Search

Розроблено організаційно-технічні методи евакуації населення із зони надзвичайної ситуації по шляхам із різними характеристиками, якими володіють, наприклад, сходи, коридори, ліфти, засоби аварійної евакуації з висотної будівлі та по горизонтальних шляхах з урахуванням категорії комфортності руху людей. Ефективній евакуації з висотних будівель перешкоджає ряд причин, основна з яких, сходи, як основні засоби евакуації, які не забезпечують достатню пропускну здатність для безпечної евакуації людей із таких будівель. Здійснена постановка задачі аварійної евакуації з висотних будівель, яка включає рух людей по коридорах, сходах, за допомогою ліфтів та додатково – за допомогою засобів аварійної евакуації. Досліджено властивості задачі. Обґрунтовано, що задача оптимізації вибору шляхів та засобів для евакуації з висотних будівель має два етапи розв’язку: дискретний – оптимізацію на дискретній множині, яка може бути представлена, наприклад, деревом розв’язків та неперервний – моделювання руху гетерогенних потоків людей по мережі, складовими якої є коридори, сходи, шляхи руху ліфтів та засобів аварійної евакуації. Як метод дискретної оптимізації, пропонується варіантне моделювання на мережі, що описує дерево розв’язків. Для неперервного етапу, зокрема для горизонтальних шляхів, запропоновано організаційно-технічні методи аварійної евакуації гетерогенних потоків людей з урахуванням категорії комфортності їх руху. Показана ефективність на тестових прикладах розроблених організаційно-технічних методів евакуації населення із зони надзвичайної ситуації. Розроблене в роботі програмне забезпечення може бути використане для швидкого прийняття рішення щодо вибору безпечних шляхів евакуації, що є однією з найважливіших проблем безпеки життєдіяльності населення в умовах будь-якої надзвичайної ситуації.

Evacuation is often the only way to save a person who is in a life-threatening situation. At present, evacuation software is used to simulate the movement of human flows, which does not always reflect the real processes of their movement. Therefore, it is a relevant task to build models for modeling the movement of human flows for different types of emergencies, different categories of human movement, and various spatial forms of their representation. Such a task arises when evacuating people from premises for various functional purposes. During evacuation, people often carry some goods. When people move carrying some goods, their horizontal projection takes a more complex shape than an ellipse or circle considered in earlier studies. Moreover, in practice, there is often a task to model the movement of people taking into consideration the maximum permissible distances between them. This paper reports the new quasi-phi functions of interaction between the ellipse and rectangle accounting for the maximum allowable distances between them. The proposed mathematical apparatus has made it possible to formalize the interaction between objects, thereby enabling the construction of a well-substantiated mathematical model, as well as the methods and algorithms for modeling the movement of people carrying some goods. The possibility to simulate the movement of people with certain objects has shown taking into consideration the maximum permissible distances between them. A test example of the movement of people along four corridors was simulated, in each of which there were 28people subsequently merging into one flow. Given the uniform distribution of three types of cargo: «backpacks», «suitcases», and «bags on wheels», the movement slowed down by about 4%. When half of the evacuees had «bags on wheels» that can move away from people at arm’s length, the slowdown was about 6%.

The tasks of geometric design (of arrangement, cutting, coverage, partitioning) consist in optimization display of geometric information about objects in accordance with a given quality criterion and limitations. Geometric information about a geometric object consists of three components: spatial shape, metric shape parameters, placement parameters, and which, as a rule, is involves in the synthesis of complex systems. The configuration space of geometric objects is based on the formalization of the concept of geometric information. The mapping of objects into their configuration space according to a given set of constraints defines the spatial configuration of geometric objects. The article introduces the concept of a spatial configuration of placement, with the help of which a new model of placement of complex objects is constructed, representing the union of three loosely coupled ellipses, of which one (main) allows continuous translations and rotations, and two of auxiliary ellipses can rotate within acceptable limits (with respect to the angle of rotation of main ellipse) and relative to the points of their “gluing”. As a result of solving the optimization problem, not only the arrangement configuration of such objects is synthesized, but also the spatial form of each of them. Computer modeling of the optimization of the placement of the complex objects considered in the work was carried out and the effectiveness of the proposed approach was shown by comparing the location configurations for objects with a changing spatial shape and with constant shape parameters. Consideration of the parameters of the placement of objects, as well as additional parameters that allow us to synthesize new spatial forms of objects, as independent variables will allow us to offer new mathematical models and optimization methods for the synthesis of spatial configurations. A further direction can also be considered the development of new approaches to modeling the movement of flows of people, robots, to get upper bounds for filling areas with objects. All this increases the range of tasks to be solved according to their functional capabilities and can be used, for example, when dividing the compartments of vehicles for transporting goods and storing them, in pattern recognition systems, in robotics, etc.

A significant growth in the volume of high-rise construction gives special relevance and urgency to the problem of safety of such facilities. Scientifically grounded plans of people’s evacuation, including all sorts of scenarios for people’s evacuation from buildings are developed for such structures. Scenarios include simulations of the motion of human flows along corridors, stairs, using elevators and mobile evacuation vehicles. An unresolved part of the problem is the problem of the rational choice and accommodation of people in stationary and mobile evacuation vehicles. The MIP model of the rational choice and accommodation of people in mobile vehicles of evacuation from buildings was developed. A particular case of the model – optimization of accommodation of people in the emergency evacuation vehicles according to the sequence of people’s arrival from the flow – was explored. The basic features of the model were analyzed: the model of the problem of mixed integer programming with piecewise continuous objective function. The specific features of the model allowed reasonable boiling down the problem to a sequence of sub-problems of accommodation the first objects (people) according to the sequence of their arrival and adapt each of them to the solution employing the multistart method with the application of artificial basis. A three-component model is considered as objects (of human bodies). The model is subject to restrictions that ensure the conditions for "gluing" the model's components into a single complex object. Continuous rotations of the model components with limitations to the turning angles are allowed. The proposed models and the solution methods modified in the present research make it possible to find both the configurations of the optimal-local accommodation of complex objects and the spatial shapes of objects

A significant growth in the volume of high-rise construction gives special relevance and urgency to the problem of safety of such facilities. Scientifically grounded plans of people’s evacuation, including all sorts of scenarios for people’s evacuation from buildings are developed for such structures. Scenarios include simulations of the motion of human flows along corridors, stairs, using elevators and mobile evacuation vehicles. An unresolved part of the problem is the problem of the rational choice and accommodation of people in stationary and mobile evacuation vehicles.The MIP model of the rational choice and accommodation of people in mobile vehicles of evacuation from buildings was developed. A particular case of the model – optimization of accommodation of people in the emergency evacuation vehicles according to the sequence of people’s arrival from the flow – was explored. The basic features of the model were analyzed: the model of the problem of mixed integer programming with piecewise continuous objective function. The specific features of the model allowed reasonable boiling down the problem to a sequence of sub-problems of accommodation the first objects (people) according to the sequence of their arrival and adapt each of them to the solution employing the multistart method with the application of artificial basis.A three-component model is considered as objects (of human bodies). The model is subject to restrictions that ensure the conditions for "gluing" the model's components into a single complex object. Continuous rotations of the model components with limitations to the turning angles are allowed.The proposed models and the solution methods modified in the present research make it possible to find both the configurations of the optimal-local accommodation of complex objects and the spatial shapes of objects., Значительный рост объемов высотного строительства придает особую актуальность и остроту проблеме безопасности подобных сооружений. Для таких зданий разрабатываются научно-обоснованные планы эвакуации людей, включающие всевозможные сценарии эвакуации людей из зданий. Сценарии включают моделирование движения людских потоков по коридорам, лестницам, с помощью лифтов, с помощью мобильных средств эвакуации. Нерешенной частью проблемы является задачарационального выбора и размещения людей по стационарным и мобильным средствам эвакуации.Разработана MIP модель рационального выбора и размещения людей по мобильным техническим средствам при эвакуации из зданий. Рассмотрен частный случай модели – оптимизациюразмещения людей в средстве аварийной эвакуации согласно последовательности поступления людей из потока. Проанализированы особенности модели, основные из которых: модель задачи смешанного целочисленного программирования, функция цели которой кусочно-постоянная. Особенности модели позволили обоснованно свести задачу к последовательности подзадач размещения первых объектов (людей) согласно последовательности их поступления и адаптировать каждую из них под решение методом мультистарта с применением искусственного базиса.В качестве объектов (тела человека) рассматривается трехкомпонентная модель. На модель накладываются ограничения, обеспечивающие условия “склейки” компонент модели в единый сложный объект; допускаются непрерывные вращения компонент модели с ограничениями на углы поворота.Предложенные модели и модифицированные в работе методы решения позволяют находить как конфигурации оптимально-локальных размещений сложных объектов, так и пространственные формы объектов, Значне зростання обсягів висотного будівництва надає особливої актуальності та гостроти проблемі безпеки подібних споруд. Для таких будівель розробляються науково-обґрунтовані плани евакуації людей, що включають різноманітні сценарії евакуації людей з будівель. Сценарії включають моделювання руху людських потоків коридорами, сходами, за допомогою ліфтів, за допомогою мобільних засобів аварійної евакуації.Нерозв’язаною частиною проблеми є задача раціонального вибору та розміщення людей по стаціонарним і мобільним засобам евакуації.Розроблена MIP модель раціонального вибору та розміщення людей по мобільним технічним засобам при евакуації з будівель.Розглянуто окремий випадок моделі – оптимізацію розміщення людей в засобі аварійної евакуації згідно послідовності надходження людей з рухомого потоку.Проаналізовано властивості моделі, основні з яких: модель задачі змішаного цілочисельного програмування, функція мети якої кусково-постійна. Перелічені властивості моделі дозволили звести задачу до послідовності підзадач розміщення людей згідно послідовності їх надходження, а математична модель кожної з підзадач адаптована під рішення методом мультістарту із застосуванням штучного базису.Як об'єкт розміщення (тіло людини) розглядається трьохкомпонентна модель. На модель накладаються обмеження, що забезпечують умови "склеювання" компонент моделі в єдиний складний об'єкт, і розглядаються неперервні обертання компонент моделі з обмеженнями на кути їх повороту. Запропоновані моделі та модифіковані в роботі методи розв’язання дозволяють знаходити як конфігурації оптимально-локальних розміщень складних об'єктів, так і просторові форми самих об'єктів розміщення

The problems of optimum ellipse packing belong to the class of NP-hard problems. The issues of development of efficient algorithms based on application of local and global optimization methods, construction of adequate mathematical models based on the analytical description of the ellipse interrelations taking into account their continuous translations and rotations are of vital importance. In this article, the problem of packing of sets of ellipses in a given region taking into account conditions of nonintersection and technological restraints which are concretized in the conditions of the applied problem is formulated. The model of packing of a set of ellipses in a rectangle of minimum dimensions is constructed. Continuous ellipse rotations and translations are allowed, the possibility of availability of minimum admissible distances between them is assumed. New quasi-phi-functions are constructed for modeling of the relations of ellipse nonintersection and to define belonging of an ellipse to the container. The algorithm of search for locally optimal solutions is modified. It consists of two stages: generation of the regions of feasibility which contain the starting point and local optimization in the constructed region of feasibility. Only the algorithm step concerning construction of quasi-phi-functions is subjected to modification. It is necessary to notice that the algorithm have shown its efficiency when the quantity of ellipses does not exceed the value of 400. The model of the individual-and-flow movement of individuals approximated by ellipses with specification of technological restraints is constructed. The method of local optimization is given. Examples of computer modeling of the problems assigned in the work are given.

The partitioning problem of areas into regions along mutually orthogonal lines is considered. A mathematical model of the problem has been proposed, taking into account economic, agrotechnical and fire prevention restrictions. A method has been developed for obtaining a local-optimal partition of a given region based on the construction of two sequences of decision trees. Computer simulation of practical problem of partitioning sowing areas has been carried out and the numerical results of its solution were presented.