地铁换乘车站跨防烟分区火灾烟气扩散特性与控制模式研究

The design and optimization of smoke control mode in the fire scenario of metro transfer station is a key technical problem to be solved urgently for metro network safety operation. At present, the research on metro fire dynamics and control are mostly focused on the fire scenarios of single smoke bay such as metro standard stations and interval tunnels. There is no systematic study on the smoke control mode for cross smoke bay in transfer station fire. This project takes the subway transfer station as the research object. In view of its diverse transfer modes and complex internal structure, considering the fire source characteristics, structural characteristics, smoke control design and other factors comprehensively, it constructs the fire scenarios at the junction of smoke bay (escalators, transfer passages, etc.) and transfer areas (transfer channel, transfer platform, etc.) of the transfer station. The basic theory of fire smoke diffusion dynamics in metro transfer station based on fire source, ventilation, structure and their coupling mechanism is studied by four methods: theoretical analysis, numerical simulation, model experiment and full-scale experiment. The fire smoke control technology under the condition of multi-factor coupling of metro transfer station is established, the linkage optimization modes of fire smoke prevention and exhaust system in metro transfer station is explored. Collaborative emergency rescue technology in disaster scenario and multi-department collaborative emergency decision-making method are established to provide theoretical support for risk management and control of metro transfer station.

地铁换乘车站火灾情景下的防排烟联动模式设计和优化是地铁网络化安全运营亟需解决的关键技术问题。当前，地铁火灾动力学及控制研究多集中于地铁标准站、区间隧道等单个防烟分区火灾场景，对于跨防烟分区的换乘车站火灾烟气联动控制模式缺乏系统性的研究。本项目以地铁换乘车站为研究对象，针对其换乘形式多样、内部结构复杂等特点，综合考虑火源特性、结构特性、防排烟设计等因素，构建换乘车站防烟分区结合处（楼扶梯，换乘通道口等）及换乘区域（换乘通道，换乘平台等）火灾场景；运用理论分析、数值模拟、模型实验和全尺寸实验等四种方法研究基于火源、通风、结构等因素及其耦合机制的地铁换乘车站火灾烟气扩散动力学基础理论，建立地铁换乘车站多因素耦合条件下的火灾烟气控制技术，探索地铁换乘车站火灾防排烟系统联动优化模式，研究地铁换乘车站火灾场景协同应急救援技术，建立多部门协同的应急决策方法，为地铁换乘车站风险管控提供理论支撑。

为解决地铁换乘车站跨防烟分区火灾动力学基础理论和风险控制理论等关键科学问题，本项目采用模型实验、数值模拟、全尺寸实验和理论分析等方法，开展了地铁枢纽火灾烟气扩散动力学基础理论、火灾烟气控制理论、客流疏运基础理论等方面的研究。.在地铁换乘车站跨防烟分区火灾烟气扩散动力学研究方面，针对双岛式车站、平行换乘车站、双通道L型换乘车站、十字换乘车站等不同换乘形式车站的站厅、站台、换乘通道、车站隧道和区间隧道等不同位置火灾，通过分析最高顶棚温度、顶棚温度分布、烟气层高度、能见度、烟气流速等特性参数，获得了跨防烟分区火灾烟气的流动特性，揭示了火灾烟气扩散规律。.在多因素耦合条件下的跨防烟分区火灾烟气控制技术研究方面，重点考虑几何尺寸、吊顶形式、顶棚障碍物等结构特性、风量设计、风口尺寸、风口间距等防排烟设计模式、防排烟联动模式、防排烟系统故障模式等多种因素耦合条件下的火灾烟气控制，构建了棚含障碍物地铁换乘通道烟气逆流长度模型、顶棚含障碍物地铁换乘通道火灾的临界速度模型。.在地铁换乘车站跨防烟分区火灾防排烟系统联动优化模式研究方面，从顶棚横梁，通风模式，故障模式，换乘通道吊顶设计及高度以及风口参数设计等角度，研究了含顶棚横梁换乘通道火灾情景下的防排烟模式，并对换乘通道火灾防排烟设计及通风排烟系统联动策略提出了建设性意见。.在地铁换乘车站火灾场景协同应急疏散研究方面，基于撤离站台时间、撤离车站时间、平均撤离时间等参数，核算和评估了车站人员疏散通过能力和疏散性能；分析了楼扶梯、出入口设施停用对车站疏散性能的影响，识别了车站关键疏散瓶颈；针对车站特性提出了疏散优化策略，并对比了优化前后的车站疏散性能差异。.发表期刊论文16篇，其中SCI/EI收录12篇；出版专著1部；授权发明专利2项，申请发明专利2项；获得科研奖励4项，其中省部级一等奖3项，省部级人才奖项1项。