西成高鐵緊急救援站照明及其控制方式的設計

劉廣軍

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西 西安 710043)

引言

近年來，我國高速鐵路發(fā)展迅速，而其緊急救援站的照明設計及控制方式目前沒有形成一套完整的體系，仍然處于起步階段[1-4]。西安至成都高速鐵路(簡稱西成高鐵)是全國“五縱五橫”綜合運輸大通道和區(qū)際鐵路干線通道的重要組成部分，鐵路經(jīng)過秦嶺山區(qū)和大巴山區(qū)，沿線山大溝深，線路全長為509 km，橋梁和隧道的總長比列高達93%，為典型的山區(qū)高速鐵路。

為了滿足火災情況下或緊急情況下人員疏散要求，根據(jù)《鐵路隧道防災疏散救援工程設計規(guī)范》第3.0.5條規(guī)定[5]，西成高鐵設計按長度20 km以上的隧道群設置緊急救援站，緊急救援站布置時將其位置設在隧道洞口附近，并遵循“盡量居中、利用明線、方便救援”以及緊急救援站之間的距離不大于20 km的設置原則，共設置7處緊急救援站。結合工程情況設置了疏散橫洞、救援道路、救援車場。火災或緊急情況下，事故列車?？吭诰o急救援站范圍內，通過疏散橫洞以及隧道外的救援道路將乘客疏散至救援車場等待救援。緊急救援站布置示意圖詳見圖1。

圖1 緊急救援站布置示意圖Fig.1 Layout diagram of the emergency rescue station

1 緊急救援站照明種類及照明方式

1.1 高速鐵路隧道事故及災害類別與疏散需求

列車在高速運行過程中的事故及災害類別有列車火災，地震、強風、暴雨、暴雪、洪潮、地質塌方及強烈的太陽風暴引起的電網(wǎng)中斷等自然災害以及如計算機病毒、管理不當及設備故障引起的電網(wǎng)中斷或列車設備故障及恐怖襲擊等人為災害。緊急情況下，列車?？吭诰o急救援站進行人員疏散，在救援通道內設置疏散照明，設有手動點亮應急按鈕。由于列車長度數(shù)百米，乘客上千人，而疏散通道寬度只有1.5 m，疏散時人員恐慌逃命，下車后擁擠不堪，因而需要聲光引導統(tǒng)一疏散方向，避免走向錯亂擁擠，減少因跌倒及踩踏的傷亡事故發(fā)生，聲音引導可用列車廣播進行，光引導由隧道疏散應急照明系統(tǒng)完成。

1.2 緊急救援站范圍內救援通道的照明

圖2為緊急救援站橫斷面圖，救援疏散通道的寬度為1.5 m，根據(jù)《鐵路工程設計防火規(guī)范》(TB 10063—2016)第10.2.1條之規(guī)定[6]，救援疏散通道地面的疏散照明平均水平照度值不低于1 lx或最低水平照度值不低于0.5 lx。

圖2 緊急救援站橫斷面圖Fig.2 Cross section of the emergency rescue station

鐵路隧道設有正常照明，作為鐵路運營維護人員巡視、線路養(yǎng)護作業(yè)等工作的基本通行照明，根據(jù)《鐵路照明設計規(guī)范》(TB 10089—2015)第4.5.3條之規(guī)定[7]，鐵路隧道正常照明平均水平照度值不低于3 lx。西成高鐵采用應急照明和正常照明共用燈具，應急電源裝置蓄電池的后備時間不小于90 min。通過分析，《鐵路工程設計防火規(guī)范》(TB 10063—2016)建議的照度值均偏低，在一定程度上加劇了疏散人員的恐懼感，不利于人員的安全疏散，不適合緊急救援站范圍內疏散照明照度值?？紤]到救援通道狹窄，緊急情況下人員恐慌逃命，下車后擁擠不堪，按人員擁擠場所進行照明設計更符合實際情況。根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范(2018年版)》(GB 50016—2014)第10.3.2條之規(guī)定[8]，人員密集場所的疏散通道地面的疏散照明最低水平照度值不低于3 lx，因此西成高鐵救援疏散通道的疏散照明的水平照度最小值按3 lx進行設計。

西成高鐵隧道緊急救援站疏散照明采用30 W的隧道專用寬配光的LED燈具，在隧道的雙側對稱布置，燈具安裝間距為20 m，燈具底邊距地面3 m，緊急救援站燈具布置橫斷面圖詳見圖3。

圖3 緊急救援站燈具布置橫斷面圖Fig.3 Lighting cross section of the emergency rescue station

通過DIALux軟件，建立了與緊急救援站相匹配的模型，照明仿真模型見圖4，通過仿真計算，等照度曲線見圖5。

圖4 緊急救援站照明仿真模型Fig.4 Simulation model of the emergency rescue station

圖5 等照度曲線圖Fig.5 Equal illuminance curve

根據(jù)軟件計算結果，救援疏散通道的照度值滿足《建筑設計防火規(guī)范(2018年版)》(GB 50016—2014)的相關要求。

1.3 疏散橫洞的照明

疏散橫洞主要作為緊急情況下的人員疏散，根據(jù)其寬度分為單車道和雙車道兩種情況。按人員擁擠場所進行疏散照明設計，疏散橫洞地面的疏散照明最低水平照度值不低于3 lx。

單車道疏散橫洞的燈具采用單側布置，雙車道疏散橫洞的燈具采用雙側對稱布置，本文針對單車道疏散橫洞的疏散照明進行分析。西成高鐵采用30 W的隧道專用LED燈具，在疏散橫洞的單側布置，燈具安裝間距為25 m，燈具底邊距地3 m。單車道疏散橫洞的燈具布置橫斷面詳見圖6。

圖6 疏散橫洞燈具布置橫斷面圖Fig.6 Lighting cross section of evacuation passage-way

通過DIALux軟件，建立了與疏散橫洞相匹配的模型，照明仿真模型詳見圖7，通過仿真計算，等照度曲線詳見圖8。

圖7 疏散橫洞照明仿真模型Fig.7 Simulation model of evacuation passage-way

圖8 等照度曲線圖Fig.8 Equal illuminance curve

根據(jù)軟件計算結果，疏散橫洞的疏散照明照度值滿足《建筑設計防火規(guī)范(2018年版)》(GB 50016—2014)的相關要求。

1.4 救援道路及救援車場的照明

人員疏散到隧道外后，恐懼感大大降低，救援道路及救援車場為洞外設施，采用升降式投光燈塔照明，設置照明的目的是把疏散人員引導到救援車場等待救援。在滿足照度最低值的前提下，燈光要柔和，減輕疏散人員的緊張感和恐懼感。目前，室外常用的光源有金鹵燈、高壓鈉燈、LED等，救援道路及救援車場的照明為應急照明，鑒于鹵鎢燈能快速啟動，滿足《鐵路照明設計規(guī)范》(TB 10089—2015)第7.2.1條之規(guī)定，“應急照明應選用熒光燈、發(fā)光二極管燈(LED)、鹵鎢燈等能快速點燃的光源”，又因其顯色指數(shù)高，屬于暖光，和太陽光比較接近，能夠緩解疏散人員的緊張感和恐懼感，所以，救援道路及救援車場的照明光源采用鹵鎢燈。

2 緊急救援站照明控制方式

緊急救援站照明采用就地控制及遠方控制(遠動控制)相結合的控制方式，遠方控制接入隧道防災救援設備監(jiān)控系統(tǒng)，按三級控制進行設計，即防災救援指揮中心控制、相鄰車站控制以及現(xiàn)場就地控制，滿足“遠動優(yōu)先、控制中心啟動、車站啟動、現(xiàn)場輔助”的原則。

1)手動控制。在緊急救援站和疏散橫洞內每隔100 m設置一面應急照明按鈕箱，雙側對稱布置，緊急情況下，可實現(xiàn)一鍵啟動緊急救援站和疏散橫洞范圍內所有的應急照明燈。應急按鈕箱的控制原理圖見圖9。

圖9 應急按鈕箱控制原理圖Fig.9 Diagram of control principle for emergency buttons box

2)遠方控制。在車站行車控制室和鐵路局防災救援指揮中心設置監(jiān)控終端，對緊急救援站范圍內的應急照明進行遠方控制。在隧道綜合洞室內設置照明智能監(jiān)控裝置(照明RTU)，采集照明供電回路的電流、電壓以及開關的狀態(tài)，通過通信光纜將監(jiān)控信息上傳至主控制器，再通過通信基站內的傳輸設備上傳至隧道防災救援監(jiān)控主站，可實現(xiàn)緊急情況下遠程開啟隧道內應急照明燈。

3)疏散通道門與應急照明的聯(lián)動控制。疏散橫洞的內門設置一套行程開關與疏散橫洞內應急照明控制箱以及疏散橫洞外燈塔照明控制箱聯(lián)動，實現(xiàn)進入疏散通道時開門與疏散橫洞應急照明、燈塔照明同步啟動，關門后應急照明、燈塔照明不受行程開關的控制，繼續(xù)點亮，便于人員的安全疏散。

3 結束語

山區(qū)高速鐵路緊急救援站的照明和控制設計應綜合考慮工程的實際情況和運營單位的需求，選擇合理的疏散照明照度值更利于人員的安全疏散，造成不必要的踩踏傷亡。照明控制方式要靈活，以“遠動優(yōu)先、控制中心啟動、車站啟動、現(xiàn)場輔助”為原則進行設計，最終實現(xiàn)照明和控制的智能化。相信在不久的將來，緊急救援站的照明和控制設計更加科學和合理。