第3章　基于PyroSim和Pathfinder模擬的地鐵區(qū)間隧道火災(zāi)撲救研究

3.1　概述

3.1.1　研究背景、目的及意義

改革開(kāi)放以來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，現(xiàn)代化城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，城鎮(zhèn)化水平穩(wěn)固提高。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，截至2016年底，我國(guó)的城市數(shù)量為657個(gè)，包括4個(gè)直轄市，15個(gè)副省級(jí)城市，278個(gè)地級(jí)市以及360個(gè)縣級(jí)市。城市數(shù)量的增加帶來(lái)了城市人口的急劇增加，在地級(jí)以上城市中，以2015年底轄區(qū)戶籍人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，100萬(wàn)～300萬(wàn)人口規(guī)模的城市數(shù)量達(dá)到121個(gè)；300萬(wàn)～500萬(wàn)人口規(guī)模的城市13個(gè)；500萬(wàn)以上人口的城市達(dá)13個(gè)。根據(jù)此數(shù)據(jù)，我國(guó)轄區(qū)戶籍人口超過(guò)100萬(wàn)的城市已經(jīng)到了147個(gè)，算上外來(lái)務(wù)工人口以及流動(dòng)人口，城市人口數(shù)量要更大。

人口的激增給城市的規(guī)劃、建設(shè)、發(fā)展帶來(lái)難題，特別是在交通出行方面：交通運(yùn)輸量逐年增大，導(dǎo)致城市道路交通阻塞，行車(chē)秩序混亂，汽車(chē)耗能多、產(chǎn)生的廢氣和噪聲污染環(huán)境。因此，發(fā)展一種高速、安全、有效的現(xiàn)代化交通運(yùn)輸方式成為亟待解決的世界城市建設(shè)難題。地鐵具有運(yùn)輸體量大、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低、環(huán)境污染小、綜合效益高等優(yōu)點(diǎn)，是解決城市道路交通運(yùn)輸問(wèn)題最行之有效的方式，是現(xiàn)代城市公共道路交通運(yùn)輸極其重要的組成部分。

1863年，世界上第一條地鐵在英國(guó)倫敦建成通車(chē)，全長(zhǎng)僅有6.4km。隨后幾年，匈牙利、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家也相繼結(jié)合本國(guó)實(shí)際修建地鐵。數(shù)據(jù)顯示，在世界各大城市中，從運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度來(lái)看，紐約的地鐵線路是最長(zhǎng)的，其總長(zhǎng)度超過(guò)了1000km。從客運(yùn)量上來(lái)看，東京的地鐵是全世界日運(yùn)輸數(shù)量最高的，平均每天運(yùn)送超過(guò)700萬(wàn)人次，其次是莫斯科地鐵，平均每天的運(yùn)送數(shù)量也接近700萬(wàn)人次。根據(jù)軌道交通網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2017年底，世界上擁有地鐵的城市已經(jīng)超過(guò)200個(gè)，其位于中國(guó)的就有35個(gè)，按照現(xiàn)在的城市規(guī)劃，2020年，還會(huì)有更多中國(guó)城市加入這一行列。

1965年7月，中國(guó)第一條地鐵在北京破土動(dòng)工，并于1971年投入運(yùn)營(yíng)，全線總長(zhǎng)度為22.17km；1995年，上海地鐵1號(hào)線一期建成通車(chē)，現(xiàn)在的通車(chē)?yán)锍碳s為20km；1980年，天津地鐵1號(hào)線長(zhǎng)建成通車(chē)，全線總長(zhǎng)約為10km。中國(guó)的地鐵建設(shè)事業(yè)雖然起步很晚，但發(fā)展卻很快，現(xiàn)在已成為世界上建設(shè)規(guī)模最大、范圍最廣、速度最快的國(guó)家。

2017年我國(guó)城市地鐵新增運(yùn)營(yíng)線路分布在南京、廣州、武漢等25座城市，共44條（段）線路，運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)度達(dá)到882.89km，其中廈門(mén)、石家莊、銀川、貴陽(yáng)、珠海均為首次開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的城市。截至2017年底，中國(guó)內(nèi)地包括北京、廣州、上海、西安等35座城市已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)地鐵，總共171條線路，總里程達(dá)到5083.45km，車(chē)站數(shù)量為3269座。中國(guó)大陸各城市地鐵交通運(yùn)營(yíng)線路統(tǒng)計(jì)，如表3.1.1所示。

在地鐵的規(guī)劃總里程方面，北京以規(guī)劃建設(shè)35條線路，1524km排在第一位，天津規(guī)劃建設(shè)28條線路，1380km排在第二位，上海、廣州、南京、武漢的地鐵規(guī)劃總里程也都超過(guò)1000km。

在地鐵的運(yùn)營(yíng)里程方面，上海是我國(guó)地鐵運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)的城市，運(yùn)營(yíng)里程735.52km（18條線路），北京683.51km（23條線路）排名第二，廣州（373.34km）、南京（363.70km）緊隨其后。

在地鐵的在建里程方面，北京以262.9km、12條線路排在全國(guó)第一位，廣州10條線路，258.1km排在第二位。

50多年以來(lái)，我國(guó)地鐵事業(yè)發(fā)展迅速，取得了傲人的成績(jī)，在緩解城市公共交通壓力，改善人民出行方式方面發(fā)揮了巨大作用，由于地鐵具有占用土地和空間少、運(yùn)行速度快、運(yùn)輸能力大、環(huán)境污染小、乘客安全舒適的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于土地稀缺的大城市。

但同時(shí)也應(yīng)注意到，地鐵在給人們出行帶來(lái)便捷的同時(shí)，也伴隨著很大的安全隱患問(wèn)題。通過(guò)對(duì)100多年來(lái)國(guó)內(nèi)外地鐵在運(yùn)營(yíng)期間發(fā)生的意外事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，主要災(zāi)害事故類型有：火災(zāi)、水災(zāi)、列車(chē)出軌或者相撞、爆炸、毒氣襲擊及其他事故。表2.1.2統(tǒng)計(jì)了100年以來(lái)世界各地地鐵災(zāi)害事故。

對(duì)表2.1.2列舉的世界地鐵災(zāi)害進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，見(jiàn)表2.1.3和圖2.1.2。

由表2.1.2統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，在93起地鐵災(zāi)害事故中，地鐵火災(zāi)發(fā)生55起，占59.14%，高居第一。55起地鐵火災(zāi)事故共造成3431人傷亡，占傷亡總數(shù)的43.02%，位居第一。由此可知地鐵火災(zāi)事故是地鐵災(zāi)害事故中發(fā)生起數(shù)最多，傷亡人數(shù)最多的事故。地鐵車(chē)站作為地鐵線路的換乘中介，是大量人員聚集的公共場(chǎng)所，由于其位于地下，建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、環(huán)境密閉、人員密集、多數(shù)人對(duì)周?chē)h(huán)境不熟悉等特性，在突發(fā)火災(zāi)時(shí)容易造成群死群傷事故，社會(huì)影響巨大。因此地鐵車(chē)站火災(zāi)和人員的緊急疏散、避難、逃生等問(wèn)題越來(lái)越被重視。

地鐵系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，一個(gè)很重要、很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題就是地鐵內(nèi)部火災(zāi)的預(yù)防以及著火后的煙氣控制。特別是對(duì)于地鐵區(qū)間隧道，發(fā)生火災(zāi)時(shí)熱煙氣在一個(gè)相對(duì)封閉的空間內(nèi)，很難利用現(xiàn)有的通風(fēng)排煙設(shè)備迅速排出，火災(zāi)的通風(fēng)排煙設(shè)計(jì)難度更大。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)地鐵隧道火災(zāi)的研究，集中于對(duì)區(qū)間隧道的防火性能、排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)等進(jìn)行研究，針對(duì)地鐵區(qū)間隧道的火災(zāi)處理、滅火戰(zhàn)術(shù)研究還比較少見(jiàn)。因此，本章通過(guò)利用PyroSim和Pathfinder火災(zāi)模擬軟件建立地鐵區(qū)間隧道火災(zāi)模型，通過(guò)模擬試驗(yàn)的方法來(lái)研究地鐵區(qū)間隧道火災(zāi)處理、滅火的技戰(zhàn)術(shù)，為消防救援隊(duì)伍處置地鐵區(qū)間隧道火災(zāi)事故提供火災(zāi)理論依據(jù)。