第3章　基于PyroSim和Pathfinder模擬的地鐵區間隧道火災撲救研究

3.1　概述

3.1.1　研究背景、目的及意義

改革開放以來，隨著中國經濟社會的高速發展，現代化城市建設規模不斷擴大，城鎮化水平穩固提高。根據國家統計局公開數據顯示，截至2016年底，我國的城市數量為657個，包括4個直轄市，15個副省級城市，278個地級市以及360個縣級市。城市數量的增加帶來了城市人口的急劇增加，在地級以上城市中，以2015年底轄區戶籍人口統計數據進行分類，100萬～300萬人口規模的城市數量達到121個；300萬～500萬人口規模的城市13個；500萬以上人口的城市達13個。根據此數據，我國轄區戶籍人口超過100萬的城市已經到了147個，算上外來務工人口以及流動人口，城市人口數量要更大。

人口的激增給城市的規劃、建設、發展帶來難題，特別是在交通出行方面：交通運輸量逐年增大，導致城市道路交通阻塞，行車秩序混亂，汽車耗能多、產生的廢氣和噪聲污染環境。因此，發展一種高速、安全、有效的現代化交通運輸方式成為亟待解決的世界城市建設難題。地鐵具有運輸體量大、運營費用低、環境污染小、綜合效益高等優點，是解決城市道路交通運輸問題最行之有效的方式，是現代城市公共道路交通運輸極其重要的組成部分。

1863年，世界上第一條地鐵在英國倫敦建成通車，全長僅有6.4km。隨后幾年，匈牙利、美國、德國等國家也相繼結合本國實際修建地鐵。數據顯示，在世界各大城市中，從運營長度來看，紐約的地鐵線路是最長的，其總長度超過了1000km。從客運量上來看，東京的地鐵是全世界日運輸數量最高的，平均每天運送超過700萬人次，其次是莫斯科地鐵，平均每天的運送數量也接近700萬人次。根據軌道交通網統計數據，截至2017年底，世界上擁有地鐵的城市已經超過200個，其位于中國的就有35個，按照現在的城市規劃，2020年，還會有更多中國城市加入這一行列。

1965年7月，中國第一條地鐵在北京破土動工，并于1971年投入運營，全線總長度為22.17km；1995年，上海地鐵1號線一期建成通車，現在的通車里程約為20km；1980年，天津地鐵1號線長建成通車，全線總長約為10km。中國的地鐵建設事業雖然起步很晚，但發展卻很快，現在已成為世界上建設規模最大、范圍最廣、速度最快的國家。

2017年我國城市地鐵新增運營線路分布在南京、廣州、武漢等25座城市，共44條（段）線路，運營線路總長度達到882.89km，其中廈門、石家莊、銀川、貴陽、珠海均為首次開通運營的城市。截至2017年底，中國內地包括北京、廣州、上海、西安等35座城市已開通運營地鐵，總共171條線路，總里程達到5083.45km，車站數量為3269座。中國大陸各城市地鐵交通運營線路統計，如表3.1.1所示。

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

在地鐵的運營里程方面，上海是我國地鐵運營里程最長的城市，運營里程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條線路排在全國第一位，廣州10條線路，258.1km排在第二位。

50多年以來，我國地鐵事業發展迅速，取得了傲人的成績，在緩解城市公共交通壓力，改善人民出行方式方面發揮了巨大作用，由于地鐵具有占用土地和空間少、運行速度快、運輸能力大、環境污染小、乘客安全舒適的優點，特別適用于土地稀缺的大城市。

但同時也應注意到，地鐵在給人們出行帶來便捷的同時，也伴隨著很大的安全隱患問題。通過對100多年來國內外地鐵在運營期間發生的意外事故進行統計，主要災害事故類型有：火災、水災、列車出軌或者相撞、爆炸、毒氣襲擊及其他事故。表2.1.2統計了100年以來世界各地地鐵災害事故。

對表2.1.2列舉的世界地鐵災害進行統計分析，見表2.1.3和圖2.1.2。

由表2.1.2統計數據可知，在93起地鐵災害事故中，地鐵火災發生55起，占59.14%，高居第一。55起地鐵火災事故共造成3431人傷亡，占傷亡總數的43.02%，位居第一。由此可知地鐵火災事故是地鐵災害事故中發生起數最多，傷亡人數最多的事故。地鐵車站作為地鐵線路的換乘中介，是大量人員聚集的公共場所，由于其位于地下，建筑結構復雜、環境密閉、人員密集、多數人對周圍環境不熟悉等特性，在突發火災時容易造成群死群傷事故，社會影響巨大。因此地鐵車站火災和人員的緊急疏散、避難、逃生等問題越來越被重視。

地鐵系統在實際運行過程中，一個很重要、很現實的問題就是地鐵內部火災的預防以及著火后的煙氣控制。特別是對于地鐵區間隧道，發生火災時熱煙氣在一個相對封閉的空間內，很難利用現有的通風排煙設備迅速排出，火災的通風排煙設計難度更大。

目前國內外對地鐵隧道火災的研究，集中于對區間隧道的防火性能、排煙系統設計等進行研究，針對地鐵區間隧道的火災處理、滅火戰術研究還比較少見。因此，本章通過利用PyroSim和Pathfinder火災模擬軟件建立地鐵區間隧道火災模型，通過模擬試驗的方法來研究地鐵區間隧道火災處理、滅火的技戰術，為消防救援隊伍處置地鐵區間隧道火災事故提供火災理論依據。