Βελτιστοποίηση συνθηκών εκκένωσης υπογείων χώρων: αξιολόγηση και βελτιστοποίηση θέσεων εξόδων διαφυγής

Abstract

The purpose of the Ph.D. thesis is to develop a software application that takes into account the basic parameters of exit routes regulations (such as distance, exit routes angle, dead end - common path of travel distance limitation) and therefore providing all the possible combination of exit doors location. In addition, each combination acquires an efficient grade through a mathematical function. That mathematical function has derived from a study on the evacuation affecting parameters and provides optimized results for exits location. Therefore, on one hand, the users may observe those combinations that comply with the standards restrictions and on the other hand, they can choose the best alternative.Each regulation parameter affects evacuation effectiveness differently. For example, on the one hand, travel distance's raison d'être is to minimize the evacuating time. On the other hand, angle's minimum value regulation purpose is to avoid overcrowding during evacuation procedure. Thus, there are parameters that affect the evacuation time, while others affects the overcrowding effect (counting in time and spread). In order to perform a reliable evaluation, each parameter should be examined in the way it affects the evacuation effectiveness factor that it is serving. So, the results of a comprehensive study provided a mathematical function for each parameter on how it affects the evacuation effectiveness. In order to evaluate an exits location combination, the evacuation effectiveness value is calculated by the multi parameter function, for every point in the area. The final result for each combination derives from the average value of all points included in the area.Exit Location software interface includes main options for building design (outline of the building, indoor obstacles and exit door preferences). Moreover, the user can define the max and min regulation parameters values, but the major option is the definition of the multi-variable mathematical function that will take into account all the parameters. Entering those values, the application on the one hand calculates all the alternative combinations of exit doors location and their compliance with the evacuation regulations and on the other hand calculates the optimum combination.It should be noted that the application was developed so that the user can customize the type of function, in order to cover the special characteristics of a given underground workplace. Nevertheless, the application provides by default a certain function which derived from a thorough analysis of the parameters involved and experiments. Moreover, the workplace area is gradiently colorized in order to provide a visual appearance of square performance, so that the user may notice the areas that are more or less effective in evacuation procedure or even the areas that are invalid to evacuation restrictions.

Αντικείμενο της διδακτορικής εργασίας αποτελεί η βελτιστοποίηση των συνθηκών εκκένωσης σε υπόγειους χώρους. Βελτιστοποίηση, βασισμένη στους υφιστάμενους κανονισμούς ασφαλείας και στην προσθήκη νέων στη βάση της μελέτης των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών των υπογείων χώρων. Η εξειδικευμένη μελέτη καταστάσεων έκτακτης ανάγκης και διαδικασιών εκκένωσης σε υπόγειους χώρους είναι απαραίτητο εργαλείο, ώστε η πραγματική αλλά και η αισθητή ασφάλεια από το κοινό σε τέτοιους χώρους να ισοσταθμιστεί με εκείνη των συμβατικών επιφανειακών κτιρίων. Στόχος της διδακτορικής εργασίας είναι η δημιουργία μιας πλατφόρμας - εφαρμογής, μέσα από την οποία είναι δυνατή η εύρεση των βέλτιστων θέσεων των εξόδων διαφυγής για οποιονδήποτε χώρο. Παράλληλα, η εργασία προχωράει την υφιστάμενη γνώση για τις συνθήκες και το σχεδιασμό εκκένωσης, προτείνει νέες μεταβλητές που δεν περιλαμβάνονται σε υφιστάμενους κανονισμούς και βελτιστοποιεί την αποτελεσματικότητα των διαδικασιών εκκένωσης σε υπόγειους χώρους, και κατ' επέκταση σε οποιοδήποτε άλλο χώρο.Για να είναι δυνατός ο προσδιορισμός της καλύτερης δυνατής λύσης μέσα από το σύνολο τους, αναπτύχθηκε ένα μαθηματικό μοντέλο προσδιορισμού (αλγόριθμος) και ένα σχεδιαστικό περιβάλλον. Το μαθηματικό μοντέλο δημιουργήθηκε από την αξιολόγηση των κανονισμών, η οποία πραγματοποιήθηκε με βάση δύο παραμέτρους που ορίζουν την αποτελεσματικότητα της εκκένωσης: τον χρόνο εκκένωσης (συμπεριλαμβανομένου του χρόνου μετακίνησης σε αδιέξοδα) και τον συνωστισμό κατά την εκκένωση. Η αξιολόγηση των κανονισμών οδήγησε στη δημιουργίας συναρτήσεων που δίνουν τη σχέση του κάθε κανονισμού με την αποτελεσματικότητα της εκκένωσης. Ο συνδυασμός των επιμέρους συναρτήσεων οδήγησε στη δημιουργία της γενικής συνάρτησης αξιολόγησης με την οποία προσδιορίζεται η ολική αποτελεσματικότητα της εκκένωσης σε κάθε σημείο του χώρου.Το σχεδιαστικό περιβάλλον του λογισμικού δίνει αρχικά τη δυνατότητα στο χρήστη να σχεδιάσει τον προς μελέτη χώρο. Επιπλέον, ο χρήστης μπορεί να εισάγει τις τιμές των παραμέτρων, των κανονισμών και της συνάρτησης αξιολόγησης ώστε να πραγματοποιηθεί ο υπολογισμός όλων των πιθανών λύσεων. Τέλος, με τη χρήση των παραπάνω δεδομένων αφενός πραγματοποιείται η βαθμολόγηση όλων των συνδυασμών και τελικά η ταξινόμηση τους (μέτωπο Παρέτο - ολικό μέγιστο,) και αφετέρου προσφέρονται οπτικά αποτελέσματα σχετικά με την αποτελεσματικότητα του χώρου στην εκκένωση. Προσδιορίζονται, επίσης, οι περιοχές που χρήζουν ιδιαίτερης προσοχής με τη βοήθεια χρωματικής κλίμακας που απεικονίζεται πάνω στα σχέδια του προς μελέτη χώρου.