多火源地铁站的火灾模拟及烟气特性分析

为探究岛式地铁站火灾环境下的烟气蔓延规律，本文以某岛式地铁站为研究对象，用Pyrosim建立地铁火灾模型，观测多火源场景下地铁火灾的发展过程，研究其楼梯和出口附近的烟气能见度、烟气温度、烟气高度和温度的变化规律。研究发现：火源分布位置均匀的情况下，烟气温度的扩散具有对称性；地铁火灾燃烧初期，靠近外部火源的楼梯附近的烟气能见度会在下降的过程出现回升的现象；在火灾达到充分发展阶段时，车站中部的一氧化碳浓度回落的幅度更加明显；110 s后，烟气高度开始波动，逐渐趋于稳定，地铁火灾发展到燃烧增长阶段，烟气温度的上升开始到威胁人身安全。

随着世界城市化进程的发展，高度发达的城市中，人口密度逐渐加大，城市公共交通的建设要求也随之提高。在众多交通工具中，地铁具有占地面积小、载客量大、运行稳定、环保节能等优点，是大多数人出行的最佳选择。然而，地铁同时也具有人流量大、拥堵情况易发、疏散时间长的特点，一旦发生火灾，极易造成重大的伤亡事故[1]。表1 中整理了世界各国的部分地铁火灾事件[2] [3]。

Table 1. Sorting out some subway accidents at home and abroad 表1. 国内外部分地铁事故整理 时间 事件 2003 年2 月 韩国大邱某地铁站发生人为纵火，造成198 人死亡，146 人受伤。

2003 年12 月 中国上海某地铁站其相邻的商场起火，烟气蔓延至地铁站。

2006 年7 月 美国芝加哥某地铁脱轨起火，152 人受伤。

2013 年6 月 俄罗斯莫斯科某地铁站电源线故障，造成52 人受伤，约4500 人紧急疏散。

2014 年5 月 韩国军埔站高压绝缘子爆炸，11 人受伤。

2015 年1 月 美国华盛顿某地铁发生火灾，造成1 人死亡，2 人受伤。

2016 年10 月 日本东京某地铁站通风口内不明物质燃烧，地铁停运。

2018 年6 月 英国伦敦某地铁站因为电子设备过热爆炸，地铁站内大量浓烟蔓延。

2019 年10 月 中国香港多个地铁站发生认为纵火，地铁瘫痪。

在地铁火灾研究中， Cui [4]等使用“FDS + Evac” (Fire Dynamics Simulation + Evacuation)仿真模型， 研究火灾与疏散人员之间的相互作用对疏散结果的影响；Meng [5]等建立了全尺寸的地铁火灾模型，探究了通风系统对烟雾蔓延的影响；陈俊沣[6] [7] [8]等建立了1:10 的地铁多线换乘车站和平行地铁换乘车站火灾实验模型， 研究危险位置发生火灾时的优化排烟方案、不同排烟模式下的烟气扩散规律；Zhang [9]等人建立数值模型，结合热释放速率、火源点和疏散人员的因素，分析了具有高潜在风险的火灾场景；Pan [10]等人在地下车站中开展试验，研究水雾对烟雾扩散的抑制效果；Giachetti [11]等人建立地铁车站模型，研究在考虑几何结构及通风排烟能力下的烟气扩散规律。

可以发现，对于地铁火灾的研究，国内外学者除了收集火灾事故的信息进行分析和进行地铁火灾实验之外，还广泛采用了建立数值模型的方法，说明地铁火灾仿真模拟的方法和其得到数据已被认可。而Pyrosim 软件作为一款常用的火灾仿真软件， 由于其建立的仿真模型比较贴近实际的火灾， 被广泛应用于