基于數(shù)值仿真的地鐵火災應急響應虛擬演習平臺的研究.pdf

1、地鐵在現(xiàn)代交通中占有舉足輕重的地位。由于地鐵空間相對狹窄，一旦發(fā)生火災時，往往造成很大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。2010年, 世博會將在上海舉辦，屆時參觀人數(shù)將不低于7000萬人次，會給上海地鐵交通帶來超負荷運轉(zhuǎn)壓力。為了保證世博會的順利進行，必須針對地鐵火災突發(fā)事件進行應急響應研究。而實戰(zhàn)演習和培訓將牽扯到各有關部門，且由于突發(fā)事件通常和人體安全相關，因此很難通過真實人體及人群進行試驗，同時真實火災試驗也不符合環(huán)保的要求，具有不可操作性。

2、對于火災這樣的大尺度、多維空間問題，試驗研究是比較困難的，費用也很高，而計算機模擬則具有安全、高效、成本低廉的特點，因此，建立一個虛擬的演習平臺，面向特定人群進行虛擬演習和評估，對世博會的順利進行具有重要意義。 首先，本文通過對國內(nèi)外火災現(xiàn)狀和應急響應的虛擬演習技術(shù)的研究，首次將火災數(shù)值仿真技術(shù)、超級計算技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用到地鐵火災應急響應演習研究上。結(jié)合上海地鐵一號線某站實際情況，應用FDS軟件系統(tǒng)研究了發(fā)生火災時地鐵車站

3、的站臺層和站廳層的不同截面氣流場和溫度場的瞬態(tài)分布、可見度變化、煙氣運動發(fā)展、氣體質(zhì)量分布、煙氣和可見度分布。仿真結(jié)果顯示在整個燃燒過程中火源區(qū)最高溫度達245℃，火源區(qū)外乘客區(qū)最高溫度達80℃，火源正上方的站廳層位置處的溫度最高可達50℃；一氧化碳，二氧化碳和煙氣濃度在0s~360s內(nèi)迅速升高，360s~550s迅速下降，550s以后在火源功率趨于穩(wěn)定時維持在一個穩(wěn)定的水平，與預期的效果一致。所以，t=360s是地鐵火災應急響應的關鍵

4、時間點。 然后，在實戰(zhàn)演習和仿真分析的基礎上，利用VRML、VRMLPAD2.0、3DSMAX、Pro/Engineer進行了地鐵站三維虛擬場景建模，結(jié)合VRML和JAVA技術(shù)實現(xiàn)了用戶替身的行為控制和分布式虛擬場景的交互，完成了地鐵火災應急響應虛擬演習平臺的設計，并以乘客身份登陸演習模塊對演習平臺進行了實際應用。 最后，通過模糊數(shù)學、層次比較分析法和德爾菲專家法綜合分析了影響地鐵火災演習方案的6個一級評判因素和34個二