人員疏散能力模擬分析軟件進(jìn)行醫(yī)院疏散模擬

關(guān)鍵詞：人員疏散能力模擬分析軟件、Pathfinder人員疏散能力模擬分析軟件、消防安全評(píng)估軟件

1.介紹

醫(yī)院建筑具有功能復(fù)雜、設(shè)備繁多、人流量大、煙囪效應(yīng)和疏散人員行動(dòng)較慢等特點(diǎn)，其特點(diǎn)決定了醫(yī)院建筑較其它建筑潛伏著更多的火災(zāi)隱患，一旦醫(yī)院發(fā)生火災(zāi)，經(jīng)濟(jì)損失和生命財(cái)產(chǎn)損失巨大,而且造成較大的社會(huì)影響。近年來(lái),大型醫(yī)院建筑迅速增加，為火災(zāi)防治工作帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。 建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生大量的煙霧，煙霧中有毒有害氣體是火災(zāi)傷亡的主要原因，人員死亡多數(shù)是因?yàn)槲胗卸居泻Φ幕馂?zāi)煙氣所致，火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣使人們?cè)谑枭r(shí)看不清疏散標(biāo)志和周?chē)h(huán)境，甚至辨不清疏散方向，找不到安全出口，影響安全逃生。因此，開(kāi)展醫(yī)院建筑物煙氣擴(kuò)散規(guī)律研究，對(duì)煙流的溫度、濃度以及可見(jiàn)度隨時(shí)間的發(fā)展而變化以及煙流的蔓延進(jìn)行模擬，了解和掌握煙氣擴(kuò)散規(guī)律，并圍繞火災(zāi)等緊急情況下人員疏散規(guī)律，進(jìn)行疏散研究，對(duì)醫(yī)院建筑開(kāi)展性能化防火設(shè)計(jì)，更好地滿足醫(yī)院建筑的防火設(shè)計(jì)要求。并可據(jù)此得到行之有效的安全疏散應(yīng)急預(yù)案，配備切實(shí)可行的安全疏散指揮和管理方法，對(duì)保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全意義重大。 

2.Pathfnder輔助疏散

醫(yī)院的緊急疏散設(shè)備是給需要幫助和行動(dòng)不便的病人使用的。Pathfnder2017.1增加了對(duì)輔助疏散的支持，如所示圖1。

圖1.使用輪椅和床的輔助疏散示意圖

定義輔助疏散場(chǎng)景時(shí)，Pathfnder使用以下概念：

• 助手:幫助其他居住者的居住者。
• 客戶:由助手幫助的居住者。客戶可能需要多個(gè)助手并擁有相關(guān)的車(chē)輛形狀(默認(rèn)車(chē)輛包括輪椅和床，但新的形狀可由用戶指定)。
• 組*助理小組。每個(gè)助理一次只能在一個(gè)團(tuán)隊(duì)中，但以后可以切換到另一個(gè)團(tuán)隊(duì)。任何數(shù)量的團(tuán)隊(duì)可以同時(shí)幫助每個(gè)客戶。

通過(guò)以下方式支持輔助疏散行為系統(tǒng)因此疏散場(chǎng)景可以包括不同的順序和目標(biāo)。一些可能性包括：

• 助理幫助客戶完成整個(gè)撤離過(guò)程。這可能包括在得到幫助的同時(shí)訪問(wèn)多個(gè)中途站或特定的延誤。
• 助手只幫助客戶進(jìn)行部分疏散，比如坐在輪椅上的乘客只需要幫助下樓梯。
• 助手分階段幫忙。例如，一個(gè)助理團(tuán)隊(duì)將客戶移動(dòng)到一個(gè)位置，然后另一個(gè)團(tuán)隊(duì)將居住者移動(dòng)到另一個(gè)位置。

在疏散模擬過(guò)程中，客戶(患者)請(qǐng)求幫助，然后可用的助手幫助客戶按照客戶的行為進(jìn)行疏散。如果其他客戶需要幫助，助理將返回并繼續(xù)幫助客戶，直到全數(shù)人撤離。

3.根特醫(yī)院模擬

在這篇文章中，我們將復(fù)制根特醫(yī)院的兩個(gè)疏散模擬，正如奧菲·亨特的論文中所描述的模擬醫(yī)院疏散并且在訓(xùn)練有素的醫(yī)院工作人員使用移動(dòng)輔助設(shè)備疏散行動(dòng)不便人員的性能分析和數(shù)值模擬。（亨特、蓋拉和勞倫斯2013)

正如論文中所描述的，“數(shù)據(jù)是從32個(gè)試驗(yàn)中收集的，在這些試驗(yàn)中，一名受試者被疏散到根特大學(xué)醫(yī)院的11層樓，使用四種常用的運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備:擔(dān)架、搬運(yùn)椅、疏散椅和救護(hù)單。”（亨特、蓋拉和勞倫斯2013)。利用這些數(shù)據(jù)，使用不同的設(shè)備、不同數(shù)量的工作人員以及男性/女性團(tuán)隊(duì)對(duì)28名患者的撤離進(jìn)行了模擬。

我們將復(fù)制兩個(gè)場(chǎng)景：(1)、白班女性團(tuán)隊(duì)使用疏散椅，(2)、夜班男性團(tuán)隊(duì)使用擔(dān)架。

3.1.模型詳細(xì)信息

圖2顯示了要疏散的醫(yī)院樓層的基本幾何圖形。在此圖中，某些尺寸(如走廊門(mén)寬度)是通過(guò)縮放圖形來(lái)估計(jì)的。圖3顯示樓梯的幾何圖形。樓梯的關(guān)鍵尺寸是每一步都有一個(gè)臺(tái)階17.5厘米和一連串的29厘米，每段樓梯有12個(gè)樓梯，樓梯的寬度為1.4米扶手之間。

圖2.帶有患者的地板11的幾何形狀(亨特、蓋拉和勞倫斯2013)

圖3.樓梯和樓梯平臺(tái)幾何圖形(亨特、蓋拉和勞倫斯2013)

椅子、擔(dān)架和疏散助手的幾何圖形如所示圖4.疏散椅在移動(dòng)時(shí)只需要一名助手，而擔(dān)架需要四名助手。椅子和擔(dān)架的尺寸由(亨特、蓋拉和勞倫斯2013)。助手相對(duì)于椅子和擔(dān)架的位置被估計(jì)。在Pathfnder的移動(dòng)過(guò)程中，車(chē)輛和助手的幾何包絡(luò)用于檢測(cè)碰撞。包絡(luò)通過(guò)從車(chē)輛中心畫(huà)一條線穿過(guò)輔助中心然后延伸來(lái)定義20厘米從該行的助理中心，如所示圖5。

圖4.疏散椅和擔(dān)架助手的尺寸和位置

圖5.運(yùn)動(dòng)的碰撞包絡(luò)

圖6顯示了根特醫(yī)院模型的完整幾何圖形，以及擔(dān)架撤離模擬中助手和病人的位置。該模型代表11樓的疏散。在這種情況下，疏散小組中有四名男性成員。它們開(kāi)始位于1號(hào)樓梯井附近。有28名病人需要幫助。這意味著這四名助手總共需要走7趟樓梯。

圖6.顯示疊加在導(dǎo)航網(wǎng)格上的平面圖的醫(yī)院模型

圖7為病人和助手提供max移動(dòng)速度。當(dāng)助手獨(dú)立移動(dòng)時(shí)，他們使用分配給他們的速度。當(dāng)助手幫助病人時(shí)，他們以病人的速度移動(dòng)。在Pathfnder中，當(dāng)在拐角處或接近門(mén)口時(shí)，移動(dòng)模型會(huì)導(dǎo)致速度變慢。

圖7.助手和客戶(患者)的移動(dòng)速度

3.2.樓層疏散的結(jié)果

兩種場(chǎng)景用于疏散樓層上的全數(shù)人員:

1. 使用疏散椅的日班女隊(duì)員。
2. 使用擔(dān)架的夜班男性隊(duì)員。

在醫(yī)院里，日班由七名助手組成。使用疏散椅進(jìn)行疏散準(zhǔn)備需要兩名助手，但在疏散椅子的過(guò)程中只需要一名助手。為了表示一名助手正忙著準(zhǔn)備病人，疏散椅的模擬假設(shè)只有六名助手參與了疏散運(yùn)動(dòng)。對(duì)于夜班，只有四名助手，在疏散期間，每個(gè)擔(dān)架需要四名助手。

接下來(lái)，您可以在FEMTC 2016年演講中看到從時(shí)間15:57開(kāi)始的擔(dān)架撤離的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)視頻用奧菲·亨特模擬醫(yī)院疏散。

圖8總結(jié)結(jié)果

Pathfnder是在轉(zhuǎn)向模式下運(yùn)行的，在這種模式下，乘客使用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來(lái)移動(dòng)和與他人互動(dòng)。這種模式試圖盡可能地模仿人類(lèi)的行為和運(yùn)動(dòng)。在圖8出埃及記的結(jié)果來(lái)自(亨特、蓋拉和勞倫斯2013)，手的計(jì)算使用中給出的移動(dòng)速度圖7。

圖8.模擬結(jié)果摘要

不出所料，Pathfnder的疏散時(shí)間比人工計(jì)算的要長(zhǎng)，因?yàn)槿斯び?jì)算不包括由于通過(guò)門(mén)或在樓梯上轉(zhuǎn)彎而導(dǎo)致的任何減速。對(duì)于疏散椅的情況，Pathfnder的結(jié)果比建筑物疏散計(jì)算短12%。這可能是因?yàn)镻athfnder不包括延遲，例如開(kāi)門(mén)的時(shí)間，這些都包括在建筑物出埃及記的計(jì)算中。對(duì)于拉伸器的情況，Pathfnder的結(jié)果比建筑物出埃及計(jì)算慢10%。這可能是由于在著陸時(shí)擔(dān)架被打開(kāi)時(shí)，Pathfnder中的運(yùn)動(dòng)模式顯著降低了速度。考慮到在Pathfnder和建筑物疏散中運(yùn)動(dòng)建模的基本差異，計(jì)算的疏散時(shí)間可以認(rèn)為是相同的。

4.文獻(xiàn)學(xué)

亨特、奧菲、埃德溫·加利亞和彼得·勞倫斯。2013.“訓(xùn)練有素的醫(yī)院工作人員使用移動(dòng)輔助設(shè)備疏散行動(dòng)不便人員的性能分析和數(shù)值模擬。”火災(zāi)和材料39(4):407–29。https://doi.org/10.1002/fam.2215。