1、畢業設計（論文）開題報告學生姓名：學號：所在學院：城市建設與安全工程學院專業：安全工程專業設計（論文）題目地鐵車廂火災的數值模擬研究指導教師：2013年1月9日開題報告填寫要求1開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業審查后生效；2開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；3“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報

2、告第一欄目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）；4有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T740894數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。畢業設計（論文）開題報告1.結合畢業設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述：文獻綜述一.地鐵火災研究的概述：在現代大都市中，地鐵是一種非常重要的公共交通工具，在人們的生活中發揮著越來越重要的作用，它提供給人們的便利是其它交通工具所無法替代的。但是，由于地鐵屬地下建筑，建筑結構特殊，而且客流量大、人

3、員集中，所以一旦發生火災，特別容易造成群死群傷的嚴重后果。以下是近年來全球地鐵發生的幾起重大災難事故：時間地點傷亡損失情況1982-03-16美國紐約地鐵傷86人、1節車廂被毀壞1987-11-18倫敦國王十字地鐵站32人死亡，100多人受傷1991-04-16瑞士蘇黎世地鐵機車1人死亡，100多人受傷、售票廳被燒毀1995-10-29埃塞拜疆首府巴庫列車558人死亡，269人重傷1998-01-01俄羅斯莫斯科地鐵3人受傷1999-06俄羅斯圣彼得堡地鐵車站6人死亡1999-10韓國首爾郊外的地鐵55人死亡2001-08英國倫敦發生地鐵6人受傷2001-08-30巴西圣保羅地鐵1人死亡，27

4、人受傷2003-02-18韓國大邱市中央路地鐵車站198人死亡、146人受傷1996年至今北京地鐵共發生151起火災，多人傷亡在所有統計的地鐵火災事故中，造成大量人員傷亡主要原因并不是燒傷，而是因為再地鐵站內人員疏散不及時，導致大量人群滯留危險區域，燃燒過程中形成的煙氣擴散后使站臺內能見度降低，客觀上增加了疏散的難度。與此同時造成被困人員心理恐慌，發生擁擠踩踏，更加阻礙了疏散速度，極易造成群死群傷事故。此外據統計，地鐵火災中地鐵列車起火引起的占46%,大部分列車火災事故發生在車廂內，尤其以前生產的地鐵車廂，內部裝飾材料、座椅大多是可燃材料，或由于乘客攜帶的易燃品，或由于機械故障、電氣故障等引起

5、的地鐵車廂著火。而目前全世界已有100多座城市開通了300多條地鐵線路，總長度超過6000公里。我國自1965年7月1日在北京動工修建地鐵以來的40年中，相繼又在天津、香港、上海、深圳、南京和廣州等六座城市開通了地鐵，正式拉開了我國城市地鐵建設序幕。目前，我國有13個城市已經運行或正在修建地鐵。因此，開展對地鐵車廂火災形成和發展過程的研究，對此進行數值模擬分析，同時對地鐵站臺的安全疏散進行分析，對地鐵的安全運行有非常重要的科學和現實意義。二國內外研究現狀和發展趨勢：對地鐵火災的研究已經在國外開展了較長時間，主要是針對列車內火災的研究。地鐵火災主要可燃物包括列車車體的地板，窗體，墻壁及天花板材料

6、，座椅及裝飾材料，旅客攜帶的行李物品，地鐵站內的多種可燃物等。1966年美國賓夕法尼亞州進行的地鐵火災實驗中已經開始對列車內應用材料的燃燒性能進行研究，主要是評估座椅材料的安全性。從90年代中期開始，美國國家技術與標準研究院（NIST）對列車內火災危險度的量化作了一個系統的研究，Peacock回顧了美國和歐洲對列車火災所做的研究工作，其主要是根據小尺寸實驗結果評估材料的火災特性，其后進行了三個階段的研究工作，第一階段重點是利用小尺寸實驗及錐形量熱計的實驗數據對列車車廂內的可燃材料的火災危險度進行分析；第二階段是利用家具量熱計等大尺寸實驗設備對列車內的一些組件進行研究，對不同列車進行了火災危險分

7、析；第三階段是利用實際列車實驗與前兩階段的結果進行了對比分析。我國對地鐵火災的研究起步比較晚，一些科研單位和科研人員在這方面作了一些工作，西南交通大學的馮煉分析了地鐵火災煙氣流動的物理模型和數學模型，在計算中對地鐵系統進行了簡化。西南交通大學的TEST程序可以模擬地鐵各種正常運行環境下的空氣速度、溫度、濕度、隧道壁影響及列車的各運行參數及空調負荷，可預測中長期地鐵內各參量的變化，并在此基礎上對夏季夜間蓄冷和冬季蓄熱方法對地鐵系統的影響進行分析。中國科技大學火災科學國家重點實驗室開發了區域模擬軟件FAC3區域模擬可以對火災燃燒系統進行較大簡化的同時，盡可能保留火災燃燒系統的復雜性機制，從而有可能

8、以較小的計算代價來揭示火災系統的復雜性特征。中國上海一荷蘭鹿特丹友好城市技術協議的課題成果之一的CHMES地鐵環境模擬計算程序可以對地鐵系統的火災工況進行仿真模擬。上海市隧道工程軌道交通設計研究院鄭晉麗曾以深圳地鐵一號線和四號線為例就CHMES計算機程序模擬計算結果和環控系統初步設計中部分設計參數運用作初步分析。南京的地鐵模擬環控也曾使用了該軟件。三研究路線:四.總結本次研究確立了南京地鐵列車的主要火災安全目標、通過對列車的火災危險性分析、危險源辨識、煙氣溫度變化的分析，及車站的實地勘察，運用FDS軟件模擬出列車內不同位置發生火災時煙氣的流動情況和溫度的分布。對于火源功率的設定國外發達國家對于

9、此問題的研究大都采用550MW，且重點研究10MW情況的火災實驗。香港周允基教授在常用交通工具火災中給出地鐵火災的熱釋放速率峰值約為35MW，地鐵車輛火災后25min時相應的熱釋放速率變化范圍在813MW。中國礦業大學程遠平教授給出一節車廂火災的最大熱釋放速率為23.8MW,3節車廂火災的最大熱釋放速率為50.9MW。馮煉在模擬計算中采用的列車火災熱釋放速率峰值為13.6MW。根據我國相關的軌道交通工程安全預評價報告，地鐵列車車廂發生火災后的熱釋放速率峰值一般可取為6.8MW，火災將在380s時達到峰值，清華大學陳濤等研究人員按照最不利原則，取該場景下的火災熱釋放速率為標準場景的1.5倍，對應

10、的熱釋放速率峰值為10.2MW，火災達到峰值的時間為233s。因此在本項研究中分別設置了火源功率為7.5MW、10MW和13MW三種情況進行模擬。通過這項研究，使得對地鐵車廂火災的發展過程有個清晰的認識，對地鐵車廂的整體安全情況有了一個細致的了解，并以此制定相應的人員疏散計劃。五參考文獻：1 杜寶玲.國外地鐵火災事故案例統計分J.火災調查與分析，2007,(2)：214217.2 楊立中，鄒蘭.地鐵火災研究綜述J.工程建設與設計，2005,(11)：812.3 馮煉,劉應清地鐵火災煙氣控制的數值模擬J.地下空間，2002,22：61954 李鳳，蘭彬等.地鐵火災場景特性研究Z.國家科技成果，2

11、008.095 GB50157-2003地鐵設計規范S6 地下鐵道設計規范S.北京：北京國家技術監督局，中華人民共和國建設部，1993.7 王銘珍.J.勞動保護，2005.118 肖楓.J.上海消防，1994.069 金康錫;.J.中國減災，2005.0910 崔澤艷;.J.中國減災，2007.0611 周榮義，黎忠文.J.工業安全與環保，2005.1112 朱偉，盧平，廖光煊,厲培德，洪亦修.J.中國工程科學，2005.0213 張天巍;郭惠;.J.中國科技信息，2007.1714 王麗晶，傅建橋.J.消防科學與技術，2005.0515 李鈴.J.科技信息.2011(36)16 FireDy

12、namicsSimulator(Version4)-TechnicalReferenceGuideM.NIST.2005Edition.17 CHOWWK.ApplicationoftheSoftwareFireDynamicsSimulatorinSimulatingRetailShopFiresJ.FireSafetyScience,2004,11(2):221-236.畢業設計(論文)開題報告2.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑)：一課題的主要研究內容、途徑：本課題主要是對地鐵車廂內發生的火災進行數值模擬和研究，通過經驗公式和地鐵實測所得的數據等確定模擬研究的邊界條件，采用美國NIST開發的FDS(FireDynamicsSimulator)程序對地鐵車廂在火災中的狀況進行數值分析和模擬計算，分析當地鐵列車著火情況下，煙氣在車廂內和在隧道及車站蔓延的規律及溫度場、濃度場分布特點，研究各種機械防排煙方式對煙氣擴散的影響及機械防排煙的效果。采用計算流體力學的方法對地鐵站內列車著火情況下多個不同的著火點分別進行模擬，得到煙氣的擴散形式及熱量的傳遞規律，著重研究火災狀況下的溫度、煙氣濃度及火場可視度的變化。在理論分析的基礎上，利用FDS(FireDynamicsSimulator)軟件建立地鐵車廂發生火災的數值模擬模型，從而得到有關地鐵火災的一般規律性結論