3.1.2　國內外研究現狀

3.1.2.1　國外研究現狀

當前國外進行地鐵火災研究主要有以下三種方法：開展實地實測實驗、建立模型研究實驗以及相關模擬數值研究。

（1）實地實驗研究　由于在實際運行的地鐵隧道內開展火災現場實驗操作難度較大，同時很容易造成各類事故，危險性較高，所以，國外的地鐵隧道火災實驗一般是利用一些已經廢棄的巷道、礦山隧道或荒廢的公路隧道，建立模擬的地鐵區間隧道環境開展實驗。1965年，英國、瑞士、奧地利、日本等幾個國家先后進行了一系列大規模的隧道實體火災試驗，研究分析了在通風方式和火災荷載變化的情況下，火災持續時間與溫度之間的關系，對地鐵區間隧道火災的發展有了更深層次的認識，同時也分析了其給乘客帶來的危險因素，確定了對乘客人身和財產安全行之有效的措施。

Bettis等人在1993年利用礦山隧道進行了全尺寸火災試驗，實驗發現，在熱釋放速率較低的時候，臨界風速與熱釋放速率的1/3次方正相關；但是當火災熱釋放速率增大到一定程度時，臨界風速卻與其幾乎沒有關系。Oka和Atkinson采用1：10的模型進行小尺寸實驗，研究水平隧道在發生火災時內部的煙氣運動情況，實驗驗證了Bettis等人全尺寸試驗的結果。隨后，他們又利用這一模型進行坡度對煙氣運動影響情況的實驗，實驗結果使得該類型研究得到了進一步的充實。

（2）數值模擬研究　國外在利用軟件模擬火災發生發展、煙氣流動的研究開展比較早，在20世紀60年代，日本的川越邦雄提出了一種簡化的單層數學模型，標志著火災模擬研究的開始。這些年隨著數值模擬理論和計算機技術的不斷發展成熟，許多基于火災模擬數值理論和方法的軟件被開發出來，例如，FDS、CFAST、FLUENT和PHOENICS等，這些商業模擬軟件的誕生，推動火災科學的研究從理論模型建立向動態模擬仿真的發展。

C.C.Hwang和J.C.Edwards利用FDS軟件模擬了地鐵區間隧道火災時縱向通風條件下的臨界風速問題。重點分析了臨界風速保持不變的原因，得出了新的臨界風速計算公式，還將模擬的結果與現有的實驗數據和經驗公式進行了對比分析。

Kumar.S針對隧道內的車輛火災情況進行了三維模擬，研究了此類型火災的煙氣特性與熱傳導、熱輻射以及壁面粗糙度的聯系。Jurij Modic為研究隧道火災時人員的安全疏散時間范圍，利用數值模擬的方法對隧道火災時內部的氣溫、氣流以及隧道壁面的溫度進行了模擬研究。

W.K.Chow利用PHOENICS軟件模擬了縱向通風條件下地鐵區間隧道內發生火災時的煙氣控制，研究結果表明縱向通風能夠增加排煙系統的排煙量，同時因為縱向通風給火源帶來了氧氣，增大了火災時的熱釋放速率。

本章旨在通過火災模擬軟件PyroSim，分析研究地鐵區間隧道火災蔓延的規律，重點對區間隧道內的煙氣蔓延和溫度場分布進行探究，然后將其PyroSim的火災模型導入Pathfinder軟件中進行模擬計算，得出區間隧道內人員在發生火災條件下的疏散過程情況，進而找出關于人員疏散的難題。根據兩個軟件模型試驗結果分析得出消防救援隊伍在處置此類火災事故時的技、戰術措施。

3.1.2.2　國內研究現狀

當前我國已經編制了《城市軌道交通設計規范》（DG/TJ 08-109—2017）和《地鐵設計規范》（GB 50157—2013）。與國外在地鐵區間隧道火災方面比較全面系統的研究相比而言，我國地鐵隧道火災方面的研究起步晚，而且研究內容也較為分散。同時由于實地開展地鐵火災實驗研究耗費大量的人力、物力、財力，容易造成一定的社會影響，操作難度較大，現階段我國在此方面開展的研究較少，主要以較小規模的模型試驗為主。研究內容主要集中于火災時隧道內的溫度控制以及隧道火災的技戰術研究，對起火點附近的動態特性以及火災的發展規律方面研究較少。在數值模擬方面，則主要是通過利用CFD軟件，或者國外其他相關研究軟件為基礎，開發相關程序進行數值計算研究，分析火災發生時地鐵隧道內部的煙氣流動。

（1）軟件模擬研究　雖然我國的地鐵區間隧道火災撲救方面的研究起步較晚，但近年來隨著實際火災發展的需要，相關研究也隨之豐富起來。李元洲等人利用FDS軟件對火災時地鐵隧道內部的煙氣擴散情況進行了模擬，討論了不同情況下火災煙氣溫度、高度的變化情況，最后對地鐵區間隧道火災的預防與撲救提出了一系列具有建設性的建議。

李先庭等人利用FDS軟件模擬研究了火災時地鐵隧道內部的煙氣流動情況，模擬研究的數據表明，在3MW的地鐵火災強度下，2m/s的縱向風速即可有效抑制熱煙氣向上游擴散。

王日升利用CFX5.5軟件對地鐵區間隧道內部發生火災時，現場煙氣的分層擴散現象進行了研究，確定了不同火源情況下的臨界風速，進而研究了煙氣的流動情況和火場排煙方案。

（2）隧道火災撲救研究　當前，在地鐵火災方面的研究雖然較少，但我國已在公路隧道火災和礦井巷道火災方面開展了大量的實驗研究，雖然火災的通風方式和燃燒空間存在一定的差異，但火場通風、排煙以及火勢蔓延方面存在相似性，具有相當高的借鑒意義。

田沛哲等人在二郎山公路隧道開展了實地實驗，實驗采取半橫向通風的方式，得出了在隧道不同位置發生火災時通風控制方式的選擇依據，為隧道內部人員疏散和救援提供了依據。

付修華等人為研究雙洞公路隧道火災，開展了數值模擬和實地實驗，重點對發生火災時隧道內的溫度、火災蔓延速度和煙氣濃度等進行研究，并以終南山隧道為例設計火災防控救援預案，說明火場的排煙方法，研究結果對隧道火災的防控與預警有一定的指導意義。

徐志勝等人利用了1∶5的列車臥鋪車廂開展了風洞火災實驗，重點對不同情況下列車火災特征及火災時的煙氣蔓延規律進行了實驗研究，并利用模擬軟件對不同的情況進行了簡單化模擬，在此基礎上提出了滿足旅客列車火災撲救和現場人員安全疏散的要求。

（3）地下建筑火災撲救研究　武警學院（中國人民警察大學）的李建華教授在《滅火戰術》一書中總結了地下建筑的建筑結構特點，總結了地下建筑的火災特點，并從發生火災時煙氣、滅火技術、戰術措施應用幾方面進行了詳細的論述，為消防救援隊伍處置地下建筑火災提供了科學有效的理論指導。

康青春教授結合近年來發生的實際戰例分析了地下建筑火災的滅火戰斗流程，從滅火作戰指揮、火場力量編成、滅火陣地選擇、人員的搜救等幾個重要方面進行了詳細的論述說明。

李國輝以某工程實例為研究對象，對公路隧道發生火災事故時的搶險救援行動整體過程進行了詳細的分析研究，并得出了相應的技戰術方法。

《中國消防手冊第十卷（火災撲救）》中針對地下建筑、公路隧道、鐵路隧道的火災撲救技戰術方法進行了分析，這對于公路隧道火災事故處置技戰術的理論研究有著十分重要的意義和借鑒參考的價值。