基于數(shù)值仿真的地鐵火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)虛擬演習(xí)平臺(tái)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(duì)狹窄，一旦發(fā)生火災(zāi)時(shí)，往往造成很大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。2010年, 世博會(huì)將在上海舉辦，屆時(shí)參觀人數(shù)將不低于7000萬人次，會(huì)給上海地鐵交通帶來超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)壓力。為了保證世博會(huì)的順利進(jìn)行，必須針對(duì)地鐵火災(zāi)突發(fā)事件進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)研究。而實(shí)戰(zhàn)演習(xí)和培訓(xùn)將牽扯到各有關(guān)部門，且由于突發(fā)事件通常和人體安全相關(guān)，因此很難通過真實(shí)人體及人群進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)真實(shí)火災(zāi)試驗(yàn)也不符合環(huán)保的要求，具有不可操作性。

2、對(duì)于火災(zāi)這樣的大尺度、多維空間問題，試驗(yàn)研究是比較困難的，費(fèi)用也很高，而計(jì)算機(jī)模擬則具有安全、高效、成本低廉的特點(diǎn)，因此，建立一個(gè)虛擬的演習(xí)平臺(tái)，面向特定人群進(jìn)行虛擬演習(xí)和評(píng)估，對(duì)世博會(huì)的順利進(jìn)行具有重要意義。 首先，本文通過對(duì)國(guó)內(nèi)外火災(zāi)現(xiàn)狀和應(yīng)急響應(yīng)的虛擬演習(xí)技術(shù)的研究，首次將火災(zāi)數(shù)值仿真技術(shù)、超級(jí)計(jì)算技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到地鐵火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)演習(xí)研究上。結(jié)合上海地鐵一號(hào)線某站實(shí)際情況，應(yīng)用FDS軟件系統(tǒng)研究了發(fā)生火災(zāi)時(shí)地鐵車站

3、的站臺(tái)層和站廳層的不同截面氣流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的瞬態(tài)分布、可見度變化、煙氣運(yùn)動(dòng)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(gè)燃燒過程中火源區(qū)最高溫度達(dá)245℃，火源區(qū)外乘客區(qū)最高溫度達(dá)80℃，火源正上方的站廳層位置處的溫度最高可達(dá)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(shí)維持在一個(gè)穩(wěn)定的水平，與預(yù)期的效果一致。所以，t=360s是地鐵火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)的關(guān)鍵

4、時(shí)間點(diǎn)。 然后，在實(shí)戰(zhàn)演習(xí)和仿真分析的基礎(chǔ)上，利用VRML、VRMLPAD2.0、3DSMAX、Pro/Engineer進(jìn)行了地鐵站三維虛擬場(chǎng)景建模，結(jié)合VRML和JAVA技術(shù)實(shí)現(xiàn)了用戶替身的行為控制和分布式虛擬場(chǎng)景的交互，完成了地鐵火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)虛擬演習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，并以乘客身份登陸演習(xí)模塊對(duì)演習(xí)平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。 最后，通過模糊數(shù)學(xué)、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(zāi)演習(xí)方案的6個(gè)一級(jí)評(píng)判因素和34個(gè)二