火灾应急疏散一直是公安领域中的一个重要问题,尤其是地铁站台火灾时的行人疏散。大量的因素可能会造成疏散过程中的困难,如建筑结构、行人设施、人群密度和火灾强度等。仿真工具通常用于预测疏散过程,因此引入合理行人运动机制的疏散模型是必不可少的。然而,许多已知的疏散模型在应用于实际地铁车站内行人疏散研究时,常常忽略了火灾烟气的影响、地铁系统中的特定防排烟设施的影响以及楼梯结构使行人在三维空间中运动的事实。因此,提出更合理的行人疏散模型能为行人运动机制研究、疏散仿真软件的建立提供一些帮助。本文具体研究内容如下:(1)研究目的与研究内容的确定。本文首先从三个方面(地铁火灾应急疏散研究、行人疏散特性与行人运动模型研究)分析了国内外研究现状,明确了本文的研究目的与研究内容。针对地铁车站地下二层(站台层)火灾,从行人运动建模角度出发,结合车站的火灾控烟应急措施,对站台层行人火灾烟气中的疏散过程展开研究。(2)地铁车站火灾时行人疏散影响因素分析。为把握建模背景中存在的变数,从环境与疏散者角度出发,详细论述了地铁车站疏散环境(主要疏散设施与设备)、疏散者本身因素、以及火灾与燃烧产物(烟气)三方面影响因素。(3)站台空间行人疏散模型的建立。由于楼梯的三维结构,行人由站台向站厅的疏散是在空间中运动的过程。首先,将站台空间划分为由三维元胞组成的疏散空间,并将疏散识别为一个两阶段的过程,包括在平台和楼梯上的运动。然后,基于两组三维元胞自动机模型,分别模拟烟气扩散和行人运动。利用社会力理论将出口、周围行人、火焰和烟气的影响量化,嵌入行人运动模型中的转换规则,建立基于整合元胞自动机的行人疏散模型。(4)模型仿真与应用。以南京地铁二号线孝陵卫站台火灾为例,标定模型参数,并进行仿真实验。仿真结果中,模型实现了楼梯下的拱起和停滞现象,并由基本图验证了模型在宏观层面上的有效性。另外,本文进一步分析了模型参数取值下人群密度与疏散时间关系,并基于仿真提出了地铁车站火灾时设施设计改进方法,说明了模型的应用价值。