随着我国城市化进程的加快,城市交通问题日益严重,地铁作为便捷、快速的交通工具受到许多城市的青睐。然而,地铁系统内部结构复杂、电气网络交错纵横,易引发火灾事故;地铁站半封闭的地下空间特性,导致火灾毒气大量聚集,严重侵害人员身体健康;地铁站人员密集、内部空间结构复杂,致使地铁站火灾疏散与救援困难,影响地铁站火灾应急管理进程;在地铁站火灾危害的研究中,对于火灾毒气时空侵害程度的研究较少,理论体系较薄弱。因此,以火灾毒气扩散规律为基础,结合人员疏散规律,研究地铁站火灾毒气侵害时空模型,刻画地铁站火灾毒气侵害时空演化过程,对地铁站火灾应急管理具有重要的理论与现实意义。本文综合考虑地铁站内毒气时空变化,运用流体力学原理,分析地铁站火灾毒气扩散受力情况,提取毒气扩散影响因素;结合毒气扩散质量-动量-能量守恒定理,构建地铁站火灾毒气扩散物理模型,揭示地铁站火灾毒气时空分布规律;以元胞自动机模型为基础,剖析人员在疏散过程中的运移演化规则,形成毒气环境下地铁站人员疏散机制;以疏散人员空间位置为导向,提取地铁站火灾毒气在该位置点浓度值,以静态毒气侵害模型为基础,引入毒气浓度时空分布规律,选取适当时间步长,计算疏散过程中人员所受毒气侵害大小,以致死概率为毒气侵害评判准则,建立地铁站毒气侵害时空模型。本文以光谷地铁站为例,构建地铁站火灾毒气侵害仿真平台,导入地铁站内部环境、人员疏散属性、日常平均人流量等参数,分析地铁站风力流场变化,模拟地铁站火灾毒气侵害过程。模拟结果揭示了地铁站火灾毒气的扩散规律,展示了地铁站火灾毒气侵害时空演化过程,得到了光谷地铁站站台层的人员在毒气环境下的最大致死概率为58.7%,站厅层人员在毒气环境下的最大致死概率为49.15%,生成了毒气侵害程度曲线。进一步验证了地铁站毒气侵害时空模型的可靠性与实用性,为量化地铁站火灾毒气侵害程度提供有效的计算方法,也为地铁站火灾应急管理提供可靠的理论与技术支撑。