防范地铁火灾（精选十篇）
防范地铁火灾 篇1
地铁以其独特的优越性, 已经成为现代城市的重要交通工具之一。由于地铁运营环境的密闭性和乘客个体的差异性, 一旦地铁交通系统内部突发火灾等灾害事故, 极有可能酿成群死群伤、损失巨额财产的严重后果。九省通衢的大武汉刚刚迈入地铁时代, 在地铁消防安全方面存在的一些潜在问题不可能立刻暴露出来。因此, 在享受地铁快捷、便利、准时等优点的同时, 应当深入分析武汉地铁火灾的特点规律, 研究如何提高武汉地铁防火灭火能力的问题。
2 武汉地铁火灾的特点
2.1 过江隧道的烟气控制排散困难
被誉为“万里长江地铁第一隧”的武汉地铁2号线是全国第一条穿越长江的地铁, 其江底隧道深度在长江平均水位线下48米处, 全长约3100米, 属于大长区间隧道。为了解决火灾烟气控制问题, 通常要求在长大区间隧道约2公里距离处设置中间竖井以形成不同通风段。但是, 由于本区间位于长江底部的强冲刷水域, 地质条件非常复杂, 中间竖井施工难度极大, 因此按照常规模式将很难控制火灾烟气。
2.2 火势蔓延迅速洞室温度高
在地铁封闭的空间内发生火灾, 将会大量消耗有限的氧气。再加上没有外界新鲜空气的及时补充, 空间内将迅速处于缺氧状态。这导致易燃物质得不到充分燃烧, 产生大量混有一氧化碳等有毒气体。一氧化碳等可燃气体四处扩散, 一旦满足条件就会引发新的燃烧。另外, 火灾产生的烟气无法及时抽排扩散到地面, 大量热量不断积累, 使得洞室内的温度迅速升高, 空气膨胀、压力增高, 助长了可燃物的燃烧和火势的蔓延。
2.3 人员疏散缓慢, 消防救援困难
在人员疏散方面, 武汉地铁2号线从江汉路站和积玉桥站往江底走的坡度很大, 乘客通过疏散平台安全通往站台以及消防官兵到达事故现场的难度非常大。虽然可以利用联络通道将乘客分流到非火灾区间隧道内, 再由列车运送出隧道后进行隧道外疏散, 但是仍然有许多不确定因素存在。而且, 地铁内的乘客在自救互救能力、疏散路径的熟悉程度上各不相同。当有毒烟尘弥漫, 人的视线范围、判断能力和移动速度将受到不同程度的影响, 更增加了人员疏散的难度。消防救援同样困难重重。消防官兵进入火场与群众逃离的方向相反, 增加了消防官兵接近着火点的难度。大型消防设备难以进入地铁内部, 地下消防人员与地面指挥人员的通信也存在问题。
3 加强武汉地铁消防安全的措施
3.1 提高地铁乘客防火自救的能力素质
提高地铁乘客安全意识和逃生自救能力, 能够为成功处置火灾事故创造有利条件。首先, 要提高人们的消防安全意识。只有在思想上清醒地认识到消防安全的重要性, 才能积极配合消防安全工作, 自觉遵守安全规定, 主动了解掌握防火、自救、逃生的基本技能。其次, 要加强消防宣传的力度。一方面, 要通过公益广告、网络视频、微博、手机报、宣传画册等多种途径来普及消防安全常识, 介绍各地铁车站的最佳逃生路线。另一方面, 要提高消防宣传的知名度。想方设法提高消防微博、手机报、网络视频的点击率、访问量或收视率。最后, 提高乘客防火自救的实践技能。定期开展群众性的消防安全演练, 让群众实际操作消防器材, 在模拟火灾场景下切身体会火灾环境, 并进行自救互救演练。
3.2 提高地铁工作人员的职业技能
当地铁发生火灾时, 首先是由地铁工作人员处置初期火情和指挥疏散乘客。2003年韩国大邱地铁火灾事故中, 由于调度员责任心不强, 使第二列列车误驶入火灾现场, 而第二列列车的司机临阵脱逃, 导致第二列车的125名乘客丧生。这一事故案例的教训十分深刻, 说明了地铁工作人员在事故处置中的地位作用十分重要。首先, 要制定严格的管理制度和安全措施。将安全管理职责分解到不同的岗位和人员。针对可能的突发事故, 制定多套紧急预案, 设定各类人员的安全操作程序, 杜绝违章操作的现象发生。其次, 要深化培训工作人员的消防技能。对地铁工作人员的消防培训要区别于一般的消防培训, 要针对地铁火灾的特点和规律、各地铁车站的结构特点、消防设施、器材的配置, 熟悉演练预案程序, 一对一地培训初期灭火、指挥疏散、医护急救等内容。
3.3 提升消防员的地铁灭火救援能力
消防官兵是扑灭地铁火灾的骨干力量, 必须巩固和加强其应急救援能力。首先, 要有计划地组织地铁消防专项演习演练。演练要结合武汉地铁的实际情况, 围绕搜救疏散、内攻灭火、排烟照明、供水保障等重难点问题展开。一方面, 在演练中开展专项技能和心理适应能力的综合训练, 提高消防官兵在狭小、封闭空间内的灭火救援攻尖能力, 提升现有消防装备的实战应用水平。另一方面, 在演练中验证方案预案, 提炼战法, 发现问题隐患。同时, 在演习中总结经验并获取宝贵的试验数据。这样, 既达到了锤炼官兵消防技能的目的, 又能够针对具体问题开展科学研究。其次, 要加强消防装备建设。消防装备是提升消防官兵战斗力的关键因素之一。在地下轨道隧道内开展灭火救援工作, 如果装备了精良的单兵装备、大功率排烟车、陆虎60雪炮车、2.3米低平车、路轨两用车、双头车等特种装备, 灭火救援工作将事半功倍。因此, 要科学购置特种消防装备, 并且加强装备保障, 尽快使装备形成战斗力。
3.4 加强对地铁运营系统的督查和改进
在世界各大城市发生的地铁火灾中, 电气设备引发的火灾所占比例最大。如果列车上、车站内的电气设备出现质量问题或者人员违规操作, 或者与地铁车站相连的地下商业网点违反消防法律法规, 或者地铁消防设施、器材不全或未保持完好有效, 都将会造成严重后果。因此, 要加强对地铁系统内用电设备、消防设施的检查维护以及对商铺的消防安全检查, 以减少地铁火灾发生的可能性。同时, 要将先进的理念、技术和材料应用于地铁系统之中, 使得地铁更安全高效。例如应用新型箱式水幕防火隔断系统, 采用先进的泄漏电缆覆盖方式实现消防无线电指挥通信的全覆盖等。
3.5 开展武汉地铁消防问题研究
为了掌握武汉地铁火灾的特点和扑救方法, 需要针对武汉地铁的消防问题展开深入研究。首先, 进行地铁消防安全设计研究。根据地铁地下空间的结构大小, 合理进行防火分区, 布置火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统以及消防器材。完善关于地铁消防安全的法律法规, 修改已经不适合当前情况的防火安全技术标准等。其次, 开展地铁过江隧道火灾烟气控制模式的设计研究。采用现代计算机模拟仿真技术, 针对武汉地铁的实际火灾场景, 分析火灾烟气的分布、流动、扩散规律, 进而设计科学的通风控制模式。其三, 合理建设武汉地铁的消防力量。第一时间到达现场的消防人员往往会少于实际需要的数量, 而支援力量到达火场还需要更多时间。消防力量的不足在很大程度上制约了灭火救援工作。未来, 武汉地铁将贯穿武汉三镇及周边地区, 消防力量将更加捉襟现肘。因此, 现在就应该未雨绸缪, 统筹规划武汉地铁的消防人员编制和装备建设。
4 结束语
武汉地铁轨道交通发展刚刚起步, 很多消防安全工作需要向其他先进地铁城市学习, 不断积累处置消防安全事故的经验教训。在武汉市大规模建设地铁轨道交通的前期阶段, 应加大研究力度, 开展经常性监督检查。只有将火灾预防工作落到实处, 才能有效降低地铁火灾发生的可能性。
摘要：地铁发生火灾将造成巨大的人员伤亡和财产损失, 研究如何防范地铁发生火灾事故具有重要现实意义。文章结合武汉地铁的特殊性, 分析了武汉地铁火灾的特点, 从“人、机、环境”三个方面提出了加强武汉地铁消防安全的措施。
关键词：武汉地铁,火灾,防范措施
参考文献
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地铁火灾逃生方法 篇2
二、遇火灾及时报警。在每两节车厢的连接处，都有一个红色的紧急按钮，乘客遇到突发情况可以随时按动该按钮，通知列车司机。
三、找灭火器自救。在两节车厢连接处以及车门附近，均有红色的灭火器。
四、切勿砸窗跳车。隧道空间狭小，乘客千万不可试图打碎玻璃或者打开安全门逃生。在列车车头和车尾部均设置应急疏散门，乘客应从车头和车尾依次疏散。
五、湿布捂口鼻。浓烟太大，乘客可用随身携带的口罩、手帕或衣角捂住口鼻。如果身边有矿泉水、饮料，可用其润湿布块。
六、逃生要逆风跑。列车行驶至车站时，要听从车站工作人员统一指挥，在逃生时要判断好方向，看清哪一个站台离自己更近一些，以赢得救援的时间。地铁内逃生时必须要记住一个要点：往上风口跑，也就是逆着风跑，以避免吸入有毒气体。
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从韩国地铁火灾说起 篇3
追思--众多因素，酿成火灾
一、对精神病患者监护不力。据了解，纵火者金大汉患有严重的抑郁症，早已失去正常的判断能力。他曾多次要求警察"开枪打死我"，对家人、路人自说自话"我想卧轨自杀" 等。然而，这些不正常的言语并未引起有关部门尤其是家人的高度重视。 近几年，精神病患者实施的纵火案件在世界各国时有发生，且呈上升趋势。1996年11月27日，上海四川中路一居民楼那场死亡36位居民的大火，就是精神病患者纵火所为，这一问题应引起人们的深思。
二、查禁易燃、易爆危险物品不严。2月18日事发当天，金大汉手提两只盛满汽油的塑料桶黑包，无遮无挡地进入地铁，然后在车厢歇斯底里地实施纵火，火焰竟在众目睽睽之下蔓延开来。正如韩国媒体所言，管理不严，制度不全，是这场灾难的要素。
三、地铁防灾手段落后。从火灾现场情况看，大邱地铁没有应急照明灯，以致大火发生后地铁内漆黑一团，渴望生存的人们，因为没有得到及时正确的指引，一个个倒毙于烟魔之中。面对这一切，地铁内的自动报警和自动喷淋装置却没有任何反应。
四、司机行为不当，监控人员错误。当出事地铁陷于一片火海时，调度室没有及时通知另一班迎面驶来的地铁停止行驶，而司机非但没有停车、刹车，更没有倒车，相反，在紧急逃离现场之时犯了一个致命的错误:拔去了列车的主控钥匙，以致于列车完全停电，车门不能打开，造成尸叠车门内一米多高，惨不忍睹。否则，这场地铁火灾不会如此惨重。
五、可燃材料释放"杀手"。韩国大邱地铁列车大多未采用防火材料，连车厢座椅上也包着可燃的丝绒。因此着火后，大批可燃材料经燃烧立刻释放出大量的有毒气体。燃烧的浓烟伴着有毒气体，吞没了逃生无门的人们，使一个个活生生的人因为窒息而死亡，因为人挤人、人踩人而魂归故里。
反思--死者已逝，生者当戒
韩国大邱地铁火灾发生后，立即引起了我国有关部门的高度重视。目前，地铁在我国北京、天津、上海、广州等城市早已投入运行，南京、深圳等6个城市的地铁正在建设之中，并将成为集城市交通、旅游、餐饮、购物等综合性功能为一体的一大公众聚集场所，地铁安全由此变得日趋重要。
那么，目前我国城市地铁消防安全状况怎样呢？应该说，我国已运行和正在建设中的城市地铁的消防"硬件"和"软件"均具有先进水平。
一、防火设施先进实用。比如上海目前已建成通车的3条地铁线路，每个车站都有联动的自动报警、灭火系统。地铁设有自动灭火喷淋系统，分别设在站台和中央控制室，实施两级自动监控，可以针对不同的火灾原因进行调控。地铁隧道还设有专门的排烟装置，一旦发生火灾，地铁隧道内的事故风机系统就会启动，在较短时间内实施排烟。此外，每个车站都配有应急照明系统。一旦发生火灾，应急照明系统会在几秒钟的时间内自动运行，并维持30分钟以上，不会出现像大邱地铁事故中"一片漆黑"的情况。在车门无法开启的情况下，车头前特别设置的"逃生门"也可通过人工开启，予以疏散。
二、采用不燃和阻燃材料。北京、上海、天津、深圳、广州、南京等城市的地铁，使用的地板、座椅均为阻燃和不燃材料，采用阻燃低烟、无卤电缆。一旦发生火灾，不会释放出大量有毒气体。
三、严禁危险品进入。北京、上海等城市的地铁站均严禁各类易燃、易爆危险物品携带上车。严格检查，严格执法，除没收违禁物品外，还处以罚款，重则予以治安拘留。据不完全统计，自上海地铁开通以来，上海地铁公安部门已查堵收缴了7千多件危险品，消除了一大批火灾隐患。
四、紧急预案到位。近几年，北京、上海、广州等地多次组织开展地铁消防演练，实施预防和处置火灾、毒气、爆炸等紧急事故预案，增强公安消防队伍实战能力和地铁站务人员对突发事故的应急处置能力，实行科教强警，科技强消战略，从根本上保障了广大乘客的安全。
深思--居安思危，人皆有责
毫无疑问，我国现行的地铁安全设施是比较先进的，管理也十分严格。但是，地铁运行中仍然存在着或大或小的问题，我们应该增强个人的安全防护意识。
一、规范和增加地铁应急疏散标志。目前，全国地铁尚有不少车站未使用充电型（发光型）应急疏散标志，用的是蓄光型（反光型）应急疏散标志。由于地铁本身光线不足，蓄光型的应急疏散标志难以满足亮度要求。正常情况下也不明显，更不用说在浓烟密布时能看到了。为此，增加充电型应急疏散标志，并将标志设置于明显位置十分重要。同时，乘客在进入地铁后，应熟悉地铁内应急指示标志的分布情况，了解地铁口楼梯在什么方向,以防万一。
二、为了自身与他人的安全，绝对不要将易燃易爆危险物品带进地铁，不要抽烟。为防止发生爆炸燃烧事故，上海等地的地铁均严格禁止乘客携带如汽油、柴油、松香水、乙醇、烟花爆竹、丁烷气体、摩丝等易燃易爆危险品乘坐地铁。同时，按规定地铁内任何地方均不得抽烟。
三、了解地铁车厢灭火器位置，掌握灭火器使用技能。地铁车厢座位下或车厢内都放有灭火器，上车后最好查看一下。当车厢出现火情时，应及时按响列车紧急报警按钮，同时取出车厢座椅下的列车备用灭火器，拔出插销，对准火头进行扑救。
四、发生紧急情况时，如车门打不开，乘客可以打开车门上方的玻璃罩，拉下红色手柄，打开车门。此项为机械解锁，在无电情况下仍可使用。
五、一旦发生火灾，乘客要时刻留意车上广播，切不可慌乱，在广播指引下沉着冷静、紧张有序地通过车头或车尾疏散门进入隧道，往临近车站撤离。在疏散过程中要注意脚下异物，严禁进入另一条隧道(地铁是双隧道 )。
六、疏散过程中，首先不要贪恋财物，不要因为顾及贵重物品而浪费宝贵的逃生时间。尽可能寻找简易的呼吸防护物，如用毛巾、口罩蒙鼻(最好是湿的)。浓烟下尽量以压低身体的姿势撤离，因为浓烟较空气轻而飘于上部，贴近地面逃离是避免烟气吸入的最佳方法。视线不清时，手摸墙壁徐徐撤离。遇火灾时，不可乘坐电梯或扶梯，身上着火千万不要奔跑，可就地打滚或用厚重的衣物压灭火苗。
总而言之，出行地铁，安全至上。地铁部门应积极推动地铁安全的法制建设，公安消防部门要加大监督检查执法力度，消除火灾隐患，切实做好各类地铁事故应急处置预案的制定和演练工作，建立和完善社会联动的快速反应机制，广大市民要多学一点安全知识，多练一点逃生技能，真正确保地铁运行中的生命和财产安全。
地铁列车火灾安全疏散研究 篇4
针对地铁安全的重要性,国内不少学者都对地铁车安全疏散做了研究。根据2013年修订的《地铁设计规范》中的要求,车站站台公共区的楼梯、自动扶梯、出入口通道应满足发生火灾时,能在6 min内将一列进站列车所载的乘客及站台上的候车人员全部撤离站台到安全区[3,4]。然而为了进一步深入准确分析地铁疏散,本文通过实验和模拟仿真相结合的方式,首先利用Pyrosim软件对地铁列车进行火灾模拟,确定安全疏散时间,再利用Pathfinder疏散模拟软件,针对站台、隧道以及人流状态进行了疏散模拟分析。
1 地铁列车火灾模拟
1.1 Pyrosim软件建模
Pyrosim是一款消防模拟的软件,用于对火灾中产生的温度、烟气浓度、毒性气体等进行预测分析[5]。根据某地铁车的车体结构,利用Pyrosim进行建模。模型建立中所需材料的物理化学参数,通过厂商提供和实验检测获得,火灾仿真模型如图1所示。所选用的部分材料及尺寸如表1所示。
将火源设置在车厢中部合适位置,并将火源的热释放速率设置为2.2 MW,在车厢中合理布置传感器及切面。
1.2 地铁列车可用安全疏散时间
通过上文建立的模型进行仿真,分别对地铁火灾中影响人群疏散的两个重要指标烟气浓度(可见度)、毒性气体(CO)进行统计分析,统计结果如图2、图3所示。
从图2和图3的数据能够发现,CO的浓度始终未超过70 kg/m3,未达到对人体构成危害的程度,而能见度在136s之后急剧下降至3m左右,此时的能见度已经影响人员在车厢内的正常行走速度。
2 地铁列车应急疏散演练实验
为了更好的评估地铁列车的安全疏散性能,针对一辆6编组的B型地铁列车进行了紧急疏散实验。本次演练实验的内容分为两种工况,分别为,车内外转移、站台疏散。
2.1 车内外转移
在车内转移部分,在1号车厢安置250人(AW2工况),250人全部转移到2号车厢(空),并从2号车厢的1侧车门撤离。具体路线如图4所示,演练实验实际场景疏散如图5所示,车内外转移实验各阶段耗费时间如图6所示。
从时间统计图中可以看出,一节满载旅客的车厢内的乘客全部转移至其他车厢,从响应至转移完毕将耗时125 s。
图5 1车开始转移、全部转移至2车、2车全部转移离开Fig.5 Passengers of 1 carriage begin to transfer,all passengers transfer to 2 carriage,all passengers of 2carriage transfer to leave
2.2 站台疏散
在站台疏散演练实验部分,75人在1号车厢尾部,50人在2号车厢头部,50人在2号车厢尾部,75人在3号车厢头部。疏散演练路线示意如图7所示。为了更加逼近真实火灾场景,实验中采用无害白烟烟雾弹模拟烟气扩散。实际场景状况如图8所示。
实验中人群对起火的总响应时间为15 s(其中2号车厢头部响应时间为15 s,2号车厢尾部响应时间为11 s),车内转移完成总耗时26 s(其中2号车头部乘客转移耗时20 s,2号车厢尾部乘客转移耗时26 s),地铁车进站共耗时120 s(转移全部完成后经过80 s地铁进站),进站后车门打开时间为4 s,乘客全部离开的总时间为38 s(其中1号车从4个门撤离耗时22 s,2号车从2个车门撤离耗时38 s)。可知,本次演练的总耗时为162 s。
其中,通过对演练录像的回放可以发现,烟气从车厢中部扩散至整节车厢影响能见度约耗时120 s,小于Pyrosim仿真中的136 s。这是所采用的烟雾弹产烟能力较强所致,相信Pyrosim的仿真时间是接近真实场景的。还可以发现在静止环境中单节车厢内的烟气向其他车厢扩散能力较弱,但是在车门打开乘客开始转移时,烟气将迅速向相邻车厢扩散,此时乘客应尽快撤离。
图8 2车起火、2车乘客全部转移完毕、所有乘客全部撤离车厢Fig.8 2 carriage is on fire,the transfer of all passengers of 2carrige is completed,all passengers left the carriage
3 地铁列车应急疏散仿真
3.1 Pathfinder疏散软件
Pathfinder是一款由美国公司设计的人员疏散逃生智能模拟软件。在Pathfinder中人员的运动模式分为SFPE模式和steering模式,其中SFPE模式以流量为基础的最基本的行为,人员将自动移动到最近的出口,人员之间不会相互影响,但队列符合SFPE假设;steering模式是采用路径规划、指导机制、碰撞处理相结合的方式控制人员运动,如果人员之间的距离和最近点的路径超过某一阈值,可以再生新的路径从而适应新的形势[5,6,7]。Steering模式中允许人员与人员、人员与环境之间相互影响,所以在一定规模的模拟中,只要参数设定合理则更接近真实情况。缺陷是因为没有与火灾进展状态有关的功能,不能够根据火灾演进情况(烟浓度,门的可见度等)来直接估计情况的变化[8]。这里将通过对真实环境的模拟演练,来校准设置Pathfinder的参数,以使仿真结论进一步接近真实。
3.2 参数校准
通过回顾实验时所录制的演练视频,记录人员行走的距离和时间,得出参演人员的行走速度,再对统计的速度进行正态性检验可知。实际参演人员的速度服从均值为1.42 m/s,标准差为0.23 m/s的正态分布,如图9所示。
在模拟仿真中,人的运行速度和人类模型的肩宽对最终的疏散结果起到了至关重要的影响。因此在仿真运算中将人的行走速度设置为服从均值为1.42 m/s,最大值为2.10 m/s,最小值为0.68 m/s,标准差为0.23 m/s的正态分布。将人类模型的肩宽大小设定为,男性服从均值为31.36 cm,标准差为2.56 cm的正态分布,女性服从均值29.42 cm,标准差为1.93 cm的正态分布[9,10]。其他因素如舒适距离、碰撞反应时间、加速度时间等,根据疏散演练中所记录的情况对其进行合理设置。
图9人员行走速度分布Fig.9 Personnel walking speed distribution
3.3 站台疏散与隧道疏散对比
由于地铁列车运营的特殊环境,如车厢内突发火情,可选择的疏散方式有将车驶入站台进行疏散和临时停车在隧道内疏散两种。现针对这两种情况进行疏散模拟分析。首先根据文献[4]中所规定的地铁设计标准,设置符合规范的简化站台与隧道工况环境。这里设置隧道内的疏散平台宽度为1 m,满足单线隧道疏散平台的最低要求。站台选择岛式站台,站台平面设置为长115 m宽11 m。站台平面有4组楼梯,每组楼梯包括上行自动扶梯和楼梯,上行自动扶梯宽度为1 m,楼梯宽度为2.5 m,自动扶梯和楼梯的最大通过能力均满足《地铁设计规范》要求。现对两种疏散方式进行比较。
所模拟的疏散状况为全车满载1 400人,车辆中部的3号车厢发生火情,车辆所载人员需要紧急离开,列车一侧车门打开,乘客不可以从发生火情的车厢门撤离。站台疏散的工况环境设置为一个岛式站台,长1 145 m,宽11.5 m,距离上层平台5 m,有4个楼梯出口,每个楼梯出口有一个宽2.5 m的楼梯和一个宽1 m的自动扶梯。认为所需疏散的人员全部到达楼上平台并从出口离开则疏散结束。隧道疏散的工况环境设置为地铁车在隧道内紧急停车,人员从隧道内的疏散站台离开,隧道内疏散站台的宽度按照《地铁设计规范》的要求,这里设置为宽1 m,根据文献[11]中对地铁B型车的研究,这里认为乘客在隧道内离开列车30 m的距离后达到安全状态[11]。
仿真中对乘客的速度和肩宽等限制,采用上节中实验与仿真比较得到的参数,根据地铁列车内部特殊环境,合理设置人员能够通过的路径,仿真情况如下图10和图11所示。
图10站台疏散仿真Fig.10 Platform evacuation simulation
图10和图11分别对应了疏散软件对应时间的模拟状态,站台疏散总共耗时252.8 s,而隧道疏散总共耗时663.3 s。不难发现同样是1 400人的疏散状态,隧道由于其狭窄空间限制,只是疏散远离车厢30 m的距离就花费了约10min的时间,远远难以满足地铁疏散6min安全时间的规定。相比较而言站台疏散则相对快捷安全。
4 结论
通过针对地铁火灾环境的疏散演练实验以及建模与仿真研究,可以得到如下结论。
(1)通过地铁列车的燃烧热释放仿真和疏散演练实验,可以发现地铁火灾中,烟气导致的能见度降低,将有可能对人群疏散构成影响,在车门打开后烟气将会加速向相邻区域扩散。
(2)通过对地铁车站的疏散仿真可以发现,地铁列车火灾中,站台疏散的疏散时间明显低于隧道疏散,在地铁列车火灾中应尽量使用站台疏散。
(3)地铁的站台疏散能够满足《地铁设计规范》中,人群疏散撤离时间小于6 min的规定。
(4)通过真实疏散演练实验可以发现,火灾数值模拟软件Pyrosim和疏散仿真软件Pathfinder可以在火灾安全分析中提供建设性的帮助。
参考文献
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地铁公司火灾应急预案 篇5
地铁作为重要的公共交通设施，每天都承载大量的人员进出，存在一定的消防安全隐患。当发生火灾事故时，消防现场指挥通信必然是灭火救灾的重要保障。目前，在我国已有的地铁内，消防通信网均为公安无线通信的分支[ 1 ]。近几年，为了使公安干警在执勤时保持畅通的通信联络以及事故发生时的快速反应能力，已有各类型的350M集群无线通信系统已能完全兼容的地铁公安无线通信系统。
2地铁火灾消防应急通信组网设计
2.1 常规消防通信系统未被破坏时应急组网分析
2.1 .1 地铁专用通信系统的前期配合
地铁专用通信系统主要包括调度、站间行车、站内、轨旁电话，闭路电视监视，时钟，广播以及无线通信子系统。其广播系统采用控制中心和车站两极控制，平时以车站控制为主，发生火灾时，以控制中心控制为主。火灾现场的灾情可由站内任何工作人员电话通知控制中心，由控制中心通告公安消防部门；也可由非工作人员直接拨通“119”或“110”电话，此时公安消防部门及时通告地铁控制中心，要求其相关单位人员做好灭火救灾的协助工作。
2. 2. 2 350M无线集群通信系统
350M无线集群通信系统（无线链路）是公安系统原有地面的350M专用列调系统向地下延伸的组网方式（见图1） 。地面专用列调系统使用单一频点，以组呼的方式进行通信。无线集群通信系统将地面信号通过无线链路引入地下各个无线分基站；各个延伸基站的频率使用隔站复用的方式，所有单兵的入网注册、漫游区域、使用等级权限均由地面集群系统通过网络管理来统一调配。每个分基站内的移动单兵之间的个呼、组呼不占用地面主基站的话音信道；地面与地下，地下两座以上的分基站所属移动台之间的个呼、组呼需要占用地上主基站的话音信道。所有地下车站集群延伸分基站的上行链路均配备全天向天线对应于主基站。无线分基站的主要特点是：本地电台之间的呼叫与区间电台之间的呼叫完全隔离，当有局部火灾发生时，指挥车与消防单兵利用离火灾现场最近的基站通信网络实行现场指挥；同时，地面消防控制中心利用。
2. 2 地下部分通信信号中断时的应急组网分析
地铁的主要构成为上下通道（与地面连通） ，地下站厅和地下隧道区间（各层车道） 。350M无线集群通信系统在该地下环境中使用两种不同的无线信号传播装置，即：吸顶式天线———用于站厅内无线信号的辐射；漏缆（上下行链路） ———用于隧道区间及上下通道的信号辐射。火灾事故现场，通道、隧道或站厅的无线信号辐射装置均有可能遭到不同程度的损坏。此时，应急输入输出接口设备为及时恢复现场通信提供很大的便利。
2. 3 大型火灾现场应急组网分析
在大型火灾现场，火势一般较为猛烈，如遇交通高峰，人员较多，灭火与人员疏散工作都需要及时的开通指挥调度系统。但此时，有两种情况将会导致已有的常规消防网络中断：
（1）区间通道、隧道与站厅有多处收发装置受损（不同于2. 2中分析的个别收发装置中断，可启用原有备用装置的情况） ；
（2）由于各种物质燃烧造成通信线路上各装置物理、化学性质变化，导致整个分基站以下的局部联络瘫痪，无法正常运行。此时，作为应急，消防、公安部门应施行临时布网。
布网方案为：采用集群同播方式，消防指挥车设置便携式移动链路基站 ，在车站区间通道入口处设置同播站作为主发站，其余各同播站依次设在站厅、隧道等便于链接的地点（各个同播站需要由专人负责监控） 。消防车内的指挥员负责移动同播基站与地下各站的联络，并将现场情况及时通告设在消防部门或公安相关部门的系统检控中心；地下每个同播站支持若干手持设备，各责任单兵可直接互相对讲，及时向地面汇报火势，人员转移等情况。同时，临时组网无线同播系统监控台与公安350M无线集群通信系统实时联网，可以随时通告其它各个地下站厅配合车辆与人员的协同合作。
地铁火灾自动报警系统探讨 篇6
关键词：地铁,火灾,火灾报警系统
随着经济的快速发展, 地铁在城市交通中的比重越来越大, 随之也带来新的火灾安全隐患。加强地铁场所的火灾预警和防范, 合理地在地铁场所中设置火灾自动报警系统, 对于保证地铁场所的火灾安全, 保护地铁中人员的生命财产安全具有重要的现实意义。笔者以北京某地铁为例, 对地铁场所火灾自动报警系统设计方案进行讨论。
1 系统基本功能要求
该地铁全长28 km, 设车站24座 (其中地面站1座) 、车辆段1座、停车场1座和指挥控制中心1座。控制中心FAS主要是对24座车站及车辆段、停车场的火灾报警系统进行监视和发出火灾模式控制指令;车站FAS主要是通过设置在站厅、站台、设备及管理用房、风道和区间的各种火灾探测器、手动报警按钮、消火栓报警按钮, 对车站及管辖区的火情进行巡检, 以及对火灾联动设备的状态进行监视。当发生火灾时, FAS接受现场探测器或其他报警设备的报警信号进行报警显示, 并联动相应的防/排烟设备、防火卷帘、电梯、消防和灭火系统;切除相关区域的非消防电源等, 并通过广播、闭路电视等通信设施指挥乘客进行安全疏散。
此系统按同一时间内发生一次火灾来设计和配置救灾设备, 具备早期发现、及时救护功能, 以减少损失。 地下部分 (地下车站、区间隧道) 为一级保护对象, 地上车站、车辆段和停车场内的车辆停放和各类检修车库的停车线部位、燃油车库、可燃物品仓库、重要用房为二级保护对象, 分别依技术要求进行火灾自动报警系统设计。
全线火灾报警系统采用中心级、车站级 (车站、车辆段、停车场) 两级管理三级控制的模式进行设计, 全线FAS为独立的监控管理系统, 不与其他系统综合。OCC (Operation Cooperation Center, 运营协调中心) 、备用中心、维修中心为中心级, 车站、车辆段、停车场以及培训中心等处的防灾控制室为车站级。中心级是全线火灾自动报警系统的调度中心, 对全线报警系统信息及消防设施有监视、控制及管理权, 车站级管辖范围为车站及相邻半个区间、车辆段、停车场等区域, 车站级可实现对本站或管辖范围内的FAS系统设备的自动监视和控制, 同时对防排烟、消防灭火、疏散救灾等设备实现自动化管理。
三级控制:全线FAS系统防灾设备 (通风、给排水、照明、自动扶梯、防火卷帘、气体灭火等设备) 的控制, 均可实现防灾指挥中心中央控制级、车站防灾控制室车站级、设备现场就地控制级三级控制方式。
车站火灾自动报警探测器配置:站厅、站台、设备机房、办公用房、公共走廊、配电室、值班室、会议室等设置智能点式探测器, 站台板下电缆通道、变电所电缆夹层设置开关量感温电缆;自动报警的场所均设手动报警按钮 (带消防电话插孔) , 消火栓箱内设消防泵起泵按钮并带启泵指示灯。
现场消防通信设备配置:环控电控室、消防泵房、公安值班室内、气体自动灭火用房的门外、照明配电室设对讲电话分机, 便于工作人员在发现火情时能够通过人工方式及时报警;手动报警按钮带消防电话插孔。
区间及区间设备用房火灾自动报警系统配置:手动报警按钮 (带电话插孔) 、消火栓按钮等设备。
车辆段、停车场火灾自动报警系统配置:车辆段、停车场一般办公大楼设置智能点式感烟、感温探测器;车辆停放和各类检修车库的停车部位、燃油车库、可燃物品仓库等设置智能点式感烟、感温探测器、远红外光束探测器、防爆型可燃气体探测器、防爆型火焰探测器等、消防对讲电话分机、消火栓报警开关、手动报警按钮 (带电话插孔) 、监控模块等设备。
2 网络构成
整个地铁的消防报警系统概括起来就是一体化网络、两级管理、三级控制。一体化网络:全线各站所设置的火灾自动报警控制器、图文电脑系统GCC (NCS) 等设备均作为网络节点, 通过通信专业提供的光纤环网, 与OCC的网络控制工作站构成一个对等式环形网络, 整个FAS系统融合为一个一体化环形网络系统。
两级管理:OCC、备用中心、维修中心为中心级, 培训中心、车站、车辆段、停车场等处的火灾报警控制器为车站级, 中心级是全线火灾自动报警系统的调度中心, 对全线报警系统信息及消防设施有监视、控制及管理权。网络结构如图1所示。
三级控制:全线FAS系统防灾设备 (通风、给排水、照明、自动扶梯、防火卷帘、气体灭火等设备) 的控制, 均可实现防灾指挥中心中央控制级、车站防灾控制室车站级、设备现场就地控制级三级控制方式。
3 FAS与BAS的接口方式
3.1 中心级
OCC与BAS (楼宇自动化系统) 具有以太网冗余接口。通讯协议遵循MODBUS TCP/IP协议, 满足IEEE 802.3以太网标准。FAS通过冗余NCS与BAS前置机以信息表的形式 (FEP) 进行双向数据交换, 每个车站对应一个信息表。冗余NCS无主机和备份机之分 (均可视为主机) , BAS可根据由运营方按照各专业计算机系统的配置要求, 统一分配的IP地址人为定义与之通讯的“主机”。当FAS“主机”连续几次 (默认配置次数为3次) 不回应BAS的请求时, BAS前置机将通过改变被访问的IP地址, 进行通道切换。
火灾时, 控制中心FAS 工作站NCS为BAS工作站提供全线车站防火分区的综合火灾信息, BAS接收车站的火灾报警信号, 并向FAS提供车站火灾共用设备的状态信息。
3.2 车站级
车站级BAS与FAS具有两种通信方式。
(1) 车站FAS的GCC与BAS工作站之间的通信。
BAS系统和FAS系统间通过FAS所提供的ModBus TCP/IP数据通信系统交换数据和报文。BAS到FAS的通信在10/100 Base以太网接口上通过TCP进行连接。火灾时FAS向BAS发送火灾模式, BAS将由其控制的阀类共用设备 (如电动调节阀等) 的报警信息送给GCC, 这些共用设备的报警信息在GCC的后台显示。
(2) 车站FAS的报警控制器与BAS控制器的通信。
火灾时FAS通过报警控制器的RS 232口向BAS发送预制的火灾模式, BAS收到火灾模式后向FAS发送无源常开触点的确认信号, 该信号通过FAS的监视模块反馈给FAS控制器, 同时BAS根据火灾模式联动相应的设备灭火, 并将每个共用设备 (如变频风机、轴流风机、立转门、表冷器、过滤器等) 的信号通过PLC (中央控制单元) 的中继柜输出无源常开触点的信号, 这些信号通过FAS的监视模块反馈给FAS控制器。数据流图如图2所示。
4 设计方案优点
(1) 简单可靠。
此系统的接入非常简单, 在GCC上安装NCS软件包就可以直接接入FAS网络, 并通过简单的网络映射管理本车站及相邻车站区间的火灾报警控制器。骨干网上所有节点相互独立, 互不干扰, 并采用了离线旁通技术, 任何节点发生故障都不会影响其他节点的正常通信。例如, 某一个车站的控制器发生故障或人为停机检修时, 车站的控制器节点从主网上自动离线, 但此时GCC还在主网上, 通过网络映射仍能显示控制相邻车站控制器所控制的相邻区间的信息;反之, 如果GCC因为故障或人为原因脱离主网, 但车站的控制器仍在主网上, 还可以向OCC以及相邻车站发送信息, 不影响其正常通信。从而相比传统的GCC通过控制器上协议口 (大多数为RS 232/485) 进行连接具有更大的优势, 因为传统系统GCC不在主网上, 需要依赖于控制器上的协议端口而连接, 当该控制器发生故障或人为停机检修时, 控制器离线, 而依赖该控制器的GCC也同时与主网失去了联系, 无法正常监控相邻车站区间的信息。
(2) GCC可升级为自动重组子网后的中心。
主网络环状布置的网络结构可以抵抗站间光纤开路故障。当发生单点开路时, 不影响网络通信;发生多点开路时, 可以自动重组为多个子网络, 同时作为独立节点的车站级的GCC, 系统高级管理员可在授权情况下通过授权将子网中某车站的GCC快捷便利地升级为子网中心, 指挥协调子网的防灾救灾工作, 见图3所示。从而最大程度地保障了FAS系统在发生网络重大意外事故的状况下, 仍能够保持最大程度的集中通信与控制能力。而在一般的网络系统设计中, 往往忽视这个问题, 虽然考虑了重组“子网”方式, 当真正发生网络多点开路时, 由于重组网络中没有子网管理中心, 重组后, “子网”的实际功能相当有限。
(3) 分布智能使得风险降到最低。
GCC、火灾报警控制器采用分布智能的技术, 两者功能独立, 互不影响, 都是作为FAS网络的节点, 任何一方都不依赖另一方。其两者仅通过网络映射进行管理和监视, 并且可以进行选择性地对某个节点进行监视和管理。GCC具有多个权限, 并且升级简便, 可以作为网络中OCC、后备中心等中心级的后备, 能够暂时作为子网的指挥管理, 保证了地铁需要有最高的抗风险能力的要求。
参考文献
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地铁隧道火灾人员疏散模拟研究 篇7
地铁隧道由于其空间结构的特殊性,使得其火灾特点既有地下建筑火 灾的特点,又具有隧 道火灾的 特点。主要体现在火灾探测、防排烟系统设计、人员安全疏散和应急救援难度大等几个方面。在进行消防设计时,需要将其作为一个有机整体进行综合考虑,而常规的防火设计方法无法满足要求。就目前国内外消防技术的发展趋势来看,该类建筑的消防设计将主要依靠消防安全工程方法采用性能化设计方式来完成。笔者以天津某地铁地下区间隧道工程为例,通过对工程中存在的消防问题进行研究,进而确定人员在火灾条件下的安全疏散及烟气控制技术,为解决该类工程的消防安全问题提供更可靠的手段,使工程防火设施的投入更趋于合理,节省投资。
1工程概况
模拟研究的对象为天津地铁某段地下隧道。隧道全长约1 200m,隧道中部设有联络通道,联络通道距离站端约800m,隧道内设置侧向疏散平台,平台宽度为0.7m情况下,隧道纵向断面风速不小于2.6m/s,道床可用于人员疏散。
列车采用6节B型车厢编组,车宽2.8m,每节车厢长19.8m,按照6人/m2计算,载客240人,列车总载客量为1 440人。火灾网络设置为0.5m×0.2m×0.2m,疏散网格设置为0.2m×0.2m×0.2m。
2分析方法及判定标准
通过计算机模拟程 序对设定 火灾场景 下的火灾 烟气、温度等参数进行计算,得到人员可用疏散时间TASET;再根据设定火灾场景设置相应的人员安全疏散场景,并利用人员安全疏散模拟软件对设定疏散场景下的人员疏散情况进行计算,得到人员 必需疏散 时间TRSET。如果TASET>TRSET,则可以证明设计方案能够保证火灾时人员安全疏散。
当地铁在隧道内发生火灾时,在车头或车尾发生火灾的情况下,人员向同一侧疏散,人员疏散方向侧送风,隧道另一侧(或中间风井)排烟,当隧道内的断面风速不低于方案所设定的风速下,可将烟气逆流控制在距火源点50m之内,可以为人员安全疏散创造良好条件。当防排烟系统失效时,烟气将向火源点两侧蔓延,蔓延距离取决于隧道的坡度和走向,该类场景下,烟气会充满隧道大部分区域。
通常影响人员安全疏散的主要性能参数包括烟气层高度、对流热、能见度和一氧化碳体积分数等。该项目模拟计算人员可用疏散时间的定量判定标准,如表1所示。
3模拟计算
3.1设定火灾场景
火源位置是设定火灾场景中的重要参数,在设定火灾场景时,一般可根据建筑的几何特征和火灾危险性分析结果来设置。在选取发生火灾的位置时,主要考虑某处发生火灾后,可能带来火灾危害较大或对人员的疏散造成较为不利影响的情况。根据该工程的实际情况设定火灾位置,如图1所示。
火源位置A位于联络通道附近,列车从靖江路站开往成林道站,设车尾发生火灾,成林道站送风,靖江路站排烟。
目前,国内外对不同车型火灾热释放速率的研究相对较少,且没有统一标准。地铁列车的火灾规模一般取决于列车,确定列车的火灾规模需分析车辆内部组成材料及其可燃性,随着对列车材料可燃性的严格控制,列车火灾规模有下降的趋势。根据设计方提供的资料,天津地铁各条线列车车 辆在结构 上均采用 钢轮钢轨 制式列车,主要由不燃构件和材料整体拼装而成。
国内常用的该种 钢轮钢轨 制式列车 火灾规模 为5MW(对列车制造商的要求,目的是尽量避免使用可燃材料)。从安全角度考虑,模拟采用了一定的安全系数,确定站台轨道区的列车火灾最大热释放速率为7.5 MW。
考虑机械排烟系统和自动喷水灭火系统失效的不利情形,选择了2个具有代表性的设定火灾场景进行计算分析,如表2所示。
3.2设定疏散场景
进行疏散计算时应充分考虑不同位置处起火、列车停靠在区间隧道的不同位置及不同排烟风流方向对人员疏散的影响。
根据区间隧道的设定火灾场景,列出疏散行动方案。即,列车从靖江路站开往成林道站,车尾发生火灾,列车停靠在联络通道附近(左线),乘客从列车内部或沿隧道内一侧的疏散平台向列车车头方向疏散。
3.3火灾和烟气蔓延的模拟计算
运用目前消防安全工程界常用的火灾动力学模拟软件FDS对设定火灾场景进行模拟计 算。对于不同 设定火灾场景,从烟气蔓 延、能见度分 布、温度分布 以及CO体积分数分布几个方面进行分析,可以得出:
(1)火灾发生后在排烟系统作用下,隧道内形成纵向风,在火灾初始阶段,由于火灾功率较低,烟气完全被控制在火灾下游,但随着火 灾功率增 加,烟气速度 逐渐上升,部分烟气发生逆流,但在纵向风速作用下,逆流距离有限,影响人员安全疏散的烟气最终被控制在火源上游30m距离内;当排烟系统失效时,烟气到达顶棚后向隧道两侧蔓延,由于成林 道站方向 为上坡方 向,且坡度较大,因此烟气沿程林庄方向蔓延较快,沿该方向烟气最终蔓延至成林道站,而靖江路方向则自然补风效果较明显,烟气最终未蔓延至靖江路站。
(2)火灾发生后在排烟系统的作用下,能见度低于10m的区域迅速向下游蔓延,在465s时蔓延至隧道洞口,火灾上游能见度低于10 m的区域被 控制在30 m范围内;当排烟系统失效时,能见度低于10m的区域向两侧蔓延,蔓延至成林道站方向的时间为1 260s,沿靖江路方向最远蔓延160m。
(3)火灾发生后在机械排烟作用下,60℃的热烟 气前锋迅速向下游蔓延,最远蔓延至火源下游约250m,火源上游温度场在距火源10m外均低于60℃;当排烟系统失效时,60℃的热烟气前锋向两侧蔓延,沿成林道 站方向最远蔓延308m,沿靖江路方向最远蔓延170m。
(4)火灾发生后在机械排烟作用下,CO体积分数为5.0×10-4,烟气前锋最远蔓延至火源下游约166m,火源上风向距离火源8 m以外CO体积分数 均小于5.0×10-4。当排烟系统失效时,CO体积分数为5.0×10-4,烟气前锋向两侧蔓延,沿成林道站方向最远蔓延608m,沿靖江路方向最远蔓延240m。
3.4人员必需疏散时间的模拟计算
人员的必需疏散时间可以简化为三个阶段:报警时间TA、响应时间TR和疏散行走时间TM。即人员的必需疏散时间TRSET可按文献[10]中所列公式计算。
(1)报警时间TA。通常情况下,列车内将有大量的乘客,火灾产生的浓烟将很快被乘客发现,乘客发现火灾后迅速向司乘人员报警或通过列车车厢内的手动报警按钮报警,司乘人员应立刻检查列车的情况并向控制中心报警、汇报列车车况。从安全角度考虑将报警时间确定为1min。
(2)响应时间TR。人员响应时间是指人员接收到警报之后到疏散行动开始之前的这段时间间隔。不同场所的人员响应时间有很大不同。该工程中,由于乘客可以很快发现火灾,且处于警惕状态。当司乘人员下达疏散指令后,乘客即可进入疏散状态。从安全角度考虑,确定人员响应时间为1min。
(3)疏散行走时间TM。疏散行走时间可以借助人员疏散软件PathFinder进行疏散模拟分析得出。由于地铁列车属于人流密集场所,而通常人流密度2人/m2时,人员在楼梯间内的疏散速度约为0.5m/s,平地的疏散速度约为0.7 m/s。模拟计算 时取乘客 在平台上 的速度为0.6m/s,在列车上的速度为0.3m/s。
由于在实际疏散过程中,还存在一些不利于人员疏散的不确定性因素,因此有必要对模拟计算出的行走时间考虑1.5倍系数的安全补偿。将人员可用疏散时间和人员必需疏散时间以曲线图的形式进行对比分析,如图2所示。
通过比较各个设定疏散场景的可用疏散时间曲线和必需疏散时间曲线可知:
(1)在隧道内排烟系统有效启动的情况下,对于设定火灾场景和疏散场景,地铁列车内人员能够在危险来临之前疏散至安全区域。
(2)在隧道内排烟系统失效的情况下,对于设定火灾场景和疏散场景,地铁列车内将有部分人员不能够在危险来临之前疏散至安全区域。
综上所述,地铁隧道内的排烟系统和送风系统在火灾时能够有效启动是地铁列车内人员安全疏散的重要保证。因此,建议平时定期对隧道内的排烟和送风系统进行检测和维护,以保证火灾时能够有效启动。
3结论
(1)当地铁在隧道内发生火灾时,在车头或车尾发生火灾的情况下,人员向同 一侧疏散,人员疏散 方向侧送风,隧道另一侧(或中间风井)排烟,当隧道内的断面风速不低于设定的风速下,可将烟气逆流控制在距火源点50m之内,可以为人员安全疏散创造良好条件。当防排烟系统失效时,烟气将向火源点两侧蔓延,蔓延距离取决于隧道的坡度和走向,该类场景下,烟气会充满隧道大部分区域。
夏季环境温度对地铁火灾烟气的影响 篇8
关键词：地铁火灾,烟气流动规律,温度分布,FDS模拟,一氧化碳
1基于FDS的地铁火灾烟气流动模拟
1.1模型建立
笔者选择的地铁模型为双层岛式站台, 车站长为135 m, 宽为18 m, 站台层高为5.4 m, 站厅层高为6 m, 见图1所示。站厅层两端共有三个出口, 分别标示为出口1、出口2、出口3, 均设置为与外界大气压相通, 通道截面为4.8 m×2.6 m;站厅、站台层两侧顶部顶棚及轨道顶棚分别设置有排烟管道, 管道截面为0.6 m×0.4 m连接两层的两个楼梯分布在站台中央部位两侧, 作为疏散楼梯使用;出口2处有一直升电梯。站厅层两侧为轨道, 轨道顶部有排风口和排风管道, 站台靠近轨道侧顶部设有排风口和排风管道, 站台中部顶棚设置排风。
采用混合分数燃烧模型和大涡湍流模型LES (Large Eddy Simulation) , 设定火源为稳定聚氨酯火源, 热释放功率为2 MW。采用LES模型允许的最大网格尺寸为火灾特点直径的1/10, 网格尺寸取0.5 m, 为提高模拟准确度, 计算区域分为5个。
根据GB 50157《地铁设计规范》规定的“在高峰小时客流量发生火灾时, 6 min 内应将一列车和站台上候车的乘客及工作人员撤离站台” , 笔者在地铁车站火灾模拟中设置模拟时间时取较大时间以提供烟气蔓延趋向, 取计算时间为600 s。
三个出口连通外界大气, 内外部的环境温度按照地铁夏季和冬季的不同分别设定。由于轨道中部距离车站风口较远, 风阻较大, 故忽略对车站火灾烟气的影响, 另外不考虑外部风速和列车运动的影响。
1.2 地铁火灾烟气的危害和危险临界条件
火灾烟气对人体的危害主要体现在高温热辐射、毒性和遮光性等方面。测定数据为地铁火灾烟气的CO体积分数、环境温度以及能见度的变化。关键位置选择在两侧楼梯口, 这是因为火点设置在站台层, 故两侧楼梯是重要的疏散楼梯, 也是站台层人员逃生的主要通道。
以下三个判定条件中最先达到的条件所对应得时间确定为可用安全疏散时间 (ASET) :
(1) 车站内站台和站厅2 m高度处温度达到60 ℃;
(2) CO体积分数达到5×10-4;
(3) 能见度降至10 m。
2 夏季地铁火灾烟气流动模拟结果分析
按照夏季地铁环境温度设置温度边界条件, 地铁站外温度为32 ℃, 站内起始温度为30 ℃进行模拟。
2.1 地铁车站总体烟气运动规律
火灾发生过程中, 燃烧产生的热烟气由浮力驱动从火焰区直接上升形成羽流, 当受到站台层顶棚的限制后形成顶棚射流, 向四周扩散。火灾发生后200 s内, 由于火源温度不是很高, 地铁站内环境温度维持在30 ℃, 温差较小, 所以烟气的流动相对较慢, 主要分布在火源10 m范围内。随着环境温度的升高和燃烧产生物的增加, 烟气逐渐蔓延, 分别向站台两侧和沿楼梯向上蔓延, 并首先在站台层顶棚聚集, 在60 s时烟气开始穿过楼梯出口蔓延到站厅层。由于烟囱效应, 烟气粒子迅速沿楼梯向站厅层扩散。120 s时烟气蔓延到站厅层, 350 s后充满整个地铁站。在烟气满烟过程中, 由于楼梯1处正好与排风口相接, 受到空气的扰流比楼梯2处的大, 所以烟气首先会突破楼梯2出口向上蔓延。
2.2 地铁车站楼梯处的烟气变化规律
站台通往站厅的楼梯是地铁车站的主要通道, 一旦有火灾等突发事件发生, 这里也是受灾人群的主要疏散通道, 因此两侧楼梯口的特性参数变化对减少火灾造成的人员伤亡损失是至关重要的。
(1) 地铁站楼梯1处CO的体积分数变化。0～100 s时热烟气由于温度较高, 比环境空气的密度要小, 所以先向上聚集并向两端蔓延, 150 s时才蔓延到站台层2 m, 故CO体积分数从此刻开始上升。由于排风机作用, 烟气呈曲折上升趋势, 在550 s时达到峰值。楼梯出口处, 在100 s时烟气已经开始聚集, 体积分数逐渐升高, 由于出口处为火源烟气向上蔓延必经的路径, 所以CO体积分数在模拟时间中都维持在相对较高的水平。站厅层2 m处, 300 s时CO基本充满整个区域, 但是整体体积分数不是很高, 590 s达到峰值, 见图2所示。
(2) 楼梯1处能见度变化情况。前300 s烟气蔓延的速度相对较慢, 楼梯处2 m高度上的能见度维持在30 m以上, 随着烟气向两端蔓延, 并逐渐聚集, 逐步发生沉降弥散, 笼罩楼梯和站台, 300 s后能见度迅速下降, 320 s时下降为原来的一半, 350 s时烟气聚集不散, 能见度降为5 m, 并继续下降, 500 s时达到最小能见度4.7 m。由此可见, 站台楼梯12 m处虽然能见度开始发生变化的时间较慢, 但下降速度非常快, 340 s内即降至危险值10 m, 见图3所示。
楼梯1出口处能见度变化情况。由于热烟气的迅速向上运动, 此处能见度维持在30 m的时间要比楼梯2 m高度上的短, 100 s时开始明显下降并呈直线迅速下降, 在160 s时间内下降到10 m后一直维持在10 m以下。
根据规定, 此处应在火灾发生后160 s内作为疏散通道使用, 应该设置喷雾水枪延缓烟气的聚集, 提高能见度, 增加人员疏散的时间。依据温度不能超过60 ℃、能见度不低于10 m的要求, 此处从160 s开始能见度降至危险值10 m, 已经不符合人员疏散的要求, 故此时间后不应再作为疏散通道使用。
(3) 楼梯1处温度的变化。楼梯1处靠近火源, 烟气会很快蔓延到此处, 夹带的高温气流给周围的环境温度带来很大影响。站台层2 m高度上由于烟气的辐射热会有一定的温度升高, 但由于浮力作用, 烟气向上运动, 火灾初期聚集时间不长、体积分数不是很大, 所以温度增长的幅度较小, 速度较慢, 在模拟时间内最大值为45 ℃。随着高度的升高, 烟气的密度和温度增加, 环境温度持续上升, 在楼梯出口处170 s时达到55 ℃, 而在站厅层2 m处, 在460 s时达到60 ℃, 模拟时间内峰值为64 ℃。可以确定460 s为此处的安全疏散时间, 见图4所示。
(4) 楼梯2处模拟结果见图5～图7所示。
3 结果分析
该案例模拟结果表明, 烟气在120 s时蔓延到地铁站厅层, 350 s充满地铁站, 在模拟时间内, 两侧楼梯处CO体积分数均未超过危险值界限;楼梯1处能见度在160 s时降至10 m, 楼梯出口处温度460 s升至危险值60 ℃。故160 s后, 不能在楼梯1处疏散人员。楼梯2处110 s时能见度降至危险值10 m, 故此处在110 s后不应作为疏散要道。通过该模拟得出, 夏季地铁发生火灾时应注意能见度的变化, 确保人员及时疏散到安全区域。
参考文献
[1]沈友弟.地铁的消防安全问题及其对策[J].消防科学与技术, 2006, 25 (2) :260-264.
地铁火灾自动报警系统及救援探析 篇9
解决地铁火灾的安全问题, 首要的是从设施设备的设计上进行考虑, 提高地铁内部设备设施的安全防范等级, 比如采取阻燃材料, 以提高耐火等级延缓燃烧;提供足够多的安全疏散通道, 满足在灾害事故的情况下提供人员的逃生等等。其次, 还需要在管理方法和环境监控上进行设计, 尽早的发现火灾给人员提供充足的疏散时间, 包括智能化管理, 制定高效的紧急预案和联动方案。地铁火灾自动报警系统自然而然的出现在人们是视野中。
火灾自动报警系统的组成:烟感、温感、手动报警控制器、起警告作用的报警设备和具有远程监控能力的控制设备, 它能提供早期的火灾报警。
2 系统设计
地铁内有重要设备的场所一般都设置有火灾自动报警系统, 如综合控制中心、车辆维修基地、用于行车的隧道等。地铁火灾自动报警系统设两级管理, 中心级和车站级, 三级控制:中心级、车站级、就地级。
火灾自动报警系统中央级工作站配备监控软件能监视全线火灾自动报警系统及重要消防设备的状态。
火灾自动报警系统车站管理级, 接受中央监控管理级指令或单独完成管辖范围内的监视工作。
火灾自动报警系统将地铁车站划分成若干报警区域, 以便清楚而明显地指出哪一区域发生了报警。在车站内均设置火灾探测器, 例如:车站内各设备与管理用房、集散厅及站台旅客公共区和通道等区域, 均设烟感探测器进行火灾探测。在集散厅层、站台层、出入口通道和设备区等区域应设置手动火灾报警按钮, 安装在靠近消火栓箱, 明显和便于操作的墙上。站台板下的电缆廊道及变电所电缆夹层设感温电缆, 感温电缆按电缆桥架分层, 蛇行走向布置。车辆段检修库、运用库等高大厂房, 设置智能型反射式光束感烟探测器。
3 系统功能
火灾自动报警系统功能上分中央级功能和车站级功能。
中央级功能:接收全线各车站、车辆维修基地等的火灾报警信号并显示报警部位。当探测到火灾报警信号时, 消防主机不仅能发出报警声音, 同时自动弹出平面图提示报警位置。消防指挥中心设消防值班员, 负责管理全线的火灾报警;对火灾的情况进行确认, 确认后发出火灾救援指令, 进行火灾扑救和人员的疏散。
车站级功能:监视管辖范围内火灾、设备的状态情况, 对其进行采集、记录火灾报警信息, 并自动报送控制中心;显示报警部位到探测区域;监控专用消防设备启停, 显示运行状态, 故障时发出报警。车控室自动提示报警位置、消防设施所在位置及其运行状态的画面。
根据报警信息判断、确认火灾;根据火灾发生位置, 按预先编制的控制程序, 选择相对应的救援灾害模式并自动启动对应的消防联动设备, 也可以利用BAS系统的紧急后备盘 (IBP) 实现重要设备的应急控制。
4 火灾报警控制器
它接受现场温感、烟感、手报等检测设备检测到的信号, 一旦检测到现场出现报警情况, 它立即向消防主机发出报警信息, 消防主机发出报警信号, 并通过车站级的数据接口向BAS系统发出模式指令, 按模式指令BAS系统将其所监控的设备运行模式转换为预定的火灾模式。例如当检测到站厅层发生火灾时, 消防主机会发出火警提示音, 并联动BAS系统, 关闭车站送风系统、车站回排风机和站台排风管, 开启排烟风机, 利用站厅排风管道将烟气排除, 同时综合监控系统启动消防广播系统和闭路电视监视系统。
火灾报警控制器时时接收现场火灾探测器探测的各种信号, 对地铁环境状态进行有效的监视, 能第一时间发现火情。
5 消防联动控制
探测到火灾后, 火灾自动报警系统通过程序控制消防泵等消防专用设备;正常的通风系统和防排烟系统是由BAS进行监控, 火灾时由火灾自动报警系统通过BAS系统下发防排烟灾害模式指令, BAS接到指令后根据对应的代码执行相应的控制程序开启灾害通风模式。
6 应急预案
地铁为了能在火灾发生时, 及时组织人员快速到场对火情进行控制及对受火灾影响的设备进行抢修, 以减少人员的伤亡, 制定了火灾应急预案并配备了火灾应急小组。
一旦发生火灾, 火灾自动报警系统会及时检测到火灾情况, 并第一时间发出报警, 地铁工作人员可以通过综合监控系统远程监视现场火灾情况, 如果确定是发生火灾, 经过人员确认后开启相应的火灾通风模式, 将有毒气体、烟雾排出车站外。地铁工作人员同时及时向上级报告详细火势情况以及可能造成的影响, 并通知消防局和应急小组协助灭火。
应急小组接到通知后立即调配人员准备好抢险工具、物资和车辆赶往现场, 保证抢险人员和抢险物资在规定内到达事故现场, 到达现场后, 应急小组根据现场情况立即组织人员制定抢险方案和故障设备的抢修方案, 指挥抢险救灾和故障设备的抢修。现场抢险救援人员在抢险过程中, 要随时将现场情况、人员组织情况、事态变化情况等信息及时准确的上报反馈以利于抢险工作的高效进行。
7 结语
地铁火灾救援比较困难, 在专业、科学的设计防范下, 火灾灾害发生的几率将降低很多。同时在严密的应急抢险救援的支持下, 火灾发生后, 人员伤害和财产的损失也大幅度降低。
摘要：探析火灾自动报警系统的设计、功能, 以及地铁工作人员如何应用火灾自动报警系统和制定相应的应急救援方案。
防范地铁火灾 篇10
现在乘坐地铁成为市民日常生活的常事,但是由于地铁隧道本身的特点,一旦发生火灾,如果不能及时控制高温烟气,必然会对人员的安全构成严重威胁。为了防止事故后火灾烟气回流,为人员逃生及火灾救援提供上游安全通道,进行机械通风就显得尤为重要了。
纵向通风系统由于具有良好的烟气控制效果,广泛用于隧道火灾通风设计中。为防止烟气逆流,隧道纵向控制风速必须大于或等于临界风速,从而可以为人员逃生及火灾救援提供上游安全通道,如果纵向控制风速小于临界风速会造成烟气逆流,不利于快速实施救援。
1纵向通风临界风速计算
1.1 临界风速的概念
临界风速是使火灾烟气不发生倒流的控制风速。当发生火灾时,由于着火点源源不断产生烟气,隧道顶部热烟气体积迅速扩大,向隧道区间两侧扩散,同时冷空气流从隧道下部向着火点进行补充,火源两侧有对称的循环风流[1]。
当有纵向通风时,火源两侧的烟气流不对称,如果纵向风速小于临界风速时,将产生烟气回流现象,这对于防止火灾蔓延,乘客逃生和消防人员救火是很不利的。因此,最好使机械通风的风速大于临界风速,此时火区上方安全无烟,仅下方有烟,利于救援。
1.2 临界风速的理论计算方法
我国《公路隧道照明设计规范》(JTJ 026.1-1999)规定纵向通风的临界风速为2～3 m/s(这个是按一般隧道火灾,产生20 MW的热量控制的排烟风速的取值),地铁隧道的热释放率一般在5～20 MW左右[2],可以近似按照公路隧道的标准。实际上影响临界风速的因素很多,计算时主要考虑火灾规模,隧道的几何形状,隧道所处的自然环境等。
Heselden,Danziger,Kennedy提出临界风速可以根据Froude数和实验数据推导的半经验公式计算得出,求解方程如下[3,4,5]:
式中:vC为临界速度(单位:m/s);g为重力加速度(单位:m/s2);H为隧道高度(单位:m);Q为火源热释放效率(单位:W);ρ0为周围空气密度(单位:kg/m3);Tf为热烟流温度(单位:K);cP为在恒压下的空气比热(单位:J/kg·K);A为隧道净横断面面积(单位:m2)。
1.3 在不同火源热释放率情况下临界风速值理论计算
不同火源热释放效率下的临界风速理论值见表1,其对应坐标图如图1所示。
2地铁隧道火灾纵向临界风速数值模拟
以下将利用FDS软件对西安地铁2号线南门到钟楼的隧道某区段进行模拟分析,简要说明隧道临界风速的模拟过程,从而确定不同火源热释放效率下纵向通风的模拟临界风速值。
2.1 软件的介绍
FDS(Fire Dynamics Simulator,火灾动态模拟)软件由美国标准与技术研究院(NIST)建筑和火灾研究实验室开发,是一个由CFD分析程序开发出来的专门用于火灾烟气扩散的场模型软件,可以模拟三维空间内烟气的速度、温度和烟气流动情况。
2.2 物理模型与边界条件
此次计算所采用的物理模型是南门到钟楼的隧道某区间简化而来的,隧道选择水平隧道,研究对象是烟流,虽然火灾中烟流会扩散到很远的地方,但本文主要是研究火灾上游烟流回流的情况,从而确定机械通风的风速。在模拟时隧道长度选择100 m,宽高都是6.4 m的圆形计算区域,火源位于50 m的位置,火源选择一个与火源相当的热释放率为10 W,将火源模拟成具有固定面积的火源。模拟采用全尺寸模拟。其物理模型如图2所示。
2.3 模拟工况
模拟过程中,针对不同的火源热释放率估计相应的临界风速值进行模拟,在模拟的过程中不断调整纵向风速,增大或减少的风速值最小为0.05,烟流正好不发生回流时的纵向风速即确定为临界风速。下面以火源热释放率为10 MW为例进行模拟。
火源热释放率为10 MW时,模拟结果如图3所示。
根据模拟结果显示,烟雾回流距离如表2所示。
由表2可以确定火灾热释放率为10 MW时,临界风速为2.25 m/s。
根据同样的模拟方法,得出不同火源热释放率的临界风速值见表3,其坐标图如图4所示。
3结果分析
计算值与模拟值的比较结果如图5所示。
其中理论风速计算值由Heselden Danziger,Kennedy提供的半经验公式求得。模拟风速值运用FDS软件模拟地铁隧道火灾工况所得。
由图5可知,通过半经验公式得出的理论值会随着火源热释放率的增大而不断增大,而模拟的结果显示,临界风速值在2～20 MW的范围内会随着火源热释放率的增大而不断增大,但是当火源热释放率达到一定(大于20 MW)时,临界风速值缓和增长,基本上保持不变。
5结论
根据西安地铁隧道2号线南门到钟楼隧道的几何形状,隧道所处的自然环境,得出以下结论:
(1) 当火源热释放率为2 MW时,临界风速取1.78 m/s, 火源热释放率为5 MW时,临界风速取2.04 m/s。当火源热释放率为10 MW时,临界风速取2.36 m/s, 火源热释放率为20 MW时,临界风速取2.60 m/s。
(2) 由理论计算结果与模拟结果对比可知,在2～20 MW的范围内,纵向通风的临界风速值都随着火源热释放率的增大而增大,其增长的幅度差不多,又由于地铁隧道的一般火灾热释放率都在2～20 MW的范围内,因此可以通过半经验公式近似计算纵向通风的临界风速值。
(3) 地铁隧道一旦发生火灾,应根据火灾工况,利用经验公式计算出纵向通风的临界风速值,快速进行机械通风,从而可以快速为人员逃生及火灾救援提供上游安全通道,减少人员伤亡。
参考文献
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[2]周孝清,赵相相,丁云飞,等.地铁区间隧道火灾通风模式的数值分析[J].暖通空调,2006,36(8):7-11.
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[9]杨其新.隧道火灾烟雾形态分析[M].成都:西南交通大学出版社,1995.
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