人员疏散能力模拟分析软件进行医院疏散模拟

关键词：人员疏散能力模拟分析软件、Pathfinder人员疏散能力模拟分析软件、消防安全评估软件

1.介绍

医院建筑具有功能复杂、设备繁多、人流量大、烟囱效应和疏散人员行动较慢等特点，其特点决定了医院建筑较其它建筑潜伏着更多的火灾隐患，一旦医院发生火灾，经济损失和生命财产损失巨大,而且造成较大的社会影响。近年来,大型医院建筑迅速增加，为火灾防治工作带来了新的挑战。 建筑物发生火灾时产生大量的烟雾，烟雾中有毒有害气体是火灾伤亡的主要原因，人员死亡多数是因为吸入有毒有害的火灾烟气所致，火灾产生的烟气使人们在疏散时看不清疏散标志和周围环境，甚至辨不清疏散方向，找不到安全出口，影响安全逃生。因此，开展医院建筑物烟气扩散规律研究，对烟流的温度、浓度以及可见度随时间的发展而变化以及烟流的蔓延进行模拟，了解和掌握烟气扩散规律，并围绕火灾等紧急情况下人员疏散规律，进行疏散研究，对医院建筑开展性能化防火设计，更好地满足医院建筑的防火设计要求。并可据此得到行之有效的安全疏散应急预案，配备切实可行的安全疏散指挥和管理方法，对保障人们的生命财产安全意义重大。 

2.Pathfnder辅助疏散

医院的紧急疏散设备是给需要帮助和行动不便的病人使用的。Pathfnder2017.1增加了对辅助疏散的支持，如所示图1。

图1.使用轮椅和床的辅助疏散示意图

定义辅助疏散场景时，Pathfnder使用以下概念：

• 助手:帮助其他居住者的居住者。
• 客户:由助手帮助的居住者。客户可能需要多个助手并拥有相关的车辆形状(默认车辆包括轮椅和床，但新的形状可由用户指定)。
• 组*助理小组。每个助理一次只能在一个团队中，但以后可以切换到另一个团队。任何数量的团队可以同时帮助每个客户。

通过以下方式支持辅助疏散行为系统因此疏散场景可以包括不同的顺序和目标。一些可能性包括：

• 助理帮助客户完成整个撤离过程。这可能包括在得到帮助的同时访问多个中途站或特定的延误。
• 助手只帮助客户进行部分疏散，比如坐在轮椅上的乘客只需要帮助下楼梯。
• 助手分阶段帮忙。例如，一个助理团队将客户移动到一个位置，然后另一个团队将居住者移动到另一个位置。

在疏散模拟过程中，客户(患者)请求帮助，然后可用的助手帮助客户按照客户的行为进行疏散。如果其他客户需要帮助，助理将返回并继续帮助客户，直到全数人撤离。

3.根特医院模拟

在这篇文章中，我们将复制根特医院的两个疏散模拟，正如奥菲·亨特的论文中所描述的模拟医院疏散并且在训练有素的医院工作人员使用移动辅助设备疏散行动不便人员的性能分析和数值模拟。（亨特、盖拉和劳伦斯2013)

正如论文中所描述的，“数据是从32个试验中收集的，在这些试验中，一名受试者被疏散到根特大学医院的11层楼，使用四种常用的运动辅助设备:担架、搬运椅、疏散椅和救护单。”（亨特、盖拉和劳伦斯2013)。利用这些数据，使用不同的设备、不同数量的工作人员以及男性/女性团队对28名患者的撤离进行了模拟。

我们将复制两个场景：(1)、白班女性团队使用疏散椅，(2)、夜班男性团队使用担架。

3.1.模型详细信息

图2显示了要疏散的医院楼层的基本几何图形。在此图中，某些尺寸(如走廊门宽度)是通过缩放图形来估计的。图3显示楼梯的几何图形。楼梯的关键尺寸是每一步都有一个台阶17.5厘米和一连串的29厘米，每段楼梯有12个楼梯，楼梯的宽度为1.4米扶手之间。

图2.带有患者的地板11的几何形状(亨特、盖拉和劳伦斯2013)

图3.楼梯和楼梯平台几何图形(亨特、盖拉和劳伦斯2013)

椅子、担架和疏散助手的几何图形如所示图4.疏散椅在移动时只需要一名助手，而担架需要四名助手。椅子和担架的尺寸由(亨特、盖拉和劳伦斯2013)。助手相对于椅子和担架的位置被估计。在Pathfnder的移动过程中，车辆和助手的几何包络用于检测碰撞。包络通过从车辆中心画一条线穿过辅助中心然后延伸来定义20厘米从该行的助理中心，如所示图5。

图4.疏散椅和担架助手的尺寸和位置

图5.运动的碰撞包络

图6显示了根特医院模型的完整几何图形，以及担架撤离模拟中助手和病人的位置。该模型代表11楼的疏散。在这种情况下，疏散小组中有四名男性成员。它们开始位于1号楼梯井附近。有28名病人需要帮助。这意味着这四名助手总共需要走7趟楼梯。

图6.显示叠加在导航网格上的平面图的医院模型

图7为病人和助手提供max移动速度。当助手独立移动时，他们使用分配给他们的速度。当助手帮助病人时，他们以病人的速度移动。在Pathfnder中，当在拐角处或接近门口时，移动模型会导致速度变慢。

图7.助手和客户(患者)的移动速度

3.2.楼层疏散的结果

两种场景用于疏散楼层上的全数人员:

1. 使用疏散椅的日班女队员。
2. 使用担架的夜班男性队员。

在医院里，日班由七名助手组成。使用疏散椅进行疏散准备需要两名助手，但在疏散椅子的过程中只需要一名助手。为了表示一名助手正忙着准备病人，疏散椅的模拟假设只有六名助手参与了疏散运动。对于夜班，只有四名助手，在疏散期间，每个担架需要四名助手。

接下来，您可以在FEMTC 2016年演讲中看到从时间15:57开始的担架撤离的相应实验视频用奥菲·亨特模拟医院疏散。

图8总结结果

Pathfnder是在转向模式下运行的，在这种模式下，乘客使用转向系统来移动和与他人互动。这种模式试图尽可能地模仿人类的行为和运动。在图8出埃及记的结果来自(亨特、盖拉和劳伦斯2013)，手的计算使用中给出的移动速度图7。

图8.模拟结果摘要

不出所料，Pathfnder的疏散时间比人工计算的要长，因为人工计算不包括由于通过门或在楼梯上转弯而导致的任何减速。对于疏散椅的情况，Pathfnder的结果比建筑物疏散计算短12%。这可能是因为Pathfnder不包括延迟，例如开门的时间，这些都包括在建筑物出埃及记的计算中。对于拉伸器的情况，Pathfnder的结果比建筑物出埃及计算慢10%。这可能是由于在着陆时担架被打开时，Pathfnder中的运动模式显著降低了速度。考虑到在Pathfnder和建筑物疏散中运动建模的基本差异，计算的疏散时间可以认为是相同的。

4.文献学

亨特、奥菲、埃德温·加利亚和彼得·劳伦斯。2013.“训练有素的医院工作人员使用移动辅助设备疏散行动不便人员的性能分析和数值模拟。”火灾和材料39(4):407–29。https://doi.org/10.1002/fam.2215。