第2章　基于PyroSim和Pathfinder數值模擬的雙層島式地鐵站火災撲救

2.1　概述

2.1.1　研究背景

2.1.1.1　地鐵安全現狀

地鐵指在城市中修建的快速、大運量、用電力牽引的軌道交通。地鐵能夠充分利用城市地下空間，對環境污染小，并能夠快捷、安全地運送旅客，是解決現代城市交通擁堵問題的有效途徑；同時地鐵也體現了一個國家得綜合國力、城市經濟實力和人們生活水平的高低。

地鐵的發展在世界上已有近150年的歷史，19世紀中葉，英國首都倫敦市區交通擁堵現象日趨嚴重，整個城市道路交通系統基本上處于癱瘓的狀態。為了緩解倫敦市區的交通壓力，查爾斯·皮爾遜于1843年向議會提交了修建地鐵的建議。1863年1月10日，英國倫敦建成世界上第一條地鐵——大都會鐵路，標志著地鐵的誕生，它有效地緩解了倫敦市區地面交通的壓力。隨后，歐美發達國家的各大城市紛紛仿效倫敦：1863～1924年，相繼有16座城市修建了地鐵，包括馬德里、柏林、費城等；1925～1949年，受第二次世界大戰的影響，地鐵建設速度放慢。1950～1974年，全世界又有30多座城修建了地鐵，其中亞洲有20多座城市修建了地鐵。

中國地鐵建設較晚，但發展很快，目前已成為世界上建設規模最大、范圍最廣、速度最快的國家。我國地鐵建設事業開始于1965年，至今已歷經55年。1969年我國第一條地鐵——北京地鐵1號線開通，截至2014年年底，我國運營地鐵的城市達22個，開通地鐵線路83條，運營總里程達2700km，我國各城市地鐵運營里程長度如圖2.1.1所示。

截至2015年3月，發展改革委獲批修建地鐵的城市已達38個，如表2.1.1所示，預計2020年全國地鐵運營里程將達到7000km。

我國地鐵建設事業快速發展，在解決城市交通擁堵問題上發揮了巨大的作用。地鐵能夠充分利用城市地下空間，運輸量大，運行速度快，特別適用于寸土寸金的現代化大城市。

地鐵在給人們帶來便捷的同時，也帶來了巨大的安全隱患。通過表2.1.2統計的近100多年來國內外地鐵災害事故，可以將地鐵在運營期間發生的事故分為：火災、水災、列車出軌或者相撞、爆炸、毒氣襲擊及其他事故。

通過對表2.1.2列舉的世界地鐵災害事故進行統計，可得表2.1.3和圖2.1.2。

由統計可知，93起地鐵災害事故中，地鐵火災發生55起，占59.14%，位居第一。55起地體火災事故造成3431人傷亡，占傷亡總數的43.02%，位居第一。因此，地鐵火災事故是地鐵災害事故中發生最多，傷亡人數最多的事故。地鐵站是人員換乘地鐵線路的中介，大量乘坐地鐵的人員在此匯聚，屬于人員密集場所。由于其建筑結構復雜、環境密閉、人員密集、多數人對地鐵站環境不熟悉等特性，一旦發生火災，極易造成群死群傷，給人民生命財產安全造成了巨大的威脅。因此地鐵站火災和人員的緊急疏散、避難、逃生等問題越來越被重視。

2.1.1.2　地鐵站火災的特點

（1）氧含量急劇下降　地鐵站發生火災，由于地下建筑相對封閉，外界的空氣難以迅速進入地鐵站，火災燃燒不斷消耗氧氣，使得地鐵站內氧氣含量急劇下降。

（2）發煙量大　火災的發煙量與可燃物的物理化學性質、燃燒狀態、供氣充足程度有關。地鐵站內可燃物主要有電線電纜、列車座椅、行李等，這些材料在氧氣充足的完全燃燒時會產生大量的煙氣。由于地鐵站火災時空氣供給不及時，導致電線電纜、列車座椅、行李等可燃物發生不完全燃燒反應，產生大量的煙氣。

（3）煙熱難以排出，易形成窯洞效應　窯洞效應指可燃物在窯洞中燃燒，煙熱難以排出，因熱對流和熱輻射受到空間限制而蓄熱，造成溫度迅速上升的現象稱為窯洞效應。地面建筑80%的煙氣可以通過門窗擴散到建筑外，而地鐵站與地面之間僅有2～6個出入口，燃燒產生的熱量和煙氣很難排出，容易形成窯洞效應，加快火災的蔓延速度。

2.1.1.3　地鐵站火災的危害

《生產安全事故報告和調查處理條例》將火災等級劃分為4個等級，即特別重大火災、重大火災、較大火災和一般火災4個等級，其標準如表2.1.4所示。

根據表2.1.2統計的55起火災事故中，特別重大火災為12起，重大火災為3起，較大火災為4起，一般火災為36起。其中總死亡人數1165人，特別重大火災1101人，占總死亡人數的94.5%，可以看出，地鐵站火災如果不能在火災發展初期采取有效的滅火措施將火勢控制住，那么就可能會造成巨大的人員傷亡和財產損失。