摘要：地鐵是現代城市交通網絡的核心部分，由于其封閉性強、人員密度高和疏散路徑單一的特點，一旦發生火災，將嚴重威脅公共安全。現以金華某地鐵站臺為研究對象，利用FDS軟件進行多火災場景數值模擬，研究不同火源功率和位置條件下地鐵站臺的火災煙氣流動規律與人員疏散特性。模擬結果表明，火源功率越大，煙氣對疏散的阻礙作用越強，疏散允許時間越短，500kW的火災規模下，疏散允許時間僅為300s。站臺中部火災較站臺端部火災更為危險，所有人員需在120s內完全疏散至安全區域。

關鍵詞：地鐵火災；火源特性；火災煙氣；人員疏散；FDS

中圖分類號：D631.6" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）07-0007-03

0 引言

地下軌道交通已成為現代城市交通網絡的核心組成部分，但由于其封閉性強、人員密度高、疏散路徑單一的空間特性，一旦發生火災，將嚴重威脅公共安全。近年來，眾多學者針對地鐵火災人員疏散問題開展了大量數值模擬研究。趙文忠等[1]對不同通風工況下火災疏散可用時間和必須疏散時間進行分析。張丘意[2]統計并分析了地鐵各區域煙氣參數達到臨界危險條件的時間，得出人員可用安全疏散時間。李志明[3]等對地鐵消防方案改造后火災煙氣流動現象進行分析，評估消防安全性。陳娜[4]等模擬分析了不同火源位置對站臺層能見度和疏散的影響。本文以金華市軌道交通某地鐵站臺為研究對象，運用FDS軟件開展多場景火災數值模擬，分析火災煙氣蔓延關鍵參數，探究不同火源功率及位置條件下地鐵站臺的火災煙氣流動規律與人員疏散特性。

1 模型建立

1.1" 工程概況

本文研究對象是金華市某地鐵站的站臺平層，該站屬于城區較大站臺，人員流動性較大。站臺為東西走向，長度為108m，寬度為9.6m，南北兩側為車輛運行區域，南北兩端設置了設備間等封閉區域，中段設置了步斜梯、電斜梯和垂梯，與上部的站廳層連接。站臺頂部南側設置了排煙系統，共8個排煙口，尺寸為800mm×630mm。

1.2" 地鐵站臺模型建立

基于站臺數據建立的站臺層模型見圖1。在材料屬性設定上，地面采用防火大理石材料，墻面采用防火涂料處理的混凝土。反應設為聚氨酯燃燒，模擬場景的初始環境溫度為20℃。模型采取并行網格設計，火源附近采用小網格（邊長0.125m），距火源較近的區域采用中網格（邊長0.25m），距火源較遠的區域采用大網格（邊長0.5m）。

2 火災模擬工況設計

2.1" 火災場景設計

地鐵火災屬于非穩態火災，本文選擇t2火表征其熱釋放速率增長規律：

Q=at2 （1）

式中：Q——火源熱釋放速率，kW；

t——火災的發展時間，s；

a——火災發展系數，kW/s2。

根據調研結果和參考類似實驗，考慮一定的安全冗余量，將增長速率確定為t2超快速火，火災發展系數設定為0.19。火源位置選取站臺端部（位置1）和中部區域（位置2），如圖1所示。

2.2" 火災模擬工況表

綜合考慮火源功率和位置的影響，設置表1的模擬工況。其中排煙口開啟數量為4時，指僅開啟距火源較近的4個排煙口。排煙口開啟數量為8時，指開啟站臺所有8個排煙口。

3 人員安全疏散評價標準

參考世界道路協會（PIARC）《FireandSmokeControlinRoadTunnels》等資料，選取人眼特征高度2m處的溫度、能見度及CO濃度作為判斷人員安全疏散安全性的指標，相關臨界值見表2。當超出各臨界值時，疏散人員會出現熱傷害、視線受阻和呼吸不適等狀況。

4 模擬結果分析

4.1" 火源功率的影響

通過對比工況1～3，分析火源功率對地鐵站臺火災煙氣蔓延和人員疏散的影響規律。圖2為不同火源功率下t=120s和t=300s時煙氣蔓延程度，可以發現相同時刻下，火源功率越大，煙氣擴散速度越快，蔓延范圍越廣。當火源功率為1000kW時，火災發生120s后煙氣蔓延至站臺中部，300s后煙氣已基本充滿整個站臺層。這是因為火源熱釋放速率越大，煙氣溫度越高，浮力作用越明顯，燃料表面接收的輻射熱反饋越明顯，故煙氣蔓延速度越快。值得說明的是，火源附近1m范圍外，所有探點溫度和CO濃度值均在60℃和0.0225%臨界值以下。

圖3為火災發生300s后人眼高度2m處的煙氣能見度分布云圖。顯然，由于大功率火源產生的煙霧更多，蔓延速度和范圍更大，故能見度越低，且下降速度越快。以10m能見度為臨界值，可以發現250kW時站臺右側和中部的疏散樓梯仍滿足能見度疏散條件，500kW時僅右側疏散樓梯勉強滿足，而1000kW時已無疏散樓梯滿足。因此，對于500kW火災，人員在300s內必須完全疏散，1000kW時時間則更短。

4.2" 火源位置的影響

通過對比工況3～5，分析火源位置對地鐵站臺火災煙氣蔓延和人員疏散的影響規律。圖2c和圖4分別為火源位置1（站臺端部）和位置2（站臺中部）下t=120s和t=300s時煙氣蔓延程度。對比可以發現，相同時刻下，站臺中部產生的煙氣蔓延范圍大于站臺端部，這是因為站臺端部的火源對應的頂棚射流煙氣水平蔓延的最大距離值大于站臺中部的火源。

圖5為火災發生120s后不同火源位置下人眼高度2m處的煙氣能見度切面分布云圖。顯然，火源位于站臺中部時火場平均能見度較低。以10m能見度為臨界值，可以發現，火源位于站臺端部時，右側和中部的疏散樓梯仍滿足能見度疏散條件，但火源位于站臺中部時，僅剩右側疏散樓梯勉強滿足。圖6顯示火源附近1m范圍外CO濃度值均在0.0225%臨界值以下。因此，站臺中部火災較端部火災更為危險，疏散允許的時間更短，所有人員在120s內必須完全疏散至安全區域。

當火災發生在站臺端部時，若只開啟火源附近的4個排煙口，煙氣蔓延程度和能見度切面分布云圖如圖7所示，與圖2c和圖3c對比可以發現，僅開啟4個排煙口時的排煙效果反而優于開啟8個排煙口工況，可能的原因在于火源較遠處新增的其他4個排煙口處的高速氣流卷吸煙氣向其蔓延，反而干擾和降低了原先4個排煙口的排煙效率。

5 結論

本文以金華市軌道交通某地鐵站臺為對象，運用FDS軟件進行多場景火災數值模擬，深入探究火源特性（包括火源功率和火源位置）對地鐵站臺火災煙氣流動與人員疏散的影響，得出的主要結論如下：

1）火源功率對地鐵站臺層的煙氣蔓延范圍、煙氣溫度和能見度均有顯著影響，隨著火源功率逐漸增加，煙氣對疏散的阻礙作用也越大，疏散允許時間越短。對于500kW的火災規模，站臺內人員在300s內必須完全疏散至安全區域，對于1000kW的火災規模則只有更短的疏散允許時間。

2）火災發生300s后，站臺中部的火災煙氣已完全覆蓋整個站臺區域，但站臺端部的火災環境中仍有右側約12m的無煙區間。因此，站臺中部火災較端部火災更為危險，疏散允許時間更短，所有人員在120s內必須完全疏散至安全區域。

參考文獻

[1]趙文忠，羅宇，戎賢.基于FDS的高速公路隧道火災人員疏散研究[J].消防科學與技術，2020，39（12）：1683-1687.

[2]張丘意.地鐵區間隧道火災煙氣流動數值模擬研究[J].暖通空調，2024，54（S2）：361-366.

[3]李志明，周然，周祥，等.基于FDS的徐州地鐵蓋下建筑火災煙氣模擬[J].消防科學與技術，2020，39（8）：1104-1106+1110.

[4]陳娜，沈祥輝，趙軍.火災能見度對地鐵人員疏散速度影響的仿真研究[J].消防科學與技術，2022，41（5）：639-644.