2024 年 06 月 18 日
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科研亮点:基于状态树方法的急诊功能抗震韧性评价
发布时间:2021/10/21
研究背景:
      世界卫生组织(WHO)指出,卫生保健系统在灾后必须能够保持正常运转并提供重要的医疗卫生服务。然而,医疗系统在地震中往往也是容易遭受损伤的系统之一。医疗设施的损伤使得医院尤其是急诊部门震后的功能恢复能力较差。尽管已有不少抗震韧性评估方法,但关于功能指标的量化仍存在分歧,不同系统功能的定义和量化问题仍未得到解决。本文将急诊系统故障树模型与成功路径结合,建立了医院急诊功能状态树模型,基于状态树方法定义了急诊部门的系统易损性,以震后归一化可用工作线路数量定义系统功能,建立了急诊部门功能量化指标,采用蒙特卡罗模拟方法量化复杂易损性及抗震韧性,并与精确解对比,验证了蒙特卡洛模拟方法的准确性。
研究方法及结果:
      (1) 状态树方法基于故障树模型(图1)和成功路径建立系统状态树模型(图2),可以通过状态树直接考虑系统内各构件对系统功能的影响。本文基于急诊系统状态树模型定义了系统功能及易损性,通过修复路径考虑构件楼层分布及修复序列的影响,进而可以计算系统修复时间及功能变化。
      (2) 通过一个急诊功能的案例分析对某医院急诊部门的抗震韧性进行了量化评价。利用直接计算方法(精确算法)和蒙特卡洛模拟方法进行系统易损性分析,两种方法的对比验证了本文方法的准确性。
      (3) 基于修复路径对构件修复后系统残余功能及所需修复时间进行了量化评价(图3),通过分析各构件对系统功能的影响确定了系统内的关键构件。基于韧性曲线对急诊功能的抗震韧性进行评价,结果表明系统抗震韧性仍有待提高。
      该成果发表在国际权威期刊《Structural Safety》(Shang Qingxue, Wang Tao*, Li Jichao. Seismic resilience assessment of emergency departments based on the state tree method [J]. Structural Safety, 2020, 85:101944. doi:10.1016/j.strusafe.2020.101944.)(IF:4.522,*通讯作者)。

图1 急诊功能故障树模型

图2 急诊功能状态树模型

图3 各修复序列对应的功能及修复时间 (a) 修复序列完成后对应的系统残余功能 (b) 修复序列完成后的系统功能提升 (c) 各修复序列对应的修复时间