Evakuacia lietadla v pripade nehody
Contents
Zadanie
Názov simulácie: Evakuácia lietadla v prípade nehody
Predmet: 4IT495 Simulace systémů
Semester: LS 2022/2023
Autor: Bc. Tomáš Blahut
Typ modelu: Multi-agentná simulácia
Modelovací nástroj: NetLogo
Definícia problému
Letecká doprava je v súčasnosti najbezpečnejšou formou prepravy a nehody sú veľmi zriedkavé. [1] Keď už však nejaká nehoda nastane, je najdôležitejšie dostať všetkých pasažierov v čo najkratšom čase do bezpečia. Letecká preprava podlieha prísnym pravidlám a každé lietadlo pred zavedením do prevádzky musí prejsť zložítými testami, ktorých súčasťou je aj evakuácia pasažierov. Pasažieri musia byť schopní sa dostať z lietadla do 90 sekúnd.[2]
Cieľ
Cieľom mojej simulácie bolo nájsť optimálny počet únikových východov a pasažierov, aby sa v čo najkratšom čase dokázalo zachrániť čo najviac pasažierov, pri rôzmych typoch nehody.
Metóda
Pre svoju simuláciu som si vybral multi-agentné prostredie NetLogo.
Model
V modeli sa nachádza niekoľko častí, ktoré majú rôzne farby. Žltá predstavuje obsadené sedadla, na ktorých sedia agenti, biela predstavuje voľné sedadla, sivá predstavuje ohraničenie lietadla, čierna predstavuje vonkajšiu časť lietadla, zelená predstavuje únikové východy, svetlo rúžová predstavuje chodbu lietadla, tmavo červená sú záchody a červená predstavuje oheň.
Obrázok 1 – Rozhranie simulácie v programe NetLogo
Rozhranie, grafy a agenti
V simulácií je mmožné nastavovať následné parametre.
- num-passengers - ak vyberieme väčší počet pasažierov, ako je miest, počet pasažierov sa prispôsobí počtu sedadiel
- num-seats - sedadla sú vždy rovnomerne rozložené v lietadle
- num-exits - počet únikových východov v prednej a zadnej časti lietadla
- num-emergency-exits - počet únikových východov v strednej časti lietadla, kde sedia pasažieri
- left-seats-number/right-seats-number - počet sedadiel na jednotlivých stranách lietadla
- mean-speed - stredná dĺžka rýchlosti
- fire-xcor/fire-ycor - nastavenie súradnic pre vznik ohniska
- fire-spread-probability - nastavenie pravdepodobnosti, ktorou dôjde k šíreniu ohniska
Pomocou grafov a monitorov môžeme sledovať následujúce veci:
- Passengers left - počet pasažierov, ktorí sa v danom časovom okamihu ešte stále nachádzajú niekde v lietadle
- average-evacuation-distance - priemernú vzdialenosť, ktorú musí pasažier prejsť, aby sa evakuoval z lietadla
- total-evacuation-distance - vzdialenosť, ktorú prekonali všetci pasažieri spolu
- average-evacuation-duration - čas potrebný pre evakuáciu všetkých pasažierov z lietadla
- perished - počet pasažierov, ktorí zahynuli pri evakuácií
- Evacuation distances/duration histogram - grafy pre sledovanie dĺžky a vzdialenosti evakuácie
Za agentov sú v simulácií považovaný pasažieri, ktorý majú nastavenú rýchlosť a majú náhodne priradené sedadlo.
Výsledky
V simulácií som pracoval s tromi verziami. Prvá verzia obsahovala 189 miest na sedenie, 177 pasažierov a 6 únikových východov z ktorých 2 sa nachádzali v prednej strane, 2 sa nachádzali v strede lietadla a 2 sa nachádzali v zadnej časti lietadla. 189 je počet miest v Boeingu 737-800 od spoločnosti Ryanair[3] a spoločnosť taktiež uvádza, že v priemere za obdobie 05/2023 mali obsadenosť letov na úrovni 94%[4]. Druhá verzia obsahovala až dvanásť únikových východov, z toho dôvodu bolo potrebné odobrať niektoré miesta sedenie. Výsledný počet miest na sedenie bol 174 a taktiež bol aj rovnaký počet pasažierov. Posledná verzia mala rovnaký počet miest na sedenie oproti predchádzajúcej verzií, líšili sa iba v počte cestujúcich, ktorý predstavovali 50% celkovej kapacity.
Simulácia č. 1 - bez vypuknutia ohňa
Tabuľka 1 – Simulácia č. 1 - prípad 1
Tabuľka 2 – Simulácia č. 1 - prípad 2
- V simulácií číslo 1 ma zaujímalo, ako sa budú správať pasažieri, ak bude potrebné evakuovať lietadlo, ale v kabíne nevznikne žiadny požiar. V prvom prípade, kedy bol celkový počet miest 189, obsadenosť na úrovni 94% a 6 únikových východov to priemerne trvalo až 94,6 sekúnd. To je až o 4,6 sekundy viac, ako dovoľujú normy[2], preto bude potrebné pridať ďalšie únikové východy.
- V druhom prípade som zvýšil počet únikových východov, čo malo za následok zníženie počtu sedadiel a pasažierov. Počet sedadiel bol na úrovni 174 a obsadenosť na úrovni 100%. V tomto prípade však bola doba evakuácie rýchlejšia o viac ako 50% v porovnaní s predchádzajúcim prípadom.
Simulácia č. 2 - vypuknutie ohňa pri motore lietadla
Tabuľka 3 – Simulácia č. 2 - prípad 1
Tabuľka 4 – Simulácia č. 2 - prípad 2
- V simulácií číslo 2 som sa zaoberal evakuáciou lietadla, pri vzniku požiaru pri motore lietadla. Najčastejším miestom požiaru v leteckej doprave sú práve motory. Tento požiar vzniká najčastejšie pri štarte v chladnom počasí.[5] Tento typ nehody nemusí hneď znamenať veľké nebezpečie pre pasažierov, existujú však prípady, kedy to pre niektorých pasažierov skončilo fatálne. Preto som v tejto simulácií nastavil pravdepodobnosť šírenia ohňa na 1%. Vypuknutím ohňa pri motore urýchlene neznamená zablokovanie únikového východu. K zablokovaniu dochádza, až keď sa oheň dostane do kabíny lietadla.
- Pri porovnaní týchto dvoch simulácií môžeme vidieť, že pri 12 únikových východoch trvala evakuácia výrazne kratšie, opäť o viac ako 50% a taktiež aj percentuálny počet zachránených pasažierov je vyšší. Opäť však pasažieri nestihli utiecť z lietadla v stanovenom časovom limite, keďže priemerne im trvalo až 101 sekúnd. Počet zachránených pasažierov bol v prvom prípade na úrovni 96% a v druhom prípade to bolo až na úrovni 98,8%.
Simulácia č. 3 - vypuknutie ohňa v zadnej časti lietadla
Tabuľka 5 – Simulácia č. 3 - prípad 1
Tabuľka 6 – Simulácia č. 3 - prípad 2
Tabuľka 7 – Simulácia č. 3 - prípad 3
- V simulácií číslo 3 som ako zdroj vypuknutia ohniska určil zadnú časť lietadla. Ak vypukne oheň vo vnútornej časti lietadla je vyššia pravdepodobnosť, že ak sa rýchlo neuhasí, tak sa bude ďalej šíriť po kabine a postupne zablokuje niektoré únikové východy. Z tohto dôvodu bola pravdepodobnosť šírenia ohňa nastavená na úroveň 10%.
- V prvom prípade sa dostali všetci živý pasažieri von z lietadla za priemerne 56,8 sekúnd, avšak pri 6 únikových východoch bola vysoká úmrtnosť. Zachrániť sa dokázalo iba 47% pasažierov.
- V druhom prípade, kde bolo únikových východov 12, bola evakuácia opäť podstatne rýchlejšia, priemerne trvala 33,6 sekúnd a priemerne sa dokázalo zachrániť až 76% pasažierov.
- V poslednom prípade, kde bola kapacita pasažierov určená iba na 50% sa podarilo zachrániť až 90% pasažierov. Záleží však na tom, v ktorej časti lietadla sa rozhodnú sedieť a ako rýchlo sa k ním oheň dostane.
Simulácia č. 4 - vypuknutie ohňa v strednej časti lietadla
Tabuľka 8 – Simulácia č. 4 - prípad 1
Tabuľka 9 – Simulácia č. 4 - prípad 2
Tabuľka 10 – Simulácia č. 4 - prípad 3
- V prípade vážnej dopravnej nehody je vysoká šanca na vznik požiaru v strednej časti lietadla, keďže v krídlach a v strednej časti lietadla sa nachádzajú palivové nádrže.[6]
- Kvôli vysokej šanci na šírenie ohňa v prípade vážnej nehody, bola pravdepodobnosť pre šírenie ohňa nastavená na 100%.
- Vo všetkých troch prípadoch bola vysoká úmrtnosť. Najvyššia bola opäť pri nízkom počte únikových východov a to až na úrovni 92%. V ostatných dvoch prípadoch sa až tak výrazne nelíšila. Pri 174 pasažieroch a 12 únikových východoch bola úmrtnosť na úrovni 79% a v poslednom prípade, kde bolo iba 87 pasažierov, tak bola úmrtnosť na úrovni 67%.
Záver
Z výsledkov simulácie jednoznačne vyplýva, že aj na úkor počtu pasažierov je potrebné zvýšiť počet únikových východov v lietadle. Je jasné, že leteckým spoločnostiam sa to nebude páčiť, pretože prídu o peniaze, ale zo simulácie jasne vyplýva, že čím je v lietadle viac únikových východov, tým je evakuácia úspešnejšia a rýchlejšia. Pri vyššom počte únikových východov sú pasažieri bližšie k nemu, pred začiatkom letu ho môžu jednoduchšie identifikovať a taktiež aj v prípade nehody ho budú mať bližšie. Výhoda viacerých únikových východov je aj v tom, že v prípade požiaru majú pasažieri viac možnosti kadiaľ môžu lietadlo opustiť. Oheň môže niektoré únikové východy zablokovať a v prípade rýchlo šíriaceho sa požiaru nemusia niektorí pasažieri byť schopní sa evakuovať. Druhou možnosťou je obmedziť pre letecké spoločnosti množstvo pasažierov podľa počtu únikových východov. Napríklad ak sa v lietadle bude nachádzať iba 6 únikových východov, maximálna obsadenosť lietadla bude na úrovni 60%. To bude mať však za následok zdražovanie leteniek, časom však začnú výrobcovia lietadiel prispôsobovať počet únikových východov a tým bude letecká doprava opäť bezpečnejšia.
Do budúcna by sa dal model rozšíriť o ďalšie typy lietadiel. Je možné v ňom vygenerovať menšie typy lietadiel, ktoré majú iba 2 sedadla na každej strane, prípadne na jednej strane 1 sedadlo a na druhej strane 2. Model môže do budúcna slúžiť pre podrobnejšie skúmanie evakuácie lietadla, ak sa do neho implementujú ďalšie funkcie a vlastnosti. Aktuálny model však stačil pre potreby mojej simulácie a svoj výskum považujem za úspešný.
Kód modelu
File:Blat09 evakuacia lietadla v pripade nehody.nlogo File:Blat09 excel vysledky simulacie.xlsx
Zdroje
</references>
- ↑ SHEFFIELD SCHOOL OF AERONAUTICS, 2021. Why Air Travel is The Safest Mode of Transportation? Sheffield School of Aeronautics [online] [cit. 19.6.2023]. Dostupné na: https://www.sheffield.com/air-travel-safest-mode-transportation
- ↑ 2.0 2.1 SKYBRARY, 2023. Emergency Evacuation on Land | SKYbrary Aviation Safety [online] [cit. 19.6.2023]. Dostupné na: https://www.skybrary.aero/articles/emergency-evacuation-land
- ↑ SEATGURU, 2023. SeatGuru Seat Map Ryanair [online] [cit. 19.6.2023]. Dostupné na: https://www.seatguru.com/airlines/Ryanair/Ryanair_Boeing_737-800.php/
- ↑ RYANAIR, 2023. Ryanair | Traffic [online] [cit. 19.6.2023]. Dostupné na: https://investor.ryanair.com/traffic/
- ↑ AOPA, 2016. Aircraft Fires [online] [cit. 19.6.2023]. Dostupné na: https://www.aopa.org/training-and-safety/students/flighttestprep/skills/aircraft-fires
- ↑ MORRIS, Eric, 2021. Where and How Do Airplanes Store Their Fuel? Sheffield School of Aeronautics [online] [cit. 19.6.2023]. Dostupné na: https://www.sheffield.com/2021/where-and-how-do-airplanes-store-their-fuel.html
