基于数值仿真地铁火灾应急响应虚拟演习平台的的研究

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要基于数值仿真的地铁火灾应急响应虚拟演习平台的研究摘要地铁在现代交通中占有举足轻重的地位。由于地铁空间相对狭窄，一旦发生火灾时，往往造成很大的经济损失和人员伤亡。2010年,世博会将在上海举办，届时参观人数将不低于7000万人次，会给上海地铁交通带来超负荷运转压力。为了保证世博会的顺利进行，必须针对地铁火灾突发事件进行应急响应研究。而实战演习和培训将牵扯到各有关部门，且由于突发事件通常和人体安全相关，因此很难通过真实人体及人群进行试验，同时真实火灾试验也不符合环保的要求，具有不可操作性。对于火灾这样的

2、大尺度、多维空间问题，试验研究是比较困难的，费用也很高，而计算机模拟则具有安全、高效、成本低廉的特点，因此，建立一个虚拟的演习平台，面向特定人群进行虚拟演习和评估，对世博会的顺利进行具有重要意义。首先，本文通过对国内外火灾现状和应急响应的虚拟演习技术的研究，首次将火灾数值仿真技术、超级计算技术和虚拟现实技术应用到地铁火灾应急响应演习研究上。结合上海地铁一号线某站实际情况，应用FDS软件系统研究了发生火灾时地铁车站的站台层和站厅层的不同截面气流场和温度场的瞬态分布、可见度变化、烟气运动发展、气体质量分布、烟气和可见度分布。仿真结

3、果显示在整个燃烧过程中火源区最高温度达245℃，火源区外乘客区最I上海交通大学硕士学位论文摘要高温度达80℃，火源正上方的站厅层位置处的温度最高可达50℃；一氧化碳，二氧化碳和烟气浓度在0s~360s内迅速升高，360s~550s迅速下降，550s以后在火源功率趋于稳定时维持在一个稳定的水平，与预期的效果一致。所以，t=360s是地铁火灾应急响应的关键时间点。然后，在实战演习和仿真分析的基础上，利用VRML、VRMLPAD2.0、3DSMAX、Pro/Engineer进行了地铁站三维虚拟场景建模，结合VRML和JAVA技术实现

4、了用户替身的行为控制和分布式虚拟场景的交互，完成了地铁火灾应急响应虚拟演习平台的设计，并以乘客身份登陆演习模块对演习平台进行了实际应用。最后，通过模糊数学、层次比较分析法和德尔菲专家法综合分析了影响地铁火灾演习方案的6个一级评判因素和34个二级评判因素，提出了完善的地铁火灾应急响应演习的MFAD评价模型，并用VB6.0基于模型算法开发了可视化评估系统，邀请3个专家对本次地铁火灾应急响应演习进行综合评估，地铁火灾演习方案最终评估结果属于一级(低等)风险的隶属度为48.66％，二级(中等)风险的隶属度为32.80％，三级(高等)风

5、险的隶属度为20.74％，从而验证了评估系统的实用性和整个演习方案的合理性。关键词：数值仿真，应急响应，虚拟演习，VRML，FDS，MFADII上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTSTUDYONVIRTUALPRACTICEPLATFORMOFSUBWAYFIREEMERGENCYRESPONSEBASEDONfireSIMULATIONABSTRACTSubwayplaysanextremelyimportantroleinmoderntransportationsystem.However，duetoitsrelati

6、venarrowspace,economiclossandtrafficinjurieswillbecausedoncesubwayfireaccidentshappened.Shanghaiwillhostthe2010WorldExpoandwillattractmorethan70milliontouristsfromhomeandabroad，whichwouldimposegreatinfluenceonthesubwayoperationsystemofthiscity.Itisnecessarytostudyth

7、epracticesandcountermeasuresundersubwayfireemergencyconditionsoastoguaranteethisgreateventbeingsmoothlyheld.Butrealpracticeandtrainingamongaherdoftargetedpeopleareoftennonenvironment-friendlyandnonoperable，anditisexpensiveanddifficulttoconductpracticeintermsofthecos

8、tandcomplexity.Soitisnotfeasibletocarryexperimentresearchonsubwayfireaccidentwhichisoftenlargescaleandmultipledimensional.Beingsafe，effici