中外铁路隧道防灾救援设计标准比较分析

袁 伟，孙正兵，赵万强，郑长青

(中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031)

引言

目前，“一带一路”倡议正大力推进实施，中国高铁“走出去”开局良好，中国与很多国家都形成了高铁建设意向，但真正实施的还不多，除了国际形势瞬息万变外，因中外标准差异带来的种种困难，是影响中国高铁落地生根的主要问题之一。

国内外高速铁路设计标准的差异存在于各个方面，同一工程按不同标准设计结果大相径庭。本文研究铁路隧道中外标准差异，虽然国内开展了一些标准对比工作[1-4]，但集中于标准体系对比研究，未对具体事项展开深入对比研究，本次以铁路隧道防灾救援为例，开展标准间对比分析，以期从一个单项工程反映中外高铁设计标准差异。

国外在长大隧道防灾疏散救援方面做了大量的研究工作。Hitoshi Kurioka，Yasushi Oka，Hiroomi Satoh，Osami Sugawa为研究某隧道火灾情况，采用1/10比例、1/2比例、全比例以及矩形、马蹄形截面隧道进行了试验[5]。O.MégretO.Vauquelin，提出了确定隧道火灾物理特征的半经验模型[6]。F.Colella，G.Rein，R.Borchiellini，R.Carvel，J.L.Torero，V.Verda，提出了一种新的环境条件(冷流)下隧道通风流的建模方法[7]。对于国外长大隧道防灾方面的经验教训，中国学者也做了学习总结。戴国平剖析了1996年发生在著名的英法海峡隧道内的列车火灾事故[8]；刘俊在分析日本防灾系统的基础上，介绍了世界最长海底隧道——青函隧道的防灾设计[9]；闫治国等介绍了欧洲隧道防火计划，提出了我国铁路隧道防灾合理措施及建议[10]。

国内在长大隧道防灾疏散救援理论、设计和实践方面也开展了广泛而深入的研究工作。王明年等对铁路隧道的防灾疏散与救援技术开展了全面的研究[11]；洪丽娟等总结了隧道内发生火灾的特点及其危险性，介绍了相关试验研究成果[12]；徐志胜等开展了隧道内火灾模拟实验，并利用软件进行数值模拟，提出了救援和疏散要求[13]；张学兵等分析了地铁长距离区间内疏散问题，并研究了多种疏散方式数学模型[14]。其他学者也做了相关研究[15-21]。

本文主要对铁路隧道中外标准在合分修、紧急出口间距、疏散通道尺寸、待避场坪等方面进行标准条目对比分析，并依托“一带一路”已落地项目B国DY高铁设计方案，开展工点设计对比分析，研究标准间设计差异，分析成果对促进中国隧道行业适应国际市场及中国高铁“走出去”具有重要意义。

1 工程背景

1.1 项目概况

DY高铁连接B国首都和历史文化名城Y城，线路全长404.6 km，设计为时速300 km双线电气化铁路，轨距1 435 mm。项目商务模式为DB+F，业主为B国国家铁路局，勘察、设计为中国企业，施工承包商为B国当地企业；咨询单位为意大利与B国企业的联合体。

该项目在实施过程中，中方拟采用中国标准，但国外咨询工程师并不了解也不认同，要求对照国际标准(主要是欧盟标准EN和国际铁路联盟标准UIC)查明标准差异，若标准等效，可按中国标准设计，若标准差异较大，需解释说明并分析安全性、可靠性等形成报告，由业主定夺最终选用标准。本文正是基于以上背景，开展了相关研究。

1.2 隧道概况

全线共10座隧道，本次以最长的Airport隧道为研究对象，该隧道穿越B国首都国际机场，隧道进口里程D3K40+200，出口里程D3K52+327，全长12 127 m，中间设1 050 m地下车站，洞内铺设无砟轨道，轨道结构高度738 mm。隧道纵断面为“V”字坡，埋深4～17 m，平均埋深约14 m。全隧均为Ⅴ级围岩，地层岩性为含砂砾质黏土、含黏土级配不良砾石，地下水不发育。隧道位于机场区域，防灾救援和疏散问题显得较为突出。

2 中外标准差异分析

2.1 国内外标准

通过国内外调研，列举铁路隧道防灾救援涉及到的标准如表1所示。

由表1可以看出，上述国家均有专门针对铁路隧道防灾疏散救援方面的标准规范。本次也调研了日本标准，日本没有专门编制类似标准，关于铁路隧道防灾通风、运营通风、照明设置等按照具体工点具体设计。

国外高铁建设时间早，运营年限长，高铁国际标准编制起步早，大多发布于20世纪末21世纪初，比中国早十多年，欧美等发达国家均有自身的设计标准体系，防灾救援经验相对丰富，各标准相同之处在于标准的制定均本着以最大限度地救援疏散、降低损失为目的，不同之处在于考虑各自国情及运营组织，安全度的选择不同使标准之间存在细则差异。中国高铁建设晚于国外，运营年限短，中国高铁标准的编制起步晚，但起点高并且更新及时，比如《铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》首版发布于2012年，2017年及2019年又陆续发布了新版及补充规定。

中国高铁标准伴随近年中国高铁的快速发展，在总结经验并消化吸收国外标准的基础上，形成了较为全面的标准体系，能适应中国国情及社会经济发展水平。

2.2 标准条目对比

在收集的中外铁路隧道防灾救援标准的基础上，对铁路隧道合分修、紧急出口间距、救援通道尺寸、待避场坪等开展了中国标准与国际标准(主要对比研究欧盟标准EN和国际铁路联盟标准UIC)条目对比研究，具体对比情况见表2。

表1 国内外铁路隧道防灾救援标准

表2 国内外铁路隧道防灾救援标准条目对比

2.3 标准差异分析

根据表2，对中国标准与国际标准间的差异原因分析如下。

(1)紧急出口间距

①中国防灾疏散模式为着火列车驶出洞外或驶入紧急救援站进行疏散救援，隧道内其他地点不停靠，故不需设置较密的紧急出口；国际标准按人员平均自救时间为500 m(紧急出口的距离不大于1 000 m)考虑；两者存在明显差异。

②如果采用国际标准，将大量增设紧急出口，土建投资剧增。

③过多的防灾救援及运营设施设备将产生高昂的运营及维修费用。

④考虑了一定的中国国情，并按因地制宜、适量设置的原则进行设置。

(2)疏散通道最小尺寸

两种标准均考虑人员疏散通过及洞外救援力量的进入，中国标准较之国际标准高宽均少0.05 m，一般认为与中外人员平均身高体型尺寸差异有关。

(3)安全扶手

中国标准仅在隧道紧急救援站内设置扶手，普通段没有设置扶手的要求，与国际标准大于500 m的隧道均设置扶手差异较大，原因在于中国防灾疏散救援模式中，隧道普通段无人员疏散，无需设置安全扶手。

(4)其他防灾救援设施

对于应急照明、疏散标志、应急通信、消防设施，中国标准只设置于长隧道(≥5 000 m)或设有紧急出口的隧道，对于中短隧道(<5 000 m)或无紧急出口的隧道，不设置。国际标准短隧道也要设置且与是否有紧急出口无关。中外标准差异产生的原因在于中国标准不考虑在中短隧道内进行防灾疏散救援及应急响应，列车均驶出洞外或驶入紧急救援站进行疏散救灾，故不设置。

综上所述，中国标准在设计理念、疏散救援模式、合分修、防灾通风、待避场坪方面与国际标准基本等效；中国标准在紧急出口设置间距、安全扶手、疏散通道尺寸等方面低于国际标准。中国标准在<5 000 m以下隧道的应急照明、疏散标志、应急通信、消防设施等方面低于国际标准。

3 Airport隧道防灾救援设计

3.1 原则

建立健全防灾救援疏散系统，对火灾隐患做到早发现、早处理，减轻发生灾害所产生的影响，保证人员的生命安全。

3.2 断面设计

针对双洞单线隧道方案和单洞双线隧道方案开展技术经济比较研究，如表3所示。

表3 Airport隧道合分修方案对比

经研究，采用单洞双线方案，隧道内净空为100 m2。拟定隧道内轮廓见图1。

图1 Airport隧道内轮廓示意(单位：cm)

可以看出，Airport隧道疏散通道宽1.5 m，高2.25 m，满足中国标准及国际标准。

3.3 紧急出口设置方案

Airport隧道采用单洞双线方案，按照中国标准设计在隧道洞身段可设置2处紧急出口，但业主选择了安全度更高的国际标准，即按急出口间距不大于1 000 m进行设计，最终确定的紧急出口数量为11处，因隧道位于机场区域，紧急出口洞口布置需考虑机场总体规划，故紧急出口均采用了斜井式。设置情况见表4及图2。

表4 Airport隧道紧急出口设置情况统计

图2 Airport隧道紧急出口示意(单位：m)

Airport隧道共设置紧急出口11处，间距不大于1 000 m，可大大减少逃生距离与逃生时间，增大获救概率，设计同时满足国际标准及中国标准，同等条件下比较本工点设计标准高于中国标准。

3.4 防灾通风设计

隧道竣工后安装6处换气通风风机，风机采用堆放式安装，相关要求详见表5。人员疏散完毕后，根据烟雾情况，可开启风机排烟。另外，于每个紧急出口内各设置1台SDS-63T-2P-7.5型射流风机，风机设置于距离正洞交叉口55 m处，防护门处风速不小于1.5 m/s。防灾风机悬挂在拱顶，防止射流风机出口附近风速较高，影响人员安全。

表5 Airport隧道正洞风机设置情况统计

Airport隧道的防灾通风设计同时满足国际标准及中国标准。因按中国标准仅设置2处紧急出口，对应风机仅设2台，而最终采用按国际标准设置11处紧急出口，设置11台风机，故同等条件下比较该隧道设计标准高于中国标准。

3.5 疏散救援设计

当列车在隧道内发生故障时，在确保旅客生命安全的前提条件下，故障列车应驶出洞外，在洞外明线地段开展疏散救援，如图3所示。

图3 列车驶出洞外进行疏散救援示意

当列车在隧道内发生故障，无法驶出洞外，应尽可能停靠车站开展疏散救援，如图4所示。

图4 列车驶入车站进行疏散救援示意

当列车在隧道内发生故障，无法驶出洞外，也无法停靠车站，只能停靠在区间隧道内时，利用邻近的隧道进出口或紧急出口进行疏散，如图5所示。

图5 列车停靠紧急出口或进出口进行疏散救援示意

当列车救援时，为防止发生意外，应通过指挥中心阻止对向和同向追踪列车进入隧道。

可以看出，Airport隧道疏散救援设计同时满足国际标准及中国标准，故障列车停靠地点较之中国标准设计下的方案选择方式更多，防灾救援及人员疏散更及时，人员获救概率更高，同等条件下比较设计标准高于中国标准。

3.6 其他安全设施设计

(1)安全扶手

按中国标准设计，全隧道不设置安全扶手。按国际标准设计，全隧道(1 050 m地下车站除外)均需设置安全扶手，设置位置为隧道两侧高于水沟盖板1 m处边墙，采用镀锌钢管制作，共设置22 154 m安全扶手。

(2)待避场坪及道路

紧急出口洞口均设置场坪作为待避场地，每处场坪面积500 m2，场坪设置救援道路连接路网。按中国标准仅设置2处紧急出口，待避场地面积共计1 000 m2，救援道路共计2条；而业主最终采用了国际标准，共设置11处紧急出口，待避场地面积共计5 500 m2，救援道路共计11条，故同等条件下比较本隧道设计标准高于中国标准。

(3)应急照明

在疏散通道上设置疏散照明；在隧道洞口处均应设置相应的标志灯；按中外标准设计结果一致。

(4)疏散标识

应急疏散标识指示两个方向分别到洞口或紧急出口的整百米数。按中外标准设计结果一致。

(5)应急通信

每500 m配备应急电话或类似通信设备。按中外标准设计结果一致。

(6)消防设施

隧道洞内不设消防设施，隧道洞口设置消防点，按照中外标准设计结果一致。

Airport隧道洞内外其他安全设施设计同时满足国际标准及中国标准，安全扶手、救援场坪及道路设计在同等条件下设计标准高于中国标准，应急通信、照明等按中外标准设计结果一致。

4 结论与建议

(1)通过开展铁路隧道防灾救援设计标准条目对比研究，找出了中外标准间的主要差异。中国标准在设计理念、合分修、疏散救援模式、防灾通风、待避场坪等方面与国际标准基本等效。中国标准在紧急出口设置间距、安全扶手、疏散通道最小尺寸等方面低于国际标准。中国标准在<5 000 m以下隧道的应急照明、疏散标志、应急通信、消防设施等方面低于国际标准。

(2)Airport隧道的防灾救援设计，总体来说均满足中国标准及国际标准。部分项目设计标准远高于中国标准，比如紧急出口数量(中国标准设2处，国际标准设11处)、紧急出口风机数量(中国标准设2台，国际标准设11台)、安全扶手长度(中国标准设0 m，国际标准设22 154 m)；待避场地面积(中国标准设1 000 m2，国际标准设5 500 m2)；救援道路(中国标准设2条，国际标准设11条)。

(3)较之中国标准，同等条件下按照国际标准进行的隧道防灾疏散救援设计，人员逃生路径短，疏散耗时少，获救概率更高，但国际标准对应更高的建设及运营维护成本。

(4)铁路隧道防灾救援设计与工程所在国国情、业主需求、工程环境、项目特点息息相关，在设计前应充分调查，深入研究，评估采用高标准的经济技术代价和必要性，合理选取安全等级，确定适合工程所在地经济社会发展客观规律的防灾救援标准，避免过度设计与浪费。