人員疏散能力模擬分析軟件進行醫院疏散模擬

關鍵詞：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、消防安全評估軟件

1.介紹

醫院建筑具有功能復雜、設備繁多、人流量大、煙囪效應和疏散人員行動較慢等特點，其特點決定了醫院建筑較其它建筑潛伏著更多的火災隱患，一旦醫院發生火災，經濟損失和生命財產損失巨大,而且造成較大的社會影響。近年來,大型醫院建筑迅速增加，為火災防治工作帶來了新的挑戰。 建筑物發生火災時產生大量的煙霧，煙霧中有毒有害氣體是火災傷亡的主要原因，人員死亡多數是因為吸入有毒有害的火災煙氣所致，火災產生的煙氣使人們在疏散時看不清疏散標志和周圍環境，甚至辨不清疏散方向，找不到安全出口，影響安全逃生。因此，開展醫院建筑物煙氣擴散規律研究，對煙流的溫度、濃度以及可見度隨時間的發展而變化以及煙流的蔓延進行模擬，了解和掌握煙氣擴散規律，并圍繞火災等緊急情況下人員疏散規律，進行疏散研究，對醫院建筑開展性能化防火設計，更好地滿足醫院建筑的防火設計要求。并可據此得到行之有效的安全疏散應急預案，配備切實可行的安全疏散指揮和管理方法，對保障人們的生命財產安全意義重大。 

2.Pathfnder輔助疏散

醫院的緊急疏散設備是給需要幫助和行動不便的病人使用的。Pathfnder2017.1增加了對輔助疏散的支持，如所示圖1。

圖1.使用輪椅和床的輔助疏散示意圖

定義輔助疏散場景時，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?？蛻艨赡苄枰鄠€助手并擁有相關的車輛形狀(默認車輛包括輪椅和床，但新的形狀可由用戶指定)。
• 組*助理小組。每個助理一次只能在一個團隊中，但以后可以切換到另一個團隊。任何數量的團隊可以同時幫助每個客戶。

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

• 助理幫助客戶完成整個撤離過程。這可能包括在得到幫助的同時訪問多個中途站或特定的延誤。
• 助手只幫助客戶進行部分疏散，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，一個助理團隊將客戶移動到一個位置，然后另一個團隊將居住者移動到另一個位置。

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

3.根特醫院模擬

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

正如論文中所描述的，“數據是從32個試驗中收集的，在這些試驗中，一名受試者被疏散到根特大學醫院的11層樓，使用四種常用的運動輔助設備:擔架、搬運椅、疏散椅和救護單。”（亨特、蓋拉和勞倫斯2013)。利用這些數據，使用不同的設備、不同數量的工作人員以及男性/女性團隊對28名患者的撤離進行了模擬。

我們將復制兩個場景：(1)、白班女性團隊使用疏散椅，(2)、夜班男性團隊使用擔架。

3.1.模型詳細信息

圖2顯示了要疏散的醫院樓層的基本幾何圖形。在此圖中，某些尺寸(如走廊門寬度)是通過縮放圖形來估計的。圖3顯示樓梯的幾何圖形。樓梯的關鍵尺寸是每一步都有一個臺階17.5厘米和一連串的29厘米，每段樓梯有12個樓梯，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.樓梯和樓梯平臺幾何圖形(亨特、蓋拉和勞倫斯2013)

椅子、擔架和疏散助手的幾何圖形如所示圖4.疏散椅在移動時只需要一名助手，而擔架需要四名助手。椅子和擔架的尺寸由(亨特、蓋拉和勞倫斯2013)。助手相對于椅子和擔架的位置被估計。在Pathfnder的移動過程中，車輛和助手的幾何包絡用于檢測碰撞。包絡通過從車輛中心畫一條線穿過輔助中心然后延伸來定義20厘米從該行的助理中心，如所示圖5。

圖4.疏散椅和擔架助手的尺寸和位置

圖5.運動的碰撞包絡

圖6顯示了根特醫院模型的完整幾何圖形，以及擔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。它們開始位于1號樓梯井附近。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.顯示疊加在導航網格上的平面圖的醫院模型

圖7為病人和助手提供max移動速度。當助手獨立移動時，他們使用分配給他們的速度。當助手幫助病人時，他們以病人的速度移動。在Pathfnder中，當在拐角處或接近門口時，移動模型會導致速度變慢。

圖7.助手和客戶(患者)的移動速度

3.2.樓層疏散的結果

兩種場景用于疏散樓層上的全數人員:

1. 使用疏散椅的日班女隊員。
2. 使用擔架的夜班男性隊員。

在醫院里，日班由七名助手組成。使用疏散椅進行疏散準備需要兩名助手，但在疏散椅子的過程中只需要一名助手。為了表示一名助手正忙著準備病人，疏散椅的模擬假設只有六名助手參與了疏散運動。對于夜班，只有四名助手，在疏散期間，每個擔架需要四名助手。

接下來，您可以在FEMTC 2016年演講中看到從時間15:57開始的擔架撤離的相應實驗視頻用奧菲·亨特模擬醫院疏散。

圖8總結結果

Pathfnder是在轉向模式下運行的，在這種模式下，乘客使用轉向系統來移動和與他人互動。這種模式試圖盡可能地模仿人類的行為和運動。在圖8出埃及記的結果來自(亨特、蓋拉和勞倫斯2013)，手的計算使用中給出的移動速度圖7。

圖8.模擬結果摘要

不出所料，Pathfnder的疏散時間比人工計算的要長，因為人工計算不包括由于通過門或在樓梯上轉彎而導致的任何減速。對于疏散椅的情況，Pathfnder的結果比建筑物疏散計算短12%。這可能是因為Pathfnder不包括延遲，例如開門的時間，這些都包括在建筑物出埃及記的計算中。對于拉伸器的情況，Pathfnder的結果比建筑物出埃及計算慢10%。這可能是由于在著陸時擔架被打開時，Pathfnder中的運動模式顯著降低了速度。考慮到在Pathfnder和建筑物疏散中運動建模的基本差異，計算的疏散時間可以認為是相同的。

4.文獻學

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