埃及齋月十日城鐵路項(xiàng)目車站緊急疏散計(jì)算分析

文 吳蔚藍(lán)

中鐵二院地下鐵道設(shè)計(jì)研究院 埃及齋月十日城鐵路項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)項(xiàng)目部總體組 建筑副總體

埃及齋月十日城鐵路項(xiàng)目為中資企業(yè)在埃及執(zhí)行的第一個(gè)鐵路項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)之初中方及業(yè)主就本項(xiàng)目適用的規(guī)范做了長(zhǎng)久詳細(xì)的分析研究。車站緊急疏散計(jì)算是設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)，其不同的計(jì)算方法將直接影響到車站的建筑規(guī)模，從而影響項(xiàng)目的投資。

一、關(guān)于NFPA 規(guī)范

經(jīng)過(guò)研究分析且尊重業(yè)主的訴求，最終雙方?jīng)Q定采用以NFPA (National fire protection association)規(guī)范為主，當(dāng)?shù)匾?guī)范及中國(guó)規(guī)范為輔的形式開(kāi)展設(shè)計(jì)。美國(guó)國(guó)家消防協(xié)會(huì)頒布的“NFPA”標(biāo)準(zhǔn)，是發(fā)展應(yīng)用最長(zhǎng)久，分析最全面的消防規(guī)范。美國(guó)國(guó)家消防協(xié)會(huì)是成立于1896年的一個(gè)非營(yíng)利性組織，旨在促進(jìn)防火科學(xué)的發(fā)展，改進(jìn)消防技術(shù)，組織情報(bào)交流，建立防護(hù)設(shè)備，減少由于火災(zāi)造成的生命財(cái)產(chǎn)的損失。該組織在發(fā)展的120 多年共頒布了383本標(biāo)準(zhǔn)，涉及跟火災(zāi)防護(hù)有關(guān)的消防設(shè)施、材料使用、疏散等各種詳細(xì)條款規(guī)定。該組織頒布的規(guī)范以平均兩年至三年的速度進(jìn)行更新、擴(kuò)展，使其內(nèi)容更加完善。

因NFPA 規(guī)范中的很多條款僅適用于美國(guó)當(dāng)?shù)貒?guó)情，如果完全套用其規(guī)范中的所有條款，對(duì)于經(jīng)濟(jì)較為落后的國(guó)家及地區(qū)存在較難實(shí)施或需花費(fèi)極大代價(jià)才能實(shí)現(xiàn)的情況。因此，本項(xiàng)目主要遵照的規(guī)范為NFPA 中對(duì)于鐵路方面的專業(yè)規(guī)范《Standard for fixed guideway transit and passenger rail system》NFPA130（譯：固定導(dǎo)軌運(yùn)輸和有軌客運(yùn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)），為減少因規(guī)范條款更新而產(chǎn)生的不必要的變動(dòng)，最終確定以NFPA130-2017 為最終規(guī)范版本。

二、車站疏散設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

消防是車站建筑設(shè)計(jì)階段的重要一環(huán)。車站公共區(qū)的整體布局、樓/扶梯尺寸及數(shù)量以及其布置方式、自動(dòng)扶梯的運(yùn)行方式、附屬出入口的設(shè)置情況能否滿足將乘客在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)疏散至安全地點(diǎn)，對(duì)保障乘客的人身、財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。本項(xiàng)目采用前文提到的規(guī)范進(jìn)行疏散計(jì)算，確定了車站規(guī)模、疏散方式。其疏散計(jì)算方式和國(guó)內(nèi)規(guī)范存在一定差異。

（一）緊急疏散計(jì)算

根據(jù)NFPA130-2017（簡(jiǎn)稱“NFPA130”）中涉及疏散計(jì)算的一些參數(shù)確定的要求，車站的緊急疏散要滿足兩個(gè)時(shí)間條件：

（1）站臺(tái)層疏散口的設(shè)置是否滿足疏散人群在4 分鐘內(nèi)離開(kāi)站臺(tái)層。

（2）計(jì)算疏散人群從站臺(tái)上的最不利點(diǎn)（最長(zhǎng)走行距離點(diǎn)）疏散出車站或者疏散到安全區(qū)域的時(shí)間能否控制在6分鐘內(nèi)。

第一條是檢驗(yàn)車站站臺(tái)上設(shè)置的疏散口（樓梯、扶梯、通道、門等）的位置及數(shù)量是否合理。在“NFPA130”中規(guī)定了在火災(zāi)情況下，需考慮在每層均有一臺(tái)扶梯處于檢修狀態(tài)無(wú)法使用。還定義了在站臺(tái)上最遠(yuǎn)走行距離不能超過(guò)100m。驗(yàn)算疏散口的通過(guò)能力是直接使用高峰小時(shí)疏散人數(shù)除以所有疏散口的疏散能力之和，所得數(shù)字小于等于4 分鐘即為滿足要求。

在驗(yàn)算第二條時(shí)，“NFPA130”中對(duì)安全區(qū)域也下了定義。即如果站廳層在距離、幾何、防火上完全不受站臺(tái)火災(zāi)影響，或者帶有在“NFPA130”定義的緊急排煙系統(tǒng)（本文不詳細(xì)討論），或者通過(guò)了合適的工程分析（如CFD模擬），這些站廳層都可以定義為安全區(qū)。如果站廳層滿足了上述條件，疏散人群只要疏散到站廳層就能滿足規(guī)范要求。這6 分鐘時(shí)間是疏散人群的走行時(shí)間和在每個(gè)疏散口堆積等待時(shí)間之和。

以兩層標(biāo)準(zhǔn)站為例，走行時(shí)間是：站臺(tái)層走行到疏散口的時(shí)間、上行/下行到站廳層的時(shí)間、站廳層走出車站的時(shí)間之和。等待時(shí)間是疏散人群在每個(gè)疏散口，如站臺(tái)的樓梯、扶梯前、站臺(tái)層的閘機(jī)前等的堆積等待時(shí)間之和。

可以通過(guò)以上對(duì)“NFPA130”條款分析看出本規(guī)范的疏散計(jì)算是考慮的一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，考慮到了乘客在每個(gè)區(qū)域不同走行距離所用的時(shí)間以及在不同疏散口等待的時(shí)間，這種疏散計(jì)算方式更貼近真實(shí)的疏散情況。同時(shí)規(guī)范中對(duì)于安全區(qū)有明確的界定，定義何處為安全區(qū)對(duì)于疏散計(jì)算至關(guān)重要。

中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51298-2018，簡(jiǎn)稱“GB 51298”）緊急疏散計(jì)算較為明確，本文不再贅述。

（二）參數(shù)對(duì)比

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50157-2013）和“NFPA130”均對(duì)疏散涉及的疏散部位參數(shù)進(jìn)行了定義。下表對(duì)“GB 50157-2013”中的參數(shù)和“NFPA130”做出對(duì)比。

如上文提到的，“NFPA130”疏散驗(yàn)算是個(gè)動(dòng)態(tài)的驗(yàn)算過(guò)程，所以乘客在不同區(qū)域、不同疏散方式下的速度是不同的。

三、緊急疏散計(jì)算方法的優(yōu)化和最終確定

“NFPA130”和“GB 51298”均要求乘客在4 分鐘內(nèi)撤離站臺(tái)和6分鐘內(nèi)疏散至安全區(qū)。但兩類計(jì)算又存在許多不同。

首先“4 分鐘”計(jì)算中，兩個(gè)規(guī)范的計(jì)算方式相同，均是在驗(yàn)算疏散口的通過(guò)能力，僅是在取值上有一定差異。“GB51298”在計(jì)算疏散口時(shí)僅考慮疏散口總能力的90%參與疏散，且在計(jì)算樓梯寬度時(shí)取值樓梯寬度的0.55m 整倍數(shù)來(lái)計(jì)算?！癗FPA130”雖然是按樓梯實(shí)際寬度以及疏散口的100%的能力來(lái)計(jì)算疏散，但樓梯、扶梯的通過(guò)能力相同。兩個(gè)規(guī)范均根據(jù)各自國(guó)家地區(qū)情況不同在計(jì)算上考慮了不同的安全系數(shù)。

“NFPA130”與“GB 50157-2013”參數(shù)對(duì)比Comparison of parameters of NFPA130 and GB 50157-2013 （張稚妍 制圖）

在“6 分鐘”計(jì)算中，“NFPA130”的計(jì)算考慮到了疏散人群的走行距離，同時(shí)考慮了人群在不同情況下的走行速度；人群走行的距離不同，直接影響疏散時(shí)間的長(zhǎng)短，同時(shí)還考慮了疏散口的數(shù)量以及設(shè)置形式對(duì)人群疏散的影響（在疏散口堆積的等待時(shí)間），這樣更貼近于實(shí)際的疏散情況?！癎B 51298”對(duì)“6 分鐘”做出了定義，但并未明確如何計(jì)算“6 分鐘”，一般設(shè)計(jì)人員計(jì)算完“4 分鐘”及確定“6 分鐘”即滿足要求?！癎B 51298”明確界定了疏散至站廳公共區(qū)或其他安全區(qū)域，但如何界定該區(qū)域是否為安全區(qū)無(wú)具體的闡述，后文解釋到了“站廳公共區(qū)內(nèi)的可燃物極少，且封閉的地下車站均設(shè)置事故通風(fēng)和排煙系統(tǒng)，當(dāng)站臺(tái)層或區(qū)間隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，站廳公共區(qū)在一定時(shí)間內(nèi)能為站臺(tái)層上的人員疏散提供較高的安全保障”，這條根據(jù)中國(guó)實(shí)際的軌道交通車站系統(tǒng)設(shè)置情況優(yōu)化了“NFPA130”中對(duì)于安全區(qū)的界定。

另外值得注意的是“NFPA130”在計(jì)算“6 分鐘”疏散時(shí)間時(shí)，總疏散人數(shù)需要考慮不同站臺(tái)上的人員同時(shí)疏散到站廳層。而“GB51298”僅考慮一列車的乘客疏散，即在計(jì)算時(shí)僅計(jì)算最大客流數(shù)的站臺(tái)是否滿足規(guī)范要求，這一條與“NFPA130”中的疏散人數(shù)定義差別很大?！癗FPA130”條款5.3.2.5 中對(duì)站臺(tái)的疏散人數(shù)的確定做出了明確定義，即站臺(tái)的疏散人數(shù)為車輛人數(shù)和候車人數(shù)之和；站臺(tái)上的候車人數(shù)需要考慮不同軌道上的候車人數(shù)之和；車輛人數(shù)是到達(dá)該站的高峰小時(shí)最大載客車輛的載客數(shù)，到達(dá)站臺(tái)的車輛數(shù)是由服務(wù)于該站臺(tái)的軌道數(shù)決定的。如果是島式站臺(tái)，那該站臺(tái)需要計(jì)算兩條軌道的車同時(shí)到達(dá)站臺(tái)疏散；如某條軌道上運(yùn)行了多條線路，該條軌道需要考慮多條線路上的車輛也到達(dá)該站臺(tái)進(jìn)行疏散。同時(shí)根據(jù)業(yè)主要求車站的疏散應(yīng)該考慮所有軌道的車輛同時(shí)到達(dá)車站疏散。但在實(shí)際情況下，車站是不存在多輛車同時(shí)到達(dá)車站緊急疏散的情況。

雖然“NFPA130”規(guī)范在明確了疏散人數(shù)是由高峰小時(shí)最大載客車輛的載客數(shù)決定的，但在和業(yè)主對(duì)接過(guò)程中要求列車的疏散人數(shù)不考慮高峰小時(shí)的客流，直接使用車輛最大額定載客數(shù)計(jì)算（最不利客流數(shù)量），客流報(bào)告中的乘客數(shù)量存在不確定性，要求直接按最不利的客流量來(lái)計(jì)算也契合了現(xiàn)在國(guó)內(nèi)某些城市的要求，該要求也變相增加了疏散計(jì)算中的安全系數(shù)。

根據(jù)埃及當(dāng)?shù)剡\(yùn)營(yíng)要求，在緊急疏散情況下扶梯需要停運(yùn)且禁止人員通行。在上文說(shuō)到的加大計(jì)算客流等要求下，這造成了在現(xiàn)有設(shè)計(jì)下僅靠樓梯將乘客在6 分鐘內(nèi)疏散至室外是不可行的，除非加大樓梯寬度，這將會(huì)加大車站規(guī)模，增加投資。在經(jīng)過(guò)各系統(tǒng)專業(yè)和不同專業(yè)業(yè)主的多輪艱難的協(xié)調(diào)討論下，中方證明了站廳為安全區(qū)的可行性，業(yè)主同意將站廳層定義為安全區(qū)，即6 分鐘將乘客疏散至站廳層就滿足要求，但業(yè)主出于安全考慮要求只有乘客疏散至車站非付費(fèi)區(qū)后即為安全（出了閘機(jī)以后），安全區(qū)至地面則再次計(jì)算“6 分鐘”。最終車站方案經(jīng)過(guò)兩次“6 分鐘”的計(jì)算滿足疏散要求。

四、結(jié)語(yǔ)

消防疏散是車站建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，以上舉例僅為項(xiàng)目執(zhí)行中不同規(guī)范差異碰撞的縮影，對(duì)于兩種不同體系的規(guī)范運(yùn)用，勢(shì)必存在大量學(xué)習(xí)、理解、協(xié)調(diào)、對(duì)接、運(yùn)用的過(guò)程，埃及業(yè)主對(duì)于規(guī)范的解讀是較為靈活的，部分條款可根據(jù)業(yè)主各自理解進(jìn)行調(diào)整，但均是經(jīng)過(guò)多輪溝通最終達(dá)成一致。