深埋地铁岛式站点火灾模型实验研究(2)--列车火灾

列车停靠站台时一旦发生火灾,火灾烟气将向站台和区间隧道空间蔓延.尤其对于深埋地铁车站,如何控制车站列车火灾是地铁设计过程中必需解决的科学问题之一.这里,笔者利用深埋地铁车站模型实验台研究了列车停靠在站台时发生火灾情况下,火灾烟气蔓延规律,分析了火灾烟气有效控制方案,研究结果有利于火灾时深埋车站排烟模式的选择.     

地铁浅埋岛式站台列车火灾烟气蔓延的数值模拟研究

地铁车站及地铁列车为人流密集的公众聚集场所,一旦发生火灾事故,伤亡损失往往非常惨重。地铁作为现代化的城市轨道交通工具,承担着越来越重要的大客流运输任务。因此,深入开展地铁火灾安全的研究有助于地铁安全管理工作。针对地铁浅埋岛式站台列车火灾情况,利用数值模拟-场模拟方法,研究浅埋岛式站点内烟气横向流动和不同站层间的烟气纵向蔓延规律。分析烟气在隧道、站台及站厅内蔓延时烟气温度、有毒气体浓度、可见度等特征参数的分布情况;探讨了火灾时浅埋岛式站点内有效的气流组织形式,隧道排烟系统的运行模式;该研究结论有助于同类型的地铁车站的设计和运营管理。     

基于安全等级的地铁车站火灾人员安全疏散方案及其工程应用

地铁火灾安全特别是大型复合地铁车站的火灾安全得到了广泛关注,合理有效的车站人员疏散方案设计是保障地铁车站火灾时人员安全的关键所在.针对地铁车站人员疏散特点,以人员安全疏散准则和现行地铁设计规范为基础,融合了火灾安全工程学的性能化人员疏散设计思路,分别将事故疏散时间和烟控可用安全疏散时间划分为三个等级,综合形成了四类人员疏散安全等级标准,并在此基础上提出了框架性的基于安全等级的地铁车站火灾人员安全疏散方案设计流程.该流程着重采用了自动扶梯反转及列车辅助疏散等措施提高人员的安全性,并结合某大型复合地铁车站的工程案例验证了该疏散方案的可行性.该文的研究工作可为地铁车站人员疏散设计和应急预案制定提供参考.     

采用全高非封闭式屏蔽门地铁车站站台速度场的测试和分析

在沈阳地铁二号线世纪广场站的站台层设置多个测点,利用多通道热球式风速仪进行站台层风速的测试,分析站台两端、扶梯口及站台中部各断面速度场的变化规律。测试结果表明,对于北方严寒地区采用全高非封闭式屏蔽门地铁车站,受列车活塞风影响,列车进出站时站台各测点最大风速瞬时可达到3.7m/s,站台平均风速不超过2.5m/s,活塞风持续时间200s,地铁站台的风速可以满足规范的要求,活塞风可以对站台起到辅助通风的作用。     

深埋地铁防排烟设计研究

地铁深埋敷设减少了对路面交通、高层建筑的影响，减少了房屋拆迁量，改善区间施工条件，但同时也对地铁站点的通风、排烟设计的安全性提出了更高的要求。文章结合广州市地铁6号线线路深埋敷设条件，对多层结构深埋车站的通风排烟系统设计进行了探讨，同时采用火灾动力学模型分别对深埋车站站台火灾、列车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，深埋车站排烟系统的设计方案可以在扶梯开口处形成至少1．5m／s的向下流速；发生站台行李火灾和车站列车火灾时，排烟系统可以有效地控制烟气不向站厅蔓延，确保火灾时的站台层以上区域为无烟区和安全区；疏散楼梯间可保持微正压和无烟气进入；深埋车站排烟系统可以保证火灾时的人员可用安全疏散时间ASET大于6分钟。文章结论可为国内外类似深埋车站排烟系统提供参考。     

轨顶排烟口对地铁地下车站火灾排烟效果影响研究

为了研究取消轨顶风口对地铁地下车站火灾防排烟的影响，采用CFD方法，针对全封闭站台门系统和全高站台门系统2种典型地铁车站，模拟车站公共区火灾和车站列车火灾发生时，有无轨顶风口对车站内排烟效果的影响。研究结果表明:针对车站公共区火灾，无论是全封闭站台门还是全高站台门系统，取消轨顶排烟口对公共区烟气温度、可见度、CO浓度等影响较低；但针对车站列车火灾，取消轨顶排烟口对公共区烟气温度、可见度、CO浓度均具有较大影响，排烟效果下降较多。     

城际列车活塞风对地下车站排烟效果的影响

列车在区间隧道行进过程中,空气受挤压作用会在隧道内形成活塞风,活塞风对烟气扩散有一定的影响.为探明携火列车停站后活塞风衰减过程及其对车站轨行区上排烟系统的排烟效果影响规律,采用Fluent软件中的动网格模拟技术及Layering方法更新网格,对城际列车着火驶向地下车站及城际列车静止着火进行了仿真计算.结果表明:1)对比不同站台类型隧道列车停站后活塞风衰减过程,进站端活塞风风速均高于出站端且均在5 min后达到稳定;2)对比有无活塞风情况下地下车站排烟效果,无活塞风情况下地下车站排烟效率呈对称分布,有活塞风时地下车站排烟效率呈不对称分布;3)对比不同站台类型隧道的地下车站排烟效果,有活塞风情况下岛式站台隧道的排烟系统总排烟效率高于侧式站台隧道总排烟效率;4)岛式站台隧道无活塞风工况总排烟效率一直维持在85％左右,有活塞风工况排烟系统总排烟效率在4 min以后增至85％,最高达到90％;侧式站台隧道排烟系统总排烟效率在5 min以后增至80％左右.研究结果可为城际地下铁路车站的排烟系统设计提供参考.     

地铁火灾全尺寸实验研究进展综述

全尺寸实验是验证和优化地铁火灾烟气扩散理论和防排烟设计方法的重要手段。为系统了解地铁火灾全尺寸实验研究成果并预测其发展趋势,回顾和综述国内外地铁火灾全尺寸实验研究进展,主要包括地铁列车、隧道、车站和停车场等场景的全尺寸火灾实验对烟气控制技术发展的推动作用;展望未来地铁火灾全尺寸实验研究重点向大型复杂枢纽车站、复杂结构隧道、不同制式列车和附属工程的发展趋势。研究表明:当前的研究重点主要是利用全尺寸实验支撑单线和两线换乘车站及隧道的防排烟设计、列车火灾热释放速率设计曲线的修正,在集成测试方法、扩大实验规模和结合火灾大客流疏散方面仍存在一定不足,是下一步研究应重点关注的问题。     

地铁车站火灾风险的概率模糊评估研究

火灾风险评估是为了有效预防和减少火灾的发生.在对地铁车站火灾风险定量描述的基础上,从火灾发生概率和火灾危害性2个一级指标出发,建立地铁车站火灾风险概率模糊评估模型,并以某地铁车站为实例论述该模型的应用.评估得出,该地铁车站火灾风险隶属矩阵为(0.11,0.27,0.41,0.21),依据最大隶属度原则,该地铁车站的火灾风险等级为“一般风险”;依据“赋值法”,该地铁车站安全评价得分为82.19,对应安全等级为“一般”.二者结论一致,也与该地铁车站的实际安全状况相符.     

地铁侧式车站列车火灾排烟模拟研究

利用火灾动力学模拟方法,对地下一层地铁侧式车站列车火灾的烟气蔓延规律和排烟效果进行了模拟研究。首先生成了地铁车站的三维模型,基于通风排烟系统的事故运行方案,对列车火灾烟气扩散过程、气流组织模式和烟气参数进行了计算模拟。模拟表明：排烟系统启动后,中间隧道的两端向内形成了大于5m/s的流速,屏蔽门处流速为站台流入隧道,可有效阻碍烟气进入站台区域,烟气排放主要通过车站轨顶风口排放,烟气在500s左右进入站台,排烟系统有效减缓烟气在站台的下降时间,为列车内乘客疏散提供了可用的安全疏散时间。     

典型地铁火灾场景中烟气蔓延与控制研究

地铁是现代化的城市轨道交通工具,承担着越来越重要的大客流运输任务,是城市现代化程度的重要指标。随着城市地铁的迅速发展,作为人流密集的公众聚集场所且处于地下的空间,地铁灾害问题愈来愈引起人们的重视。近年来,地铁火灾成为火灾科学界研究的热点。本文针对地铁火灾的特点,设计特定情况下的地铁火灾场景,利用FDS模拟地铁车站的三维烟气流场,对地铁车站火灾烟气的蔓延情况及烟气控制系统对烟气的控制效果进行了研究,通过分析烟气蔓延的过程和特点,得出了无机械送排风或无挡烟装置难以保证人员从站台层向站厅层安全疏散,特别是当站台中部发生火灾时,只有机械送排风和挡烟设施配合使用才可以有效地控制烟气和温度的研究结论。旨在对有效防控地铁火灾和人员疏散的研究提供一定参考。     

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。     

深埋岛式地铁车站站台火灾时烟气蔓延数值分析

随着我国地铁的发展,未来部分地铁的发展空间属于埋深较大,经过老城区时须穿越大片房屋桩基,地质条件复杂,施工难度大,工程实施上线路和车站均需要较大的埋深。因此,深入开展深埋地铁站点火灾安全研究有助于地铁安全管理工作。笔者针对地铁深埋岛式站台火灾,利用数值模拟方法,研究深埋岛式站点内烟气横向流动和不同站层间的烟气纵向蔓延规律。分析烟气在隧道、站台及站厅内蔓延时烟气温度、有毒气体浓度、可见度等特征参数的分布情况;同时探讨了火灾时深埋岛式站点内有效的气流组织形式,隧道排烟系统的运行模式。所获的研究结论有助于同类型的地铁车站的设计和运营管理。     

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。     

地铁站火灾烟气三维动态场模拟

由于城市地铁的建设在我国迅速发展,地铁站的火灾防范和安全疏散成为一个重要的研究课题。为了探讨地铁站火灾烟气的发展流动规律,笔者根据我国大多数现有地铁站的建筑结构模式建立了双层地铁车站的物理模型,并采用CFD的方法完成了火灾烟流三维动态的场模拟。在模拟中采用Rosseland辐射模型,将火源设定为放热量随时间变化的热源。计算结果表明在没有机械通风的情况下,烟气6分钟就将充满整个地铁站,人员难以在规范要求的时间内安全疏散。该研究成果可以为地铁站火灾发生时人员的安全疏散及烟气的控制提供一定的理论基础。     

地铁车厢纵火模拟试验火灾特性研究

在考虑人为恐怖袭击行为情况下,采用地铁车厢实体模型研究了地铁车厢在纵火情况下的火灾场景特性,得出了地铁车厢在模拟火灾中的热释放速率、烟气浓度、温度、烟密度的变化规律。试验结果表明,一节车厢最大热释放速率为5MW左右,如果两侧沙发同时引燃,其最大热释放速率可达10MW。在纵火试验中,火灾发生、发展和蔓延速度明显较快,燃烧较猛烈,高峰瞬时释放出的CO、CO2浓度及试验过程中的总浓度明显较高;NO、SO2、HCN集中在瞬间释放出来而造成瞬时浓度较高。烟气主流是沿着而不贴着屋顶向外蔓延的。因此火灾危险性很高。     

地铁运营工况点型探测器探测性能试验研究

为了解地铁运营期点型探测器受活塞风的影响及其适应性和设置方式,采用碎纸、棉绳和聚氨酯塑料试验火,在地铁站台进行初期火灾探测实体试验。对2种类型点型探测器在模拟运营工况与夜间停运工况的适应性进行对比分析,同时,针对设置镂空格栅吊顶地铁车站,研究点型探测器在吊顶上下不同安装位置时的响应性能。试验结果表明:列车运行产生的活塞风扰乱烟气的上升和扩散运动,对阴燃火源烟气影响显著,有烟明火烟气能较快地通过格栅空隙到达中板;在地铁运营工况条件,烟温复合探测器响应性能表现不理想,不同空间安装的点型感烟探测器报警时间与报警数量均较停运工况发生变化。设置镂空格栅吊顶车站站台层公共区运营期使用点型感烟探测器进行保护时,应当贴中板和贴格栅吊顶双层安装。     

“T”型地铁换乘站多点火灾工况下综合火灾危险性研究

为探究大型地铁站多线路火灾场景中的综合危险性,采用火灾动力学软件FDS构建“T”型换乘站全尺寸模型,对不同火源位置、不同火源功率以及是否开启地铁排烟风机等12组工况进行数值模拟;采用性能化方法确定可用疏散时间,并通过综合火灾风险评估方法计算各工况总安全指数。结果表明:1号线站厅层和2号线站台层双点火灾为最不利火灾场景;1号线站台层和2号线站厅层双点火灾为相对安全火灾场景;火源功率的增大会增加地铁火灾危险性,但不同火源位置工况中的安全指数变化趋势相似;排烟模式开启前,1号线站厅层火灾会导致较大的火灾危险性;排烟模式开启后,地铁总安全指数显著上升且安全指数变化趋势改变,此时2号线站台层火灾会导致较大的火灾危险性。