地铁安全性评估开题汇报.ppt

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王晓纯白玉星校外导师：

邓正贤选题意义n随着城市的现代化发展，地铁的作用和地位也越来越重要。

目前城市的地铁人员集中，空间结构较复杂，地下逃生难度也较大，所以地铁的防火，消防，以及疏散，都成为了很重要的问题。

n1987年，伦敦最大的地铁站失火，造成30人死亡，多人受伤。

n2003年2月，韩国发生了特大地铁火灾事故，在历史上都是罕见的，原因是有人放火，造成了196人死亡，147人受伤，损失了大概3200万人民币。

车内起火后，车站的电力系统立刻自动断电，站内一片漆黑，列车门因断电无法打开。

车内没有自动灭火装置。

n正当大火烧起来的时候，刚好驶进站台的对面一趟列车也因停电而无法动弹。

大火迅速蔓延过去，两列车的12节车厢全被烈火浓烟包围。

人们乱作一团，有的拼命撬门，有的四处寻找逃生的出口。

慌乱中，许多乘客因浓烟窒息而死。

浓烟不仅从地铁出口向地面上的街道扩散，而且顺着通风管道蔓延至地下商场。

n多年来，多个国家都发生过地铁事故，因地铁事故死亡、受伤的人也有不少。

地铁的空间较狭小，所以管理措施也增加了复杂性和难度。

因此地铁火灾的预防，以及减少火灾损失，做好疏散工作，具有十分重要的意义。

国外研究现状n国际间普遍采取的防火措施是：

地铁车站和地铁隧道采用钢筋混凝土结构，不用可燃物料，地铁车辆也不用可燃材质装修；地铁车站和地铁隧道内安装火灾报警系统、自动灭火应急排烟系统、火灾应急广播系统、应急照明系统、安全疏散出口和诱导指示标志等。

n国外对地铁火灾的发生从不同角度进行了研究，比如对材料的研究、车辆的燃烧特性、烟气增长特性、模拟通风对车辆燃烧的影响、烟气中有毒成分生成量分析、研究新式的低烟电缆、以及隧道和固定设施的防火、加宽或者设置多条楼梯以利于人员的疏散，消防救援方法和策略以及自救原则等等。

国外普遍采用做法n在1990年左右，巴黎交通公司花费了4亿法郎和大概十年的时间，建立了防火和灭火对策。

经费的70%用于车辆。

他们主要致力于建筑物和车辆的设计。

他们对于墙体、楼梯、柱的选择也用了防火型材料。

隧道内还设置了人行通道，更加利于疏散。

他们研究了不易燃材料，还研究了烟雾的传播。

对于一些不易燃材料，可能会产生更多的烟雾，降低人们的可见度。

他们把灯罩都更换了，列车的地板也更换了，并且车厢的座位材料也更换了。

国外普遍采用做法n美国在每个地铁车站安装了一套化学物质侦测系统，如果有人恶意在地铁投放燃油，就可以提前察觉，防止火灾事态扩大。

n德国在16个城市建有地铁，共有2800条列车线、全长500公里，隧道内每300米就有一个紧急出口，隧道上方有强制型排烟机和烟火侦测器以及自动喷水设施，车厢的电线也已改为不燃性电线，德国技检局（TUV）曾派员固定检查，而车厢一旦着火可以忍受半个小时以上不会爆炸。

国外普遍采用做法n日本提倡地铁不染化，无论是地铁车站，还是车厢，都采用不燃材料。

列车车厢采用防火材料。

此外，再地铁的隧道内，目前都装有消火栓及排烟设备。

为了和消防救援人员联系，隧道内还装有无线电通讯设施。

在东京所有的地铁站里，都装有监视器。

另外，在车站月台上，都有紧急按钮，若客人发现有意外状况，可以按下按钮。

n在俄国，研究人员正在开发一种阻燃型列车座椅，即使有人故意点火，它也不会燃烧。

国内研究现状n我们的地铁设计规范的更新，新规范对耐久性规定更为详细。

新规范中偶然荷载增加了人防荷载，荷载规定也更加详细。

新规范中，混凝土等级普遍提高一级，以C35为主。

高等院校的研究人员针对不同类型建筑物火灾情况下的人员安全疏散问题进行了相应的模拟和分析研究。

有的学者也指出，站台通向站厅的楼梯是整个疏散过程的瓶颈，楼梯的疏散能力主要受人员流量和楼梯的有效宽度所制约，所以合理的楼梯设计是解决问题的重点。

国内研究现状n目前北京每年也在地铁上投入很多资金，这其中包括防火装置。

隧道内有排烟装置，火灾发生时，可以把烟排向站台。

每个站台都有灭火器。

国内研究现状n国内也有不少对地铁实例进行模拟的文献，从安全疏散容量和人员疏散时间对地铁进行安全性评估。

模拟各个工况下的烟气流动规律，以及通风排烟的优化，很多学者和研究者也对我国各大城市的地铁做了调查，有的调查了地铁人流情况，有的用计算机对地铁做了仿真模拟，包括模拟人员疏散，各种烟气下的工况，并给地铁的防火和疏散提出了一些宝贵的意见和建议。

近几年，各大高校的研究生也对地铁防火及疏散做了研究。

北京宋家庄地铁的烟气控制研究n通风排烟设计：

10号线的排烟系统设计：

站台轨顶有两台排烟风机，共有三条轨顶排烟道，分开设置；站台左右两端有两台隧道排烟风机，隧道排烟口各自独立设置。

如图n烟控系统设计：

站台上任意处发生火灾后，均需依靠轨顶排烟口进行排烟，排烟模式与烟控区域划分有关。

当站台上发生5mw的列车火灾后，烟气将沿着轨行区进行蔓延，因此烟控区域的设计为：

沿轨行区将站台n站台划分为2个烟控区域，并在这些烟控区域内设置各自独立的火灾报警器，从而实现任意烟控区域内的报警器均可联动开启与之对应的轨行区排烟口以及隧道排烟口。

n火灾场景设置：

10号线车站为地下二层双岛三线车站，因此列车火灾考虑2个火源位置，分别位于轨1与轨2的中部，站台火灾考虑位于轨2与轨3之间。

对于同一火源位置，可能存在多种可能的烟控方案，即站台顶轨排烟口与隧道排烟口的不同组合开启方案。

通过对比不同可能方案的排烟效果，并结合地铁车站烟气控制的要求，最终确定合理可靠的烟控方案。

表1中场景1与场景2以及场景5与场景6设置的目的是：

比较轨顶排烟+隧道排烟的模式与仅轨顶排烟的模式之间的烟控区别；场景3与场景4设置的目的是比较不同的轨顶排烟口方案对烟气控制的影响。

以下给出场景1和场景2烟气控制模拟结果n1场景1中站台轨顶排烟口将烟气控制在轨1区域内，只有少量烟气蔓延至相邻的站台区域，能见度大于10m。

2场景2中开启了轨顶排烟口与隧道排烟口，烟气控制的范围与场景1基本一致，只是主要疏散楼梯口的补风速度高于场景1。

因此建议地铁车站列车着火后，采用车站轨顶排风+隧道排风的模式进行烟气控制。

北京五棵松火灾安全评估五棵松为典型的双层岛式站台，具有一定的代表意义。

站厅层有四个出口楼梯与外界相连。

站台两侧区域各有一台站台风机，南北轨道两侧各有一台事故通风风机。

站台层利用站台层顶部空间设置送、排风道，风口位于站台层靠近隧道的一侧，沿站台纵向均匀分布，隧道上部设置轨顶风口，沿隧道纵向均匀分布，利用隧道内风机进行排烟。

n自然通风时，烟气在起火防烟分区内蓄积，同时在竖直和水平方向上流动。

随着时间的推移，烟气迅速在站台层蔓延。

且站台与外界的联系通道较少，站台内部空气供应不足，烟气浓度增大。

大部分烟气积存在站台层中。

增大对人们的威胁。

另一方面，烟气没有得到有效控制，烟气层沿楼梯向站厅层溢出，并将沿着站厅两侧的出入口楼梯向上流动，与人员疏散方向相同，使得人员的出入口成为喷烟口。

n前100S火势处于增长时期，温度没有明显变化。

200s时，升到40度。

到300s，随着烟气层高度下降，站台温度持续上升，最高达到100度。

站厅层温度也随着上升，两端疏散楼梯的温度可达70度，严重影响了疏散楼梯的使用，造成人员逃生困难。

n从模拟结果看，当车站发生火灾时，仅靠自然通风是得不到控制的。

烟气层高度降低，使得可见度持续下降，容易造成人员恐慌。

同时高温烟气的迅速蔓延，站台与站厅层的温度也快速升高，这些都妨碍了人员的疏散。

模拟结论n通过比较，场景1、2、3排烟效率依次提高。

n通过比较，场景2可以较好地抑制烟气向站厅层蔓延，但同时也使得隧道中的烟气向站台层扩散。

场景3着火隧道上方的风机进行排烟与站厅层风机一起进行送风，相对于场景2更好抑制了烟气向站台层的蔓延。

场景3各种参数都优于其他模式，因此为较好的通风模式。

研究内容n用FDS软件模拟地铁的火灾，模拟出烟气扩散过程，以及各种有害物的成分及浓度。

针对具体的工程实例算一下在火灾情况下，需要的具体的疏散时间，以及疏散过程中存在的问题，找到有没有相应的解决方案。

并用pathfinder找出准确的安全疏散时间。

试着研究现有的国内外防火及疏散规范。

把广州（工程实例所在地）和北京地铁的防火及疏散尽可能做一下对比。

研究内容n模拟包括：

n对有害气体浓度的模拟，对烟气能见度的模拟，对火灾气体温度的模拟，通过以上模拟，找出最佳疏散路径，判断是否可以在安全疏散时间内成功撤离。

n对火灾场景进行设计，选择适宜的自动灭火设施，设计合理的排烟系统。

进度安排n1、对相关文献和国内外规范进行调研，阅读大量文献并试着读一些外文文献，并熟悉工程实例。

（2013.11-2014.1）n2、利用FDS软件对工程实例进行模拟分析。

（2014.2-2014.5）n3、利用pathfinder软件对工程实例进行疏散模拟及分析。

（2014.6-2014.8）n4、对国内外地铁设计及防火疏散规范进行对比。

（2014.9-2014.12）n5、整理模拟结果并撰写论文。

（2015.1-2015.4）研究预期成果n通过工程实例，对广州地铁在不同工况下进行火灾模拟，并算出疏散时间及疏散方法。

n根据国内外规范，试着算出安全出口的宽度等。

参考文献n1马骏驰，李杰.考虑火场环境实时作用下的人群疏散仿真研究J.中国安全科学学报,2007,17：

1-7n2彭连臣,龚学军.北京宋家庄地铁换乘车站的烟气控制研究拟J.消防技术与产品信息，2011，12.n3仲熠炜.地铁车站的火灾模拟与安全性研究D.北京交通大学,2012.n4王丽华，苏杭，地铁车站建筑防火及安全疏散设计J.北方交通，第3期.n5陈全.人在火灾中的行为规律及计算机仿真D.沈阳：

东北大学，1997.n6方勇.某地铁站火灾烟气数值模拟J.安徽建筑工业学院学报，2011,19:

2-4n7赵薇.北京西站地铁站人员疏散及烟气模拟研究D.首都经济贸易大学,2008.n8冯炼,刘应清.地铁通风网络的数值分析J.中国铁道科学，2002,23

（1）：

131-135n9王彦富，蒋军成.地铁火灾人员疏散的研究J.中国安全科学学报，2007n10田沛哲.地铁通风系统火灾研究与疏散措施D.北京:

北京工业大学,2003发展趋势n细水雾灭火技术是20世纪90年代中后期快速发展起来的，再国外地铁中应用更为广泛。

n细水雾灭火系统兼具了气体灭火系统和传统水喷淋消防系统的优点并克服了两种系统的缺点，系统使用方式更加灵活。

在未来，细水雾灭火系统会得到更广泛的应用。