地铁列车在隧道火灾的疏散研究

刘树伟

摘要：本文通过分析地铁隧道火灾的特殊性与地铁列车在隧道发生火灾时的两种疏散方式，提出了地铁隧道火灾疏散的要点。

关键词：地铁 隧道火灾 疏散

一、 隧道火灾的特殊性

地铁作为一个大运量、相对封闭的公共交通系统，其隧道发生火灾时与地面建筑情况大有不同。地铁系统与外界的联系主要为车站出入口，相对密闭且人员密集，排烟排热困难，具有更大的危险性，一旦发生火灾，救援困难，损失往往十分严重。主要表现有：

1、地铁对比地面来讲通风、供氧不足，燃烧不完全，烟雾量大。

2、地铁的出入口少，大量烟雾与地面空气对流速度慢，地下隧道的“活塞”效应使向外扩散的部分烟雾又被洞口卷吸回来，容易令人窒息。

3、地铁客流量大，人员集中，一旦发生火灾，极易造成群死群伤。

4、隧道内设备或列车起火后，隧道内的电源可能会因烧损而被自动切断，隧道通风系统失效，失去送风排烟功能。大量有烟雾、通风供氧不足加上照明不足给疏散及救援工作造成困难。

5、列车在隧道内发生火灾时，乘客在隧道中的逃生方向和烟气的扩散方向均由下往上，隧道口即是乘客的逃生出口，可能也是出烟排热口，含有烟和热会令人窒息死亡。

二、 地铁隧道火灾、烟气扩散分析

根据国家安全生产监督管理局安全科学技术研究中心在对广州地铁某线工程进行安全预评价时，采用计算流体力学、计算燃烧学和传热传质学等方法，对地铁列车停靠站台期间、停留隧道期间和在隧道内运行期间的燃烧、烟气扩散的影响进行了深入的数值模拟研究，探讨了不同的燃烧条件下的温度分布、烟气作用范围、辐射分布规律。结论是：列车在隧道内停留时发生的火灾和烟气扩散与列车在停靠站台时的情况类似。但是，当火灾发生900s后，隧道内2m以下空间的烟气平均温度已达80℃，1000s左右接近100℃，烟气温度已对乘客构成威胁。当火灾发生610s左右时，隧道内2m以下空间的烟气平均CO浓度已达0.025%，烟气浓度对乘客构成伤害。因此，乘客可利用的疏散时间为610s。

而当列车在隧道中运行时，车厢内发生了火灾和烟气扩散，在隧道内气流的作用下，从起火车厢处产生的高温气体被气流携带向下游车厢蔓延，而烟气也随之向起火车厢的下游车厢蔓延。在这一高温气体和烟气传播规律的支配下，位于起火车厢后部的车厢内乘客应采取灼伤和烟气毒害的应对措施。而在起火车厢内除应采取高温灼伤和烟气毒害的应对措施外，还应采取防范缺氧导致乘客伤亡的应对措施。

三、 地铁列车在隧道火灾时的疏散时间分析

假设一辆AW2，定员载荷(6人/m2)（4节编组，900人）的地铁列车（速度可达80 km/h）运行到4km长的隧道中央处(如图1)，按区间隧道同一时间一个区间只有一节车厢突然发生火灾事故。

1、 列车着火，驶向前方车站停靠后的疏散时间

当列车着火，继续行驶到前方车站停靠疏散乘客，大约需要行驶90s就能到达站台:

若不考虑烟气浓度和烟气温度对乘客疏散行为的影响，900人从12个1.4m宽的车厢侧门疏散到站台，停站开门清客大概需时30s:

所以估算最后一个从车厢出来的人员的疏散时间为:

根据火灾模拟结果发现，在60～70s，烟气浓度和温度就会对人造成伤害。因此，列车在隧道内着火且向前方车站行驶而后进行疏散的方法，仍然存在着一定的危险。

2、隧道内就地疏散的分析

由于各种原因，列车着火后必须立即在隧道内就地进行疏散时，隧道内的温度和烟气浓度均小于临界危险条件。

人在隧道内的正常疏散速度为1.5m/s，但在有烟气的情况下可能只有1m/s，步行疏散到车站的时间大约20~30分钟：

乘客从起火车厢（列车中部）撤离至隧道平台再步行到隧道出口（一般是前方车站站台），所需的时间约20～30分钟。由此可见，乘客在隧道中可以利用的疏散时间（610s）很有限，而控制中心环控调度执行正确的隧道火灾排烟模式对这个时间有效延长至关重要。

四、 如何解决地铁隧道火灾疏散

列车在隧道内发生火灾并停留，其危害性最大，可造成群死群伤的特大事故，是隧道内火灾疏散和救援的重点。所以，目前现行的各国地铁应急规程、规范中均特别强调：若列车在运行过程中出现事故或火灾时，应尽可能将列车驶入前方车站，在前方车站疏散乘客，利用前方车站的消防设施灭火和排烟。若由于各种原因，列车着火后必须在隧道内就地进行疏散时，则要采取措施予以救援。

1、利用疏散平台和联络通道进行疏散

广州地铁某线隧道内设疏散平台，疏散平台设在列车前进方向的左侧，两端车头没有疏散门。在紧急情况下，司机会根据实际情况播放“紧急疏散”提示广播，司机会打开紧急通道门及司机室左侧门，乘客可以进入司机室上到左边疏散平台前往最近车站，前方车站会立即派遣人员接应、协助，切勿从疏散平台跳下轨道，因轨道边上有高压接触轨，也不能靠近接触轨。

在区间隧道中，每隔500m距离设置了联络通道，与疏散平台配套使用，高度与疏散平台相当,联络通道两边均设双向开启的甲级防火门。所以，列车在隧道内发生火灾而必须就地疏散时，应充分利用两条隧道之间的联络通道进行疏散，以便延长乘客在隧道中可以利用的疏散时间。圆形隧道疏散平台与联络通道的切面图，见图2：

2、隧道火灾排烟模式的原则

若列车因爆炸、火灾而被迫停在区间隧道时，通风排烟及乘客疏散的基本原则为：

1)立即启动环控风机进行通风、排烟、降温。

2)列车上人员仅需单方向疏散时，应向与人员撤离方向的相反方向送风，同时另一端排烟，引导人员逆风撤离。

3)列车前部或后部发生火灾，且列车上人员需往列车头尾两端分别双方向疏散时，应向与多数人员撤离的方向相反的方向送风，同时另一端排烟，诱导多数人能逆风撤离。

4)列车中部发生火灾，且人员需往列车头尾两端分别双方向疏散时，离列车近的车站应排烟，而离列车远的车站则应同时送风；而当列车此时恰好位于区间隧道中间时，应往列车的行车方向进行送风、另一端同时排烟。

5)无法判断列车上火灾位置时，按列车中部火灾模式组织疏散和采取环控模式。

五、 结束语

地铁是一个大运量、相对封闭的公共交通系统，地铁列车在区间发生火灾，处理不当必定造成巨大后果。本文主要对地铁隧道火灾进行了简要讨论，得出地铁隧道火灾疏散的要点。

参考文献

［1］ 金康锡. 谁来保障地铁安全——韩国大邱地铁火灾的教训和启示[J]. 中国减灾，2005（9）：42-43.

［2］ 广州地铁内部资料：行车组织规则

［3］ 广州地铁内部资料：地铁火灾应急预案

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。