第1章绪论
1.1研究背景
1.1.1世界地铁发展状况
自1863年1月10日英国伦敦开通第一条地铁“大都会号”后，经过140多年的时间，世界上己有40多个国家和地区的100多座城市建造了地铁。尤其是近几十年来，世界范围内城市化进程加快，人口向城市聚集，城市化水平急剧提高，城市区域逐渐扩大，城市人口呈爆炸性增长，导致车辆增多，给城市带来了交通拥挤、环境污染与能源危机等一系列问题。发展城市公共交通、缓解交通拥挤是当前世界大中城市堕需解决的问题。地铁与城市中的其他交通工具相比，有着安全、舒适、载客量大、速度快、准时、能耗低、污染少等特点，被称为“绿色通道”，世界上许多国家都确立了优先发展轨道交通的方针，地铁运输方式受到了极大的重视。在世界上的许多国家，人口超过百万的大中城市，通常就会考虑修建地铁。复杂的地铁网络四通八达，触及到城市每一个角落，与其他各种交通形式有机地连接起来，构成了城市的立体公共交通网。目前，地铁不但是解决特大城市交通问题的最重要的途径，也是一个国家综合国力、城市经济实力、人们生活水平及‘现代化的重要标志。
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1.2研究现状
1.2.1实验研究
近年来，伦敦金十字地铁火灾、阿塞拜疆巴库地铁火灾和韩国大邱地铁纵火案等特大地铁火灾频繁发生，带来了巨大的经济损失、人员伤亡和恶劣的社会影响，充分暴露了现有的地铁站消防措施的不足，针对这种情况，许多国家，尤其是特大地铁火灾的发生国在地铁火灾研究方面投入了巨大的人力、物力，极大地推动了地铁火灾的研究。由于地铁站的特殊性，要修建全尺寸或大尺寸的地铁站实验台存在费用高昂、占地面积巨大等许多难以解决的问题。而要进行全尺寸地铁实验，唯有利用己建成的地铁站来开展现场实验研究。鉴于深埋型地下车站开展现场实验的难度较大.、机会较少，考虑到经济性和科学性的统一，目前国内外地铁火灾研究机构多是采用小尺寸地铁站模型实验。模型实验是根据相似理论将实际的建筑物缩小成一定比例的模型，在模型中重现实际建筑物发生火灾的物理现象。
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第2章地铁站火灾烟气流动特点与控制途径
2.1地铁站火灾烟气流动特点
地铁站与地面建筑不同，只有地下空间，建筑出入口少，客流量大，人员疏散不易。地铁站内发生火灾时，烟气流动受到站台周围壁面的限制，将会在地铁站台内产生一定的烟气蓄积，由于缺乏与外界相连的通道，热量不容易排除，易造成火源附近温度较高，可能对车站结构产生破坏。地铁站内的通风条件不佳，将导致火灾燃烧时供氧不充分，产生大量不完全燃烧气体如CO、NO、等，对人员的危害更大。由于地铁站通常是狭长型的多层结构，各层之间存在着一定的高度差，因此火灾烟气流动既有距离较长的水平方向流动，又有竖直方向上的流动。如果没有启动烟气控制措施或者烟气控制效果不理想，当烟气降到挡烟垂壁以下时，会继续水平地向相邻防烟分区和通过楼梯口通道竖直地向起火层上层蔓延，烟气将在热浮力的驱动下充满起火层及其以上的各层空间。在烟气自然流动的情况下，站厅两侧的出入口会影响到站厅烟气的流动情况。地铁站与地面的出入口既是烟气流向地面的通道，同时也是空气流入地铁站的通道。地铁站出入口对于火灾烟气存在着竞争现象，其结果是一侧的出入口成为烟气流出的通道，而另一侧成为空气流入站厅的通道。流入站厅层的烟气沿顶棚流动至地铁站出入口后，流向地面。
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2.2地铁站内的烟气控制途径
地铁火灾调查结果表明，火灾伤亡中以烟气中毒窒息伤亡为主，真正被烧死的人员比例非常低，因此，地铁内设置有效的烟气防控系统是非常重要的。我国国家标准《地铁设计规范》中也对防排烟系统的设计给出了一些强制性的规定。国内目前投入运营或建设中的城市轨道交通系统基本属于大、中型运量等级，单向断面客流一般均达到3.5一7万人次，大型车站高峰客流量达5一7万人次。地下车站公共区(包括车站的站厅、站台、转换层和通道出入口)均是乘客流动区域。一般情况下，候车和上下车的站台聚集区域乘客密度最高，而站台的空间又相对狭小，离车站的出入口距离最远，因此在车站公共区中其疏散条件最差:站厅层乘客密度次之，因为该区域的乘客进出站一般较通畅，只有少数需购票的乘客滞留，且该区域的空间相对开阔，一般有不少于两个直通地面的出入口，因此乘客有较好的疏散条件;通道出入口乘客基本处于流通状态，很少有人停留，同时也最接近地面安全区域，疏散条件最好。
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第3章地铁站火灾的小尺寸模型实验设计......................35
3.1引言...........................35
3.2地铁火灾的小尺寸模型实验台设计理论................37
3.3小尺寸地铁站实验台的构造与基本功能..................44
参考文献...................54
第4章地铁站台内烟气水平蔓延过程中的质量卷吸................57
4.1引言....................................7
4.2区域模拟与经典羽流模型............................58
4.3各蔓延阶段烟气质量卷吸速率模型的建立...................65
4.4烟气各蔓延阶段质量卷吸速率模型系数的确定..........................69
4.5小结........................77
本章符号...................78
参考文献.......................80
第7章多层地铁站中间层起火时的通风控制模式分析
7.1引言
我国早期的地铁车站型式以北京地铁一、二期为代表，型式主要为单层三跨岛式车站，局部为两层，上层为站厅，下层为站台。随着地铁交通的飞速发展，车站型式也呈多元化趋势，多层车站型式越来越多。有些为满足多条地铁线路相互交叉时换乘的需要，如深圳地铁会展中心站为三层十字交叉站。在有些地段，不允许中断交通，尤其是某些旧城区商业繁华地带，周围建筑物林立，施工区域相对狭窄，此时就需要车站埋深加大，层数加多，例如深圳地铁老街站为四层侧式站台。地铁站台的通风控制模式是指地铁站内发生火灾时，车站公共区空调通风兼排烟系统的运行方案。不同的通风控制模式所规定的送风机组和回/排机组的运行状况不同，会导致站台公共区内火灾烟气和新鲜空气的流动组织方式、站厅及各站台层的压力等会存在一定的差异。所以，在相同的火灾场景下，采用不同的通风控制模式，其烟气控制效果也会大不相同。站厅和站台公共区根据国家规范划分一定数量的防烟分区，站厅层和站台层公共区的回风管兼作火灾时的排烟风管。设置专用的排烟风机，通过控制相应的风阀实现公共区正常运行工况和排烟工况的转换。
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第8章结论和展望
8.1全文结论
本论文通过理论分析、模拟尺寸实验和数值模拟相结合的方法，研究了地铁站内火灾烟气的流动特性，建立了地铁站台内烟气蔓延各阶段的质量卷吸速率模型，研究了地铁站台内排烟口位于烟气不同蔓延阶段时对排烟效果的影响，建立了地铁站内楼梯口处空气幕防烟的临界条件理论预测模型并进行了数值模拟验证，同时对多层地铁站中间层起火时的通风控制模式进行了数值模拟分析。本文研究结论如下:
1.建立了地铁站台内不同烟气蔓延阶段的烟气层质量卷吸速率模型:
l)通过理论分析和无量纲处理，建立了径向蔓延阶段和向一维水平蔓延阶段的烟气层质量卷吸速率模型:
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参考文献（略）