高速隧道疏散研究成果

目前，对于高速铁路隧道火灾安全疏散的研究主要集中在高速列车各参数对人员疏散的影响、高铁隧道中各设施对人员疏散的影响、火灾疏散模拟仿真等方面。

1.5.3.1　高速列车结构参数

Mark P等[39]人研究发现：当隧道内列车两端发生火灾时，可通过纵向通新风控制烟气，人员可以朝通风方向上游进行疏散，避免烟气的影响；当列车中部着火时，无论如何组织送风，都会有部分乘客受到烟气的影响。隧道内列车发生火灾的危害性大小与发生在列车上的具体部位有着密切联系[39]。Colino M.P.[40]对铁路隧道内列车中部发生火灾时的人员逃生做了研究，建立了铁路隧道中保证人员安全疏散的合理横通道间距数学方程，并将数学方程用于不同的铁路隧道。在国外还有一些标准描述了高速列车乘客安全的一般要求。ATOC（火车运营公司协会）[41]规定乘客的疏散时间为90 s，疏散到轨道平面的门应至少能保证30人/min的通行能力，相邻车厢间门的通行能力至少能保证40人/min的通行能力。这些值被消防工程师称为“幻数”。

1.5.3.2　高速铁路隧道结构

人员疏散辅助设施对人员影响方面也有相关学者进行了一系列的研究。这方面的研究主要集中在疏散指示标志之类的辅助设施、横通道、中间救援站、服务隧道以及平导、竖井等辅助坑道这类参数对人员疏散影响的研究上[42，43]。

2007年，部分瑞典科学家开始研究隧道中疏散指引辅助设施对于火灾场景中人员疏散的影响。其中主要研究因素包括了疏散门指引标志、灭火器、应急电话标志以及广播引导系统等。通过所得到的疏散时间和疏散现象来分析这类系统对人员疏散的影响，可以得出辅助疏散系统对人员疏散影响较大，疏散者之间的行为和心理影响也比较大[44]。(www.xing528.com)

1.5.3.3　火灾疏散仿真

杨高尚等[45]利用FDS软件模拟分析了特长隧道4种不同火灾场景下的典型自然疏散过程，计算了不同火灾场景、不同联络通道间距情况下的危险时间，然后与相应的包含人员疏散行为特征的疏散时间相比较，从而得出了最适宜的联络通道间距。丁良平[46]研究了高速列车在隧道中的人员安全疏散，分析了列车继续运行疏散模式下在隧道内不同位置发生火灾时，人员疏散的方向，同时分析了列车继续运行的合理速度。杜璐露[47]以高速列车CRH1型为研究对象，运用软件计算列车内人员的疏散过程，分析不同情况下的人员疏散情况及影响人员疏散的因素；同时模拟火源位置分别在列车车厢端部和车厢中部两个火灾场景，对比得出车内人员安全疏散的要求。同济大学谢雄耀、丁良平等[48]采用CFD方法研究得出人员安全疏散的两个主要影响因素为火源功率及列车初始运行速度；火源功率和列车运行速度对下游车厢烟气流场的影响较大；在继续运行疏散过程中，高速列车不应以低于160 km/h的速度减速行驶，宜保持原设计正常速度行驶出洞外或到定点车站再进行疏散。通过此项研究，他们对列车继续运行模式的列车安全运行速度进行了量化。

在隧道人员疏散算法方面，德国物理教授Helbing[49]提出了基于恐惧心理状态的社会力模型。该模型将“人流”比作理想化的符合流体力学规律的流场，假设人为自驱动的有几何和物理特征的粒子，在运动过程中会受到外界社会一些心理力的影响。该模型采用网格化进行计算。该模型已经成功应用于由芬兰VTT技术研究中心在美国国家标准技术局（NIST）火灾动力学模拟软件（FDS）的基础上研发的逃生模型，是可以同步模拟火灾发展和火场中人员的疏散情况的人员疏散软件FDS+EVAC。唯一不足的是，该模型没有考虑“再进入行为、羊群行为和回避行为”。王振、刘茂等[50]将人员疏散模型描述成网络模型，研究了离散时间动态网络模型在疏散过程中的应用，并分析了试算过程中的人流运动特征和阻塞现象。

在疏散模型领域，有学者提出了一种博弈理论的模型，这个模型是指在紧急情况下疏散者之间互助和竞争行为的博弈理论，他们研究了不同的疏散参数如人员密度、紧急程度等对疏散人员之间互助和竞争关系的影响。1987年，Toffoli和Margolus[51]提出了元胞自动机（Cellua Automata）模型，该模型中，时间、空间和状态变量都是离散的，这使得它们适于高性能的计算机模拟。中国科学技术大学宋卫国、于彦飞、范维澄等[52]在元胞自动机模型的基础上，量化确定了摩擦力和排斥力的运算规则，提出了一种新的元胞自动机模型，通过将模型的运算结果与多粒子自驱动模型进行比较表明，新模型在人员行为、疏散速度以及“快即是慢”效应等方面都可以得到与后者相同的结果，而运算速度则与普通的元胞自动机及格子气模型相当，比社会力模型大为提高。美国消防工程师协会（SFPE）[53]给出了一种“行人的行走速率由每个房间的人群密度决定，通过出口的人流量则由出口宽度决定”的疏散计算模式，并已经在Pathfinder软件中得以应用。DiNenno P.J.[54]提出了磁场力模型（Magnetic Force Model），该模型采用了Coulomb的定理，把人员描述为磁场中的物体，磁场力模型和磁场中运动方程的运用使行人前进，每个行人和障碍物为正极，假设行人的目的地为负极，行人向他的目标前进时避免与他人冲突，每个人身上都有两个力在起作用。