【地铁火灾及应急疏散探究文献综述4500字】

地铁火灾及应急疏散研究国内外文献综述1地铁火灾研究现状火灾过程中会产生热量、毒性气体等火灾产物，并由于地铁车站的空间环境密闭、设施结构复杂，使得火灾产物在地铁车站内迅速扩散，影响人员的疏散，因此，掌握火灾对人员疏散的影响关键在于确定火灾环境下火灾产物的扩散机理，从而分析火灾产物对人员疏散的影响[2]。国外已有学者通过建立地铁火灾模型开展相关研究，例如，Drysdale等人以伦敦国王十字站为研究对象，通过建立该地铁站1:15的实体模型模拟研究站内发生火灾时自动扶梯井道效应REF_Ref67169893\r\h[3]；Rie等人基于某地铁站为原型，通过建立1:40的模型试验台研究地铁车站内部机械排烟模式的排烟效果REF_Ref67170604\r\h[4]。国内方面，已有研究单位通过建立地铁站实体试验模型对地铁站火灾危险性开展了一系列研究分析。中国科学技术大学通过建立小尺寸地铁火灾试验台对地铁车站火灾顶棚射流的最高温度进行预测分析研究REF_Ref67170846\r\h[5]；中国安全生产科学研究院通过建立地铁试验模型模拟分析地铁深埋车站发生火灾时的部分参数情况REF_Ref67170913\r\h[6]；四川消防研究所在所搭建的地铁试验台上设置站厅和轨行区等不同的火灾场景，并对不同的场景下的地铁火灾进行模拟分析REF_Ref67170932\r\h[7]。通过构建地铁实体等比模型开展现场火灾和人群疏散试验对地铁站火灾人员疏散研究的条件较高，并且现实火灾案例的相关数据也难以捕获，故目前进行地铁火灾研究的主要途径是通过火灾模拟软件进行模拟研究。目前，火灾数值模拟主要有专家系统（Expert System）、区域模型（Zone Model）、场模型（Field Model）、网络模型（Network Model）和混合模型（Hybrid Model）REF_Ref67171035\r\h[8]，主要火灾模拟软件包括FDS、FIRECAM、SMARTFIRE、CESARE-RISK、BRI和KOBRA-3D等REF_Ref67171073\r\h[9]。EdisonBrock等人运用计算机模拟分析了芝加哥地铁隧道火灾的场景，并在此基础上建立了用以计算列车活塞效应的公式REF_Ref67171100\r\h[10]；Park等人利用FDS模拟软件模拟研究了地铁车站排烟模式下的烟气蔓延过程，并结合实际情况提出了站台排烟最佳方案REF_Ref67240639\r\h[11]；BariS等运用Fluent模拟软件，对综合管廊内火灾烟气浓度及温度变化规律进行研究REF_Ref67240651\r\h[12]；陈兆强等基于某岛式车站的实际运行现状和防排烟设施，通过FDS模拟软件构建该地铁站的火灾仿真模型，对该车站进行火灾数值模拟和排烟方式研究REF_Ref66794926\r\h[13]；陈静等人运用FDS模拟站台楼梯设置空气幕的情形，模拟研究结果表明在楼梯口设置空气幕比站厅送风能更好起到防烟效果且最佳出口风速在4-6m/s之间REF_Ref67240680\r\h[14]；陈柯成等运用FDS软件构建某地铁站的火灾仿真模型，通过对该地铁站的温度、风速等数据进行实地测量，确定火灾仿真模型模拟所需的边界条件，运用湍流大涡模拟方法和信息传递接口对地铁站台进行模拟研究REF_Ref67240751\r\h[15]；李建等选取某地铁站台研究对象，构建该地铁站站台局部模型，重点针对站内楼梯通道口处温度、站台区域顶棚和各楼梯通道口烟气层高度、火灾过程中一氧化碳和能见度的变化展开研究REF_Ref67240762\r\h[16]；田娟荣等在CFD模拟结果的基础上建立某地铁站站台仿真模拟模型，通过改变站台有无屏蔽门模拟研究屏蔽门设置对烟气扩散的影响作用REF_Ref67240770\r\h[17]；王方舜采用CFD模拟软件构建某管廊的电缆火灾仿真模型，模拟研究不同电缆火灾工况下管廊内烟气浓度、温度及CO浓度的分布规律情况REF_Ref67240778\r\h[18]；钱喜玲以西安市某地下综合管廊为研究对象，运用Fluent模拟软件模拟研究天然气火灾的烟气运动规律及温度场分布特性REF_Ref67240786\r\h[19]；杜长宝通过FDS软件建立缩小尺寸的管廊火灾模型，模拟研究不同纵向风速对火灾烟气蔓延及温度场分布的影响，并结合前人的研究结果提出了无量纲临界风速预测模型REF_Ref67240795\r\h[20]；陈立清运用FDS软件建立重庆市某一实际综合管廊仿真模型，分析不同通风工况下管廊内火灾烟气蔓延及热释放速率的规律特点REF_Ref67240801\r\h[21]。2应急疏散研究现状国内外人员应急疏散的相关研究已开展多年，且研究内容主要可分为三大部分：第一，通过对人员实际应急疏散过程的观察或组织人员进行应急疏散演练，得出人员疏散过程中的相关数据为应急疏散方案制定提供参考，但人员实际应急疏散过程中的相关数据较难获取，且组织人员进行应急疏散演练的难度较大；第二，运用数学建模的方法从热力学和流体力学等角度对人群行为建立疏散模型，对人员疏散的过程进行宏观研究；第三，运用计算机仿真技术直观地展现人员疏散过程的真实情况，从而开展对人员疏散进行仿真研究，这也是近年来研究人群疏散的热门方向REF_Ref67260266\r\h[22]。目前，Anylogic、Pathfinder、Legion、Simwal、Bildingexodus、Evacnet、Steps等人员疏散仿真模拟软件已在人员应急疏散领域得到了广泛的应用，并得到众多研究人员的认可，应急疏散仿真模型主要包括流体力学模型；气体动力学模型；社会力模型；元胞自动机模型；智能体模型；基于网络模型REF_Ref67260278\r\h[23]。Helbing首创性地指出模拟人群群体疏散行为效应自组织性的社会力模型，在该模型中，疏散人员的心理、人员之间、疏散人员与环境之间是相互作用的，模拟研究得其之间的关系符合非线性耦合的Langevin运动方程REF_Ref67260294\r\h[24]。李彩凤分别选取北京机场线直线电机车辆和机场线东直门站为调研车型和调研站点，通过调研过程中实际测得的数据与Legion仿真模拟所得数据对比的方式，对运用人员疏散仿真模拟软件Legion研究乘客乘降效率的可行性进行研究验证REF_Ref67260311\r\h[25]；I.Zeiler通过对奥地利中心火车站站内客流数据进行分析并采用Logit模型进行函数拟合，运用人员疏散软件Legion建立该地铁站仿真模型进行了客流仿真模拟，对乘客路径选择的影响因素进行了研究REF_Ref67260323\r\h[26]。FernandezR等基于某车站现有公共空间设施设备布局，提出了以乘客服务所用时间为评价指标的的8种车站公共空间内设施设备布局优化方案，并运用人员疏散软件Legion对各种优化方案的优化结果进行仿真分析，根据客流仿真结果对优化方案进行选择REF_Ref67260336\r\h[27]。影响人员应急疏散的因素众多，且这些因素都是相互关联、共同作用的，其中地铁站内空间结构、人员应急心理活动和行为特征、疏散过程中的关键瓶颈等对站内人员应急疏散具有较大影响。在众多影响因素中，疏散人员本身生理特性和心理状况的影响是最具复杂性和不确定性的。美国的Virkler与Elayadath于1994年通过数据统计分析，探讨人员步速-密度-流量间的相关性REF_Ref67260351\r\h[28]；BryanJ.L采用问卷调查和访谈的方式，从基本信息、发生火灾时所处位置、逃生方式和路径选取等方面对经历过火灾的人员进行调查，运用所得数据对火灾时人员行为反应特征进行分析研究REF_Ref67260369\r\h[29]；DrikHelbing等采用调查问卷法对人员在常态和恐慌下的行为特征以及心理调查，并对所得数据进行对比分析，最后根据所得数据分析结果对人员恐慌下的疏散过程进行仿真模拟REF_Ref67260384\r\h[30]；J.L.Pauls首创“演习法”，经过疏散演练的方法获取人员行为反应与心理状态的准确数据，并研究不同的楼梯宽度对人员疏散速率、流速、及人员逃生行为的影响REF_Ref67260414\r\h[31]REF_Ref67260415\r\h[32]REF_Ref67260416\r\h[33]；王芳等对地铁火灾安全疏散过程中人员的恐慌行为、教育程度，燃烧产物的危害以及客流量大小、疏散路径的数量、距离和疏散瓶颈等影响地铁火灾安全疏散的因素进行分析REF_Ref67260428\r\h[34]；张婷婷运用Pathfinder模拟对人员结构和数量、对地铁站熟悉程度、出口宽度、行走速度、避让对策、预动作时间等人员疏散效率影响因素进行模拟研究，并运用方差分析对各因素的影响程度进行分析REF_Ref67260439\r\h[35]。国内外已有众多学者对地铁站疏散过程中站内结构对人员疏散的影响展开了研究。许伟伟等人对国内外近年来有关地铁站火灾应急疏散的研究内容和结果进行梳理，对地铁站火灾疏散中的烟雾特点、人员应急心理反应和行为特征、疏散过程中的瓶颈和疏散路径等人员疏散影响因素进行分析研究，得出站台层与站厅层连接的楼梯是影响疏散的关键瓶颈REF_Ref67260458\r\h[36]；刘畅运用Anylogic仿真软件对站内不同人员结构的疏散情况进行仿真研究，同时通过改变楼梯宽度、闸机台数研究站内环境对人员疏散的影响，研究表明人员结构不同对人员疏散过程产生的影响较小，而楼梯宽度和闸机台数是影响人员疏散的关键限制性因素REF_Ref67260466\r\h[38]；李颖通过设置不同客流量下自动扶梯在正常运行和停止运行两种状态进行模拟研究，表明自动扶梯正常运行可以节省疏散时间，提高疏散效率REF_Ref67260475\r\h[39]；鲁丽莉通过Anylogic仿真软件模拟分析不同楼梯数量、人员结构比例、出口数量三个影响因素对与疏散时间和人流密度的影响，研究表明疏散楼梯数量和出口数量对人员疏散的影响较大，而不同人员结构比例下人员疏散差别较小REF_Ref67260481\r\h[40]。由于影响人员应急疏散的因素众多，目前已有学者针对如何降低影响程度开展了相关研究。韩延彬利用计算机人群仿真技术，从分析影响行人路径规划的环境信息入手，开展面向人群疏散的动态路径规划模型及方法研究，最终提出了一种基于信息共享算法的行人疏散路径动态规划方法引导人群疏散REF_Ref67260492\r\h[41]；郭宝樑结合火灾现场的实际信息，使用改进双向A*算法和改进蚁群算法分别对火灾应急疏散智能系统中的动态导向标志和动态疏散示意图进行了相关研究，在二维和三维的楼层模型基础上进行实验仿真。同时使用Pathfinder疏散仿真软件对火灾应急智能疏散系统规划出的路径和传统疏散系统规划出的路径进行人群疏散仿真对比，验证其可行性REF_Ref67260511\r\h[42]。张明锐引入沉浸式VR技术改进了SP调查方法，并使用该方法开展了乘客路径选择行为实验工作，分析构建了轨道交通站内乘客动态路径选择行为模型，并以某地铁站为对象，使用Legion软件构建了晚高峰期间的客流仿真模型，对比分析既有的固定比例的静态路径选择模型与所建立的乘客动态路径选择行为模型对地铁站内客流分布的影响REF_Ref67260524\r\h[43]。杜桂圆通过蜂群算法规划人群疏散路径，对人群疏散过程进行仿真，通过仿真情况来反映疏散过程中可能出现的问题，以粒子群算法中的觅食公式中的历史最优解、全局最优解、惯性解与新增的视野最优蜂作为影响因素，共同作用于跟随的飞行，减少跟随蜂个体对引领蜂个体的盲目选择，从而达到简化个体疏散路径、提高疏散效率的目的REF_Ref67260533\r\h[44]。参考文献中国城市轨道交通协会.中国城市轨道交通年度统计分析报告：2019[M].北京：中国统计出版社，2013.朱娟秀.考虑火灾动态影响的地铁车站疏散设施系统优化配置理论与方法[D].成都：西南交通大学，2018.DrysdaleD.D,MacmillanA.JR,ShilittoD.King’sCrossfire:Experimentalverificationofthe’trencheffect’[J].FireSafetyJournal,1992,18(1):75-82.Dong-HoRie.Astudyofoptimalventmodeforthesmokecontrolofsubwaystationfire[J].TunnelingandUndergroundSpaceTechnology.2006.21(3):300-301.马纪军，安超，张丽荣.不同火源功率对列车火灾影响的FDS数值模拟[J].大连交通大学学报，2011，（32）6:1-4.MengN,HuL,WuL,YangL,ZhuS,ChenL,TangW.Numericalstudyontheoptimizationofsmokeventilationmodeattheconjunctionareabetweentunneltrackandplatforminemergencyofatrainfireatsubwaystation[J].TunnellingandUndergroundSpaceTechnology,2014,40:151-159.吴振坤，张和平，盛业华，陈震，胡浩，姚斌等.地铁站内空气幕防烟效果的数值模拟研究[J].火灾科学，2013,22（1）：31-35.杨洁.多房间多层建筑火灾烟气流动的数值模拟及排烟设计[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学,2005.王晓静.砖木结构老式筒子楼的火灾危险性研究[D].武汉：中国地质大学（武汉），2020.夏蕊.地铁火灾烟气流动与人员疏散研究[D].淮南：安徽理工大学，2019.ParkW.H，KimD.H，ChangH.C.Numericalpredictionsofsmokemovementinasubwaystationunderventilation[J].Tunnelling&UndergroundSpaceTechnologyIncorporatingTrenchlessTechnologyResearch,2006,21(3):304-304.BariS,Nase