由于地铁热环境的重要性及特殊性，国外很早即已经开始对地铁热环境的研究。早在1911年10月就曾进行过有关车辆在隧道中引起活塞效应的测试。在大量理论分析、模型实验、现场实验的基础上，美国交通部城市客运署 (United States Department of Transportation, Urban Mass Transportation Administration)于1975年开发成功SES(Subway Environment Simulation) 软件。用于地铁长期热环境仿真模拟计算。SES已经应用于多项工程的设计与咨询。

　　 从80年代初开始，清华大学建筑学院建筑环境与设备研究所（原热能系空调教研组）就对地铁热环境作了长期的理论和实验研究，完成的研究项?"地铁热环境控制"和"地铁热环境研究"分别获得了88年建设部科技进步二等奖和99年科技进步二等奖，注册并发表了作为该项目主要成果的地铁热环境模拟分析软件STESS 2.0版。与SES相比，STESS软件在多方面进行了改进，采用了新的水力网络不稳定过程算法，使计算速度及稳定性大为提高。改进了传热计算模型，使之能够适应较为复杂的隧道及车站断面形状及地质状况。采取了长短时间步长相结合的方法，不仅提高了计算效率，而且保证了长期模拟的精度。另外，STESS还采用了图形化的输入输出界面，更加直观方便。

　　 在给定系统形式和运行方式后，STESS软件可以计算出地铁内各种散热散湿量，比较准确地模拟预测地铁隧道及车站在近期、初期、远期不同客流及车流情况下的实际通风量及温湿度变化过程，校验系统设计及运行方式能否达到要求，确定合理的结构形式和运行方案。利用STESS软件，已经对目前地铁环控系统的各种系统形式（包括屏蔽门与非屏蔽门系统，区间风井与风机的多种布置形式）及运行控制方式进行了比较研究。目前，已在北京、天津、南京、德黑兰等国内外城市的十几项地铁工程中应用，取得了较好的效果。

　　 为了满足一些工程项目对隧道和车站在正常工况和事故工况下空间的温度和风速分布方面的要求，又开展了地下空间的三维场的研究，为此开发了传热和流动动态三维模拟软件STACH-3。已在深圳地铁和德黑兰地铁的热环境控制方案论证中得到了应用。

　　 在STESS和STACH-3的基础上，以场模型、网络模型相结合的混合模型为基础开发了地铁隧道火灾通风模拟程序TNFIRE。TNFIRE程序是专门针对地铁隧道火灾的模拟分析软件，在火源附近采用三维场模型，在离火源较远处采用较为简单的一维网络模型。场模型是根据连续性方程、动量方程、能量方程与组分方程建立的纯机理模型，利用STACH-3作为CFD（计算流体力学）模拟工具求解分析；网络模型将地铁系统简化为由节点和管段组成的网络，利用流体网络计算方法求解计算。采取这种混合模型的求解思路，一方面可以充分利用场模型的优点，较准确地反应火源附近的物理量的变化，同时利用网络模型求解其余隧道和站台处的物理参数的变化，可以避免全系统使用场模型计算费用过高的不足。利用TNFIRE程序，可以预测地铁隧道系统发生火灾时各个支路和站台的风速、温度和烟气浓度，从而为火灾烟气控制提出合理的解决方案，保证乘客人身安全，减少财产损失。