地鐵火災(zāi)環(huán)境下人員疏散時(shí)間計(jì)算方法的比較研究

張波 仝煒

摘要：地鐵火災(zāi)事故是造成地鐵群死群傷的主要原因之一，對(duì)地鐵列車火災(zāi)條件下的人員疏散時(shí)間計(jì)算進(jìn)行研究，提出有效的消防措施和疏散預(yù)案，確保發(fā)生火災(zāi)時(shí)人員能夠在最短的時(shí)間內(nèi)采用最佳的疏散方式疏散至安全地帶，對(duì)預(yù)防和減少因地鐵火災(zāi)而造成的群死群傷事故的發(fā)生。本文通過對(duì)國(guó)內(nèi)外地鐵火災(zāi)時(shí)人員疏散時(shí)間計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比分析，并以某車站為案例進(jìn)行計(jì)算，分析國(guó)內(nèi)外地鐵火災(zāi)人員疏散的優(yōu)缺點(diǎn)和各自的不足之處，相關(guān)研究成果可作為地鐵站規(guī)劃和安全場(chǎng)地設(shè)計(jì)的重要參考。

Abstract： The subway fire accident is one of the main causes of group death and injury in subway. The calculation of the evacuation time of the subway train under fire conditions is carried out， and effective fire prevention measures and evacuation plans are proposed to ensure that personnel are able to evacuate to a safe zone in the shortest possible time using the best evacuation method in the event of a fire to prevent and reduce the occurrence of mass casualties caused by subway fires. This paper compares and analyzes the calculation method of evacuation time of subway fires at home and abroad， and calculates the advantages and disadvantages of the evacuation of subway fires at home and abroad and their respective deficiencies. Relevant research results can be used as an important reference for subway station planning and safety site design.

關(guān)鍵詞：地鐵火災(zāi)；人員疏散；計(jì)算方法；比較研究

Key words： subway fire；personnel evacuation；calculation method；comparative study

中圖分類號(hào)：U231；U298 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）29-0106-02

0 引言

地鐵是一個(gè)城市的交通動(dòng)脈，其運(yùn)客能力強(qiáng)，不受任何天氣影響，方便快捷等優(yōu)點(diǎn)成為緩解交通問題的最佳措施，地鐵建設(shè)對(duì)城市發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。然而，地鐵車站由于其環(huán)境的特殊性，一旦發(fā)生火災(zāi)，將造成大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。地鐵火災(zāi)環(huán)境下人員疏散研究對(duì)降低火災(zāi)危險(xiǎn)性有著重要意義[1]。國(guó)內(nèi)外針對(duì)該問題做了大量研究，例如：王彥富[2]構(gòu)建了給予網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化計(jì)算的火災(zāi)環(huán)境下地鐵站人員疏散模型，并以南京某地鐵站為例，驗(yàn)證了模型的可用性；Jae Seong Roh采用火災(zāi)模擬和疏散模擬相結(jié)合的方法對(duì)地鐵列車火災(zāi)中PSD和通風(fēng)對(duì)乘客生命安全的影響進(jìn)行了評(píng)價(jià)。然而目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于地鐵火災(zāi)環(huán)境下人員疏散時(shí)間計(jì)算方法的比較研究尚屬空白。本文研究成果可作為地鐵站規(guī)劃和安全場(chǎng)地設(shè)計(jì)的重要參考。

1 地鐵火災(zāi)時(shí)人員疏散時(shí)間計(jì)算方法

在地鐵火災(zāi)發(fā)生時(shí)，人員安全疏散的設(shè)計(jì)是地鐵防火設(shè)計(jì)中必不可少的，因?yàn)橹挥泻侠淼脑O(shè)計(jì)布局才能夠最大程度上降低地鐵火災(zāi)發(fā)生時(shí)造成的人員傷亡，然而國(guó)內(nèi)外地鐵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)存在著不同的差異。人員疏散時(shí)間也不相同，下面進(jìn)行對(duì)比一下。

1.1 國(guó)內(nèi)地鐵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定

在地鐵火災(zāi)發(fā)生時(shí)，要在火災(zāi)威脅到站內(nèi)人員人身安全之前安全疏散到安全區(qū)域，只有這樣才能保證火災(zāi)不會(huì)造成人員的傷亡。目前我國(guó)使用的《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157—2003）對(duì)地鐵站火災(zāi)人員疏散做出規(guī)定，要求地鐵站樓梯出口設(shè)計(jì)必須保證地鐵運(yùn)行高峰期間列車乘客和工作人員的火災(zāi)疏散時(shí)間不得超過6min，其計(jì)算公式如下：

1.2 美國(guó)NFPA130標(biāo)準(zhǔn)人員疏散方法

美國(guó)軌道交通系統(tǒng)NFPA130標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定地鐵站應(yīng)有足夠的出口容量，保證站臺(tái)內(nèi)所有人員在4min內(nèi)完成火災(zāi)疏散，并定義了總疏散時(shí)間以及步行時(shí)間、流動(dòng)區(qū)等待時(shí)間等概念及計(jì)算方法，分別如下：

①步行行走時(shí)間T的計(jì)算。

步行行走時(shí)間指地鐵站內(nèi)出口線路上的行走時(shí)間之和與人員行走速度的比值。計(jì)算方法如式（2）所示。

由式（2）～式（6）可見，人員火災(zāi)疏散總時(shí)間為Ttotal，該方法更加具體的考慮了其他因素對(duì)人員疏散帶來的影響。與我國(guó)的《規(guī)范》相比，美國(guó)的規(guī)范比我國(guó)考慮得更加細(xì)致與全面，在計(jì)算人員撤離站臺(tái)時(shí)間基礎(chǔ)上，還增加了不可預(yù)見因素對(duì)人員疏散總時(shí)間的影響的考慮。

2 案例分析

為了比較上述兩中地鐵火災(zāi)人員疏散時(shí)間計(jì)算方法的優(yōu)劣，本文以某市地鐵站為例，分別采用兩種方法進(jìn)行計(jì)算比較。該地鐵站采用島式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)圖1可以看出，東西站廳分別位于車站的兩側(cè)，與站臺(tái)之間沒有分開。站廳層與站臺(tái)之間通過兩個(gè)樓梯連接；車站內(nèi)總共有三個(gè)出入口，其中西站廳有兩個(gè)出入口（A和C）直達(dá)地面，東站廳只有一個(gè)出入口（B）直達(dá)地面。

該車站的防排煙措施情況為：①站臺(tái)和站廳均未設(shè)置防排煙垂壁；②站臺(tái)和站廳的樓梯口處缺少擋煙垂壁；③站臺(tái)的出入口和站廳間缺少防火門及防火卷簾。

列車尺寸19.5m×2.65m×3.509m，采用6輛編組；若按照每輛車廂載客量250人/輛計(jì)算，那么6輛合計(jì)載客量為1500人（Q1）；站臺(tái)內(nèi)乘客和工作人員總數(shù)按200人（Q2）計(jì)算。假設(shè)火災(zāi)發(fā)生時(shí)只有一輛列車?？吭撜九_(tái)，需疏散人數(shù)為1700人。

2.1 按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算疏散時(shí)間TS

該車站設(shè)有2臺(tái)自動(dòng)扶梯，疏散樓梯數(shù)量為2個(gè)，寬度均為12m，根據(jù)公式（1）可計(jì)算人員疏散時(shí)間為：

由計(jì)算結(jié)果可以知道，撤離站臺(tái)所需要的時(shí)間3.86分鐘，滿足規(guī)定6分鐘內(nèi)人員撤出站臺(tái)的要求。

2.2 按照美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算疏散時(shí)間Ttotal

假設(shè)發(fā)生火災(zāi)的部位為站臺(tái)中部，根據(jù)公式（2）～（6）計(jì)算疏散路徑為站臺(tái)中部至C出口的人員疏散時(shí)間Ttotal。其計(jì)算過程如表3和表4所示。

①站臺(tái)中部至C出口所需要時(shí)間，根據(jù)式（3）計(jì)算站臺(tái)流動(dòng)區(qū)的流動(dòng)時(shí)間為：

由于該車站沒有其他的緊急出口，站內(nèi)乘客的疏散途經(jīng)只能是先從站臺(tái)樓梯撤離到站廳后再向外疏散。假設(shè)從站臺(tái)疏散到2個(gè)站廳的客流量分別為站臺(tái)總客流量的一半，即1700/2=850人。根據(jù)式（3）計(jì)算站廳出口區(qū)的流動(dòng)時(shí)間Fc，為：

②站臺(tái)中部至地面C出口的每個(gè)流動(dòng)區(qū)所需的時(shí)間，根據(jù)公式（4）～（5）計(jì)算站臺(tái)出口處及展廳出口需要等待的時(shí)間，站臺(tái)出口處等待時(shí)間：

以上分析計(jì)算結(jié)果表明，在計(jì)算基本假設(shè)相同的情況下，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法計(jì)算的地鐵火災(zāi)人員疏散時(shí)間顯著小于美國(guó)美國(guó)NFPA130標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算的疏散時(shí)間。

3 結(jié)論

通過對(duì)我國(guó)《規(guī)范》計(jì)算疏散時(shí)間和美國(guó)NFPA130標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算疏散時(shí)間對(duì)比研究得出以下結(jié)論：①我國(guó)現(xiàn)有的《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中有關(guān)于地鐵火災(zāi)情況下人員的疏散存在不足之處。我國(guó)的地鐵人員疏散時(shí)間的計(jì)算忽略了流通區(qū)人員的等待時(shí)間，也忽略了在人員撤離時(shí)不同路線對(duì)疏散時(shí)間帶來的延誤。②當(dāng)?shù)罔F站臺(tái)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，要保證車站人員在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)撤離到安全區(qū)域。地鐵火災(zāi)環(huán)境下人員若未疏散到安全區(qū)域，則依然有被有毒煙氣傷害的可能，在疏散時(shí)間計(jì)算時(shí)應(yīng)給予關(guān)注。③通過對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于人員安全疏散時(shí)間的計(jì)算對(duì)比，雖然我國(guó)疏散時(shí)間比國(guó)外疏散時(shí)間較短，但是并不是把人員疏散到絕對(duì)安全區(qū)域。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊坦，吳睿，王超，汪洋.GM（1，1）模型的改進(jìn)及其在火災(zāi)致死人數(shù)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，19（06）：83-85.

[2]王彥富，蔣軍成.地鐵火災(zāi)人員疏散的研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2007（07）：26-31，180.

[3]王芳.地鐵火災(zāi)事故人員應(yīng)急救援安全疏散研究[D].北京交通大學(xué)，2015.