Tổng quan nghiên cứu

Theo ước tính, các vụ cháy trong các tòa nhà công cộng lớn vẫn là nguyên nhân chính gây ra thương vong và thiệt hại nghiêm trọng trên toàn cầu. Việc sơ tán người khỏi các tòa nhà này trong tình huống khẩn cấp như cháy nổ là một nhiệm vụ phức tạp do ảnh hưởng của đám cháy và các hành vi bất thường của người dân khi hoảng loạn. Một kế hoạch sơ tán không hiệu quả hoặc quản lý đám đông kém có thể làm tăng số lượng thương vong. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng một mô hình dựa trên tác nhân thông minh để mô phỏng quá trình sơ tán trong các tòa nhà công cộng lớn khi xảy ra cháy, đặc biệt chú trọng đến giai đoạn tiền sơ tán và cho phép người dân lựa chọn giữa thang bộ và thang máy trong tình huống khẩn cấp. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2022-2023 tại Việt Nam, với phạm vi tập trung vào các tòa nhà công cộng nhiều tầng. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp một công cụ mô phỏng có khả năng dự đoán và tối ưu hóa thời gian sơ tán, từ đó hỗ trợ các nhà quản lý và cơ quan chức năng xây dựng các quy trình ứng phó hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết mô hình hóa hệ thống phức tạp và lý thuyết hành vi con người trong tình huống khẩn cấp. Mô hình hệ thống phức tạp cho phép mô phỏng tương tác đa chiều giữa các tác nhân (người, đám cháy, thiết bị) trong môi trường không gian 2D của tòa nhà. Lý thuyết hành vi con người tập trung vào các khái niệm như giai đoạn tiền sơ tán (pre-evacuation), các hành vi như phủ nhận, đánh giá tình huống, chờ đợi, hoảng loạn và tuân thủ theo đám đông. Các khái niệm chính bao gồm:

  • Tác nhân thông minh (Agent-based model): đại diện cho từng cá nhân với các thuộc tính và hành vi riêng biệt.
  • Giai đoạn tiền sơ tán: thời gian từ khi phát hiện nguy hiểm đến khi bắt đầu di chuyển.
  • Lựa chọn lộ trình: khả năng chọn thang bộ hoặc thang máy trong quá trình sơ tán.
  • Phân loại người sơ tán: dựa trên kiến thức về lối thoát, trạng thái tâm lý và khả năng di chuyển.

Mô hình được xây dựng theo giao thức ODD (Overview, Design concepts, and Details) nhằm đảm bảo tính minh bạch và khả năng tái tạo.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm các khảo sát thực địa, bản đồ kiến trúc tòa nhà, dữ liệu về tốc độ di chuyển trung bình của người trong các quốc gia khác nhau (ví dụ: 1,41 m/s tại châu Âu, 1,24 m/s tại châu Á), và các báo cáo về hành vi con người trong tình huống cháy. Phương pháp phân tích sử dụng mô phỏng đa tác nhân trên nền tảng GAMA, kết hợp với dữ liệu không gian được xử lý qua phần mềm QGIS để tạo bản đồ môi trường mô phỏng. Cỡ mẫu mô phỏng dao động khoảng vài trăm đến vài nghìn người, được phân bố ngẫu nhiên trong các khu vực của tòa nhà. Phương pháp chọn mẫu dựa trên phân bố ngẫu nhiên có trọng số theo các đặc điểm nhân khẩu và kiến thức về lối thoát. Thời gian nghiên cứu kéo dài 5 tháng, từ tháng 11/2022 đến tháng 3/2023, bao gồm các giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, chạy thử nghiệm và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tác động của giai đoạn tiền sơ tán: Mô hình cho thấy thời gian tiền sơ tán trung bình là khoảng 64-80 giây tùy theo hành vi cá nhân (ví dụ: người đánh giá tình huống mất khoảng 80 giây, người phủ nhận khoảng 64 giây). Việc mô phỏng chi tiết giai đoạn này giúp dự đoán chính xác hơn tổng thời gian sơ tán, giảm sai số so với các mô hình chỉ tập trung vào giai đoạn di chuyển.
  2. Lựa chọn lộ trình ảnh hưởng đến thời gian sơ tán: Khoảng 30% người trong mô hình chọn sử dụng thang máy, trong khi phần còn lại sử dụng thang bộ. Kết quả cho thấy nhóm sử dụng thang máy có thời gian sơ tán trung bình nhanh hơn 15% so với nhóm dùng thang bộ, tuy nhiên, trong trường hợp thang máy bị quá tải hoặc mất điện, thời gian sơ tán có thể tăng lên đáng kể.
  3. Ảnh hưởng của kiến thức về lối thoát: Người biết rõ lối thoát có thời gian sơ tán nhanh hơn 20% so với người phải dựa vào bảng chỉ dẫn. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đào tạo và hướng dẫn người dân về các lối thoát hiểm.
  4. Tác động của các hành vi tâm lý: Người trong trạng thái hoảng loạn di chuyển nhanh hơn nhưng dễ gây tắc nghẽn tại các cửa thoát, làm tăng nguy cơ thương vong. Ngược lại, người tuân thủ theo đám đông giúp duy trì trật tự và giảm thiểu sự hỗn loạn, góp phần rút ngắn thời gian sơ tán tổng thể.

Thảo luận kết quả

Các kết quả mô phỏng được trình bày qua biểu đồ thời gian sơ tán trung bình theo từng kịch bản và bảng tổng hợp số liệu về phân bố hành vi người sơ tán. Nguyên nhân của các phát hiện này xuất phát từ sự đa dạng trong hành vi con người và điều kiện vật lý của tòa nhà. So sánh với các nghiên cứu trước đây cho thấy mô hình mới đã khắc phục được hạn chế khi không xét đến giai đoạn tiền sơ tán và lựa chọn lộ trình, từ đó nâng cao độ chính xác và tính thực tiễn. Ý nghĩa của nghiên cứu nằm ở việc cung cấp một công cụ mô phỏng linh hoạt, có thể áp dụng cho nhiều loại tòa nhà công cộng khác nhau, giúp các nhà quản lý xây dựng kế hoạch sơ tán phù hợp, giảm thiểu thiệt hại trong các tình huống cháy nổ.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo và tập huấn sơ tán: Tổ chức các buổi huấn luyện định kỳ cho nhân viên và người dân nhằm nâng cao nhận thức về các lối thoát hiểm và quy trình sơ tán, mục tiêu giảm thời gian tiền sơ tán xuống dưới 60 giây, thực hiện trong vòng 12 tháng, do ban quản lý tòa nhà phối hợp với cơ quan phòng cháy chữa cháy thực hiện.
  2. Cải thiện hệ thống bảng chỉ dẫn và cảnh báo: Lắp đặt thêm bảng chỉ dẫn rõ ràng, dễ hiểu tại các vị trí trọng yếu, đồng thời nâng cấp hệ thống báo cháy và cảnh báo bằng âm thanh, ánh sáng để tăng khả năng nhận biết, mục tiêu tăng tỷ lệ người biết lối thoát lên trên 90%, hoàn thành trong 6 tháng, do đơn vị quản lý tòa nhà chịu trách nhiệm.
  3. Quản lý và kiểm soát việc sử dụng thang máy trong tình huống khẩn cấp: Xây dựng quy định rõ ràng về việc sử dụng thang máy khi xảy ra cháy, đồng thời trang bị hệ thống tự động ngắt thang máy khi phát hiện cháy, nhằm tránh tình trạng quá tải hoặc kẹt thang, mục tiêu giảm thiểu sự cố thang máy trong 100% các tình huống, triển khai trong 9 tháng, do ban kỹ thuật tòa nhà phối hợp với nhà cung cấp thang máy thực hiện.
  4. Tổ chức diễn tập sơ tán định kỳ: Thực hiện các buổi diễn tập sơ tán hàng năm để kiểm tra và đánh giá hiệu quả kế hoạch, đồng thời điều chỉnh kịp thời các điểm yếu, mục tiêu đạt 100% nhân viên và cư dân tham gia, do ban quản lý tòa nhà và cơ quan phòng cháy chữa cháy phối hợp tổ chức.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý tòa nhà và ban quản lý cơ sở: Nghiên cứu cung cấp công cụ mô phỏng giúp họ xây dựng và điều chỉnh kế hoạch sơ tán phù hợp với đặc điểm từng tòa nhà, nâng cao an toàn cho cư dân và nhân viên.
  2. Cơ quan phòng cháy chữa cháy và cứu hộ: Tài liệu giúp hiểu rõ hơn về hành vi con người trong tình huống cháy, từ đó thiết kế các chiến lược ứng phó và cứu hộ hiệu quả hơn.
  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành an toàn lao động, kỹ thuật xây dựng: Luận văn cung cấp nền tảng lý thuyết và phương pháp mô hình hóa đa tác nhân, hỗ trợ phát triển các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực an toàn cháy nổ.
  4. Các công ty phát triển phần mềm mô phỏng và thiết kế tòa nhà: Thông tin trong luận văn giúp cải tiến các sản phẩm mô phỏng sơ tán, tích hợp các yếu tố hành vi con người và điều kiện vật lý thực tế, nâng cao tính ứng dụng của phần mềm.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mô hình đa tác nhân là gì và tại sao lại được sử dụng trong nghiên cứu này?
    Mô hình đa tác nhân là phương pháp mô phỏng trong đó mỗi cá nhân (tác nhân) được lập trình với các hành vi và thuộc tính riêng biệt, tương tác với nhau và môi trường. Phương pháp này giúp mô phỏng chính xác hơn các hành vi phức tạp trong tình huống cháy, như hoảng loạn hay tuân thủ theo đám đông, từ đó nâng cao độ tin cậy của kết quả.

  2. Tại sao giai đoạn tiền sơ tán lại quan trọng trong mô hình sơ tán?
    Giai đoạn tiền sơ tán là khoảng thời gian từ khi phát hiện nguy hiểm đến khi bắt đầu di chuyển. Đây là giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng và lựa chọn hành vi của người dân, ảnh hưởng trực tiếp đến tổng thời gian sơ tán và mức độ an toàn. Nghiên cứu cho thấy mô hình không xét đến giai đoạn này thường đánh giá thấp thời gian sơ tán thực tế.

  3. Làm thế nào mô hình xử lý việc lựa chọn giữa thang bộ và thang máy?
    Mô hình phân loại người sơ tán thành hai nhóm: nhóm sử dụng thang máy và nhóm sử dụng thang bộ, với các thuộc tính riêng về tốc độ di chuyển và khả năng tiếp cận. Việc lựa chọn dựa trên các yếu tố như kiến thức về tòa nhà, trạng thái tâm lý và điều kiện vật lý, giúp mô phỏng sát thực tế hơn các kịch bản sơ tán.

  4. Mô hình có thể áp dụng cho các loại tòa nhà khác nhau không?
    Có, mô hình được thiết kế với tính tổng quát cao, có thể điều chỉnh các tham số như số tầng, bố trí lối thoát, mật độ người để phù hợp với nhiều loại tòa nhà công cộng khác nhau mà không cần thay đổi cấu trúc cơ bản.

  5. Các kết quả mô phỏng có được so sánh với dữ liệu thực tế không?
    Kết quả mô phỏng được so sánh với các báo cáo và khảo sát thực tế về thời gian sơ tán và hành vi người dân trong các vụ cháy trước đây. Sự tương đồng trong các chỉ số này giúp xác nhận tính khả thi và độ chính xác của mô hình.

Kết luận

  • Luận văn đã phát triển thành công một mô hình đa tác nhân mô phỏng quá trình sơ tán trong các tòa nhà công cộng lớn khi xảy ra cháy, đặc biệt chú trọng đến giai đoạn tiền sơ tán và lựa chọn lộ trình.
  • Mô hình cho thấy sự đa dạng trong hành vi con người và ảnh hưởng của các yếu tố như kiến thức về lối thoát, trạng thái tâm lý và phương tiện di chuyển đến hiệu quả sơ tán.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các kế hoạch sơ tán hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản trong các tình huống khẩn cấp.
  • Các đề xuất về đào tạo, cải thiện hệ thống cảnh báo và tổ chức diễn tập sơ tán được đưa ra nhằm nâng cao an toàn cháy nổ trong thực tế.
  • Bước tiếp theo là triển khai mô hình trong các tòa nhà thực tế, thu thập dữ liệu phản hồi và điều chỉnh mô hình để tăng tính ứng dụng và chính xác.

Hành động khuyến nghị: Các nhà quản lý tòa nhà và cơ quan phòng cháy chữa cháy nên áp dụng kết quả nghiên cứu để cải thiện quy trình sơ tán, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng mô hình cho các tình huống khẩn cấp khác.