公路隧道火災事故統計分析及防災減災對策

賴金星， 周 慧，*， 程 飛， 汪 珂， 馮志華

(1. 長安大學公路學院， 陜西 西安 710064; 2. 中鐵第一勘察設計院集團有限公司， 陜西 西安 710043)

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公路隧道火災事故統計分析及防災減災對策

賴金星1， 周 慧1，*， 程 飛1， 汪 珂2， 馮志華1

(1. 長安大學公路學院， 陜西 西安 710064; 2. 中鐵第一勘察設計院集團有限公司， 陜西 西安 710043)

為研究公路隧道火災事故的發生規律，通過對2000—2015年我國隧道火災事故的統計分析，獲得公路隧道火災事故發生的原因、特點和產生的后果，以及隧道火災的發生頻率、車輛分布、時間分布和地區分布等規律特征。結果表明： 車輛自身故障是誘發隧道火災的主要因素，約占總數的63%； 火災造成人員傷亡的事故占16.3%，造成隧道結構受損的事故占24.8%，后果較為嚴重； 貨車是引起火災的主要車型； 夏季和冬季是火災的頻發季節，且年平均月分布呈現“W”形分布規律； 山區及經濟發達地區火災次數相對較多。最后基于統計結果提出進一步減少隧道火災事故的針對性建議，指出今后防火減災對策的研究方向。

公路隧道； 火災； 分布特征； 防災減災

0 引言

進入21世紀以來，我國公路隧道的建設如火如荼，至2015年底，已有公路隧道14 006座，總長12 683.9 km，我國已成為世界上隧道工程建設規模最大、數量最多的國家。然而在公路隧道為人們生產、生活做出貢獻的同時，其發生火災事故的頻率也在增加。相比普通開放式道路，公路隧道發生的事故數量相對較少，但其后果及影響往往較大，尤其是一旦發生火災，后果可能是極其有破壞性和危險性的[1]。隧道結構具有狹長、筒狀和密閉的特點,在其內發生火災事故時,人員疏散與消防救援較其他建筑物更為困難,加之在封閉空間內排煙和散熱條件差,載重汽車或油罐車等著火時,溫度常達1 000 ℃以上，火災撲救相當困難，嚴重的火災事故將造成大量的人員傷亡和經濟損失，對社會產生嚴重的負面影響[2]。探究隧道火災發生的規律特征和防治火災事故已成為當前研究的熱點和難點。

國內外學者在模型實驗以及數值模擬方面對火災時隧道內溫度變化規律以及火焰動態特性等進行了大量研究，取得了豐碩的成果[3-4]。而從調研統計角度對隧道火災的研究卻相對較少。蔣樹屏[5]對貓貍嶺隧道特大火災進行詳細調查，對火災的防治提出了若干建議；康曉龍等[6]、曾磊等[7]、趙峰等[8]對國內外多起公路隧道火災事故調查統計，分析了火災事故產生的原因特點和分布規律，提出減少火災事故的對策與建議。這些成果極大促進了隧道火災的研究與進展，但對公路隧道火災事故的統計數據和信息尚不全面，特別是隨著近10年來我國隧道數量呈跨越式的增長，隧道火災規律特點以及分布特征等有待進一步研究。鑒于此，文章通過調查收集2000—2015年我國公路隧道的153起火災事故，統計分析我國公路隧道火災的起因、產生的后果危害以及規律特點和分布特征，最后根據統計結果提出新的針對性建議和對策，指出今后隧道防火減災對策的研究方向。

1 公路隧道火災事故統計分析

隧道內發生火災事故的數量相對于交通事故較少，在對其統計分析時，一次火災發生對整個隧道火災的發生頻率等均有較大的影響，世界道路協會(Permanent International Association of Road Congress，PIARC)認為隧道火災的統計需要5—10年的統計周期。筆者通過交通局部門、國家安全生產監督管理總局的事故查詢系統和網絡報道以及相關文獻等多渠道調查收集了中國2000—2015來發生的153起大中型隧道火災事故案例，并對數據進行相關的統計分析。表1列出了我國近年來部分典型的隧道火災事故案例及概況。

表1 我國公路隧道火災事故部分典型案例

1.1 公路隧道火災的起因分析

引起我國公路隧道火災的原因多種多樣，甚至是多種因素造成的，歸納分析主要有以下3大類： 車輛自身故障、車輛交通事故以及其他原因。公路隧道火災事故的起因見圖1?？梢钥闯觯鹞覈淼阑馂牡闹饕蚴擒囕v自身故障，占總數的63%，其中包括車輛發動機起火(22%)、車輛輪胎起火(18%)、車輛電器線路起火(7%)以及車輛自身其他原因起火(16%)；車輛交通事故導致的火災也相對較多，共發生28起，占18%；車載貨物自燃引發火災占7%，原因不詳的占12%?？傮w來說，各種形式的自燃是誘發隧道火災的直接原因。

1.2 公路隧道火災的特點

隧道火災的發生不同于一般火災，通過對多起隧道火災案例分析，其特點主要有： 產生的煙霧大、溫度高，隧道內能見度降低；容易引起爆炸，火勢蔓延迅速；成災過程快，持續時間長；洞內空間狹長密閉，人員逃生和疏散較為困難，應急救援難度大；易造成交通堵塞，引發二次火災；具有隨機性和不可預見性。

圖1 公路隧道火災事故的起因

1.3 公路隧道火災產生的后果及危害

公路隧道火災事故主要造成人員的傷亡、車輛的損毀、隧道設施的損壞以及隧道結構的破壞等方面的危害，此外火災也會造成正常交通的中斷。根據對涉及的153起公路隧道火災事故進行統計，如圖2所示，導致人員死亡的火災事故有25起，至少造成78人死亡，隧道設備設施以及結構受損的事故共38起，而統計的事故中僅有1起事故車輛未受到損害，其余事故中車輛不同程度受到燒毀。這可能由于本文僅統計了我國近年來有較大影響的火災的緣故。

圖2 公路隧道火災產生的后果

1)隧道火災對人的傷害。如圖3所示，在統計的數據資料中，造成人員傷亡的火災事故共25起，至少造成78人死亡，占16.3%；無人員傷亡的事故共116起，占75.9%；7.8%的事故人員傷亡情況不詳。可以看出，雖然我國公路隧道絕大多數火災事故無人員傷害，但造成人員傷亡的事故比例仍然相對較高，死亡人數較多。主要原因是隧道發生火災時，相對封閉的空間內將消耗大量氧氣同時產生CO、CH和煙霧等有害氣體,而當氧氣體積分數低于10%、CO體積分數高于0.12%時，洞內人員將會喪失逃生能力，尤其在特長隧道內，逃生和救援更加困難；另一方面由交通事故引發的隧道火災也增加了人員的傷亡比例。

圖3 隧道火災對人員的傷害

2)火災對隧道結構和設施的破壞。在153起公路隧道火災中，對隧道結構及設施造成損害的事故共38起，占總數的24.8%，如圖4所示，火災后果較為嚴重。而據調查統計挪威隧道火災造成隧道受損的比例僅為14.8%[9]。隧道內發生火災時，溫度常常高達1 000 ℃，對于襯砌混凝土結構，在高溫作用下,鋼筋與混凝土的黏著力基本喪失,鋼筋的抗拉強度下降致使結構的整體承載力降低，甚至完全喪失。如2008年5月5日，在京珠高速韶關段大寶山隧道出口，一輛載有化學危險品“二甲苯”的罐車被一輛半掛大貨車追尾相撞，事故造成危險品泄漏并劇烈燃燒，隧道內部分設施損壞，隧道拱頂被嚴重燒毀，混凝土塊開始脫落； 2011年4月新七道梁隧道2輛罐車追尾著火，導致整個隧道電路癱瘓，隧道內通風、機電設備停止運行。大寶山隧道和新七道梁隧道事故現場如圖5所示。

圖4 火災對隧道結構和設施的破壞

Fig. 4 Damages to tunnel structure and facilities caused by fire accidents

3)火災對車輛的破壞。由于引發隧道火災的主要因素是各類車輛的活動，在統計的事故中僅有1起火災車輛未受損傷，其余均受到不同程度的燒毀。尤其是隧道內交通阻塞時，容易引發二次火災，從而易造成大量車輛被燒毀。如2014年3月1日，山西晉濟高速巖后隧道內裝有29 t甲醇的重型罐車追尾前面一輛裝有29.6 t的甲醇罐車后導致甲醇泄漏而起火，由于甲醇泄漏燃燒的位置恰好在地勢高的入口處，火勢迅速沿隧道向另一個出口蔓延，先后引起隧道內排隊等候通行的33輛運煤車燃燒，事故發生1 h 40 min后，隧道內一輛裝有液態天然氣的大型車輛又發生了爆炸，火災事故導致造成40人死亡、12人受傷和42輛車燒毀，造成直接經濟損失約8 197萬元。巖后隧道火災事故現場如圖6所示。

(a) 大寶山隧道

(b) 新七道梁隧道

圖6 巖后隧道火災事故現場

4)火災對公路交通的影響。圖7統計了153起火災事故造成交通中斷的時間分布?？梢钥闯觯?火災造成交通中斷的時間為0～4 h的事故占46%； 4～10 h的事故占25%； 超過24 h的事故占16%； 交通中斷時間為10～24 h的事故則最少。統計結果說明了我國目前隧道火災對交通的影響是比較大的，且絕大多數造成交通中斷的時間為10 h以下。另外，也從側面反映了我國目前隧道火災的監控預警以及隧道結構設計、消防設施布置、應急救援管理體系等仍需進一步完善。

圖7 隧道火災造成交通中斷的時間分布

Fig. 7 Distribution of traffic disruption time caused by tunnel fire accidents

2 公路隧道火災的分布特征

2.1 時空分布

隧道火災事故發生的月分布如圖8所示，年平均月整體成“W”形分布?？紤]我國實際情況，即以3、4、5月為春季，依次順推。從圖8可以看出，夏季和冬季是隧道火災事故的多發季節，所占比例最大，春季次之，秋季最少。其中春季隧道火災發生的概率為21.6%，夏季為30.1%，冬季為32.7%，秋季僅占15.6%。春季和冬季由于路面摩擦因數小，而且大霧天氣比較多，特別是冬季路面狀況不好極易導致交通事故進而發展為隧道火災事故，導致冬季的隧道火災發生頻率較高，且在1月達到最高； 另一方面1月也是中國人歷年返家過年團圓的高峰期，各大公路交通量顯著增加，使得火災發生的概率進一步提高。夏季高溫干燥的天氣一定程度上增加了發生隧道火災的頻率，特別是重型車輛輪胎起火，發動機和電器線路起火以及貨物自燃，從而導致隧道火災發生。

圖8 公路隧道火災事故時間分布

統計發現，公路隧道出入口，尤其是隧道連接有長陡坡路段的洞口通常是火災事故的多發點。一方面由于在冬季隧道出入口路面結冰等導致路況較差易引發交通事故[10]；另一方面長大公路隧道出入口常伴隨有明適應和暗適應的現象，受視線影響，車速如果過快極易導致追尾等交通事故進而引發隧道火災。此外筆者統計和查閱相關報道發現，事實上，當駕駛員在隧道內發現車輛異常時，常常會將車輛快速駛出洞外，這也一定程度上使得火災真正發生時出現在洞口或接近洞口或是洞外的一定范圍內。當隧道銜接有長陡坡路段時，一些重型車輛長時間的制動使剎車片溫度過高而自燃，剎車失效容易追尾發生交通事故而引發火災。

2.2 車輛類型分布

從發生火災事故的車輛類型來看，隧道火災車輛基本分為貨車(包括普通貨車和罐車等)、小汽車、客車、掛車(全掛車和半掛車)及其他車輛。公路隧道火災事故的車輛類型分布如圖9所示。可以看出，貨車為隧道火災事故的主要車型，所占比例為52%，小汽車次之，占24.8%。而據統計的公路隧道交通事故中，小汽車比例最高，貨車所占比例次之[10-11]，由此可見貨車更易引發隧道火災。此外在153起隧道火災事故中，涉及到車載有易燃易爆等危險品的事故有15起，且每起事故都較為嚴重。在隧道運營管理中要特別注意貨車和危險品運輸的管理，同時盡可能避免交通事故的發生。

圖9 公路隧道火災事故的車輛類型分布

2.3 公路隧道火災的地區分布

通過對隧道火災事故發生的地域統計，如表2所示。具有關資料記載和相關報道的大中型火災事故中共發生在22個省、直轄市和自治區，其中發生次數最多的為華東地區，其次為華中以及西南地區?？梢钥闯觯?火災事故主要集中在經濟較發達和多山地區，一方面，山嶺地區長大公路隧道、特長隧道的數量所占比例較高，一定程度上增加了火災發生的頻率，例如浙江省于2011年山嶺公路隧道總數量已達1 130座，為全國之最[12]；另一方面，山嶺地區隧道設計坡度有時較大，或是經常連接有長陡坡路段，各類車輛尤其是重型車輛長時間制動極易造成剎車失效、輪胎起火或發動機起火等導致火災的發生。此外經濟發達地區，交通量大，各類車輛混雜，增加了交通事故以及火災發生的可能性。

表2 153起公路隧道火災事故的地區分布

3 公路隧道防火減災對策

相比國外，尤其是歐洲國家，我國隧道的火災防災減災研究起步較晚，現有的防范對策在一定程度上提高了隧道的運營管理水平，但一般性的已知結果太多且處置效果尚不顯著，國內公路隧道運營管理的行業標準至今尚未建立[13]，在統計的火災案例中，隧道火災仍較為頻發且后果嚴重，由此充分了解我國隧道火災的發生規律和研究合理有效的防范對策已是迫在眉睫。針對以上我國公路隧道火災的統計分析，對公路隧道防火減災提出以下幾點針對性的對策和建議。

1)由上述統計可知，誘發隧道火災的主要原因在于車輛自身故障，這就決定了行駛車輛的狀況和隧道使用者的行為起到舉足輕重的作用，盡管相應的防范措施層出不窮，如人員的安全宣傳與教育，車輛常規隱患的日常排查等，但是最終效果不夠明顯，管理者和使用者的重視程度仍不夠高，綜合能力有待進一步提高。因此應當建立獎罰機制，加大獎罰力度，提高管理者的綜合水平；對于駕駛員尤其是持有大型貨車的司機建立與個人身份信息綁定的信用評價體系，并定期開展網上安全知識培訓和考核，此外日常的行車規范行為等也應計入考核。每年公示公開信用綜合得分，對于年度考核不合格的駕駛人員實施暫停貨運，再次學習培訓合格后方可上崗。

2)貨車在火災中占有相當大的比例，對貨車的管理力度應著重加強，特別是對危險品的運輸格外重視。管理部門常常對于混入長大或特長隧道中車載危險品的車輛信息尚不清楚，可對運輸有易燃易爆等危險品的貨車實施RFID技術，即可在隧道出入口設立可識別危險物的智能探測儀，而在運輸車輛上貼上標簽，當車輛行駛到隧道口如1 km處時，可被路邊的探測儀所探測識別，交通管理部門從而對此類貨車實行實時追蹤，及時與隧道管理部門等實現信息共享，保證貨車及危險品等可查可控，必要時對危險品運輸提供專用通道，杜絕火災的發生。

3)隧道火災發生的時間主要集中在夏季和冬季，在這段時間內應加大管理力度；在節假日特別是春運期間，車流量增大，車輛類型混雜，可增加對各類車輛的盤檢，并在隧道內實時限速，保證行車的安全。

4)火災造成的后果是較為嚴重的,而統計的多起火災現場反映洞內防火救護設備少，尤其是消防栓間隔太遠，從而延誤了滅火時機，造成火災事態進一步擴大。針對老舊不能達標的隧道，洞內的消防設施如消防栓等在今后的更換設立中建議控制在50 m左右，盡可能減少火災造成的危害。

5)長大或特長隧道中一旦發生火災，在交通擁擠的情況下極易發生二次火災，且消防和救護車輛無法迅速到達現場。而我國雖設有車行橫通道，但多數與隧道正洞直交，車輛發生火災時在交通擁堵的情況下很難轉彎。目前一些特長隧道以及海底隧道中已設置有中間服務隧道，在緊急停車帶側面可增設專用滅火隧洞，其與緊急停車帶斜交，洞內設置有各類消防設施，在車輛起火初期盡可能地快速駛入該位置進行滅火，從而減少火災的危害，避免二次火災的發生。

6)有關公路隧道防火安全等級劃分的研究已有一定的成果，但尚未真正建立統一的標準，加之不同的安全等級所對應的防火救災對策有所不同，今后應結合我國公路隧道建設的實際狀況和技術水平建立防火安全等級劃分的統一原則，為防火減災對策研究奠定基礎。

7)物聯網是近年來興起的新一代網絡技術，廣泛應用在各行各業?？梢匝芯块_發基于物聯網的隧道防火減災救災的一體化信息平臺，其包括火災預測預警系統、管理部門能共享的隧道火災智能咨詢系統(其主要涉及各年各類隧道火災的調研結果以及隧道火災安全的宣傳知識和應急預案等內容)、消防系統以及應急救援系統等?；馂某跗谕ㄟ^對洞內的煙霧、熱量、火焰等物理量實時采集，從而對火災進行動態監控和預警，火災發生時能夠自動開啟和調整排風排煙及自動滅火裝置，同時提供應急和救援決策，實現火災防災減災的自動化、智能化、信息化。

4 結論與建議

1)我國公路隧道火災的主要起因是車輛自身故障，占總數的63%；造成人員傷亡的火災事故共25起，占總數的16.3%，其中至少造成78人死亡；對隧道結構及設施造成損害的事故共38起，占24.8%；造成交通中斷時間為0～4 h的事故占46%，4～10 h的事故占25%，火災后果較為嚴重；貨車是誘發火災的主要車型；夏季和冬季是我國隧道火災事故的多發季節，且年平均月呈現“W”形分布規律。隧道出入口，尤其是連接有長陡坡路段的隧道洞口通常是火災事故的多發點，經濟較發達和多山地區隧道發生火災的次數較多。

2)通過對153起火災事故的統計分析，較為全面地揭示了我國公路隧道火災的特點及分布特征，同時對火災的防范提出新的對策和建議，指出今后防火減災的研究方向，研究成果為今后隧道火災的研究提供了有益的參考，以期引起人們對火災的足夠重視。

3)隧道火災的統計研究耗時長、工作量大，而一些規律特征尤其是發生頻率獲取需考慮因素較多，受多方面限制難以得出較為準確的數據。今后的課題研究應當加強與交通部門的合作，獲取更為詳細和準確的數據，如隧道的詳細設計資料、年交通總量等，同時建立相關數學模型，對火災的發生規律進行更為深入的研究；此外，亟需建立有關隧道火災防范救災的統一規范和標準，以進一步提高我國隧道的運營管理水平。

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Statistical Analysis of Fire Accidents in Highway Tunnels and Countermeasures for Disaster Prevention and Reduction

LAI Jinxing1, ZHOU Hui1,*, CHENG Fei1, WANG Ke2, FENG Zhihua1
(1.SchoolofHighway,Chang’anUniversity,Xi’an710064,Shaanxi,China;2.ChinaRailwayFirstSurveyandDesignInstituteGroupCo.,Ltd.,Xi’an710043,Shaanxi,China)

The causes, characteristics and consequences and the rules of frequency, vehicle types, time and regional distribution of fire accidents in highway tunnel are obtained by statistically analyzing the tunnel fire accidents in China from 2000 to 2015. The analytical results indicate that: 1) The fault of vehicle was the main factor for fire accident in tunnel, and it takes 63% of total fire accidents. 2) The fire, causes casualties accident, takes 16.3% of total fire accidents; and that, causes damage of tunnel structure, takes 24.8% of total fire accidents. 3) The truck was the main cause of fire. 4) Summer and winter were fire prone seasons, and the annual fire distribution presented a “W” shape. 5) There were more fire accidents in mountain areas and economically developed areas. Finally,some suggestions for further reduction of fire accidents in tunnel are presented based on the statistical results; and the future research directions of fire prevention and disaster reduction countermeasures are pointed out.

highway tunnel; fire accident; distribution characteristics; disaster prevention and reduction

2016-11-05;

2017-01-04

中央高?；究蒲袠I務費專項資金項目(310821172004， 310821165011， 310821153312)

賴金星(1973—)，男，廣東龍川人，2008年畢業于長安大學，橋梁與隧道工程專業，博士，教授，主要從事隧道工程方面的教學與科研工作。E-mail： 373159626@qq.com。*通訊作者： 周慧， E-mail： 571493995@qq.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2017.04.004

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A

1672-741X(2017)04-0409-07