3.1.2　国内外研究现状

3.1.2.1　国外研究现状

当前国外进行地铁火灾研究主要有以下三种方法：开展实地实测实验、建立模型研究实验以及相关模拟数值研究。

（1）实地实验研究　由于在实际运行的地铁隧道内开展火灾现场实验操作难度较大，同时很容易造成各类事故，危险性较高，所以，国外的地铁隧道火灾实验一般是利用一些已经废弃的巷道、矿山隧道或荒废的公路隧道，建立模拟的地铁区间隧道环境开展实验。1965年，英国、瑞士、奥地利、日本等几个国家先后进行了一系列大规模的隧道实体火灾试验，研究分析了在通风方式和火灾荷载变化的情况下，火灾持续时间与温度之间的关系，对地铁区间隧道火灾的发展有了更深层次的认识，同时也分析了其给乘客带来的危险因素，确定了对乘客人身和财产安全行之有效的措施。

Bettis等人在1993年利用矿山隧道进行了全尺寸火灾试验，实验发现，在热释放速率较低的时候，临界风速与热释放速率的1/3次方正相关；但是当火灾热释放速率增大到一定程度时，临界风速却与其几乎没有关系。Oka和Atkinson采用1：10的模型进行小尺寸实验，研究水平隧道在发生火灾时内部的烟气运动情况，实验验证了Bettis等人全尺寸试验的结果。随后，他们又利用这一模型进行坡度对烟气运动影响情况的实验，实验结果使得该类型研究得到了进一步的充实。

（2）数值模拟研究　国外在利用软件模拟火灾发生发展、烟气流动的研究开展比较早，在20世纪60年代，日本的川越邦雄提出了一种简化的单层数学模型，标志着火灾模拟研究的开始。这些年随着数值模拟理论和计算机技术的不断发展成熟，许多基于火灾模拟数值理论和方法的软件被开发出来，例如，FDS、CFAST、FLUENT和PHOENICS等，这些商业模拟软件的诞生，推动火灾科学的研究从理论模型建立向动态模拟仿真的发展。

C.C.Hwang和J.C.Edwards利用FDS软件模拟了地铁区间隧道火灾时纵向通风条件下的临界风速问题。重点分析了临界风速保持不变的原因，得出了新的临界风速计算公式，还将模拟的结果与现有的实验数据和经验公式进行了对比分析。

Kumar.S针对隧道内的车辆火灾情况进行了三维模拟，研究了此类型火灾的烟气特性与热传导、热辐射以及壁面粗糙度的联系。Jurij Modic为研究隧道火灾时人员的安全疏散时间范围，利用数值模拟的方法对隧道火灾时内部的气温、气流以及隧道壁面的温度进行了模拟研究。

W.K.Chow利用PHOENICS软件模拟了纵向通风条件下地铁区间隧道内发生火灾时的烟气控制，研究结果表明纵向通风能够增加排烟系统的排烟量，同时因为纵向通风给火源带来了氧气，增大了火灾时的热释放速率。

本章旨在通过火灾模拟软件PyroSim，分析研究地铁区间隧道火灾蔓延的规律，重点对区间隧道内的烟气蔓延和温度场分布进行探究，然后将其PyroSim的火灾模型导入Pathfinder软件中进行模拟计算，得出区间隧道内人员在发生火灾条件下的疏散过程情况，进而找出关于人员疏散的难题。根据两个软件模型试验结果分析得出消防救援队伍在处置此类火灾事故时的技、战术措施。

3.1.2.2　国内研究现状

当前我国已经编制了《城市轨道交通设计规范》（DG/TJ 08-109—2017）和《地铁设计规范》（GB 50157—2013）。与国外在地铁区间隧道火灾方面比较全面系统的研究相比而言，我国地铁隧道火灾方面的研究起步晚，而且研究内容也较为分散。同时由于实地开展地铁火灾实验研究耗费大量的人力、物力、财力，容易造成一定的社会影响，操作难度较大，现阶段我国在此方面开展的研究较少，主要以较小规模的模型试验为主。研究内容主要集中于火灾时隧道内的温度控制以及隧道火灾的技战术研究，对起火点附近的动态特性以及火灾的发展规律方面研究较少。在数值模拟方面，则主要是通过利用CFD软件，或者国外其他相关研究软件为基础，开发相关程序进行数值计算研究，分析火灾发生时地铁隧道内部的烟气流动。

（1）软件模拟研究　虽然我国的地铁区间隧道火灾扑救方面的研究起步较晚，但近年来随着实际火灾发展的需要，相关研究也随之丰富起来。李元洲等人利用FDS软件对火灾时地铁隧道内部的烟气扩散情况进行了模拟，讨论了不同情况下火灾烟气温度、高度的变化情况，最后对地铁区间隧道火灾的预防与扑救提出了一系列具有建设性的建议。

李先庭等人利用FDS软件模拟研究了火灾时地铁隧道内部的烟气流动情况，模拟研究的数据表明，在3MW的地铁火灾强度下，2m/s的纵向风速即可有效抑制热烟气向上游扩散。

王日升利用CFX5.5软件对地铁区间隧道内部发生火灾时，现场烟气的分层扩散现象进行了研究，确定了不同火源情况下的临界风速，进而研究了烟气的流动情况和火场排烟方案。

（2）隧道火灾扑救研究　当前，在地铁火灾方面的研究虽然较少，但我国已在公路隧道火灾和矿井巷道火灾方面开展了大量的实验研究，虽然火灾的通风方式和燃烧空间存在一定的差异，但火场通风、排烟以及火势蔓延方面存在相似性，具有相当高的借鉴意义。

田沛哲等人在二郎山公路隧道开展了实地实验，实验采取半横向通风的方式，得出了在隧道不同位置发生火灾时通风控制方式的选择依据，为隧道内部人员疏散和救援提供了依据。

付修华等人为研究双洞公路隧道火灾，开展了数值模拟和实地实验，重点对发生火灾时隧道内的温度、火灾蔓延速度和烟气浓度等进行研究，并以终南山隧道为例设计火灾防控救援预案，说明火场的排烟方法，研究结果对隧道火灾的防控与预警有一定的指导意义。

徐志胜等人利用了1∶5的列车卧铺车厢开展了风洞火灾实验，重点对不同情况下列车火灾特征及火灾时的烟气蔓延规律进行了实验研究，并利用模拟软件对不同的情况进行了简单化模拟，在此基础上提出了满足旅客列车火灾扑救和现场人员安全疏散的要求。

（3）地下建筑火灾扑救研究　武警学院（中国人民警察大学）的李建华教授在《灭火战术》一书中总结了地下建筑的建筑结构特点，总结了地下建筑的火灾特点，并从发生火灾时烟气、灭火技术、战术措施应用几方面进行了详细的论述，为消防救援队伍处置地下建筑火灾提供了科学有效的理论指导。

康青春教授结合近年来发生的实际战例分析了地下建筑火灾的灭火战斗流程，从灭火作战指挥、火场力量编成、灭火阵地选择、人员的搜救等几个重要方面进行了详细的论述说明。

李国辉以某工程实例为研究对象，对公路隧道发生火灾事故时的抢险救援行动整体过程进行了详细的分析研究，并得出了相应的技战术方法。

《中国消防手册第十卷（火灾扑救）》中针对地下建筑、公路隧道、铁路隧道的火灾扑救技战术方法进行了分析，这对于公路隧道火灾事故处置技战术的理论研究有着十分重要的意义和借鉴参考的价值。