разработки нормативов по пожарно-строевой подготовке

 

 

1. Введение

 

При планировании действий по тушению пожаров расчет показателей действий личного состава и подразделений и их оптимизация, то есть улучшение, производится по установлению расчетных величин затрат времени на каждую операцию в отдельности или на упражнение в целом. Правильность проставления временных характеристик имеет первостепенное значение.

Если расчетные величины затрат времени на выполнение норматива будут занижены, то есть взяты меньшими, чем необходимо для его выполнения, то это вызовет поспешность в исполнении того или иного действия и к срыву всего норматива в целом.

Завышение расчетных величин, наоборот, может привести к напрасной потере времени и другим просчетам при ведении действий по тушению пожаров.

Для того чтобы получить оценки времени, наиболее соответствующие реальности, существует две возможности.

Для работ и для других операций, по которым накоплен достаточно большой опыт, оценки могут браться из накопленного опыта, то есть выведенных из реальных величин затрат времени на выполнение работ в ходе боевой подготовки или в ходе боевых действий на пожаре. Правомерность однозначного выбора таких временных показателей основывается на теории вероятности и будет представлять собой статистическое среднее значение определенного количества оценок продолжительности работы. Иными словами, при большом числе независимых оценок продолжительности работы среднее арифметическое полученных значений отдельных операций или всей работы в целом можно считать оценкой математического ожидания величины норматива, то есть при большом числе опытов среднее статистическое значение данной величины можно считать мало отличающимся от реального.

Отсюда вытекает важный вывод: необходимо накапливать опытные данные по всем видам действий на пожаре или отдельным операциям и сводить их в справочные нормативные таблицы и каталоги, что позволит достаточно легко проставить временные показатели для оценки деятельности личного состава и подразделений. Но это не будет носить достоверный характер, и специалисты всегда будут иметь дело со случайными величинами, которые не будут носить достоверный характер для всего личного состава страны, региона, области хотя бы потому, что наблюдения являются неравноточными, у личного состава разные уровни физической подготовленности, работа выполнялась при разных условиях и множестве усложняющих факторов. Есть и другая возможность получения указанных выше характеристик. Она основана на математических методах обработки статистических данных о расчетных величинах затрат времени на операции с пожарно-техническим вооружением и пожарной техникой.

Следует иметь ввиду, что, какими бы подробными и обстоятельными ни были исходные данные разрабатываемых нормативов, всегда остается вероятность ошибки в полученных результатах и выводах. Математика предоставляет возможность построения практически неограниченного числа моделей, с помощью которых можно достаточно точно описывать действительность. Специалистам, занимающимся исследованием закономерностей выполнения двигательных действий при работе с пожарной техникой и пожарно-техническим вооружением, эти модели открывают новые возможности при постановке и решении задач повышения уровня профессиональной подготовленности личного состава. Достоинства математических методов очевидны, и без их использования сегодня трудно представить обработку статистических данных в любой сфере деятельности. Из множества математических моделей, которые формируются на основе статистических данных, для нас представляют наибольший интерес модели, получаемые на основе многомерной обработки данных.

Целью многократных измерений времени выполнения работы заданного упражнения или составляющего его элемента является, в конечном итоге, оценка истинного значения измеряемой величины.

В качестве истинного значения измеряемой величины Х принимается средняя арифметическая величина измерений времени выполнения упражнения Х1, Х2, Х3, ..... Хn

 

2. Построение методики составления нормативных требований по пожарно-строевой подготовке

 

В ныне действующих нормативах их уровень при прочих равных условиях и факторах поставлен в зависимость от случайных величин.

Во-первых, от физической подготовленности личного состава и, во-вторых, от показателей освоения операций или упражнения в целом. Кроме того, нормативные требования должны соответствовать заданному уровню точности, учитывать условия и усложняющие факторы выполнения нормируемых упражнений.

Проведенные исследования позволяют построение нормативных требований по пожарно-строевой подготовке осуществить по совершенно иным принципам, смысл которых состоит в следующем.

 

2.1. Подготовка к проведению эксперимента

 

На данном этапе выбирается упражнение, для которого предстоит составить нормативные требования, определяется структура его выполнения, производится подробное описание двигательных действий с момента поданной команды до окончания упражнения, условий выполнения и усложняющих факторов, проверяется соответствие пожарно-технического вооружения (спасательного оборудования) техническим требованиям. Недостатки должны быть устранены до начала хронометрирования.

Для удобства описания двигательных действий для каждого исполнителя упражнение рекомендуется расчленить на элементы, по каждому из которых предстоит определить оценку продолжительности работы. Это рекомендуется сделать по форме, приведенной в таблице 2.1. Очень важно определить многократность повторений операций (элементов) и упражнения в целом.

Следующим очень важным обстоятельством данного этапа является получение объективной информации о физической подготовленности личного состава, привлеченного для участия в эксперименте, и тем самым исключение зависимости разрабатываемого норматива от случайных величин в этой области.

Подбор исполнителей осуществляется по уровню общей выносливости и функциональной подготовленности (общей физической подготовленности). В этих целях следует применять степ-тест, основанный на методе функциональной пробы PWС170 с дозированной физической нагрузкой.

Пожарный в повседневной одежде при температуре окружающей среды 18-22°С выполняет две последовательные дозированные физические нагрузки при восхождении на ступеньки в течение 4 минут. Первая нагрузка заключается в подъеме на ступеньку высотой 25 см и спуске с нее со скоростью 20 восхождений в одну минуту под метроном, вторая (она проводится через две минуты после первой) - в подъеме на ступеньку высотой 50 см и спуске с нее при тех же условиях. Пульс прощупывается пальцем на лучевой артерии кисти руки или (при наличии аппаратуры) дистанционно. Частота сердечных сокращений (ЧСС) измеряется в начале 4-й минуты каждой из нагрузок в течение 10 секунд.

После этого для каждого пожарного, участвующего в эксперименте, рассчитывается индекс общей физической подготовленности по формуле:

 

, (1)

 

где f1 и f2 частота сердечных сокращений после первой и второй физических нагрузок за 10 с.

 

Для удобства выпишем показатели (1) в таблицу 1, произведем расчеты по формуле и полученные значения PWC170 занесем в графу 7 таблицы 2.1 для каждого участника эксперимента.

 

Таблица 2.1

 

Результаты

расчета интегрального показателя общей физической подготовленности (PWC170)

 

№ пожар-ного	f1	f2	6 (f2 - f1)	30f1	(850 - 30f1)/6(f2 - f1	PWC170	Уровень физической подготовленности
					11,1	16,1	I
...	...	...	...	...	...	...	...
n					17,2	22,2	IV

 

Получив таким образом индекс PWC170 и сопоставив его значение с данными таблицы 2.2, можно определить уровень общей физической подготовленности каждого исполнителя с учетом его возраста.

 

Таблица 2.2

 

Показатели,

характеризующие уровень физической подготовленности пожарных относительно их возраста

 

Возраст, лет	Уровень физической подготовленности
	низкая (I)	средняя (II)	высокая (III)	очень высокая (IV)
до 29	16,2	16,2-19,3	19,3-20,9	20,9
от 30 до 39	14,9	14,9-17,9	17,9-19,1	19,1
от 40 до 49	13,4	13,5-16,4	16,4-17,9	17,9
от 50 до 59	12,0	12-14,9	14,9-16,4	16,4

 

Пусть, например, у первого испытуемого индекс PWC170 равен 16.1, а у n-го испытуемого - 22.2. Сопоставление их с соответствующими показателями таблицы 2.2 для возрастной группы до 29 лет показывает, что в первом случае уровень физической подготовленности будет очень низким, то есть I, во втором (для n) - очень высоким, то есть IV. Полученные уровни проставим в графу 8 таблицы 2.1.

 

Вывод: для участия в экспериментах допускаются пожарные, имеющие среднюю и высокую физическую подготовленность, так как испытуемые этих групп имеют наиболее близкие параметры физической подготовленности.

 

2.2. Получение зависимостей освоения элементов упражнения

 

Каждое упражнение (норматив) включает в себя ряд последовательных двигательных действий (работ). Эти последовательности можно назвать составляющими элементами упражнения. Как было отмечено ранее, упражнение должно быть расчленено на такие элементы. Для каждого элемента руководитель эксперимента (наблюдатель) определяет моменты начала и конца выполнения работы: точки устанавливаются визуально или по звуку так, чтобы наблюдателем были охвачены все действия исполнителя и чтобы не было перерывов между замеряемыми элементами. Если замеряют все элементы в комплексе, подряд, то ограничиваются установлением для каждого из них конечных фиксажных точек, поскольку они уже являются начальными для последующих элементов. Например, в элементе боевого развертывания "раскатать пожарный напорный рукав" начальной фиксажной точкой будет прикосновение руки пожарного к напорному рукаву, конечной фиксажной точкой - рукав раскатан по всей длине, дальняя соединительная головка коснулась земли. Это окончание будет начальной фиксажной точкой для следующего элемента - "соединить рукава между собой".

Проведение наблюдений рекомендуется проводить через 1-1.5 часа после заступления на дежурство или приема пищи. Замеры должны проводиться в любое время суток. Это дает возможную точность значений ожидаемого времени выполнения работ как в период высокой, так и в период пониженной производительности.

Проведение хронометража сводится к регистрации результатов в наблюдательном листе хронометражной карты затрат времени на выполнение упражнений или элементов (операций), его составляющих, по установленным фиксажным точкам. Наблюдатель должен сделать отметки о всех случаях искажения замеров вследствие возникающих неполадок или ошибок самого наблюдателя.

Хронометраж выполняется непрерывным или выборочным способом. Непрерывный способ предполагает изучение всех элементов (операций), составляющих упражнение, следующих один за другим. В этом случае фиксируется текущее время окончания каждого элемента (операции) и время выполнения упражнения в целом. Выборочный способ применяется для замеров только отдельных элементов (операций) длительностью не более 10 с, а также при повторном наблюдении вместо забракованных наблюдений.

Важной составляющей освоения упражнения является модель состояний участника эксперимента. Например, сегодня можно считать установленным факт разнонаправленного влияния уровня эмоционального состояния, низкой степени знания двигательных действий в отрабатываемом элементе на результативность выполнения поставленной задачи. Принципиальной теоретической основой при освоении упражнения является выработка умения правильно и быстро осуществлять двигательные действия в структуре выполняемого упражнения или составляющего его элемента.

В начальный момент наблюдается повышение затрат времени, связанное с процессом формирования и совершенствования навыков для каждого из которых характерна своя интенсивность снижения затрат времени выполняемой работы, которую можно выразить через коэффициент интенсивности освоения (Ки):

 

, (2)

 

где Хi, Хi+10 - затраты времени на выполнение элемента упражнения, порядковые номера, которые различаются на десять единиц.

То есть, как только Ки < 0,1, с этого момента можно начинать учитывать количество наблюдений.

Следует отметить, что длительность фазы освоения может значительно сократиться за счет обучения пожарных под руководством инструктора-наставника или разделения упражнения на элементы (операции). Коллективное освоение новых упражнений пожарными в составе отделений имеет преимущество перед индивидуальным освоением.

Например, для одного из исполнителей многократность выполнения элемента составляет 20 раз, из которых значение первой величины времени выполнения составляет 7.9 с, второй - 7.4 с, третьей - 7.2 с, ...., десятой - 6.2 с, одиннадцатой - 6.4 с. Произведя расчеты по формуле (2), получим следующие коэффициенты интенсивности:

 

Ки1 = 0,21 > 0,1;

Ки2 = 0,62 > 0,1;

Ки3 = 0.13 > 0,1;

Ки11 = 0,031 < 0,1.

 

Из условия Ки < 0,1 отсчет результатов для данного исполнителя будет начинаться с Хi = 6,4 с.

Для удобства показатели интенсивности для всех исполнителей рекомендуется свести в таблицу 2.3.

 

Таблица 2.3

 

Показатели

зависимостей освоения элементов упражнения

 

№№ замеров	Для первого исполнителя	Для второго исполнителя	и т.д.
	Хi	Хi+10	Ки	Хi	Хi+10	Ки
	7,9	6,2	0,21
	7,4	6,2	0,62
	7,2	6,2	0,13
.
.
.
	6.2	6.2
	6,4	6,2	0,031
.
.
.
n

 

3. Исключение результатов, содержащих грубые погрешности

 

В ходе статистической обработки многократных наблюдений иногда выясняется, что некоторые результаты значительно отличаются от ожидаемого, то есть результат содержит грубую погрешность и его необходимо исключить из дальнейшей обработки. Доля таких результатов может достигать 10 - 15 % от общего числа измерений.

Вопрос об их исключении невозможно однозначно решить в общем виде, если это не является явной ошибкой наблюдателя. Наиболее распространенным методом исключения результатов, содержащих грубые погрешности, является расчет величины tp.

 

, (3)

 

где - "подозрительный" результат;

- средняя величина измерений Х1, Х2, ..., Хn, рассчитывается без рассматриваемого "подозрительного" результата;

S - оценка среднеквадратической погрешности (среднеквадратическое отклонение);

- модуль разностей.

 

Критерий tp служит для проверки больших отклонений от среднего, где tст - коэффициент Стьюдента, соответствующий доверительной вероятности Рд = 0.95 и определяемый по таблице 3.1.

 

Таблица 3.1

Значения

коэффициентов Стьюдента (tст), при Рд = 0.95

 

Число измерений, n								более 40
tст	3,0	2,6	2,4	2,3	2,2	2,1	2,0	1,96

 

Для расчета значения tp необходимо знать значения и S. По данным измерений Х1, Х2, ..., Хn средняя арифметическая величина

 

, (4)

 

где n - число измерений значений Xi.

 

Вычисляем оценку среднеквадратического отклонения по формуле:

 

(5)

 

Зная значение S, вместо которой подставляя ее оценку в формулу (3), получим значение tp.

Если tp > tст, то с вероятностью Рд = 0.95 можно считать , что Xi содержит грубую погрешность и его необходимо исключить. Остальные значения будут считаться статистически достоверными.

Рассмотрим конкретный пример исключения оценки грубой погрешности. При соединении водосборника со всасывающим патрубком насоса пожарного автомобиля одним пожарным проводилось 18 испытаний, в результате получены следующие значения: 3.4, 3.5, 3.6, 3.6, 3.9, 4.0 ,..., 6.0, 6.2.

Примечание: все значения записываются в вариационный ряд в порядке возрастания.

 

Пусть по данным 18-и измерений значение

 

 

Вычисляем оценку среднеквадратического отклонения S:

 

 

Подставляя это значение в формулу для расчета tp, определим, какие "подозрительные" результаты содержат грубую погрешность.

За принимаются значения, наиболее удаленные от среднего значения i (рассчитывается без "подозрительного" результата, в данном случае без значения 6.2).

 

 

 

Затем по таблице 3.1 выбирается уровень значения tст, который для n = 17 принимается 2.1. В данном случае tp > tст, то есть tp > 2.1, следовательно результат считается статистически недостоверным, его необходимо исключить.

Задачу исключения грубых погрешностей необходимо решать методом последовательных приближений к условию tp < tст, то есть оценка данного значения не содержит грубой погрешности, и проверка достоверности полученных значений прекращается. Все значения, не отвечающие этому условию, исключаются.

 

5. Определение показателя необходимого количества измерений

 

Показатель необходимого количества измерений определяется выражением:

 

, (6)

 

где tст - коэффициент Стьюдента, равный 1.96 с доверительной вероятностью Рд = 0.95;

e - ошибка эксперимента, принимается равной 10 % от средней;

S - выборочная дисперсия.

 

Среднее арифметическое числа измерений (без измерений, содержащих грубые погрешности) определяется выражением (3), выборочная дисперсия выражением:

 

, (7)

 

Подставляя эти значения в формулу (6), определим расчетное количество измерений nтр и сравним данный показатель с фактическим показателем количества измерений nф. Если nф < nтр, то количество измерений необходимо довести до требуемого, то есть должно соблюдаться условие nф > nтр.

Пусть по данным раздела 4 из 18 измерений 12 содержат грубую погрешность и из дальнейших измерений исключаются. Тогда

 

 

Подставим значение S² в формулу (6):

 

При условии nф > nтр можно сделать вывод, что при проведении эксперимента проведено достаточное количество измерений времени выполнения работы для заданного упражнения или составляющего его элемента.

Размещение

пожарно-технического вооружения в отсеках пожарных машин (учебная)

 

Вид ПТВ	Автоцистерна	Автонасос
	номер отсека	кол-во	номер отсека	кол-во
Напорный прорезиненный рукав (рукава уложены в скатках)
- диаметром 51 мм	3,6		3,6
- диаметром 77 мм			3,7
Трехходовое разветвление
Всасывающая сетка
Ключ для соединения рукавов
Ствол А
Ствол Б
Лафетный ствол
Переходные головки 66х77
51х77
Веревка спасательная
Ствол ГПС-600
Колонка пожарная
Лестница-палка
Лестница выдвижная
Лестница штурмовая
Всасывающий рукав диаметром 125 мм
Напорно-всасывающий рукав
Рукавная катушка (5 рукавов диаметром 77 мм)
Водосборник
Крюк для открывания крышки гидранта

 

Время открепления и снятия ПТВ

 

Операция	Вид ПТВ	t	± Dt
Открыть дверцу пожарного автомобиля	1,2	0,1
Открепить:	Напорный прорезиненный рукав	1,2	0,1
	Пожарную колонку	2,0	0,16
	Водосборник	2,0	0,16
	Всасывающую сетку	2,5	0,16
	Всасывающий рукав	1,7	0,16
	Ручные стволы, КИПы	1,1	0,11
	Лафетный ствол	2,8	0,16
	Штурмовую, выдвижную лестницы	1,3	0,1
	Трехходовое разветвление	2,2	0,1
	Лафетный ствол	4,0	0,45
	Ствол Б, А, ГПС-600, ГПС-200	1,5	0,13
	Крюк для открывания гидранта	1,2	0,08
Снять:	Напорный прорезиненный рукав диаметром 51, 66, 77мм	1,5	0,09
	Напорно-всасывающий рукав	5,0	0,18
	Лестницу штурмовую	4,0	0,4
	Лестницу выдвижную	5,0	0,45
	Лестницу-палку	1,0	0,09
	Колонку пожарную	4,0	0,4
	Водосборник	2,7	0,13
	КИП-8	1,0	0,03
	Разветвление	1,4	0,16
	Всасывающую сетку	2,6	0,13
	Г-600	2,2	0,2
	Рукавную катушку	5,0	0,2
	Ключи	2,0	0,2
Подняться на крышу пожарной машины	3,2	0,15
Спуститься с крыши пожарной машины	3,0	0,1

 

Время

выполнения операций с пожарно-техническим вооружением

 

№ п/п	Операции	t	± Dt
	Раскатать напорный пожарный рукав диаметром 51-77 мм на горизонтальной поверхности:
	одинарная скатка(для напорного пожарного рукава диаметром 51 мм)	4,0	0,35
	двойная скатка(для напорного пожарного рукава диаметром 77мм)	7,0	0,57
	Соединить напорные соединительные головки диаметром 51-77 мм	1,5	0,16
	Соединить напорные соединительные головки всасывающих рукавов диаметром:
	77мм	4,0	0,48
	(не резьбовые) 125-150мм	6,0	0,8
	Установить колонку на гидрант	9,0	1,0
	Открыть крышку гидранта	2,0	0,2
	Открыть колпачок гидранта	2,0	0,2
	Подать воду в колонку	13,0	0,54
	Открыть вентиль колонки	8,0	0,5
	Переместиться с рукавной катушкой на расстоянии 100 м:
	без раскатки рукавов	35,0	1,3
	с раскаткой рукавов	40,0	1,4
	Раскатать напорный рукав диаметром 51-66 мм по лестничному маршу лестничной клетки	12,0	1,1
	Закрепить напорный пожарный рукав	2,0	0,3
	Опустить спасательную веревку на 1 м	0,3	0,03
	Опустить (поднять) напорные рукава в этажах зданий на 1 м	2,0	0,08
	Размотать веревку на всасывающей сетке	10,0	1,0

 

Время

преодоления пожарным расстояния в 1 метр.

 

	Время, с
Нагрузка*	на асфальтированном участке местности	по маршам лестничной клетки на 3 м высоты здания
			спуск	подъем
	t	± Dt	t	± Dt	t	± Dt
В боевой одежде и снаряжении без ПТВ	0,2	0,03	1,6	0,2	3,2	0,3
С одним напорным пожарным рукавом диаметром, мм:
	0,22	0,02	1,9	0,2	3,4	0,3
	0,24	0,02	2,0	0,2	3,6	0,3
	0,26	0,03	2,2	0,2	3,8	0,4
С двумя напорными пожарными рукавами диаметром, мм:
	0,25	0,024	2,2	0,2	3,8	0,4
	0,29	0,03	2,6	0,3	4,1	0,4
	0,30	0,034	3,0	0,25	4,5	0,5

 

*переноска рукавного разветвления или одного всасывающего рукава приравнивается к одному рукаву диаметром 51 мм;

переноска пожарной колонки - к двум рукавам диаметром 51 мм;

переноска лафетного ствола - к двум рукавам диаметром 77 мм.