исследование анализ реальных случаев статья включает описание события или случая (одного или нескольких), интересного с научной или практической точки зрения; анализ этого события, дискуссию, основанную актуальной литературой, а также выводы, вытекающие из проведенного анализа. Д. С практики для практики основой этой статьи является опыт связанный с проведенными спасательными операциями или другими практиками, применяемыми в противопожарной охране; выводы из этих практик могут иметь практическое применение в других похожих случаях. Структурированные аннотации Статья направленная в редакцию должна содержать двуязычную структурированную аннотацию оформленную согласно одному из нижеприведённых образцов. Статьи без структурированной аннотации содержащей минимум 2400 знаков с пробелами не будут допущены редакционным советом в рецензионный процесс. 1) Структура аннотации оригинальной научной статьи / научного отчёта Цель должна ясно представлять гипотезу, поставленную в статье; Проект и методы инструменты и методы, использованные в исследованиях; Результаты результаты исследований; Выводы относительно гипотезы, а также возможные направления будущих исследований. 2) Структура аннотации обзорной статьи / тематического исследования анализа реальных событий Цель главные вопросы заданы в статье; Введение контекст / общий план представленного в статье вопроса / проблемы / события; Методология инструменты и методы, использованные в исследованиях; Выводы главные выводы, вытекающие из обзорного анализа / анализа реальных событий 3. Структура аннотации статьи с практики для практики Цель главные вопросы заданы в статье; Введение контекст / общий план, представленного в статье вопроса / проблемы; Выводы главные выводы, вытекающие из статьи и их значение для данной области Значение для практики представление суггестии предлагаемого использования в практике Если статья не отвечает ни одной из вышеприведённых структур, автор должен применить наиболее похожую структуру. Авторы обязаны передать информацию, какой вид статьи они направляют в редакцию (оригинальная научная статья, предварительный отчёт, обзорная статья, тематическое исследование, статья с практики для практики), а также предварительно определить в который из нижеприведенных разделов редакция должна поместить статью: 1. Aвторская глава* 2. Лица пожарной охраны 3. Организация и стратегическое руководство 4. Гуманистические и общественные науки на благо безопасности 5. Партнерство для развития в целях безопасности 6. Исследования и развитие 7. Сертификация, одобрения и рекомендации 8. Техника и технология 9. Обучение и пропагандирование знаний 10. С практики для практики 11. Тематическое исследование анализ реальных событий 12. Служба спасения и медицина катастроф * К этому разделу Редакционный Совет пририсует особенно интересные статьи Структура статьи A. Структура оригинальной научной статьи/предварительного отчёта: 1) Заглавие - на польском или русском языке (Times New Roman 16 пунктов, ЗАГЛАВНЫЕ), а также на английском языке (Times New Roman 14 пунктов, строчные) 2) Структурированная аннотация (резюме) четыре абзаца с заглавиями, записанные жирным шрифтом, около 2500 знаков с пробелами на польском языке либо русском языке и (но мин знаков с пробелами) около 2500 знаков с пробелами на английском языке (но мин знаков с пробелами); Times New Roman 10 пунктов. (От англоязычных авторов (родным языком которых является английский требуют аннотацию только на английском). 3) Ключевые слова (на польском и английском языках или русском и английском, либо только на английском (в случае англоязычных авторов) в общем до 10 выражений; Times New Roman, 10 пунктов) 4) Введение 5) Методы 6) Результаты

151 BiTP Vol. 41 Issue 1, ) Дискуссия над методами и результатами 8) Подведение итогов/выводы 9) Литература 10) Биографическая справка об авторе/авторах B. Структура обзорной статьи, тематического исследования и статьи с практики для практики 1) Заглавие на польском или русском языке (Times New Roman 16 пунктов, ЗАГЛАВНЫЕ), а также на английском языке (Times New Roman 14 пунктов, строчные) 2) Структурированная аннотация (резюме) четыре абзаца с заглавиями, записанные жирным шрифтом, около 2500 знаков с пробелами на польском языке либо русском языке и (но мин знаков с пробелами) около 2500 знаков с пробелами на английском языке (но мин знаков с пробелами); Times New Roman 10 пунктов. (От англоязычных авторов (родным языком которых является английский требуют аннотацию только на английском). 3) Ключевые слова (на польском и английском языках или русском и английском, либо только на английском (в случае англоязычных авторов) в общем до 10 выражений; Times New Roman, 10 пунктов) 4) Введение 5) Разделы, озаглавленные автором 6) Подведение итогов 7) Выводы 8) Литература 9) Биографическая справка об авторах Литература Литературные ссылки размещаются в конце статьи в порядке их появления в тексте. Библиографические ссылки следует подавать в одиночной версии. Фамилии и заглавия написанные кириллицей должны быть поданы в транслитерации в соответствии со стандартом BGN/ PCGN. Рекомендуется обратить внимание в первую очередь на рецензированные публикации. В случае подробного цитирования, в тексте около номера приписанного статье, размещенной в списке Литературы, представляется также номер страницы, с которой происходит цитата, напр. [2, s. 234]. Цитаты в национальном языке автора следует помещать в кавычках, иноязычные цитаты следует писать курсивом. Примеры создания библиографических ссылок в списке литературы (основаны на системе цитирования Chicago): Цитирование книг: Landsberg G.S., Optika, Nauka, Moscow Раздел групповой работы: Suchorab P., Vliyaniye nefteproduktov na fiziko-mekhanicheskiye kharakteristiki betona, in: Udaleniye neftyanykh veshchestv s dorog i pochv, J. Rakowska (ed.), CNBOP-PIB, Józefów 2012, Цитирование журналов: Neplokhov I.G., Razvitiye dymovykh pozharnykh izveshchateley, Grani bezopasnosti Issue 5, 2008, pp Цитирование публикации из цифровых источников: Ciekanowski Z., Motivatsiya i sistema otsenok, BiTP Vol. 29, Issue 1, 2013, pp [electr. doc.] czytelnia/31/348 [accessed: ]. Цитирование послеконференционных материалов: Adamiec P., Problemy przy spawaniu i napawaniu części maszyn, in: Technologia maszyn. Zbiór referatów: III Naukowe Warsztaty Profesorskie TM 97, II Forum Prac Badawczych 96 Kształtowanie części maszyn przez usuwanie materiału, Karpiński T. (ed.), Politechnika Koszalińska, Koszalin 1997, Цитирование сообщений с исследований: Tsentr Issledovaniya Obshchestvennogo Mneniya, Soobshcheniye s issledovaniy: Аktual nyye problemy i sobytiya [electr. doc.] [accessed: ]. Цитирование законов, стандартов, директив Евросоюза : 1) Zakon ot 24 avgusta 1991 goda o Gosudarstvennoy Protivopozharnoy Sluzhbe (Zakonodatel nyy vestnik 2009 No. 12, st. 68). 2) PN-EN 54-4:2001 Sistemy pozharnoy signalizatsii Chast 4: Pitaniye. 3) Direktiva Komissii 2009/149/EC ot 27 noyabrya 2009 g. kasayushchayasya direktivy 2004/49/ES Evropeyskogo parlamenta i Soveta otnositel no obshchikh pokazateley bezopasnosti i obshchikh metodov rascheta zatrat avarii. Таблицы, рисунки, иллюстрации Подписи к таблицам, рисункам и иллюстрациям, а также содержание в таблицах, рисунках и иллюстрациях должны быть поданы на языке статьи, а также на английском языке. Таблицы следует дополнительно подготовить в отдельном приложении. Рисунки следует присылать в готовой форме к печати в виде отдельных файлов в формате jpg или tiff (мин. 300 dpi, весом около 1Мб). Диаграммы созданные в программе Excel (или eё аналогах) надо передавать в формате.xls (формат программы Excel). Статьи с графическими изображениями плохого качества не будут приняты в печать. На все таблицы, рисунки, диаграммы, фотографии и др. обязательно должны быть ссылки. Изображения разработанные автором обозначаются подписью «Собственная разработка». Аббревиатуры В конце статьи следует представить список всех использованных в тексте аббревиатур. Автор В сноске к фамилии автора следует подать полное название и адрес учреждения (также электронный), а в случае ведущего автора, также корреспонденционный адрес (адрес е-маил). Авторов просят о привлечении короткой биографической справки (около 50 слов). Если статья имеет больше чем одного автора, следует подать процентное участие отдельных личностей в возникновении статьи и описание способа участия в её подготовке (смотри Соавторство статьи) Редакция обязывается к соблюдению конфиденциальности информации, касающейся персональных данных авторов и рецензентов. Соавторство статьи Согласно определению о соавторстве, содержащемуся в публикации Министерства Науки и Высшего Образования под заглавием Тщательность в научных исследованиях и уважение к правам интеллектуальной собственности этот термин следует понимать в следующий способ: Соавтор это каждый, кто даже написал небольшой фрагмент, внес творческий вклад в концепцию или системы,

152 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 принимал участие в проектировании научных исследований, которые являются результатом данной работы. Соавтором не является лицо, которое выполняет административную деятельность, связанную с работой над созданием научного дела (напр. шеф научного учреждения, лицо, добывающее средства на исследования, лицо, собирающее данные или выполняющее статистические расчёты). Права на соавторство также не приобретает консультант, который делится своими знаниями. В связи с вышеупомянутым Редакция обязывает авторов к подаче в статьях процентного вклада отдельных соавторов в возникновение статьи, то есть так называемой атрибуции (автор концепции, оснований, методов) эту информацию следует поместить в Объявлении о соавторстве, прилагаемым к статьи представленной в редакцию. Объявление о соавторстве и источниках финансирования находится на интернет-сайте: node/49. Редакция обязывает также автора/авторов предоставить ин- формацию об источниках финансирования исследований. Ответственность за подлинность вышеупомянутых данных несет лицо, представляющее статью к печати. Препятствие ghostwriting и guest autorship Имея в виду подлинность публикуемых данных об автор- ском вкладе в возникновение статей, которые предъявля- ются к печати, и, чтобы избежать явлений типа ghostwriting и guest autorship, Редакция ежеквартального журнала BiTP «Безопасность и Пожарная Техника» обязывает авторов к тщательному подходу представления вклада третьих лиц в процессе возникновения статьи. 1) Ghostwriting имеет место тогда, когда вклад в возникновение статьи внесло лицо, неупомянутое в списке авторов или в благодарностях. 2) Guest autorship происходит тогда, когда статья была напи сана без участия лица, указанного в списке авторов или она сделала незначительный вклад в возникновение данной публикации. Согласно поставлениям Министерства Науки и Высшего Образования Редакция просит авторов о предъявлении вклада отдельных лиц в создании статьи путём подачи процентного участия в сноске к заглавию статьи. В случае подтверждения явлений типа ghostwriting или guest autorship Редакция будет информировать об этом научную организацию, трудоустраивающую автора, другие общества, в которых является он членом, другие научные центры и редакции журналов. Этика Данные, опубликованные в ежеквартальном журнале «Безопасность и Пожарная Техника», должны быть оригинальны. Не следует посылать текстов, которые были ранее опубликованы в другом журнале или монографии. Предоставление ложных данных, плагиатов и иной деятельности, которая может привести к ложным выводам, являются неэтичными. Больше информации об издательской этике можно найти на интернет-странице: pl/ru/node/49. Антиплагиатная система Статьи поступающие в редакцию подвергаются оценке в анитплагиатной программе, работающей в режиме онлайн (Plagiat.pl). Отправление статей в редакцию означает акцептацию факта, что статья может быть подана такой оценке. О всех обнаруженных случаях научной нечестности редакция будет информировать соответствующие институциональные органы. Авторское право Aвтор отправляет Издателю по традиционной почте заявление, в котором передает авторские права для CNBOP- PIB и в это время разрешает любое использование, в том числе публикацию и воспроизведение данной статьи в печатной и электронной версиях, в том числе на сайте CNBOP-PIB и других научных электронных ресурсах с возможностей просмотра, скачивания и копирования. Автор удостоверяет, что работа не была опубликована раньше и не нарушает она авторских прав других лиц. Объявление об оригинальности и передачи авторских прав находится на интернет-сайте: pl/ru/node/49. Политика открытый доступ Ежеквартальник BiTP Безопасность и Пожарная Техника публикуется в открытом и бесплатном доступе т.е. каждый пользователь в праве читать, копировать, печатать, распространять, цитировать и пересматривать открытые ресурсы, в тoм полные тексты статей с сохранением авторских прав их создателей. Пользователь использует помещенные в Ежеквартальнике статьи согласно действующим правилам допустимого использования, указывая на копии произведения информацию об источнике и авторе/авторах. Рецензийный процесс Все поступающие в Редакцию статьи проходят следующую процедуру согласно с указаниями Министерства Науки и Высшего Образования 1. Вступительная формальная оценка Отправленная статья поддается формальной оценке Редакции (совместимость с профилем журнала и техническими требованиями), а затем направляется к редактору тематического отдела. 2. Квалификация Редакционным Комитетом По одобрению статьи редактором отдела, Редакция консультирует стилистическую корректность с языковыми редакторами, а также статистические вычисления со статистическим редактором, если существует такая потребность. Статья попадает в список статей ожидающих публикацию в ежеквартальном Журнале, а также на обсуждение Редакционного Комитета и по одобрению направляется к рецензентам. 3. Процесс рецензии Статья отправляется к двум независимым рецензентам, которые являются специалистами в данной отрасли (больше или ровных научной степенью с автором), и не связаны с автором/авторами. Одинаково автор, как и рецензенты не знают своих тождественности согласно принципу doubleblind review (вдвойне слепая рецензия). После получения Редакцией двух листов рецензии автор информируется о возможных замечаниях и поправках рецензентов, которые должен нанести в тексте. 4. Решение о публикации статьи Если один из рецензентов допустит текст к печати, а другой отвергнет, редактор отдела, к которому квалифицирована статья, а также Редакция на основании анализа замечаний, составленных в рецензиях и окончательной версии

153 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 статьи, принимают решение о её направлении к третьему рецензенту. В ситуации, когда третий рецензент отбросит статью, Редакция изымает текст из списка ожидающих на опубликование в ежеквартальном Журнале и также сообщает о своем решении автора статьи. 5. Консультация с Научным Советом После успешного завершения процедуры рецензии, заглавие и абстракт статьи консультируется с членами Научного Совета ежеквартальника консультативным органом научного направления журнала. 6. Выбор номера статьи Редакционный Комитет, учитывая мнение рецензентов выбирает статью, рекомендованную вниманию Читателей в данном номере ежеквартальника. Приглашаем Авторов, независимо от принадлежности, представить свои работы. Статьи следует направлять по адресу: Научно-Исследовательский Центр Противопожарной Охраны им. Иосифа Тулишковскего Государственный Исследовательский Институт ул. Надвисьляньска Юзефув около Отвоцка, Польша Ежеквартальный журнал CNBOP-PIB Электронная почта:

154 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 BiTP. Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza MISJA Uczestnictwo w procesie poprawy bezpieczeństwa państwa oraz skutecznej walki z zagrożeniami dzięki rozwiązaniom innowacyjnym. WIZJA Status cenionego w Polsce oraz na międzynarodowej arenie naukowej czasopisma agory wymiany informacji w obszarze bezpieczeństwa powszechnego, a w szczególności w zakresie ochrony przeciwpożarowej, ochrony ludności i zarządzania kryzysowego. PRIORYTETY 1. Wspieranie transferu wiedzy w Polsce i za granicą 2. Promowanie wyników badań oraz przedsięwzięć innowacyjnych 3. Edukacja na rzecz bezpieczeństwa GDZIE MOŻNA NAS ZNALEŹĆ Kierując się przedstawioną wizją, redakcja podejmuje działania mające na celu zwiększenie zasięgu czasopisma poprzez udostępnianie materiałów w polskich oraz zagranicznych bazach i bibliotekach. Jesteśmy dostępni w następujących źródłach elektronicznych: BAZY CZASOPISM NAUKOWYCH: EBSCO BazTech Index Copernicus RINC J-Gate VINITI PLATFORMY KSIĘGARSKIE I BIBLIOTEKI: Centralna Biblioteka Naukowa Narodowej Akademii Nauk Białorusi, Mińsk Biblioteka Narodowa Ukrainy im. W.I. Wiernadskiego, Kijów Biblioteka Czasopism Elektronicznych (tzw. lista regensburska), Uniwersytet w Regensburgu Federacja Bibliotek Cyfrowych CEON Biblioteka Nauki e-publikacje Nauki Polskiej ibuk.pl CyberLeninka Google Play

155 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Safety & Fire Technique MISSION Participation in the process of improving the state security and effective way of combating threats using innovative solutions. VISION Status of the scientific journal recognized in Poland and on the international scene agora for information exchange in the area of public safety, especially in the field of fire protection, civil protection and crisis management. PRIORITIES 1. Supporting the knowledge transfer in Poland and abroad 2. Promotion of research results and innovative projects 3. Safety Education WHERE TO FIND US Following presented vision, the editing staff of the Quarterly takes actions aimed at expanding the magazine s audience. One of the ways to achieve this consists in providing our materials in national and foreign bases and libraries. You can find us in the following e-sources: JOURNAL DATABASES: EBSCO BazTech Index Copernicus RINC J-Gate VINITI BOOKSTORE PLATFORMS AND LIBRARIES: The Yakub Kolas Central Scientific Library of National Academy of Sciences of Belarus Vernadsky National Library of Ukraine Electronic Journals Library, University of Regensburg CEON The Library of Science Digital Libraries Federation e-publications of Polish Science ibuk.pl CyberLeninka Google Play

156 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Безопасность и Пожарная Техника МИССИЯ Участие в процессе повышения безопасности государства и эффективной борьбы с угрозами благодаря инновационным решениям ВИДЕНИЕ Статус уважаемого журнала в Польше, а также на международной научной арене агоры обмена информации в области общественной безопасности, а именно в сфере противопожарной охраны, охраны населения и кризисного управления. ПРИОРИТЕТЫ 1. Поддержка трансфера знаний в Польше и за рубежом 2. Содействие результатам исследований и инновационным мероприятиям 3. Образование для безопасности МЕСТА, ГДЕ МОЖНО НАС НАЙТИ Руководствуясь представленным видением, редакция проводит деятельность, направленную на расширение круга читателей журнала. Примером таких действий является включение наших материалов в народные и заграничные базы и библиотеки. Журнал можно найти в следующих электронных ресурсах: БАЗЫ ЖУРНАЛОВ: EBSCO BazTech Index Copernicus РИНЦ J-Gate ВИНИТИ КНИЖНЫЕ ПЛАТФОРМЫ И БИБЛИОТЕКИ: Центральная научная библиотека имени Якуба Коласа Национальной академии наук Беларуси Национальная библиотека Украины имени В. И. Вернадского Библиотека электронных журналов в г. Регенсбург (Германия) Федерация цифровых библиотек CEON Библиотека Науки Электронные издания Польской науки ibuk.pl КиберЛенинка Google Play

157 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Osiągnięcia Centrum Naukowo-Badawczego Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego Państwowego Instytutu Badawczego na targach, wystawach i konkursach krajowych i międzynarodowych w 2015 roku Achievements of the Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute at fairs, exhibitions, national and international competitions in 2015 Достижения Научно-Исследовательского Центра Противопожарной Охраны им. Иосифа Тулишковскего Государственного Исследовательского Института на международных и национальных выставках, ярмарках и конкурсах в 2015 году Nagrody dla projektów Awards for projects Награждение проектов Zintegrowany system budowy planów zarządzania kryzysowego w oparciu o nowoczesne technologie informatyczne, którego wynikiem jest oprogramowanie RISKO, realizowany w konsorcjum naukowo-przemysłowym w składzie: CNBOP -PIB, AON, SGSP, ZOSP RP, Asseco Poland S.A. Project Integrated system of creating emergency management plans based on modern information technologies run by a scientific and industrial consortium of: CNBOP-PIB, National Defense University National Safety Department, the Main School of Fire Service, Union of Volunteer Fire Departments of the Republic of Poland, ASSECO Poland S.A. Проект Интегрированная система подготовки планов кризисного управления на основе современных информационных технологий, реализован в составе консорциума: CNBOP-PIB, Академия Национальной Обороны, Главная Школа Пожарной Службы, Союз Добровольной Пожарной Службы Республики Польша, Asseco Poland S.A. Nagroda oraz dyplom Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego podczas XXII Giełdy Wynalazków nagrodzonych w 2014 roku na światowych wystawach wynalazczości Statuette and diploma of the Minister of Science and Higher Education at XXII Fair of Innovations distinguished at international invention fairs in 2014 Статуэтка и диплом Министра науки и высшего образования во время XXII Национальной ярмарки изобретений, награждённых в 2014 году на международных выставках изобретений *** Złoty medal oraz dyplom na Międzynarodowych Targach Innowacji Gospodarczych i Naukowych INTARG 2015 Gold medal and diploma at the International Fair of Economic and Scientific Innovations INTARG 2015 Золотая медаль и диплом на Международной ярмарке экономических и научных инноваций ИНТАРГ

158 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Nagroda specjalna od delegacji Islamskiej Republiki Iranu podczas Międzynarodowych Targów Innowacji Gospodarczych i Naukowych INTARG Special award from Delegation of the Islamic Republic of Iran at the International Fair of Economic and Scientific Innovations INTARG 2015 Специальная награда от делегации Исламской Республики Иран во время Международной ярмарки экономических и научных инноваций ИНТАРГ 2015 Nowoczesne ochrony osobiste służb ratowniczych KSRG w oparciu o potrzeby użytkowników końcowych System Fireguard 2015, realizowany przez konsorcjum w składzie: SGSP, CNBOP-PIB, Instytut Technologii Bezpieczeństwa- MORATEX, Politechnika Łódzka, Uniwersytet Medyczny w Łodzi, CIOP-PIB, ZOSP RP, ARLEN S.A., TEXA s.c., Kaliskie Zakłady Przemysłu Terenowego Sp. z o.o. Project Modern personal protections of rescue services of the National Firefighting and Rescue System on the basis on the end users needs FIREGUARD realized in run by a consortium of: the Main School of Fire Service, CN- BOP-PIB, Safety Technology Institute MORATEX, Łódź University of Technology, Medical University of Lodz, Central Institute for Labour Protection, Union of Volunteer Fire Departments of the Republic of Poland (ZOSP RP), ARLEN S.A., TEXA s.c., Kaliskie Zakłady Przemysłu Terenowego Sp. z o.o. Проект Современные средства индивидуальной защиты спасательных служб Национальной Спасательно-гасящей Системы на основе потребностей конечных потребителей FIREGUARD реализован в гг. консорциумом: Главная Школа Пожарной Службы, CNBOP-PIB, Институт Технологии Безопасности MORATEX, Лодзинский технический университет, Лодзинский медицинский университет, Союз Добровольной Пожарной Службы Республики Польша Производитель Пожарной Одежды, ARLEN S.A., TEXA s.c., Завод внедорожной техники в г. Калиш Sp, z.o.o. Nagroda oraz dyplom Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego podczas XXII Giełdy Wynalazków nagrodzonych w 2014 roku na światowych wystawach wynalazczości Statuette and diploma of the Minister of Science and Higher Education at XXII Fair of Innovations distinguished at international invention fairs in 2014 Статуэтка и диплом Министра науки и высшего образования во время XXII Национальной ярмарки изобретений, награждённых в 2014 году на международных выставках изобретений 156

159 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Zaawansowane technologie teleinformatyczne wspomagające projektowanie systemu ratowniczego na poziomach: gmina, powiat, województwo realizowany przez konsorcjum w składzie: SGSP, Uczelnia Techniczno-Handlowa im. Heleny Chodkowskiej, CNBOP-PIB, ITTI Sp. z o.o., Asseco Poland S.A. Project Advanced IT technologies supporting the process of designing rescue system on the levels of commune, district, province run by a scientific and industrial consortium of: the Main School of Fire Service (leader), Helena Chodkowska University of Technology and Economics in Warsaw, Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute, ITTI Sp. Z o.o., Asseco Poland S.A. Проект Передовые теле-информационные технологии, поддерживающие проектировку спасательной системы на уровнях: гмина, повят, воеводство реализован в научно-промышленном консорциуме: Главная Школа Пожарной Службы, Техническо-Торговая Высшая школа им. Елены Ходковской, CNBOP-PIB, ITTI Sp.z o.o., Asseco Poland S.A. Nagroda oraz dyplom Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego podczas XXII Giełdy Wynalazków nagrodzonych w 2014 roku na światowych wystawach wynalazczości Statuette and diploma of the Minister of Science and Higher Education at XXII Fair of Innovations distinguished at international invention fairs in 2014 Статуэтка и диплом Министра науки и высшего образования во время XXII Национальной выставки Ярмарки изобретений, награждённых в 2014 году на международных выставках изобретений System wsparcia wyrobów i rozwiązań na rzecz ochrony przeciwpożarowej Support system, for acquisition and testing of products and solutions concerned with fire protection Система поддержи приёма и тестирования изделий, а также решений для пожарной охраны Nominacja do Godła Promocyjnego Teraz Polska w XXV edycji konkursu Teraz Polska Nomination to Poland Now emblem at XXV edition of Poland Now Competition Номинация на эмблему Сейчас Польша в XXV выпуске Сейчас Польша 157

160 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 WYDAWNICTWA CNBOP-PIB CNBOP-PIB PUBLICATIONS ПУБЛИКАЦИИ CNBOP-PIB Złoty medal i dyplom za wysoką jakości naukową i techniczną kwartalnika Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza w VII edycji Europejskich Targów Kreatywności i Wynalazczości EUROINVENT 2015 Gold medal and diploma for high scientific and technical value of Safety & Fire Technique Quarterly in the seventh edition of the European Exhibition of Creativity and Innovation EUROINVENT 2015 Золотая медаль и диплом за высокое научное и техническое качество ежеквартального журнала Безопасность и Пожарная Техника в VII выпуске Европейской ярмарки творчества и инноваций EUROINVENT 2015 Nagroda Główna Diamentowa statuetka i certyfikat Lider Bezpieczeństwa Państwa 2015 za serię publikacji monograficznych z zakresu zarządzania kryzysowego, zarządzania ryzykiem i planowania cywilnego: Wybrane zagadnienia z zakresu planowania cywilnego w systemie zarządzania kryzysowego RP, Przegląd wybranych dokumentów normatywnych z zakresu zarządzania kryzysowego i zarządzania ryzykiem wraz z leksykonem, Zagadnienia ogólne z zakresu zarządzania ryzykiem i zarządzania kryzysowego. Analiza wybranych przepisów, Zarządzanie ryzykiem przegląd wybranych metodyk, wydanych w ramach projektu Zintegrowany system budowy planów zarządzania kryzysowego w oparciu o nowoczesne technologie informatyczne Main award diamond statuette and certificate Leader of National Security 2015 for a series of publications in the field of crisis management, risk management and civil planning: Selected issues of planning civilian crisis management system RP, review of selected normative documents in the field of crisis management and management risks with the lexicon, General risk management and crisis management. Analysis of selected regulations, risk management-review of selected methodologies, published within the project An integrated system of construction of crisis management plans based on modern information technologies Главная премия - алмазная статуэтка и сертификат Лидер национальной безопасности 2015 за серию публикаций в области антикризисного управления и гражданского планирования: Отдельные вопросы гражданского планирования в системе антикризисного управления Республики Польша, Обзор отдельных нормативных документов в области антикризисного управления и управления риском вместе с лексиконом, Общие вопросы управления риском и антикризисного управления. Анализ отдельных нормативных актов, Управление рисками, анализ отдельных методологий, опубликованных в рамках проекта Интегрированная система подготовки планов кризисного управления на основе современных информационных технологий *** Nagroda I stopnia i certyfikat Lider Bezpieczeństwa Państwa 2015 za monografię Czerwona księga pożarów - wybrane problemy pożarów oraz ich skutków wydaną w ramach projektu Opracowanie systemowych rozwiązań wspomagających prowadzenie dochodzeń popożarowych wykorzystujących nowoczesne technologie w tym narzędzia techniczne i informatyczne First degree award and a certificate Leader of National Security 2015 for the monograph Red Book of fires - selected problems of fires and their consequences published within the project Development of system solutions supporting post-fire investigations using modern technologies, including technical tools and information technologies Награда первой степени и сертификат Лидер национальной безопасности 2015 за монографию Красная книга пожаров - избранные проблемы пожаров и их последствий, которая была опубликована в рамках проекта Развитие системных решений, поддерживающих послепожарные расследования с использованием современных технологий, в том числе технические инструменты и информационные технологии 158

161 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 Złoty medal nagroda specjalna i dyplom podczas Międzynarodowych Targów Wynalazków i Technologii INST za publikację Przegląd wybranych dokumentów normatywnych z zakresu zarządzania kryzysowego i zarządzania ryzykiem wraz z leksykonem wydaną w ramach projektu Zintegrowany system budowy planów zarządzania kryzysowego w oparciu o nowoczesne technologie informatyczne Gold medal a special prize and diploma at the International Intellectual Property Network Forum for publishing a monograph entitled A review of selected normative documents in the field of crisis management and risk management with the lexicon published within the the project An integrated system of construction of crisis management plans based on modern information technologies Золотая медаль - специальная премия и диплом от International Intellectual Property Network Forum за публикацию Обзор отдельных нормативных документов в области антикризисного управления и управления риском вместе с лексиконом, опубликованную в рамках проекта Интегрированная система подготовки планов кризисного управления на основе современных информационных технологий *** Srebrny medal i dyplom za monografię Zarządzanie ryzykiem - przegląd wybranych metodyk wydanej w ramach projektu Zintegrowany system budowy planów zarządzania kryzysowego w oparciu o nowoczesne technologie informatyczne podczas 64. Targów Wynalazczości, Badań Naukowych i Nowych Technologii BRUSSELS INNOVA 2015 Silver medal and a diploma at the 64 th Exhibition of Innovation, Research and New Technologies BRUSSELS INNOVA 2015 for the monograph entitled Risk Management - review of selected methodologies published within the project An integrated system of construction of crisis management plans based on modern information technologies Серебренная медаль и диплом во время 64 Ярмарки изобретений, научных исследований и новых технологий BRUSSELS INNOVA 2015 за монографию Управление рисками, анализ отдельных методологий, опубликованной в рамках проекта Интегрированная система подготовки планов кризисного управления на основе современных информационных технологий 159

162 BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016 CAŁOKSZTAŁT DZIAŁALNOŚCI OVERALL ACITVITY ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ Nagroda LIDER INNOWACJI 2015 za innowacyjną działalność wydawniczą, naukowo-badawczą i wdrożeniową o dużym znaczeniu społecznym na potrzeby doskonalenia ochrony ludności, ochrony przeciwpożarowej i ratownictwa Award LEADER OF INNOVATION 2015 for innovative publishing, research and development and implementation activities of high public interest for the purpose of improvement of civil protection, fire protection and rescue ЛИДЕР ИННОВАЦИЙ 2015 за инновационную издательскую, научно-исследовательскую деятельность и за внедрение, увеличение имеющее больше общественного значения, намеренное на совершенствование гражданской защиты, противопожарной защиты и спасения *** Wyróżnienie Firma VIP-a 2015 przyznane dla CNBOP-PIB za działalność na rzecz zapewnienia bezpieczeństwa powszechnego państwa w zakresie ochrony przeciwpożarowej, zarządzania kryzysowego, ochrony ludności i obrony cywilnej Award Company VIP 2015 for the activities aimed at ensuring public safety in the field of fire protection, crisis management, civil protection and civil defense Отличительный приз Компания VIP 2015 за деятельность по обеспечению общественной безопасности государства в области противопожарной защиты, антикризисного управления, защиты населения и гражданской обороны 160