鐵路隧道防災(zāi)疏散救援技術(shù)應(yīng)用探討

李旦

關(guān)鍵詞：鐵路隧道;防災(zāi)疏散救援;技術(shù)應(yīng)用

鐵路交通每年為國(guó)民經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)了巨大的財(cái)富，隨著國(guó)家對(duì)鐵路發(fā)展的支持，我國(guó)各種規(guī)模、類型的鐵路項(xiàng)目日漸實(shí)施，但鐵路隧道特殊的結(jié)構(gòu)施工要求，使得在開展鐵路隧道施工建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理時(shí)，都應(yīng)該關(guān)注防災(zāi)疏散，以減少災(zāi)害發(fā)生時(shí)所造成的各種損失。隨著人們防災(zāi)救援意識(shí)的增強(qiáng)，我國(guó)乃至世界關(guān)于鐵路隧道防災(zāi)疏散救援技術(shù)都取得了明顯的技術(shù)成效，未來隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，防災(zāi)疏散救援技術(shù)勢(shì)必會(huì)贏得更大的發(fā)展。

1我國(guó)鐵路隧道防災(zāi)救援的發(fā)展及現(xiàn)狀

在經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的趨勢(shì)下，我國(guó)的鐵路隧道事業(yè)也發(fā)展迅速，各種規(guī)模的鐵路隧道項(xiàng)目明顯增多，在此過程中，鐵路隧道的防災(zāi)疏散救援越發(fā)引起了人們的關(guān)注，這一領(lǐng)域的有關(guān)專家，針對(duì)鐵路隧道的施工建設(shè)、事故類型和原因等開展了大量的研究，推進(jìn)了防災(zāi)疏散救援技術(shù)的進(jìn)步。部分學(xué)者對(duì)救援站內(nèi)疏散設(shè)施的設(shè)計(jì)參數(shù)開展了大量的分析，提出了參數(shù)優(yōu)化策略;一些專家針對(duì)長(zhǎng)大隧道內(nèi)緊急救援站設(shè)置的必要性開展了相應(yīng)的驗(yàn)證，并提出了救援站設(shè)計(jì)規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)等方面的思路;一些學(xué)者利用數(shù)值模擬的方式，對(duì)隧洞內(nèi)救援站的定點(diǎn)形式、長(zhǎng)度與橫通道間距數(shù)量等開展了細(xì)分研究;還有一些學(xué)者，專門針對(duì)隧道救援站防災(zāi)通風(fēng)的主要影響因素展開了研究，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)位置、自然風(fēng)、火災(zāi)位置、火災(zāi)規(guī)模等是關(guān)鍵性的因素?？傊?，關(guān)于鐵路隧道防災(zāi)救援的研究越來越多，有效降低了災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和損失。

我國(guó)鐵路事業(yè)發(fā)展迅猛，不論是鐵路項(xiàng)目建設(shè)總量還是建設(shè)里程，都在全世界范圍內(nèi)位居前列，完善的鐵路交通網(wǎng)絡(luò)，不僅給人們的出行帶來了巨大的便捷，更是給國(guó)家發(fā)展創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。鐵路事業(yè)的這種發(fā)展趨勢(shì)，使得人們對(duì)鐵路隧道安全性、災(zāi)害防治等都開展了大量的探索，尤其是針對(duì)鐵路隧道防災(zāi)疏散方面，有關(guān)專家對(duì)具有代表性的長(zhǎng)大隧道防災(zāi)疏散救援技術(shù)開展了一系列的探索，如針對(duì)西康鐵路秦嶺隧道的研究，將研究的重點(diǎn)放在了火災(zāi)成因、特點(diǎn)方面，以此為基礎(chǔ)提出了關(guān)于長(zhǎng)大隧道防災(zāi)疏散救援方面的技術(shù)思路;針對(duì)青藏線新關(guān)角隧道中對(duì)單洞雙線特長(zhǎng)鐵路隧道防災(zāi)技術(shù)的研究;石太客運(yùn)專線太行山隧道、南梁隧道中關(guān)于特長(zhǎng)鐵路隧道群的防災(zāi)疏散救援技術(shù)展開了詳細(xì)的研究。原鐵道部在2007年對(duì)原有《鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》開展了修訂和實(shí)施，現(xiàn)行的是《鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（TB10063-2016）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，此規(guī)定修訂時(shí)，貫徹了國(guó)家消防安全標(biāo)準(zhǔn)，征集了近年來鐵路工程防火設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)和性能化設(shè)計(jì)成果，廣泛征求了設(shè)計(jì)、消防、運(yùn)營(yíng)等方面意見，結(jié)合鐵路運(yùn)營(yíng)安全需要，提出可靠技術(shù)措施，有效防止和減少火災(zāi)危害，此規(guī)范出臺(tái)后的幾年內(nèi)，給鐵路隧道的防災(zāi)疏散救援工作提供了規(guī)范的指導(dǎo)，使得防災(zāi)疏散救援技術(shù)有了顯著的發(fā)展。

2隧道內(nèi)火災(zāi)預(yù)防的必要性以及所采取的措施

2.1預(yù)防隧道內(nèi)的列車發(fā)生火災(zāi)的必要性

不論是哪種災(zāi)害，對(duì)人和社會(huì)都會(huì)造成巨大的傷害，對(duì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一般可從個(gè)人或者社會(huì)角度來進(jìn)行，災(zāi)害的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)為偶然事故所形成的個(gè)人傷害或者其他傷害。社會(huì)公眾的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估更多的是通過對(duì)特殊事故的嚴(yán)重程度來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)大小和災(zāi)害損失的確定的。與較小的災(zāi)害事件相比，巨大傷害的災(zāi)害事件更容易引起人們的關(guān)注。因此，公眾對(duì)各種災(zāi)害事件的關(guān)注，使得為從根本上減少各種災(zāi)害事件的出現(xiàn)概率或者災(zāi)害損失，都需要對(duì)可能存在的災(zāi)害威脅采取有效的控制措施。鐵路隧道列車出現(xiàn)火災(zāi)事故的概率一般要小于貨車，但從全社會(huì)來看，公眾對(duì)鐵路隧道列車火災(zāi)的敏感度相對(duì)較高，也就使得有關(guān)部門要結(jié)合鐵路隧道列車火災(zāi)，來采取有效的預(yù)防和控制措施，給鐵路運(yùn)行創(chuàng)造相對(duì)安全的條件。

2.2預(yù)防隧道內(nèi)列車發(fā)生火災(zāi)所遵循的原則

鐵路隧道列車在出現(xiàn)了火災(zāi)以后，因?yàn)樗淼澜Y(jié)構(gòu)、環(huán)境的特殊性，使得人們逃生困難，救援難度大，短時(shí)間內(nèi)就可能造成巨大的損失，因此，為盡可能保障隧道列車乘客的安全，有關(guān)部門應(yīng)對(duì)鐵路隧道做好防災(zāi)疏散救援工作，結(jié)合國(guó)家有關(guān)的防災(zāi)救援工作標(biāo)準(zhǔn)和要求，來進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備設(shè)施配置、人員調(diào)配。鐵路隧道列車火災(zāi)應(yīng)從預(yù)防出發(fā)，除了要制定有效的預(yù)防策略外，專業(yè)人員還需結(jié)合隧道列車火災(zāi)的發(fā)生特點(diǎn)等，來進(jìn)行火災(zāi)發(fā)生后一系列問題的考慮，以使得在出現(xiàn)了這一災(zāi)害事件以后，可在最短的時(shí)間內(nèi)制訂應(yīng)急預(yù)案。隧道列車火災(zāi)預(yù)防，同樣要求有關(guān)部門要做好對(duì)隧道中運(yùn)行車輛、路線和通信設(shè)備等的全面監(jiān)控，制定最為科學(xué)的火災(zāi)救援處理方案與流程。

2.3對(duì)隧道列車發(fā)生火災(zāi)時(shí)減輕事故影響所采取的措施

鐵路隧道火災(zāi)救援難度大，災(zāi)害所導(dǎo)致的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失都是非常大的，因此，為保障防災(zāi)疏散救援工作的有效性，減小災(zāi)害影響和損失，可從以下方面來實(shí)施：

（1）當(dāng)隧道內(nèi)出現(xiàn)了火災(zāi)事件以后，在條件允許的情況下，部分車輛應(yīng)立即駛離隧道區(qū)，并對(duì)周邊的無關(guān)行人開展一定的疏散，讓出救援通道，及時(shí)對(duì)列車開展消防工作。

（2）當(dāng)與隧道出口距離相對(duì)較遠(yuǎn)，且火災(zāi)列車無法快速駛離隧道的情況下，應(yīng)安排專人立即在隧道的對(duì)應(yīng)位置上進(jìn)行緊急救援站的設(shè)置，嚴(yán)禁過往車輛進(jìn)入救援區(qū)域。

（3）火災(zāi)列車沒有停在隧道內(nèi)的條件時(shí)，為了使火災(zāi)損失降至最小，應(yīng)立即根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況采取有效的緊急處理措施。

3鐵路隧道防災(zāi)疏散救援關(guān)鍵技術(shù)

伴隨著我國(guó)鐵路隧道災(zāi)害事件的頻繁發(fā)生，為減少此類災(zāi)害，鐵路部門對(duì)隧道防災(zāi)疏散救援工作愈發(fā)重視，陸續(xù)出臺(tái)了各種的法律法規(guī)和政策文件，比如，對(duì)鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計(jì)規(guī)范的多次修訂，開展了多次的專題研究，集中在隧道群定義、緊急救援站定義、緊急出口和避難所設(shè)計(jì)參數(shù)、疏散通道布置、火災(zāi)規(guī)模與人員疏散標(biāo)準(zhǔn)上，這一系列的工作實(shí)施，都給鐵路隧道防災(zāi)疏散救援提供了相應(yīng)的規(guī)范指導(dǎo)和約束，使得我國(guó)的鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工作取得了矚目的成就。

（1）從我國(guó)的基本國(guó)情來看，隧道群明線長(zhǎng)度的劃分標(biāo)準(zhǔn)，將直接影響到隧道本身是否能夠容納一級(jí)旅客列車的?？恳螅o現(xiàn)場(chǎng)人員的疏散創(chuàng)造條件，根據(jù)當(dāng)下的研究成果，在鐵路隧道群的劃分方面，主要采用的是洞口間距不超過一列客車長(zhǎng)度的相鄰隧道的概念。我國(guó)鐵路事業(yè)在長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展條件下，旅客列車編組的最大程度是SS9單機(jī)牽引20輛車，長(zhǎng)達(dá)554m，如果面臨僅運(yùn)行動(dòng)車組線路，其編組最大程度為429m。

（2）對(duì)鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工作的研究方面，很多的專家學(xué)者也針對(duì)國(guó)外的鐵路隧道災(zāi)害事故展開了一系列的研究，經(jīng)由對(duì)歐美一些國(guó)家的調(diào)研情況，再加上公安部天津消防研究所關(guān)于旅客攜帶行李的燃燒發(fā)展速度曲線，清晰對(duì)比了FDS數(shù)值計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的結(jié)果，綜合考慮了我國(guó)旅客列車的材料特征和乘車人情況后，基本也就掌握了不同列車的火災(zāi)規(guī)模，針對(duì)這一情況確定了在鐵路隧道方面風(fēng)壓計(jì)算的可用方法。

（3）結(jié)合我國(guó)鐵路列車的運(yùn)行情況，當(dāng)鐵路列車出現(xiàn)了火災(zāi)以后，其殘余運(yùn)行能力基本上保持在80km/h左右，當(dāng)處于直線坡道上的運(yùn)行條件下，大約可保持15min左右的殘余運(yùn)行時(shí)間，經(jīng)由對(duì)應(yīng)的計(jì)算，也就基本可以確定：緊急救援站設(shè)置的最大間距不得超過20km，給鐵路隧道的緊急救援站設(shè)置和參數(shù)設(shè)計(jì)提供了參考。

（4）結(jié)合我國(guó)鐵路隧道火災(zāi)事故的特點(diǎn)，在緊急救援站設(shè)置上，一般可選用兩種的結(jié)構(gòu)型式，主要以隧道內(nèi)緊急救援站和隧道口緊急救援站為主，前者包含加密橫通道型、兩側(cè)平導(dǎo)型、單側(cè)平導(dǎo)型幾種，而后者包含洞口輔助坑道型、洞口橫通道加密型兩種。

（5）-系列的研究下，基本也確定了緊急救援站中各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，各個(gè)參數(shù)的設(shè)計(jì)如下：①緊急救援站設(shè)計(jì)長(zhǎng)度：高速鐵路與客貨共線鐵路、城際鐵路分別可取450m、550m、230m。隧道口緊急救援站長(zhǎng)度指的是明線段與兩端洞口段長(zhǎng)度的總和，明線段與任意一端隧道長(zhǎng)度的和應(yīng)在列車長(zhǎng)度之上。②站臺(tái)設(shè)計(jì)參數(shù)，寬度與站臺(tái)面高于軌道的尺寸應(yīng)分別不小于2. 3m、0.3m。③橫通道間距與橫通道斷面凈空尺寸，這兩個(gè)參數(shù)同樣是緊急救援站的關(guān)鍵性參數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，橫通道間距不應(yīng)超過60m，而橫通道斷面凈空尺寸不應(yīng)小于4. 5mx4m（寬×高），縱坡坡度要嚴(yán)格控制在12%以內(nèi)。

（6）確定了緊急救援站中排煙計(jì)算的方式，為提高緊急救援站的防災(zāi)能力，橫通道防護(hù)門處的風(fēng)速應(yīng)超過2m/s，保持風(fēng)可從非火災(zāi)隧道吹向火災(zāi)隧道。

（7）隧道口緊急救援站的明線段長(zhǎng)度應(yīng)超過250m，這種情況下，可不進(jìn)行防災(zāi)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，當(dāng)明線段長(zhǎng)度不超250m的情況下，必須要進(jìn)行防災(zāi)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置，但該系統(tǒng)中的風(fēng)速應(yīng)在1. Sm/s以上。

（8）指出了隧道中緊急救援站中安全疏散時(shí)間的計(jì)算方式，一般要確保緊急救援站中安全疏散時(shí)間在6min以上。

（9）緊急出口與避難所設(shè)計(jì)型式與參數(shù)方面，應(yīng)遵守以下的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)于結(jié)構(gòu)型式，可綜合選擇橫洞式、平導(dǎo)式、斜井式和豎井式幾種，針對(duì)緊急出口與避難所設(shè)置，如果面臨的是長(zhǎng)度在10km或者超過10km的單洞隧道，洞身段設(shè)置的緊急出口、避難所應(yīng)至少設(shè)置1處;對(duì)于長(zhǎng)度在Skm到10km之間的單洞隧道，需結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和要求，來進(jìn)行輔助坑道的科學(xué)布設(shè)，緊急出口與避難所都應(yīng)進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)的設(shè)計(jì)。

4研究與展望

4.1火災(zāi)燃燒特性與機(jī)制研究

未來關(guān)于鐵路隧道防災(zāi)疏散救援技術(shù)的研究，可從火災(zāi)燃燒特性和機(jī)制的角度出發(fā)，相關(guān)部門需結(jié)合鐵路隧道火災(zāi)事故的原因和特點(diǎn)，逐步構(gòu)建鐵路隧道、地鐵隧道、公路隧道等不同類型列車與汽車車體、旅客行李、載運(yùn)貨物等可燃物類別、火災(zāi)事故情況等完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上形成隧道鐵路防災(zāi)疏散救援體系，通過實(shí)施全尺寸隧道火災(zāi)燃燒特性、煙流控制試驗(yàn)，形成更為可行的防災(zāi)救援體系，指導(dǎo)實(shí)際的救援工作。

4.2復(fù)雜土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型與優(yōu)化

土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型與優(yōu)化，同樣是鐵路隧道防災(zāi)疏散救援研究的一個(gè)重要方向，為使得復(fù)雜土建結(jié)構(gòu)根據(jù)科學(xué)性與合理性，就需要有關(guān)設(shè)計(jì)人員要根據(jù)鐵路隧道中火災(zāi)事故的發(fā)生特點(diǎn)，來綜合考慮行車組織方式、地質(zhì)條件、防災(zāi)救援、空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)、工程造價(jià)等各種因素，來使得特長(zhǎng)區(qū)間隧道、深埋地下車站防災(zāi)疏散救援土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系，并根據(jù)每一個(gè)隧道的布局特點(diǎn)，來進(jìn)行疏散通道等的科學(xué)規(guī)劃。

4.3機(jī)電設(shè)備設(shè)施功能保障與優(yōu)化配置

機(jī)電設(shè)備設(shè)施功能保障與優(yōu)化配置，同樣可大大提升隧道的防災(zāi)疏散救援能力，專業(yè)人員應(yīng)分析不同速度條件下軌旁防災(zāi)疏散救援設(shè)備設(shè)施的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，根據(jù)相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)低周高頻氣動(dòng)荷載作用下有關(guān)設(shè)備設(shè)施的耐久性、穩(wěn)定性等基本特性開展細(xì)化分析，經(jīng)由相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合防災(zāi)疏散救援工作標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的設(shè)備設(shè)施配置，比如，可配置智能化傳感器。

4.4智能化監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)應(yīng)用

信息時(shí)代到來以后，我國(guó)的鐵路隧道防災(zāi)疏散救援領(lǐng)域，加大了對(duì)智能化技術(shù)的應(yīng)用，在一些大型的鐵路隧道防災(zāi)疏散救援方面，甚至開發(fā)出了一套智能化監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在鐵路隧道的運(yùn)行過程中，有效進(jìn)行有關(guān)參數(shù)的智能化監(jiān)控和識(shí)別，這種智能化監(jiān)控方式下，可使得防災(zāi)能力和水平大大提高。

4.5簡(jiǎn)統(tǒng)化公鐵綜合疏散與救援策略制定與實(shí)踐

伴隨著我國(guó)鐵路交通覆蓋范圍的擴(kuò)大，很多的鐵路隧道工程處于一些極端惡劣的條件下，比如，部分鐵路隧道處于高海拔地區(qū)，因?yàn)樽匀坏乩砗偷匦蔚刭|(zhì)條件的巨大限制，使得在隧道出現(xiàn)了災(zāi)害以后，無法在第一時(shí)間內(nèi)開展對(duì)應(yīng)的救援工作。針對(duì)這一情況，就需要在未來的隧道防災(zāi)疏散救援中，加大對(duì)公鐵綜合疏散和救援策略的制定，細(xì)化救援預(yù)案，并細(xì)分相關(guān)部門的工作責(zé)任。

結(jié)語

鐵路隧道項(xiàng)目逐步增多的過程中，應(yīng)注重防災(zāi)疏散救援工作的開展，相關(guān)部門在日常的工作中，應(yīng)結(jié)合隧道火災(zāi)的特點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)防災(zāi)疏散救援技術(shù)的創(chuàng)新，并配置各種的防災(zāi)救援設(shè)施和設(shè)備，加強(qiáng)不同部門和崗位人員的聯(lián)動(dòng)性，減少災(zāi)害損失。

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