随着我国城市化进程的加快,都市规模进一步扩大,地铁具有快速、准时、运量大等优点,因此逐渐成为城市公共交通系统中的重要一环。然而,地铁站多处于地下,结构狭长,人员密集,一旦发生火灾容易造成大量人员伤亡和财产损失。地铁火灾中,火灾烟气是导致人员伤亡的主要因素,而有效的排烟模式能够排除烟气,减少人员伤害。因此,对地铁车站火灾排烟模式开展研究,对于保证站内人员的生命安全具有重要意义。本文应用数值模拟的方法,建立了典型双层岛式地铁站的火灾计算模型和人员疏散计算模型,对不同排烟模式下地铁火灾烟气蔓延、人员疏散、火灾安全程度进行了研究,并对地铁排烟模式的排烟口设计进行了优化。首先,本文基于火灾动力学,模拟计算了3种火灾场景、5种排烟模式共15个工况,分析了地铁火灾温度、能见度、CO浓度和烟气速度等参数分布,并应用火灾安全风险评估方法计算了各工况总安全指数,比较了各种排烟模式的效果。结果表明,机械排烟能够改善人员疏散条件,提高地铁站总安全指数;火源功率的增加和火源周围空间受限会导致火灾危险性增加;机械排烟相较于自然排烟,能降低地铁站内温度和CO浓度,改善可视条件,有效提高地铁站的总安全指数;侧向排烟相较于纵向排烟,总安全指数有所提升,站内人员疏散条件得到改善;站厅送风能有效抑制站厅层烟气的蔓延;侧向排烟模式耦合站厅送风的控烟效果最佳。其次,本文基于疏散动力学理论,对不同排烟模式下人员疏散过程进行了研究,研究中耦合了火灾产物的影响,使得疏散模拟更为贴近现实。结果表明,相对最安全的火灾场景为火源位于站台中央且火源功率为2 MW的火灾,在各排烟模式下人员均能够安全疏散;最危险火灾场景为火源位于站台左侧的5 MW火灾,在火场内出现了大量重伤人群;最危险火灾场景下应用侧向排烟耦合站厅送风的排烟模式,能够取得较好的人员疏散效果,在规定时间内人员可安全疏散。最后,本文应用数值模拟的方法,对排烟模式的排烟口进行了优化,计算分析了5种排烟口开启数量、3种排烟口高度、20种排烟挡板设计,并对这些工况的站台内CO浓度分布、烟气层高度、温度分布和人员疏散情况进行分析。结果表明,排烟口开启数量较少时,具有较大的排烟风速,而排烟口开启数量过少时会使得排烟所覆盖面积减少,当排烟口开启数量为20时排烟效果较好;排烟口高度的增加有利于排烟效率的提高,可使站台高温区域面积减少,CO浓度降低,当排烟口高度为3.7 m时排烟效果较好;在排烟口处增设排烟挡板能够改善排烟流场,但是需要选择合理的排烟挡板的角度和宽度;当排烟挡板角度为30°、排烟挡板宽度为0.6 m时,排烟效果较好;优化设计的排烟模式相较于优化前侧向排烟模式,总安全指数提高了9.9%,人员疏散所需时间减少了14 s,站台总体安全性得到了提高。