鐵路及地鐵隧道內(nèi)列車火災(zāi)疏散模式調(diào)研與分析

陳國棟 趙 航

(1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 成都 610031; 2. 西安市軌道交通集團(tuán)有限公司， 西安 710016)

《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》提出，建設(shè)城市群一體化交通網(wǎng)，推進(jìn)干線鐵路、城際鐵路、市域(郊)鐵路、城市軌道交通融合發(fā)展，提高交通防災(zāi)抗災(zāi)能力、強(qiáng)化交通應(yīng)急救援能力。受城市建成區(qū)建構(gòu)筑物較多、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等因素影響，長大隧道方案在新建城際鐵路的設(shè)計(jì)過程中更受地方政府及設(shè)計(jì)單位的青睞，如位于粵港澳大灣區(qū)的深惠城際大鵬支線，便采用全線地下敷設(shè)的建設(shè)方案。

由于隧道內(nèi)環(huán)境封閉，隧道火災(zāi)煙氣大、溫度高，疏散、滅火及救援較為困難[1-2]。李奎[3]等基于公開文獻(xiàn)對(duì)國內(nèi)外鐵路隧道運(yùn)營期事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其中列車火災(zāi)事故占統(tǒng)計(jì)事故總數(shù)的50%；陳佳樂[4]等統(tǒng)計(jì)了國內(nèi)外地鐵火災(zāi)及人員的傷亡情況，發(fā)現(xiàn)2000-2020年間發(fā)生的地鐵火災(zāi)事故最多，將近120起，其中國外84起，國內(nèi)34起，累計(jì)傷亡2 563人。因此可見，隧道內(nèi)火災(zāi)具有概率相對(duì)較高、危害大的特點(diǎn)，針對(duì)列車火災(zāi)的疏散救援設(shè)計(jì)十分重要。

隧道內(nèi)列車火災(zāi)的防災(zāi)疏散救援可分為定點(diǎn)疏散模式和隨機(jī)疏散模式[5]。干線鐵路、城際鐵路、市域(郊)鐵路、地鐵對(duì)此已有相應(yīng)的規(guī)定和工程案例，但尚未見系統(tǒng)的梳理和對(duì)比分析。此外，隨著城際鐵路地下化的發(fā)展趨勢(shì)，城際鐵路長大隧道大量出現(xiàn)，部分地區(qū)的城際鐵路在功能定位方面屬于城際鐵路，但其運(yùn)量大、行車間隔短、服務(wù)水平高的特征又具有市域鐵路或地鐵的特點(diǎn)，故而此類長大鐵路隧道的防災(zāi)救援標(biāo)準(zhǔn)在工程建設(shè)過程中存在一定爭議?；诖擞斜匾獙?duì)鐵路及地鐵隧道列車火災(zāi)防災(zāi)疏散救援的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及工程案例進(jìn)行調(diào)研，系統(tǒng)梳理并進(jìn)行對(duì)比分析。

1 列車火災(zāi)疏散模式分析

1.1 定點(diǎn)疏散

當(dāng)列車在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，控制列車駛出隧道進(jìn)行疏散；當(dāng)列車不能駛出隧道時(shí)，控制列車?？吭诰o急救援站或車站進(jìn)行疏散和救援。定點(diǎn)疏散[6]模式不考慮帶火列車在隧道洞內(nèi)?？浚虼硕磧?nèi)通風(fēng)設(shè)計(jì)不考慮火災(zāi)排煙，但要求列車具備足夠的帶火運(yùn)行能力，在殘余運(yùn)行時(shí)間內(nèi)應(yīng)駛出隧道或?？吭谲囌?、緊急救援站，同時(shí)，著火車廂與安全車廂應(yīng)有效隔離，隔斷措施在列車帶火運(yùn)行期間應(yīng)保持足夠的耐火性能。此外，帶火列車?？亢螅o急救援站或車站內(nèi)的排煙系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)抽排火災(zāi)煙氣，保障人員在安全時(shí)間內(nèi)全部撤離。

1.2 隨機(jī)疏散

若火災(zāi)列車在鐵路隧道內(nèi)無條件駛出洞外或?？寇囌?、緊急救援站，則只能選擇就地停車進(jìn)行隨機(jī)疏散[7]。但當(dāng)采用隨機(jī)疏散模式設(shè)計(jì)的工程發(fā)生列車火災(zāi)時(shí)，若火災(zāi)列車可駛?cè)胲囌净蛄熊囋谡緝?nèi)發(fā)生火災(zāi)，也會(huì)要求火災(zāi)列車優(yōu)先在車站內(nèi)疏散[8]，該工況實(shí)際也屬于隨機(jī)疏散。顯然，隨機(jī)疏散可在區(qū)間隧道任意位置緊急停靠疏散救援，也可停靠在車站地段進(jìn)行疏散救援。因此，廣義上隨機(jī)疏散可認(rèn)為列車在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，首先考慮行駛至洞外或車站進(jìn)行疏散，無條件時(shí)在區(qū)間隧道內(nèi)就地停車疏散。該模式未強(qiáng)制要求列車帶火運(yùn)行至車站或緊急救援站，對(duì)列車帶火運(yùn)行、車廂隔斷耐火性能要求相對(duì)較低，但由于火災(zāi)列車仍有可能在車站停靠，車站內(nèi)排煙系統(tǒng)性能要求應(yīng)與定點(diǎn)疏散模式一致。當(dāng)帶火列車在洞內(nèi)?？坎⑹枭⑷藛T時(shí)，需設(shè)計(jì)合理的洞內(nèi)通風(fēng)排煙方式實(shí)現(xiàn)人煙分離，疏散人員應(yīng)在可用安全疏散時(shí)間內(nèi)到達(dá)安全地點(diǎn)。為避免影響追蹤列車的安全，長大區(qū)間隧道應(yīng)根據(jù)行車間隔增設(shè)中間風(fēng)井，使追蹤列車位于無煙區(qū)，理論上達(dá)到每個(gè)通風(fēng)區(qū)段僅有一列車。

1.3 定點(diǎn)疏散與隨機(jī)疏散對(duì)比

定點(diǎn)疏散與隨機(jī)疏散對(duì)比如表1所示。

表1 定點(diǎn)疏散與隨機(jī)疏散對(duì)比表

由表1可知，應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范和工程特征盡早、慎重確定疏散模式，以便于開展設(shè)計(jì)工作。需要指出的是，隨機(jī)疏散會(huì)導(dǎo)致工程投資明顯增加，但帶來的防災(zāi)疏散救援能力增益卻不一定顯著。有研究[9]表明，對(duì)于雙洞分修的城際鐵路隧道(火災(zāi)規(guī)模15 MW)，帶火列車在隧道內(nèi)隨機(jī)停車的危險(xiǎn)性較大，較難實(shí)現(xiàn)人煙分離，與定點(diǎn)疏散相比，人員安全疏散時(shí)間大大增加。因此，若有工程采用此種模式修建鐵路隧道，應(yīng)對(duì)其安全性進(jìn)行詳細(xì)論證。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

對(duì)干線鐵路、城際鐵路、市域(郊)鐵路及地鐵的防災(zāi)救援相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及適用條件進(jìn)行調(diào)研，系統(tǒng)梳理并對(duì)比分析如表2所示[10-13]。

表2 不同規(guī)范列車火災(zāi)疏散模式對(duì)比表

由表2可知，干線鐵路隧道及城際鐵路隧道列車火災(zāi)均采用定點(diǎn)疏散模式，將火災(zāi)列車駛出隧道外或在隧道內(nèi)緊急救援站處定點(diǎn)停車疏散人員和消防救援；地鐵及地鐵快線列車火災(zāi)主要采用隨機(jī)疏散模式；市域鐵路列車火災(zāi)疏散救援優(yōu)先采用定點(diǎn)疏散模式，但要求區(qū)間隧道設(shè)置防災(zāi)通風(fēng)排煙系統(tǒng)。

針對(duì)城際鐵路隧道與地鐵、市域鐵路隧道在防災(zāi)救援技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上存在的不同，從車輛性能、列車車廂內(nèi)疏散安全性、殘余運(yùn)行能力等方面對(duì)產(chǎn)生理念分歧的原因進(jìn)行了深入分析，結(jié)果如表3所示。

表3 城際鐵路隧道與地鐵、市域鐵路隧道防災(zāi)救援技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)差異對(duì)比表

由表3對(duì)比分析可知：

(1)城際鐵路隧道、市域鐵路隧道及地鐵隧道列車火災(zāi)時(shí)均存在列車?yán)龆赐饣蛲？坑诰o急救援站(鄰近車站)疏散救援的情況。

(2)地鐵、市域鐵路和快速軌道交通隧道考慮到著火列車可能無法駛?cè)肱R近車站，規(guī)定區(qū)間應(yīng)設(shè)置防排煙系統(tǒng)；而城際鐵路僅要求隧道區(qū)間段?？糠腔馂?zāi)事故列車，故區(qū)間隧道設(shè)置非火災(zāi)事故的通風(fēng)系統(tǒng)。

(3)從車輛性能來看，城際鐵路車廂間可設(shè)置防火隔斷門，以隔絕火災(zāi)煙氣對(duì)臨近車廂的影響，保證列車災(zāi)后運(yùn)行時(shí)間，將列車駛?cè)胲囌具M(jìn)行疏散救援；而地鐵考慮到車內(nèi)火災(zāi)規(guī)模小、站間距小、正常災(zāi)后運(yùn)行能力強(qiáng)，優(yōu)先將列車駛?cè)胲囌具M(jìn)行疏散救援，但考慮了列車無法駛?cè)胲囌緯r(shí)就地停車疏散救援的情況。

(4)從殘余運(yùn)行能力來看，二者均能夠保證在短時(shí)間內(nèi)駛?cè)胲囌?，但地鐵考慮了火災(zāi)與接觸網(wǎng)斷電兩個(gè)小概率事件同時(shí)發(fā)生的情況，因此規(guī)定了隨機(jī)疏散救援的工況，更為保守。

(5)列車火災(zāi)規(guī)模地鐵一般習(xí)慣取5 MW為偏于安全設(shè)計(jì)，考慮1.5倍的安全系數(shù)，即按7.5 MW開展防災(zāi)疏散救援設(shè)計(jì)；城際鐵路和市域鐵路火災(zāi)規(guī)模一般取15 MW，火災(zāi)規(guī)模是地鐵的2倍，產(chǎn)煙量較地鐵大，若采用隨機(jī)疏散模式，區(qū)間隧道內(nèi)火災(zāi)排煙較地鐵更為困難。

3 鐵路及地鐵隧道疏散模式調(diào)研分析

對(duì)干線鐵路、城際鐵路、市域鐵路及地鐵隧道的疏散模式設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)研，結(jié)果如表4所示。

表4 各類鐵路及地鐵隧道的疏散模式設(shè)計(jì)調(diào)研表

由表4可知：

(1)國內(nèi)外鐵路隧道列車火災(zāi)工況均主要采用定點(diǎn)疏散模式，按間距不大于20 km設(shè)置緊急救援站，救援站采用半橫向排煙系統(tǒng)及時(shí)抽排火災(zāi)煙氣，實(shí)現(xiàn)“人煙分離”；緊急救援站之外的一般地段，基本不考慮火災(zāi)列車的隨機(jī)疏散。

(2)我國新建城際鐵路隧道列車火災(zāi)主要利用地下車站作定點(diǎn)疏散點(diǎn)，組織人員疏散和消防救援。但在《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計(jì)規(guī)范》頒布前，也有部分城際鐵路隧道參照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》采用隨機(jī)疏散的模式，并于區(qū)間設(shè)置中間風(fēng)井。

(3)市域鐵路隧道防災(zāi)設(shè)計(jì)主要采用隨機(jī)疏散模式，除利用地下車站進(jìn)行緊急疏散外，區(qū)間隧道一般采用火災(zāi)縱向通風(fēng)排煙方式。此外，部分水下圓形盾構(gòu)隧道，也利用拱部富余空間設(shè)置排煙道，實(shí)施半橫向排煙。

(4)地鐵及地鐵快線發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，都盡可能將列車駛?cè)肭胺杰囌?，在前方車站疏散乘客，利用前方車站的消防設(shè)施滅火和排煙。區(qū)間隧道一般設(shè)置縱向通風(fēng)排煙系統(tǒng)，以適應(yīng)火災(zāi)列車隨機(jī)停車疏散；對(duì)于長大區(qū)間且存在列車追蹤的情況，通過增設(shè)中間風(fēng)井來保證追蹤列車乘客的安全疏散。

4 結(jié)論

本文通過調(diào)研鐵路及地鐵隧道防災(zāi)疏散救援的相關(guān)規(guī)范及工程案例，對(duì)列車火災(zāi)的疏散模式進(jìn)行系統(tǒng)梳理和對(duì)比分析，得出主要結(jié)論如下：

(1)不同的列車火災(zāi)疏散模式對(duì)設(shè)計(jì)的需求不同：定點(diǎn)疏散模式下列車帶火運(yùn)行、車廂隔斷耐火性能等應(yīng)滿足防災(zāi)疏散救援需求，隨機(jī)疏散模式下洞內(nèi)火災(zāi)通風(fēng)應(yīng)滿足防災(zāi)疏散救援需求，且應(yīng)在長大區(qū)間內(nèi)設(shè)中間風(fēng)井以保障追蹤列車的安全。應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范和工程特征盡早、慎重選擇疏散模式，以便于開展設(shè)計(jì)工作。

(2)干線鐵路隧道及城際鐵路隧道列車火災(zāi)疏散救援均采用定點(diǎn)疏散模式；地鐵及地鐵快線列車火災(zāi)疏散救援主要采用隨機(jī)疏散模式；市域鐵路列車火災(zāi)疏散救援優(yōu)先采用定點(diǎn)疏散模式，但要求區(qū)間隧道設(shè)置防災(zāi)通風(fēng)排煙系統(tǒng)。

(3)城際、市域鐵路火災(zāi)規(guī)模是地鐵區(qū)間的2倍，采用隨機(jī)疏散模式時(shí)區(qū)間隧道火災(zāi)排煙較地鐵更為困難。

(4)從工程案例來看，各類工程采用的疏散模式與規(guī)范基本匹配，但在《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計(jì)規(guī)范》頒布之前，部分城際鐵路隧道也有參照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》采用隨機(jī)疏散模式的，于區(qū)間設(shè)置中間風(fēng)井。此外，部分水下圓形盾構(gòu)隧道也有利用拱部富余空間設(shè)置排煙道、隧底富余空間作為疏散廊道、實(shí)施半橫向排煙的工程案例。