地铁十字换乘车站全尺寸实验研究:Ⅰ.站厅火灾

为了全面了解在不同通风模式下地铁十字换乘车站站厅火灾发展规律,通过在8A编组地铁十字换乘车站公共站厅层开展1 MW规模的全尺寸火灾实验,对不同通风模式下换乘地铁车站站厅层公共区火灾场景下的烟气前锋到达时间、烟气扩散与沉降范围和楼扶梯处温度等参数进行分析研究。研究结果表明:在换乘线路A线站厅层发生火灾时,受到出入口自然风以及站厅层空间结构的影响,站厅内形成了由站厅北侧向南侧方向的风压,有效抑制了烟气向B线站厅扩散;通风排烟系统能够有效降低烟气扩散速率,控制烟气扩散范围和沉降高度;针对此类结构车站站厅的防排烟设计,应综合考虑通风、出入口位置和空间构筑物对火灾烟气扩散的影响,确保火灾过程中人员疏散路径和楼扶梯处烟气层高度和烟气温度处于安全水平。     

地铁十字换乘车站全尺寸实验研究:Ⅱ.站台火灾

为了解在不同通风模式下地铁十字换乘车站站台火灾发展规律,通过在地铁十字换乘车站站台开展全尺寸火灾实验,分析了不同通风模式下站台层火灾的烟气扩散速率、沉降高度和扩散范围。研究结果表明:该类型车站站台火灾烟气扩散受到建筑结构和通风条件等因素的影响;在A线路站台层发生火灾时,站台断面面积沿烟气扩散方向的缩小有效抑制了烟气向远端扩散;站台机械通风能够有效降低烟气扩散速率,控制烟气扩散区域和沉降高度;在0.5 MW火灾规模下,A线路站台火灾对B线路影响不明显。     

地铁同站台高架换乘车站火灾全尺寸实验研究—(2)站厅火灾

为了研究地铁同站台高架换乘车站火灾情况，在地铁同站台高架换乘车站站厅层应急疏散路径关键节点部位开展0.25~0.75 MW规模的全尺寸实验，结合流速、烟气温度和现场观测情况，对自然通风条件下不同部位起火时的火灾危险性进行分析。结果表明:该结构车站站厅火灾危险程度受火源规模、装修形式和通风条件的影响，站厅中部闸机附近起火时，火源阻塞了站厅中部的疏散路径，掺混大量空气的低温烟气在站厅两侧出站闸机处沉降至地面高度；楼扶梯入口处起火时，站内各区域能够形成稳定的烟气分层，人眼高度能见度较高；出入口附近起火时，受自然风的影响，火源下风向区域烟气沉降严重，人眼高度的能见度较低，不利于人员疏散；在实验火灾规模下站厅各区域沉降至危险高度的烟气最高温度为30~41℃。针对此类结构车站站厅的防排烟设计，应综合考虑出入口空间布局和吊顶形式对火灾危险性的影响，利用自然风压形成一定通风换气量，同时，应将掺混空气的低温烟气控制在较小区域内，确保人员疏散路径的能见度和烟气浓度处于安全水平。     

地铁多线换乘车站火灾模型实验研究—(2)十字换乘车站火灾

针对当前地铁十字换乘车站缺少火灾场景系统性分析和评估的问题，釆用1∶10的地铁多线换乘车站火灾实验模型，进行十字换乘车站的火灾场景设计和对应全尺寸火源热释放率0.91~2.60 MW的火灾实验，研究十字换乘车站内站厅及站台危险位置发生火灾时的优化排烟方案。结果表明:站厅一端火灾时，站厅排烟可确保中部换乘通道和站厅另一端楼梯及出口在起火6 min内不受烟气影响；站厅中部火灾时，采用站厅排烟能保障站厅两端楼梯及出口作为疏散通道的安全性。地下2层站台或地下3层站台一端楼梯口发生火灾时，采用站台排烟与站厅送风联动的模式可控制烟气在站台内的扩散范围，确保站台未起火楼梯和站厅层在起火6 min内能够作为安全疏散通道；仅采用站台排烟可以控制烟气在站台内水平方向的扩散，但在火源功率较大时烟气会通过换乘通道和楼梯进入站厅。通过模型实验验证十字换乘车站中采用站厅站台联合通风模式的有效性，并提出多种火源功率、通风模式下的烟气扩散范围和规律，为十字换乘车站的烟气控制模式优化提供了数据支撑。     

地铁多线换乘车站火灾模型实验研究-(4)换乘通道火灾*

为了研究地铁多线换乘车站换乘通道的火灾烟气扩散规律,利用1∶10的地铁多线换乘车站火灾模型装置,在换乘通道内开展多种情景下的火灾实验,对顶棚温度、烟气扩散范围等进行分析,比较不同防烟分区通风联动模式的烟气控制效果。结果表明:自然通风条件下,通道内的烟气受到“L”型的建筑结构影响,在通道的转角附近区域发生蓄积,产生局部温升较大;综合考虑两侧站厅内的烟气温度分布情况,当靠近大站厅（站厅A+B）一端和转角处起火时,采用站厅A+B送风、站厅C排烟的联动模式具有较优的烟气控制效果;当靠近小站厅（站厅C）一端起火时,站厅A+B的通风对站厅C内的气流组织形式影响小,开启站厅C内风机进行排烟能够更好地控制烟气的扩散。实验结果可以为通道换乘式车站的烟气防排烟方案提供数据支持。     

地铁同站台高架换乘车站火灾人员疏散研究

为研究地铁同站台高架换乘车站发生火灾事故的疏散模式,以具有该换乘形式的某实体车站的全尺寸火灾实验烟气扩散规律为基础,使用buildingEXODUS软件研究该车站站厅、站台、设备区、停靠列车等多个区域火灾场景下乘客疏散所需的时间。对比分析站厅中部闸机、站厅楼扶梯入口及站厅出入口附近3处发生火灾的场景,分别研究地铁车站内闸机及栅栏门、自动扶梯、应急出口等设施的运行状态对于疏散结果的影响,获取每种工况下的疏散时间,3种火灾场景下,上行扶梯关闭、所有闸机及栅栏门打开、应急出口打开能够有效减少疏散时间,火源位于楼扶梯入口时对疏散时间的影响最大;研究站台中部、站台楼扶梯入口2处发生火灾的场景下,扶梯运行状态对于疏散时间的影响,上行扶梯停止运行后的乘客疏散时间相较于扶梯上行时分别降低41%,35%;分析设备区火灾对于设备区内工作人员疏散时间与乘客疏散时间的影响,由于工作人员数量相对较少,对车站整体疏散时间影响不明显;对比分析4B编组列车车头、车中及车尾发生火灾的场景对于乘客疏散时间的影响,火源位于车中时对疏散时间的影响最大。     

双层岛式地铁站站厅全尺寸烟气温度传播规律研究*

为研究典型地下双层岛式结构地铁站站厅火灾状况下烟气温度变化规律，以南昌地铁3号线为例，分别运用PyroSim数值模拟软件和热烟测试，研究典型地下双层岛式结构地铁站站厅火灾发生6 min时间段内站厅烟气沉降时间、温度变化规律。结果表明:火灾发生6 min前，高温烟气层沉降高度主要在3.5 m及以上，烟气未沉降至能威胁人员的高度；站厅两端出入口数量不同，导致烟气呈现非对称扩散，出入口补风效果越好，烟气凝聚越少，温度越低；靠近送风口区域与附近区域相比，温度普遍较低。研究结果可为典型地下双层岛式结构地铁站站厅火灾温度传播规律研究提供参考。     

地铁多线换乘车站火灾模型实验研究-(3)平行换乘车站火灾*

为探究平行换乘车站火灾烟气扩散特性及排烟优化模式，利用1∶10地铁换乘车站模型，在公共站厅、站台、单洞单线隧道、单洞双线隧道中设计多种火灾场景，分析各区域内的顶棚温度分布情况。结果表明:公共站厅不同位置发生火灾时，各区域内的烟气蔓延特性和通风排烟效果不同；站台火灾时，打开屏蔽门能增大补风量，延缓火源上方的升温过程，降低站台内部温升，并且在联合站台及两侧隧道排烟时仅开启火源附近6个屏蔽门有利于提高排烟效率；单洞单线隧道火灾时烟气温度相对较高，单洞双线隧道火灾时，近火源区域内起火隧道和未起火隧道的烟气分布特性不同，烟气可通过打开的屏蔽门蔓延至临近站台，开启隧道排烟及站台送风后能有效减小温升幅度和烟气扩散范围。实验结果可为平行换乘车站中的火灾烟气通风控制方案提供数据支撑。     

地铁“T”形换乘车站通道火灾通风模式数值模拟研究

为研究地铁“T”形换乘车站通道火灾时站厅不同防烟分区通风系统联动模式的烟气控制效果,采用火灾动力学软件FDS构建了换乘通道内乘客行李火灾场景,对起火通道、两侧站厅通风系统和防火门不同联动模式下的顶棚烟气温度、人眼高度及危险高度的CO浓度和能见度进行计算模拟。结果表明:关闭起火通道防火门能够将烟气控制在局部区域,但会加快通道内CO浓度上升和能见度下降的速度;各防烟分区通风系统均执行排烟动作虽然会导致烟气向两侧站厅蔓延,但危险高度的能见度始终在安全逃生的最低限值以上;烟气扩散至补风防烟分区时,新鲜空气与烟气的掺混将加快烟气沉降速度,不利于人员疏散和应急救援。     

地铁高架车站站厅火灾烟气流动与控制

对于高架车站地铁火灾，危害最大的主要是下层站厅火灾燃烧产生的烟气和毒害物质的扩散形成的人员伤亡。文章结合广州市地铁4号线高架车站，对高架车站的站厅自然排烟设计进行了探讨，同时采用火灾动力学模型对站厅火灾进行了数值模拟，进而验证了防排烟设计的有效性。研究表明，高架车站的自然排烟设计应该确保楼扶梯为无烟区，需要采用两种必要的手段：（1）在楼扶梯开口四周设置挡烟垂壁，严格控制烟气进入疏散通道；（2）同时为了确保站厅火灾烟气能够及时的排放，在站厅两侧玻璃幕墙顶部设置排烟口或者利用站厅两端的轨道孔，及时供烟气自然排放至室外空间。文章进一步给出了站厅自然排烟口的大小和面积的计算方法。研究结论可为国内外类似高架车站防排烟设计提供参考。     

地铁枢纽车站大客流疏散性能评估及策略优化研究*

为分析大型地铁枢纽车站人员疏散通过能力、疏散瓶颈位置和车站疏散策略优化方案,利用数值模拟研究某大型整体式站厅枢纽换乘车站人员疏散过程。研究结果表明:楼扶梯和出入口是车站疏散过程中的关键瓶颈,当疏散通过能力较大的出入口E或楼扶梯组8停止使用时,导致站厅疏散时长和站台疏散时长大幅增加;采用引导乘客均匀使用各楼扶梯疏散以及站厅增加应急出口等优化措施,可显著提高车站疏散效率。     

地铁车站站台火灾时端门开启模式研究

地铁站台发生火灾时,屏蔽门的开关模式对站台火灾烟气流动的影响至关重要。运用FDS软件对某地铁站台进行数值仿真计算,分析了不同端门开闭模式下火灾烟气的温度、扩散区域、沉降高度、在楼扶梯开口处的流速及可用安全疏散时间等特征参数,并对屏蔽门火灾模式进行了验证。结果表明:端门开启模式下,在站台两端区域及楼扶梯开口处火灾烟气均沉降至危险高度,不利于人员安全疏散;端门开启模式使烟气加速向站台两端纵向流动,但不能及时排出,导致烟气在站台两端区域加速混合与沉降,地铁工程不宜采用此种模式。     

地铁站细水雾幕挡烟效果的数值模拟研究

地铁站台层发生火灾时,烟气会从站台层经过楼扶梯开口蔓延至站厅层,因此, 楼扶梯开口处的挡烟效果对人员安全疏散影响重大。通过搭建全尺寸地铁站数值模拟模 型,对细水雾幕和排烟系统作用下楼扶梯开口处的挡烟效果进行了模拟研究,结果表明 :当仅设置挡烟垂壁时,挡烟垂壁有一定的蓄烟作用,但仍有大量烟气通过楼扶梯开口 从站台层蔓延至站厅层;设置细水雾幕可在一定程度上阻止烟气通过楼扶梯开口从站台 层蔓延至站厅层,有效降低烟气温度,但由于细水雾向下的冲量破坏烟气层的稳定性, 使得细水雾幕附近的烟气层高度降低;同时设置细水雾幕和排烟系统可实现良好的挡烟 效果,在楼扶梯的中段附近已基本不受火灾烟气的影响。     

分离式深埋地铁车站的火灾烟气运动及防控

为确定大埋深新型分离式地铁车站火灾情形下的合理通风排烟模式和排烟参数,以站厅和站台通过扶梯长通道相连的深埋地铁车站为研究对象,采用数值模拟方法分析火灾发生时在深埋车站内不同区域,车站和扶梯通道内烟气的运动过程及其防控方式。结果表明:对站台层与站厅层、长通道火灾的有效应急响应所需排烟参数相差较大,所需风机匹配运行的排烟模式也不相同;站台层火灾的排烟需采取车站与隧道风机的合理匹配运行模式,站厅层和长通道内的火灾则只需开启站厅排烟风机即能使楼梯口的风速达到临界风速的要求;所提出的排烟模式和排烟参数适用于该类型车站的火灾防排烟设计。     

地铁同站台高架换乘车站火灾全尺寸实验研究-(4)设备区火灾

为了研究地铁同站台高架换乘车站的设备区火灾,在某同站台高架换乘车站的设备区开展现场火灾实验,对设备区走廊顶棚烟气温度、烟气沉降作用和危险高度烟气温度变化情况进行分析。研究结果表明:设备区火灾烟气扩散过程受火源位置、外界自然风压、安全出口分布和开启情况的影响较大。安全出口均开启时,自然风下风向的烟气蓄积作用较为明显,顶棚烟气温度较高,火灾危险性较大;火灾过程中,设备区大部分走廊区域均能形成稳定的烟气分层,烟气层高度为2.4~2.8 m,自然通风条件下大部分区域烟气沉降最低高度在1.5 m以下,部分区域可降至地面高度,开启排烟风机后升高至1 m以上;设备区走廊区域起火时,在0.125 MW的火灾规模下,烟气扩散区域危险高度处的最高温度达到45℃;设备房间内起火时,在0.06 MW的火灾规模下,经过填充和沉降过程,扩散至走廊区域的烟气温度较低,危险高度处的烟气最高温度为32℃,火灾危险性较低。在含多个走廊和房间的设备区火灾防排烟设计中,应考虑起火位置和不同季节自然风对疏散路径火灾危险性的影响。     

地铁同站台高架换乘车站火灾全尺寸实验研究-(1)火灾场景设计

为研究地铁同站台高架换乘车站火灾烟气蔓延特性和防排烟技术，对具有该换乘形式的某实体车站进行全尺寸火灾实验方案设计，结合车站通风排烟模式和列车运行模式，对站厅层、站台层和设备区分别设计不同规模的火灾场景，同时在站内各防烟分区设计安装烟气温度测量装置和流速测试装置，实现同站台高架换乘车站不同结构空间内烟气危险性参数的实时测量。按照本文设计的实验方案在该车站开展了一系列全尺寸实验，后续的研究中将详细介绍不同火源规模、火源位置、通风方式和列车运行模式下的实验结果。     

地铁多线换乘车站火灾模型实验研究—(1)模型装置设计

为研究地铁网络化运营枢纽车站火灾烟气扩散特征和防排烟技术，根据工程资料和标准规范对典型多线换乘车站进行1∶10火灾实验模型设计，并依据设计方案完成车站模型主体结构和通风排烟系统的搭建，同时在各个防烟分区设计安装温度、流速、烟气浓度和热辐射测量装置，可实现对“T”形、“十”形和“L”形换乘等不同换乘形式车站的火灾场景模拟和危险参数测量。研究结果表明:该模型装置能够开展一系列针对不同换乘形式和通风模式的火灾实验，对于全面揭示大型换乘车站火灾烟气运动规律、验证并优化火灾防排烟设计方法、支撑复杂结构枢纽车站火灾烟气控制技术具有重要意义。     

地铁车站及隧道全尺寸火灾实验研究(3)—车站隧道火灾

为了研究烟气在地铁车站隧道内的蔓延特征,及在车站隧道通风排烟系统、区间隧道通风排烟系统及车站公共区通风排烟系统联合排烟情况下烟气控制效果,在一地铁车站隧道内开展了全尺寸火灾实验.实验研究了车站隧道顶部横向排烟作用下的烟气扩散规律,及烟气的温度变化,分析了屏蔽门开关状态下烟气与空气的卷吸混合特性,及区间风机的气流组织对通风排烟的影响.实验结果对于地铁车站隧道火灾防排烟设计提供了数据支持.     

地铁同站台高架换乘车站火灾全尺寸实验研究—(3)站台火灾

为了研究地铁同站台高架换乘车站台火灾情况,通过在某同站台高架换乘车站的大空间站台层区域开展0.25~1 MW规模的现场火灾实验,对烟气温度、烟气层高度和烟气蔓延时间进行分析,并建立了该类型车站站台区域顶棚烟气分布和烟气扩散时间的经验模型。研究结果表明:站台不同高度顶棚下方烟气温度呈指数分布趋势,且温度衰减速率随火源功率的增加而降低;受火源位置、顶棚结构和自然排烟的影响,站台层不同部位的烟气层高度有所差异,起火站台的烟气层高度在火源附近较高,在纵向方向呈逐渐降低的趋势,未起火站台火源断面位置处的烟气层高度较低,在纵向方向呈逐渐升高的趋势,现场应急救援和客流疏散中应充分重视未起火站台的危险性,同时防排烟设计应尽可能提高站台顶部排烟口总面积以降低烟气在扩散过程中的质量流量;烟气蔓延时间受火源功率的影响较大,在纵向方向与扩散距离呈线性增长趋势,随着火源功率的增加,烟气扩散速度逐渐升高,在0.25,0.5和1 MW的火灾规模下烟气扩散速度分别为0.33~0.4,0.41~0.43和0.45~0.81 m/s。     

半地下有轨电车车站火灾自然排烟模式研究

为确定半地下有轨电车车站火灾情况下自然排烟模式的排烟效果,以某城市有轨电车典型车站为研究对象,采用数值模拟法建立全尺寸模型进行计算,研究半地下有轨电车车站在列车火灾情况下采用自然排烟模式时,车站空间内温度分布、排烟口与楼扶梯口流速等特征参数演化特征,分析半地下有轨电车车站火灾发生时,采用自然排烟模式的气流流场、烟气运动过程及控制效果。研究结果表明:在半地下有轨电车车站采用自然排烟模式,在规定时间(6 min)内烟气未降至危险高度处,自然排烟模式可用于该类车站通风排烟设计;自然排烟模式下气流组织主要由火灾烟气热浮力控制,无法保持稳定的气流组织与楼扶梯口的补风流速,具有一定的局限性。