论文题目：地铁列车火灾安全评估及数值仿真模拟研究
摘要：近年来,随着城市人口的增长,城市交通压力也在逐年增加。地铁因其快速便捷、客运量大、无污染等特点,成为多数城市缓解交通压力的主力之一,现正处于大力发展阶段。由于地铁车厢人员比较集中,空间比较狭窄,设备材料多等,当发生火灾事故时,火势极易在车厢内传播,高温烟气也会在短时间内遍布整个车厢,造成人员伤亡、财产损失和恶劣的社会影响。所以对地铁火灾关键影响因素的分析与探讨是十分有必要的。本文首先通过文献调研和理论分析,并结合地铁车厢结构特点,对地铁车厢内的火灾荷载进行的调研分析,主要包括车厢内固定荷载的数量、固定荷载的分布状况和固定荷载布置方式。然后,以此为基础,对影响地铁火灾安全的指标因素进行过总结归纳。为克服层次分析法专家主观性强的问题,本文事先引入DEMATEL模型对总结的指标因素进行筛选,构建地铁列车火灾评估指标体系,在此基础之上,利用模糊层次分析法确定各级指标的权重值。以某市典型B型地铁列车为例,得到该地铁列车的安全状态得分为70.85,表明该车辆安全状态一般,且消防设备设施得分最低。因此,可将消防设备设施作为关键因素对地铁列车火灾进行分析。为进一步论证评估结果的合理性,运用火灾数值模拟软件分析了有无消防设备设施的细水雾系统对地铁车厢内的火灾发展过程的影响,主要包括火灾热释放速率、温度分布特征、火焰及烟气的蔓延过程以及轰燃特殊火现象。研究结果表明:在不启用任何消防设备设施的情况下,车厢内火焰将沿顶棚下方迅速蔓延,整个车厢在短时间内被高温烟气所笼罩且持续时间较长,此时,车厢内发生明显轰燃现象,且各区域轰燃强度有所不同。在启动高压细水雾灭火设备情况下,车厢内火焰及烟气的蔓延得到有效的抑制,仅距火源较近区域发生弱轰燃。表明地铁列车内的消防设备设施的配套及良好运行对地铁列车火灾安全有着较大的影响。
关键词：地铁列车火灾;DEMATEL方法;模糊层次分析法;仿真模拟;高压细水雾系统
学科专业：安全科学与工程
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 城市地铁的发展
1.1.2 地铁火灾事故分析
1.1.3 地铁火灾的特点
1.1.4 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 地铁列车火灾国内外研究现状
1.2.2 细水雾灭火技术国内外研究现状
1.3 本文特点及创新点
1.4 本文主要研究内容
1.5 研究方法及技术路线
1.6 本章小结
2 地铁列车火灾研究基础
2.1 地铁列车火灾发展过程
2.2 地铁列车车厢内火灾的蔓延
2.2.1 火灾蔓延的主要形式
2.2.2 影响火灾蔓延的主要因素
2.3 地铁列车车厢内轰燃特殊火现象
2.4 本章小结
3 理论方法及列车基本情况
3.1 DEMATEL模型及分析步骤
3.2 模糊层次分析法
3.2.1 层次分析法
3.2.2 综合评价
3.3 FDS软件简介及基本原理
3.3.1 FDS简介
3.3.2 FDS软件基本原理
3.4 地铁列车简介
3.5 地铁列车车厢内火灾荷载的调查
3.6 车厢内火灾危险性的分析
3.7 危险性的评价标准
3.8 本章小结
4 地铁列车火灾研究指标选取及权重分析
4.1 基于DEMATEL地铁列车火灾指标因素的确定
4.1.1 地铁列车火灾研究指标因素的初步筛选
4.1.2 构建DEMATEL模型分析指标因素间逻辑关系
4.1.3 各因素关键性分析
4.2 地铁列车火灾指标体系的建立
4.3 指标权重及一致性检测
4.3.1 一级指标及其一致性检测
4.3.2 二级指标及其一致性检测
4.4 地铁列车火灾安全综合评价
4.4.1 综合评价过程
4.4.2 综合评价结果
4.5 本章小结
5 数值模拟结果及分析
5.1 数值模拟模型的建立
5.1.1 网格尺寸划分
5.1.2 材料参数设置
5.1.3 薄型材料边界处理
5.1.4 环境边界参数设置
5.1.5 探测器设置
5.1.6 火源设置
5.2 高压细水雾在地铁车厢内的应用及设置
5.3 地铁车厢内未启动高压细水雾火灾的发展
5.3.1 火灾热释放速率分析
5.3.2 温度分布特征
5.3.3 火焰及烟气的蔓延
5.3.4 轰燃现象分析
5.4 地铁车厢内启动高压细水雾火灾的发展
5.4.1 火灾热释放速率分析
5.4.2 温度分布特征
5.4.3 火焰及烟气的蔓延
5.4.4 轰燃现象分析
5.5 列车可供疏散时间
5.6 本章小结
6 结论与展望
参考文献
附录 Ⅰ地铁列车消防安全影响因素赋值表
附录 Ⅱ火灾风险评价问卷调查
致谢