典型地铁车厢潜在火灾危险性评价和分析_王振华

消防管理研究　典型地铁车厢潜在火灾危险性评价和分析
王振华１，２，王智文２，尤　飞１，２，陈小伟３，徐雅清１
（１．南京工业大学城市建设与安全工程学院江苏省城市与工业安全重点实验室，江苏南京２１０００９；２．南京工业大学火灾与消防工程研究所，江苏南京２１０００９；３．南车南京浦镇车辆有限公司，江苏南京２１１０３１）
摘　要：为评价和分析地铁车厢潜在火灾危险性，在资料查阅和现场调研的基础上，运用性能化防火设计理论，确定南京地铁一号线车辆内典型可燃物分布、材质、形式、数量和燃烧热值，统计火灾载荷密度，设计火灾场景，对火源强度（热释放速率）、火灾持续时间、火场最高温度等重要火灾动力学参数着手进行计算和分析，判定车厢内火灾燃烧类型，并提出相应建议。

结果表明：典型地铁车厢着火时，燃烧类型为燃料表面控制型，火灾发展模式介于中速和快速之间（火灾增长因子约为０．０３２　５ｋＷ／ｓ２），最大热释放速率达到５ＭＷ时乘客在６ｍｉｎ内不能安全逃生，在不采取任何措施情况下火灾可持续约８．９ｈ、最高火场温度约达１　３００℃，周围建（构）筑物存在延烧或坍塌危险；典型地铁车厢综合潜在火灾危险性偏高，在进行性能化防火设计时应设计和选择不同防火等级、阻燃水平和结构形式的可用材料。

关键词：地铁火灾；车厢；热释放速率；性能化防火设计；火灾场景；火灾特性；火灾危险性
中图分类号：Ｘ９１３．４，Ｕ２３１．９６，ＴＫ１２１　文献标志码：Ａ
文章编号：１００９－００２９（２０１５）０９－１２４３－０４
２１世纪以来，一线、二线甚至三线城市交通、环境以及文物保护等问题日益突出，为了满足城市功能需要，我国城市轨道交通工程建设已进入高峰期。

与传统交通方式相比，地铁车辆运行始终处在复杂、狭窄、密闭的地下空间内，乘客出入频繁且流量庞大，移动火灾荷载密度显著，电气系统集成度和隐蔽性较高，火灾隐患长期存在。

通常电力故障、线路老化、过热、过载等是地铁火灾的主要起因。

近年来，国内外学者对地铁火灾研究主要集中于烟气流动数值模拟及人员安全疏散、缩尺寸试验研究等领域，地铁车厢潜在危险性评价和分析研究较少。

Ａｌｅｘａｎ－ｄｅｒ　Ｃｌａｅｓｓｏｎ等人针对地铁车厢燃烧达到轰燃前的初始火灾增长阶段展开了试验研究，通过不同火源在１／３尺寸车厢内燃烧试验得出：达到轰燃前最大热释放率为３．５ＭＷ，火灾发生后达到轰燃的时间取决于初始火源类型。

Ｗｏｎ－Ｈｅｅ　Ｐａｒｋ设计１／１０尺寸地铁车厢模型，运用质量损失法对三种不同材料的模型着火后所达到的最大热释放率进行了研究，结果表明：火源位置对火灾初期的增长有显著影响，当火源处于车厢地板、车厢内的可燃物燃烧后，能在最短时间内达到最大热释放速率。

这些研究在试验模拟时多选择木垛和塑料构件作为内在可燃物，火灾荷载较低、涉及种类偏少；未对地铁系统使用的新型材料、结构和环境设计进行跟踪，设定火灾场景不能与时俱进；针对中国地铁系统可燃材料单件及组件火灾特性的基础数据十分缺乏；未能结合实际火灾发展场景对地铁车辆系统固有火灾危险性进行分级评价。

笔者以南京一号线地铁某节车厢为例，通过现场调研和资料查阅确定地铁系统特别是车厢内特色可燃物种类、类型、数量及燃烧热值，依据性能化防火设计理论中火灾场景设计方法，计算了典型地铁车厢整体着火后的火灾发展类型及对应热释放速率和持续时间等火灾动力学参数，对地铁车厢潜在火灾危险性进行评价，并以材料设计和优化为指导思想提出技术性防火安全对策，以期为地铁车辆性能化防火设计及火灾风险评估提供基础数据及理论支持。

１　地铁车辆火灾场景设计与火灾危险性分析
地铁系统主要由地铁车辆、地铁站台及地铁隧道组成。

统计资料及相关研究显示，地铁车辆和地铁站台是最可能发生火灾的区域。

对于前者：人员聚集和逗留效应更为明显，群体乘客在同一空间内共同乘坐至少１站；内部固有电气和乘客随机火灾隐患较多；火灾荷载更为集中；乘客危机意识和应急水平参差不齐；且未设置专职消防管理员。

对于后者：目前绝大多数开通地铁的城市均在地铁站台配备了巡逻人员，有效降低了地铁站台火灾事故发生可能性。

因此，可定性判断前者火灾发生概率和潜在危险性相对更高，选定为设计火灾场景。

１．１　地铁车辆火灾载荷密度统计
地铁车辆内可燃物构成的火灾荷载分为两种：固定火灾荷载，如车内的座椅、地板、侧板、广告牌、顶板、车体中隐蔽的电气设备及电线电缆、装饰装修材料等物品；活动或临时性火灾荷载，如乘客携带的行李用品、纸张、违规易燃易爆物品以及乘客的着装饰品。

为了对地铁车辆内可燃物特性进行描述，笔者以南京地铁１号线某节车厢为例，统计火灾载荷和计算其密度。

表１显示了地铁车辆内典型可燃物的材料、相态、热值及火灾载荷。

基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９０６０３９；５１３７６０８９）
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消防科学与技术２０１５年９月第３４卷第９期
表１　地铁典型车厢内火灾荷载统计
名　称材　质形　式相　态质量／ｋｇ发热量／ＭＪ／ｋｇ火灾载荷／ＭＪ座　椅玻璃钢固定式固　态六人座椅：２１．４；二人座椅：８．５———５６５．１８５　６＊地板表面层橡胶布固定式固　态——————２　８５０＊侧　墙三聚氰胺泡棉固定式固　态２０　２８．７８　５７５．６
底架与车顶三聚氰胺泡棉固定式固　态２０　２８．７８　５７５．６电　线线性低密度聚乙烯（ＬＬＤＰＥ）固定式固　态——————２　８２０＊油　漆聚氨酯漆固定式液态／固态２００　２９．３０２　５　８６０．４胶黏剂丙烯酸甲酯固定式液态／固态２０　２３．８５　４７７
注：表中数据由南车集团南京浦镇车辆有限公司提供；＊为德国供应商产品数据
现场调研资料显示，南京地铁１号线地铁车辆一节车厢地表面积为５０ｍ２。

利用直接计算和资料查阅可统计出一节车厢总体火灾载荷为１３　４０３．８ＭＪ，火灾载荷密度为２６８．１ＭＪ／ｍ２。

１．２　地铁车辆火灾燃烧类型估测
根据火灾场景设计理论：通风因子较小时受限空间室内与室外通风不畅，供氧不足，燃烧方式为通风控制。

此时燃烧类型符合式（１）的关系。

ρ槡ｇＡｗ槡Ｈ
Ａｆ＜
０．２３５（１）
当通风因子足够大时，受限空间室内与室外通风自由，室内燃烧与开放空间的燃烧已无本质上的差别，燃烧的方式为燃料表面积控制，此时有式（２）所示的关系。

ρ槡ｇＡｗ槡Ｈ
Ａｆ＞
０．２９０（２）
式中：ρ为空气密度，ｋｇ／ｍ３；Ａ
ｗ
为一节车厢的通风开口
面积，ｍ２；Ａ
ｆ
为可燃物表面积，ｍ２；Ｈ为通风口高度，ｍ。

南京地铁通风空调系统采用空调季（夏季）闭式运行、非空调季（过渡季和冬季）开式运行的方案。

考虑到非空调季比空调季时间长，设定地铁通风空调系统为开式系统，即自然通风，利用机械或活塞效应使地铁内部与外部换气。

此外，理想情况下，车厢起火后在应急状况下单侧门或双侧门均即刻打开，车门未被人员拥堵。

开口面积和高度分别为１３．３ｍ２和１．９ｍ，可燃物表面积近似为２００ｍ２，空气密度为１．２９ｋｇ／ｍ３。

将所获取数值分别代入式（１）和式（２）可计算得出：发生火灾时地铁典型车辆燃烧属于燃料表面控制型。

１．３　地铁车辆火灾热释放速率估算
性能化防火设计理论中一般假设火灾经历完整的过程。

地铁火灾往往是车厢内一件物品先起火，然后引燃周围其他物品并逐渐扩大。

车厢内可燃物组合情况多种多样，不可能逐一进行全尺寸燃烧实验，从工程角度出发提出如下假设：（１）车厢内同类可燃物分布均匀；（２）所有可燃物都会起火；（３）所有可燃物将全部燃尽。

采用ｔ２简化模型描述受限空间内火灾发展模式，估算最严重的火灾形势。

对于受限空间内火灾，热释放速率发展存在两种情况：（１）火灾发展迅速达到轰燃，之后整个空间内热释放速率很快达到最大值；（２）火灾发展由于被主动消防系统抑制，无法达到轰燃，此时火灾热释放率达到最大值并在一定时间内保持不变。

地铁火灾发生后６～１０ｍｉｎ对人员疏散和防止火灾蔓延都具有重要意义。

因此，采用比较保守的假设，忽略火灾衰减期，认为地铁火灾以一定增长速率发展到最大值并维持。

火灾增长因子α是以热释放速率表征火灾增长快慢的重要参数，应综合考虑可燃物荷载密度影响（α
ｆ
）及墙
和吊顶影响（α
ｍ
），如式（３）、式（４）所示。

α＝αｆ＋αｍ（３）
αｆ＝２．６×１０－６×ｑ５／３（４）式中：ｑ为一节车厢的火灾载荷密度，ＭＪ／ｍ２。

αｍ依据壁面装修材料不同等级取值，当墙面装修等
级为Ａ、Ｂ
１
、Ｂ
２
、Ｂ
３
级时，分别取０．０３５、０．０１４、０．０５６、０．３５０ｋＷ／ｓ２。

地铁车辆内墙面装修材料等级为Ａ级，结合车辆内火灾荷载调研结果，由计算可得火灾增长因子
约为０．０３２　５ｋＷ／ｓ２，则Ｑ
ｆ＝０．０３２　５ｔ
２。

美国消防协会将火灾发展分为极快、快速、中速和缓慢４种发展等级，其对应典型可燃材料和火灾增长因子，如表２所示。

表２　火灾不同发展级别参考值
火灾发展等级典型可燃材料α／ｋＷ／ｓ２慢速火粗木条厚木板制成的家具０．００２　９
中速火无棉制品，聚氨酯床垫０．１１２　７
快速火塑料泡沫，堆积的木板，装满邮件的邮袋０．０４６　９
超快速火油池火，轻质窗帘，快速燃烧的软垫座椅０．１８７　６ 将计算所得火灾增长速率与表２中α参考值对比，可界定典型地铁车厢火灾介于中速火与快速火之间。

参照香港地铁车辆火灾最大发热量，选取５ＭＷ作为一节车厢火灾最大热释放速率并设为快速增长火，其热释放速率曲线，如图１所示。

计算可得：火灾持续到６．５４ｍｉｎ时最大热释放速率可达５ＭＷ。

ＧＢ　５０１５７－２０１３《地铁设计规范》规定了提升高度不超过３层的车站内火灾时人员逃生时间应不超
４
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１Ｆｉｒｅ
　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　２０１５，Ｖｏｌ　３４，Ｎｏ．９
图１　典型一节车厢火灾热释放速率曲线图
过６ｍｉｎ，该时间范围内火灾仍处于增长阶段。

考虑车体所受热辐射、车体塌陷、车体内燃烧产物毒性、车体微小可燃物形成飞火等危险性以及车站提升高度超过３层，可判定乘客处于不发生拥堵的最佳疏散环境下，逃离车厢后还应到达应急疏散平台和地面等安全区域。

因此，过程中如未能采取任何有效防灭火措施，当最大热释放速率达到５ＭＷ时，６ｍｉｎ内乘客不能安全疏散。

１．４　地铁车辆火灾持续时间估算
火灾持续时间是指火灾从形成到衰退维持总时间，可由经验公式计算，如式（５）所示。

Ｔ＝ｑＡｆ
５．５Ａｗ槡Ｈ
（５）式中：Ｔ为火灾持续时间，ｍｉｎ；ｑ为一节车辆火灾载荷密度，ＭＪ／ｍ２。

代入前述计算数值可得，典型地铁车厢在不采取任何措施情况下火灾可持续５３２ｍｉｎ，约８．９ｈ。

１．５　最高火场温度估算
采用国际标准ＩＳＯ　８３４标准火灾升温曲线公式估算火场温度，如式（６）所示。

Ｔｔ＝３４５ｌｇ（８Ｔ＋１）＋Ｔ０（６）
式中：Ｔ
０
为外部环境温度，℃。

根据火灾持续时间ｔ＝５３２ｍｉｎ，假设外部温度为２０℃，可算得Ｔｔ＝１　２８１℃。

当地铁车辆在常温下被引燃后且充分燃烧时能达到的最高火场温度约为１　３００℃。

此时，地铁车辆周围建（构）筑物存在延烧或坍塌危险。

２　地铁车辆潜在火灾危险性综合评价
综上，地铁车厢内可燃物主要分布在车厢地表面、车厢内座椅、车厢侧墙、车厢底架、顶板及其夹层，主要可燃物材质为橡胶、聚氨酯、线性低密度聚乙烯、三聚氰胺泡棉等有机可燃材料，分布较广、种类较多，部分可燃物分布较为隐蔽，一旦发生火灾，对早期火灾侦查十分不利。

结合前述计算和分析，笔者界定典型地铁车厢潜在火灾危险性总体呈中高等级（具体分级指标和范围有待进一步研究），主要表现在：火源强度高（ｔ＝６ｍｉｎ时火灾热释放速率为４．３２１ＭＷ）、火场温度高（１　２８１℃）、环境毒性高（热释放速率大小直接决定毒性高低）和火灾持续时间长（５３２ｍｉｎ）。

高强度火源会使地铁构件和相邻建筑物承载力下降，发生倒塌等二次事故，也导致消防人员灭火困难；高温火场也会使乘客易受灼伤，与消防人员沟通受阻，产生恐惧和慌乱行为，疏散困难，造成踩踏等二次事故；毒性环境使乘客易中毒致死。

地
铁车辆火灾综合潜在火灾危险性定性示意，如图２所示。

图２　地铁车厢潜在火灾危险性示意图
因此，在对地铁车辆性能化防火设计时，应着重考虑车体材料及其他材料对车辆防火性能的影响，包括：基于地铁车辆材料终端应用场景，因循和革新现有地铁车辆设计规范，设计和选择不同防火等级、阻燃水平和结构形式的可用材料；应将车体材料更换为不燃或难燃材料；地铁车辆内部装饰材料应经过阻燃处理，具有可接受阻燃水平和耐火等级，如垂直燃烧等级ＵＬ　９４Ｖ－１及以上、极限氧指数ＬＯＩ　２８及以上，燃烧后毒性产物和热流密度不应超过人体可接受值；大范围侧板和顶板材料内部设计和使用防火条等防火隔断；车辆内部不同功能区域联接地带和缝隙可合理使用防火封堵产品；地铁运营管理部门可以采用安检系统和巡逻检查等方式控制乘客所携带可燃物，建立移动火灾荷载登记台账。

３　结　论
（１）从可燃物角度出发，通过对南京一号线典型地铁车辆车厢内可燃物材质、类型、数量和热值进行实地调研和资料查阅，运用性能化防火设计理论计算一节车厢火灾载荷密度、火灾增长速率、火灾热释放速率、火灾持续时间、最高火场温度等火灾动力学关键参数，由此推断火灾燃烧类型、火灾发展模式、人员逃生可能性和建（构）筑物坍塌可能性等潜在火灾危险性。

（２）典型地铁车厢燃烧类型为燃料表面控制型，火灾发展模式介于中速和快速之间，最大热释放速率达到５ＭＷ时乘客在６ｍｉｎ内不能安全逃生；在不采取任何措施情况下火灾可持续约８．９ｈ、最高火场温度约达１　３００℃，周围建（构）筑物存在延烧或坍塌危险。

（３）在对地铁车辆性能化防火设计时应着重考虑车体材料及其他材料对车辆防火性能的影响，设计和选择不同防火等级、阻燃水平和结构形式的可用材料，建立移动火灾荷载登记台账。

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消防科学与技术２０１５年９月第３４卷第９期
参考文献：
［１］王迪军，罗燕萍，李梅玲，等．地铁隧道火灾人员疏散与烟气控制［Ｊ］．消防科学与技术，２００４，２３（４）：３４５－３４７．
［２］尤飞，胡源．金属面ＥＰＳ泡沫夹芯板的对火反应特性和火蔓延特性［Ｊ］．燃烧科学与技术，２０１２，（３）：２２８－２３６．
［３］吴建波．地铁列车火灾烟气运动研究［Ｄ］．成都：西南交通大学，２０１１．
［４］杜宝玲．国外地铁火灾事故案例统计分析［Ｊ］．消防科学与技术，２００７，２６（２）：２１４－２１７．
［５］曹刚，尤飞．古建筑建构材料火灾隐患及防火对策［Ｊ］．消防科学与技术，２０１４，３３（６）：６９１－６９４．
［６］Ｚｈａｎｇ　Ｂｉｎｇ，Ｘｕ　Ｚｈｉｓｈｅｎｇ，Ｚｈａｏ　Ｑｉａｎｗｅｉ．Ａ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｓｕｂｗａｙ　ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｄｉａ　Ｅｎｇｉ－ｎｅｅｒｉｎｇ，２０１４，７１：９７－６０４．
［７］Ｊｉａｎｇ　Ｃ　Ｓ，Ｙｕａｎ　Ｆ，Ｃｈｏｗ　Ｗ　Ｋ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｖａｒｙｉｎｇ　ｔｗｏ　ｋｅｙ　ｐａｒａｍｅ－ｔｅｒｓ　ｉｎ　ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ　ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｓｕｂｗａｙ　ｓｔａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．Ｓａｆｅ－ｔｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１０，４８（４）：４４５－４５１．
［８］Ｍｅｎｇ　Ｎａ，Ｈｕ　Ｌｏｎｇｈｕａ，Ｗｕ　Ｌｏｎｇ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉ－ｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｍｏｋｅ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ　ａｒｅａ　ｂｅｔｗｅｅｎｔｕｎｎｅｌ　ｔｒａｃｋ　ａｎｄ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｉｎ　ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　ｏｆ　ａ　ｔｒａｉｎ　ｆｉｒｅ　ａｔ　ｓｕｂｗａｙ　ｓｔａ－ｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｓｐａｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４，４０：１５１－１５９．
［９］Ｊａｅ　Ｓｅｏｎｇ　Ｒｏｈ，Ｈｏｎｇ　Ｓｕｎ　Ｒｙｏｕ，Ｗｏｎ　Ｈｅｅ　Ｐａｒｋ．ＣＦＤ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｆ　ｌｉｆｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｉｎ　ａ　ｓｕｂｗａｙ　ｔｒａｉｎ　ｆｉｒｅ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇａｎｄ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｓｐａｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，２４（４）：４４７－４５３．
［１０］Ｔｓｕｋａｈａｒａ　Ｍａｎａｂｕ，Ｋｏｓｈｉｂａ　Ｙｕｓｕｋｅ，Ｏｈｔａｎｉ　Ｈｉｄｅｏ，ｅｔ　ａｌ．Ｅｆｆｅｃ－ｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆ　ｄｏｗｎｗａｒｄ　ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ　ｉｎ　ａ　ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ　ｓｕｂｗａｙ　ｆｉｒｅ　ｕｓｉｎｇＦｉｒｅ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，２６（４）：５７３－５８１．
［１１］王彦富，蒋军成．地铁火灾人员疏散的研究［Ｊ］．中国安全科学学报，２００７，１７（７）：２６－３１．
［１２］纪杰．地铁站火灾烟气流动及通风控制模式研究［Ｄ］．合肥：中国科学技术大学，２００８．
［１３］陈阳寿．地铁列车火灾烟气运动规律探讨［Ｊ］．消防科学与技术，２０１３，３２（１）：３６－４０．
［１４］钟委，霍然，王浩波．地铁火灾场景设计的初步研究［Ｊ］．安全与环境学报，２００６，６（３）：３２－３４．
［１５］王滨滨．基于场、网模拟的地铁隧道火灾控风模式分析［Ｊ］．中国安全科学学报，２０１２，２２（５）：６２－６８．
［１６］范维澄，孙金华，陆守香．火灾风险评估方法学［Ｍ］．北京：科学出版社，２００４．
［１７］Ｐａｒｋ　Ｗｏｎ－Ｈｅｅ．Ｈｅａｔ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｒａｔｅ　ｉｎ　ａ　ｒｅｄｕｃｅｄ－ｓｃａｌｅ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ａｓｕｂｗａｙ　ｃａｒ　ｏｎ　ｆｉｒｅ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉ－ｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１４，２（５）：６４－６９．
Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｆｉｒｅ　ｈａｚａｒｄ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｓ　ａｎｄ
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ＷＡＮＧ　Ｚｈｅｎ－ｈｕａ１，２，ＷＡＮＧ　Ｚｈｉ－ｗｅｎ２，ＹＯＵ　Ｆｅｉ　２，ＣＨＥＮ　Ｘｉａｏ－ｗｅｉ　３，ＸＵ　Ｙａ－ｑｉｎｇ１
（１．Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｕｒｂａｎ　ａｎｄ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓａｆｅ－ｔｙ，Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｕｒｂａｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｔｅｃｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｆｉｒｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｔｅｃｈ　Ｕｎｉ－ｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００９，Ｃｈｉｎａ；３．ＣＳＲ　ＮａｎｊｉｎｇＰｕｚｈｅｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｎａｎｊｉｎｇ　２１１０３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ａｎａｌｙｚｅ　ａｎｄ　ａｓｓｅｓｓ　ｔｈｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｆｉｒｅ　ｈａｚａｒｄｏｆ　ｓｕｂｗａｙ　ｃａｒｒｉａｇｅ，ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ－ｂａｓｅｄ　ｆｉｒｅ　ｐｒｏ－ｔｅｃｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｗａｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｓ　ａｎｄ　ｆｉｅｌｄｓｕｒｖｅｙｓ．Ｔａｋｉｎｇ　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｍｅｔｒｏ　Ｌｉｎｅ　１ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｔｙｐｅｓ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ，ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｆｏｒｍｓ，ａｍｏｕｎｔｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｂｕｓ－ｔｉｏｎ　ｈｅａｔ　ｖａｌｕｅｓ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｓ　ｉｎｓｉｄｅ　ａ　ｃａｒｒｉａｇｅ　ｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ｔｈｅ　ｆｉｒｅ　ｌｏａｄ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｗａｓ　ｔｈｕｓ　ｃｏｕｎｔｅｄ，ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉ－ｃａｌ　ｆｉｒｅ　ｓｃｅｎａｒｉｏ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｓｏｍｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｆｉｒｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｐａ－ｒａｍｅｔｅｒｓ　ｌｉｋｅ　ｆｉｒｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（ｈｅａｔ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｒａｔｅ），ｆｉｒｅ　ｄｕｒａ－ｔｉｏｎ，ｍａｘｉｍｕｍ　ｆｉｒｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎ　ｓｕｃｈ　ａ　ｓｕｂｗａｙ　ｃａｒｒｉａｇｅ　ｗｅｒｅｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅｌｙ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅ　ｆｉｒｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｍｏｄｅ　ｗａｓ　ｆｉｎａｌｌｙ　ｆｉｇｕｒｅｄ　ｏｕｔ　ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｆｉｒｅ　ｐｒｅ－ｖｅｎｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅｓｕｂｗａｙ　ｃａｒｒｉａｇｅ　ｗａｓ　ｃａｕｇｈｔ　ｉｎ　ａ　ｆｉｒｅ，ｔｈｅ　ｆｉｒｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｉｓ　ｆｕｅｌ　ｓｕｒｆａｃｅ－ｄｏｍｉｎａｔｅｄ　ｔｙｐｅ　ｗｉｔｈ　ａ　ｇｒｏｗｔｈ　ｒａｔｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｍｅｄｉ－ｕｍ　ａｎｄ　ｆａｓｔ（ｔｈｅ　ｆｉｒｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ｆａｃｔｏｒ　ｉｓ　ａｂｏｕｔ　０．０３２　５ｋＷ／ｓ２）．Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｐｅａｋ　ｈｅａｔ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｒａｔｅ（ＰｋＨＲＲ）ｖａｌｕｅ　ｒｅａｃｈｅｓ　５ＭＷ，ｐａｓｓｅｎｇｅｒｓ　ｃａｎｎｏｔ　ｂｅ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ　ｅｖａｃｕａｔｅｄ　ｗｉｔｈｉｎ　６ｍｉｎ．Ｗｉｔｈｏｕｔ　ｔａｋｉｎｇ　ａｎｙ　ｆｉｒｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｔｈｅ　ｆｉｒｅ　ｉｎｔｈｅ　ｃａｒｒｉａｇｅ　ｃａｎ　ｌａｓｔ　ａｔ　ｌｅａｓｔ　８．９ｈａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｆｉｒｅ　ｔｅｍ－ｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃａｎ　ｅｘｃｅｅｄｓ　１　３００℃，ａｎｄ　ｃｏｎｔｉｎｕａｌ　ｆｉｒｅ　ｓｐｒｅａｄ　ｆｒｏｍ　ｏ－ｒｉｇｉｎａｌ　ｆｉｒｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　ｅｖｅｎ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｃｏｌｌａｐｓｅｓ　ｏｆ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｉｎｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ　ｐｏｔｅｎ－ｔｉａｌ　ｆｉｒｅ　ｈａｚａｒｄ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｓｕｂｗａｙ　ｃａｒｒｉａｇｅ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｈｉｇｈ，ａ－ｖａｉｌａｂｌｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｆｉｒｅ　ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ｒａｔ－ｉｎｇｓ，ｆｌａｍｅ－ｒｅｔａｒｄａｎｔ　ｌｅｖｅｌｓ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｆｏｒｍｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｄｅ－ｓｉｇｎｅｄ　ａｎｄ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ－ｂａｓｅｄ　ｆｉｒｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｄｅ－ｓｉｇｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｗａｙ　ｆｉｒｅ；ｃａｒｒｉａｇｅ；ｈｅａｔ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｒａｔｅ；ｐｅｒｆｏｒｍ－ａｎｃｅ－ｂａｓｅｄ　ｆｉｒｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ；ｆｉｒｅ　ｓｃｅｎａｒｉｏ；ｆｉｒｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｆｉｒｅ　ｈａｚａｒｄ
作者简介：王振华（１９９０－），男，南京工业大学城市建设与安全工程学院硕士研究生，主要从事特殊条件下火灾演变机制研究，江苏省南京市鼓楼区中山北路２００号，２１０００９。

通信作者：尤　飞（１９７６－），男，南京工业大学火灾与消防研究所副所长，副教授，主要从事特殊条件下火灾演变机理及关键防治技术、公共安全型材料及其应用、纳米安全性评估研究。

收稿日期：２０１５－０５－２１
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１Ｆｉｒｅ
　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　２０１５，Ｖｏｌ　３４，Ｎｏ．９。