车站-城市综合空间中的火灾韧性:一个结合空间与行为互动的多阶段评估与优化框架

时间:2026年2月3日
来源:Reliability Engineering & System Safety

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站城融合空间消防韧性评估框架研究,提出整合空间形态与行为特性的三维韧性评估体系,通过五城案例验证发现关键风险节点强化、多部门协同能力、消防培训频次、设施维护周期及空间感知监测能力构成核心韧性要素,建立基于敏感性优化的动态管理策略。

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李荣康|龚浩峰|苏东|郭辉|陈向生
深圳大学土木与交通工程学院,深圳,518000

摘要

随着城市化和交通枢纽的扩展,结合交通、商业和居住功能的站城一体化空间(SCIS)变得越来越普遍。然而,这些空间复杂的结构和高行人密度给消防安全带来了重大挑战。本研究开发了一个韧性评估框架,该框架整合了空间和行为维度,以改善SCIS的安全管理。该框架包括韧性指标的识别、综合权重分配以及基于敏感性的优化。通过五个具有代表性的SCIS案例研究对该框架进行了验证。研究结果确定了关键的韧性因素,包括加强关键风险节点、多机构协调能力、消防安全培训的频率、设施维护的频率以及空间感知和监测能力。最后,敏感性分析为空间优化和行为管理提供了针对性的策略。该框架是一个决策支持模型,用于对SCIS的火灾韧性进行管理导向的筛选和比较优先级排序。它具有广泛的应用性,并为提高各种站城一体化网络环境中的火灾韧性提供了理论支持和实践指导。

引言

中国的高速铁路(HSR)和快速城市扩张推动了交通枢纽与城市空间的整合[1]。这种整合使得站城一体化空间(SCIS)模式成为未来城市发展的必然趋势[2]。作为高效城市土地利用的典范,SCIS通过紧密连接交通、商业和居住功能,促进了站城之间的有机整合。这种整合改善了城市功能布局和资源分配。然而,SCIS的快速发展在管理和运营方面带来了前所未有的挑战。这些空间集中了高密度的行人流量、复杂的能源需求、动态的环境以及频繁的紧急情况,从而显著增加了灾害风险[3]。在这些风险中,火灾尤其令人担忧,因为它们发生的频率高且后果严重[4,5]。因此,迫切需要提高SCIS的火灾韧性,以减轻潜在的火灾威胁。对火灾韧性的全面评估和有针对性的优化对于减少火灾相关的经济损失和人员伤亡至关重要。
以往的研究主要集中在孤立的“车站”或“城市”环境中的消防安全。这些研究采用了识别和监测、统计分析、风险建模和数值模拟等方法来评估火灾概率和危险程度[[6], [7], [8], [9]]。然而,当前的研究往往忽略了火灾后的恢复和适应能力[10]。这种忽视导致恢复时间延长、对次生灾害的脆弱性增加以及长期韧性的降低。
准确识别SCIS的火灾韧性指标并科学评估其水平为加强消防安全管理提供了关键基础。如表1所示,火灾风险和韧性参数因不同情景而异。早期的研究主要强调空间结构分析[[11], [12], [13], [14]],常常忽视了火灾期间居民行为的重要作用。最近,更多研究将车站火灾主要归因于设备故障和乘客行为异常[15],并开始探索社会关系对疏散行为的影响[[16], [17], [18]]。因此,现代风险评估现在涵盖了四个维度:人员、环境、设备和管理[3,6,19,20]。然而,在火灾期间,空间结构和居民行为是相互依存的,共同决定了应急响应和安全结果。建筑布局决定了火灾蔓延路径,并显著影响居民的避难决策。相反,居民行为又影响了空间规划,进而影响火灾蔓延和疏散效率。不幸的是,大多数研究都是孤立地评估空间结构和居民行为,未能揭示它们之间的动态相互作用。
此外,表1显示,尽管消防安全研究取得了进展,但大多数研究仍然局限于功能单一的地下空间,如地铁站、隧道和综合设施。当前的研究未能充分考虑到SCIS作为复杂系统的特性,常常忽略其垂直的3D结构、多功能区域的相互作用以及综合的交通和商业需求。因此,当前的研究成果在SCIS环境中的火灾韧性评估方面的直接和全面适用性有限。
总体而言,当前的学术讨论存在三个主要局限性:(1)大多数现有工作要么侧重于火灾预防风险控制,要么侧重于旨在灭火的监测和应急响应措施。这些研究强调火灾事件期间的空间结构分析,但往往忽视了灾后恢复和适应的关键方面。(2)以往的评估过分强调了空间要素(如配置、政策、设备、设施),而未能充分考虑管理者、操作人员和居民行为在整个综合交通枢纽火灾生命周期中对火灾风险的影响[26]。这种忽视忽略了复杂空间环境和人类行为对火灾韧性的协同效应。(3)尽管近年来对火灾韧性的兴趣有所增加,但大多数研究仍然局限于单一功能的地下车站或地面级别的城市区域。在评估具有水平互联布局、垂直连续结构和高度多功能整合的SCIS的火灾韧性方面,仍存在较大的研究空白。
为了解决这些不足,本研究采用了柴等人的[27]理论(基于社会空间理论[28,29]),来研究影响火灾韧性的空间与行为之间的相互作用机制。这一理论近年来得到了广泛认可,并已应用于空间感知和邻里环境优化研究[30,31]。罗等人[32]进一步验证了其在解码多维城市空间配置和考察空间-居民行为关系方面的适用性,证明了其在不同空间、事件和行为背景下的普遍性。因此,该理论非常适合分析SCIS与乘客行为之间的复杂相互依赖性。如图1所示,空间形态限制了居民行为,而居民行为又反过来影响空间管理和运营[33]。

案例研究

研究团队与站城一体化空间(SCIS)的运营管理人员进行了深入访谈。研究重点关注了五个主要枢纽城市(广州、深圳、上海、杭州和南京)中的代表性SCIS案例。如图4所示,这些场所不仅是区域交通网络中最重要的综合交通枢纽,也是中国站城一体化发展的示范项目。

结论

本研究提出了一个基于空间-行为交互理论的站城一体化空间(SCIS)火灾韧性评估框架,该框架在灾前、灾害发生、灾后和恢复四个阶段进行定量评估。空间维度评估功能配置、设备系统完整性、交通流量组织、基础设施布局和资金分配机制。行为维度评估人为引发的火灾

作者贡献声明

李荣康:概念化、方法论、初稿撰写;审稿与编辑。苏东:监督、项目管理、审稿与编辑。龚浩峰:调查、验证。郭辉:调查、数据整理。陈向生:调查、资金获取、项目管理。

作者贡献声明

李荣康:撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法论、概念化。龚浩峰:验证、调查。苏东:撰写 – 审稿与编辑、监督、项目管理。郭辉:调查、数据整理。陈向生:项目管理、调查、资金获取。

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