廣州地鐵隧道火災應急排煙技術探討

劉海強

摘 要：隨著廣州地鐵線路規模不斷增大，客流持續增長，事故風險也在提高，在發生列車火災或大量煙氣侵入事故時的應急處置顯得尤為重要，同時且地鐵站分布在市區各地區，地面情況復雜，一旦發生地鐵外部建筑物火災，煙氣侵入地鐵區間隧道，輕則影響運營，重則將會造成直接的人員傷亡和直接的經濟損失，隧道發生煙氣入侵時，如何高效、準確、合理、有效地進行排煙是減少對運營影響，保障廣大乘客和地鐵工作人員生命財產損失的關鍵。

關鍵詞：地鐵隧道；火災；煙氣控制；火災模式；探討

1 概述

2003年2月，韓國大邱地鐵發生人為縱火事件，造成190多人死亡、100多人燒傷，地鐵車站設施損壞等嚴重后果。

2005年7月7日，英國倫敦市地鐵和公交車連續發生多起爆炸恐怖事件，造成50多人死亡，710人受傷。

國內外地鐵的火災歷史證明：地鐵發生火災時造成的人員傷亡，絕大多數是因為煙氣中毒和窒息所致，地鐵也是市民密集的公眾場所，發生火災或煙氣其損失和影響將更為嚴重。

2 區間隧道發生火災特點

列車在地下區間隧道運行中發生火災，是地鐵火災中最復雜也是對乘客生命安全最具威脅的類型，區間隧道一般相對車站深層，區間狹小且鋪設了鋼軌不利于疏散，有接觸軌的還有觸電的危險，列車運行中迫停在區間隧道疏散困難，隧道中光線不足，滅火器材不足，人員最為集中，難于滅火，甚至存在一個區間兩列車的情況等等，都是不利的因素。廣州地鐵含有不少長大區間。對于長大區間，發生火災時乘客疏散難，另外長大區間一般都有中間風亭，防排煙模式復雜。如何快速處理好區間列車的火災直接關系到成百上千人的生命安全。

3 區間隧道發生火災的處理原則

（1）隧道內通風系統的控制著火區間（或通風區域）內的氣流方向與多數乘客疏散方向相反。

（2）列車中部發生火災時，列車靠近車站或聯絡通道的一端排煙，遠端送風，若列車位于兩個聯絡通道中部時按與行車一致方向送風。

（3）接到列車發生火災，5分鐘內無法判斷列車上著火點位置時以及確認列車中部火災但不能確定列車在區間的位置時按與行車一致方向送風。

（4）為確保區間隧道火災通風排煙效果，除用作乘客疏散的路徑外，其它的門、屏蔽門均應最大限度的保證關閉以防止氣流短路的現象。

（5）列車在運行時發生火災應盡量駛向前方車站，在前方車站疏散乘客、排煙和滅火。

（6）一旦出現列車發生火災且停在區間隧道內時，應立即啟動相應的火災運行模式。

4 廣州區間隧道火災的各種情況

區間隧道火災情況最多的線路共有12種情況：

情況1：列車頭部著火且停在區間內任意位置，按與行車一致的方向送風。當列車車頭著火時，乘客只能往車尾方向疏散；按照區間隧道火災處理原則，隧道內通風系統的控制著火區間（或通風區域）內的氣流方向與多數乘客疏散方向相反，即按與行車一致的方向送風。

情況2：列車尾部著火且停在區間內任意位置，按與行車相反的方向送風。當列車車尾著火時，乘客只能往車頭方向疏散；按照區間隧道火災處理原則，隧道內通風系統的控制著火區間（或通風區域）內的氣流方向與多數乘客疏散方向相反，即按與行車相反的方向送風。

情況3：隧道內的一切情況均不清楚時，按與行車一致的方向送風。隧道內的火災情況不清楚時；按照區間隧道火災處理原則，接到列車發生火災，5分鐘內無法判斷列車上著火點位置時以及確認列車中部火災但不能確定列車在區間的位置時按與行車一致方向送風。

情況4：列車中部著火且停在Z01（Y01）區域，按與行車一致的方向送風。當列車中部著火且列車靠近前方車站時，乘客往后方車站疏散比往前方車站疏散的距離遠；按照區間隧道火災處理原則，列車中部發生火災時，列車靠近車站或聯絡通道的一端排煙，遠端送風，即按與行車一致的方向送風。

情況5：列車中部著火且停在Z02（Y02）區域，按與行車一致的方向送風。當列車中部著火且列車位于區間中部時，乘客往后方車站疏散與往前方車站疏散的距離一樣遠；按照區間隧道火災處理原則，列車中部發生火災時，列車靠近車站或聯絡通道的一端排煙，遠端送風，若列車位于兩個聯絡通道中部時按與行車一致方向送風，即按與行車一致的方向送風。

情況6：列車中部著火且停在Z03（Y03）區域，按與行車相反的方向送風。當列車中部著火且列車靠近后方車站時，乘客往前方車站疏散比往后方車站疏散的距離遠；按照區間隧道火災處理原則，列車中部發生火災時，列車靠近車站或聯絡通道的一端排煙，遠端送風，即按與行車相反的方向送風。

情況7：前方列車車頭火災，后方列車停在中間風井后，按與行車一致的方向送風。兩列車同時在同一區間隧道中間風亭的兩側，前方列車車頭著火，所有乘客只能往后方車站方向疏散；按照區間隧道火災處理原則，隧道內通風系統的控制著火區間（或通風區域）內的氣流方向與多數乘客疏散方向相反，即按與行車一致的方向送風。

情況8：前方列車車尾火災，后方列車停在中間風井后，按與行車相反的方向送風。兩列車同時在同一區間隧道中間風亭的兩側，前方列車車尾著火，前車的乘客全部往前方車站方向疏散，后車的乘客往后方車站疏散；按照區間隧道火災處理原則，列車靠近車站或聯絡通道的一端排煙，遠端送風。因為該區間有中間風亭，列車著火位置靠近中間風亭，所以可以從前方車站送風，往中間風亭排煙，這樣兩邊疏散的乘客都可以避免被煙熏，因此，此時按與行車相反的方向送風。

情況9：前方列車中部著火且停在Z01（Y01）區域，后方列車停在中間風井后，按與行車一致的方向送風。兩列車同時在同一區間隧道中間風亭的兩側，前方列車中部著火且列車靠近前方車站，前車的乘客一部分往前方車站方向疏散，另一部分往后方車站方向疏散，且乘客往中間風亭疏散比往前方車站疏散的距離遠，后車的乘客全部往后方車站疏散；按照區間隧道火災處理原則，列車中部發生火災時，列車靠近車站或聯絡通道的一端排煙，遠端送風，即按與行車一致的方向送風。

情況10：前方列車中部著火且停在Z02（Y02）區域，后方列車停在中間風井后，按與行車一致的方向送風。兩列車同時在同一區間隧道中間風亭的兩側，前方列車中部著火且列車位于前方車站和中間風亭的中間，前車的乘客一部分往前方車站方向疏散，另一部分往后方車站方向疏散，顯然，乘客往中間風亭疏散與往前方車站疏散的距離一樣遠，后車的乘客全部往后方車站疏散；按照區間隧道火災處理原則，列車中部發生火災時，列車靠近車站或聯絡通道的一端排煙，遠端送風，若列車位于兩個聯絡通道中部時按與行車一致方向送風，即按與行車一致的方向送風。

情況11：前方列車中部著火且停在Z03（Y03）區域，后方列車停在中間風井后，按與行車相反的方向送風。兩列車同時在同一區間隧道中間風亭的兩側，前方列車中部著火且列車靠近中間風亭，前車的乘客一部分往前方車站方向疏散，另一部分往后方車站方向疏散，顯然，乘客往前方車站疏散比往中間風亭疏散的距離遠，后車的乘客全部往后方車站疏散；按照區間隧道火災處理原則，列車中部發生火災時，列車靠近車站或聯絡通道的一端排煙，遠端送風。因為該區間有中間風亭，列車著火位置靠近中間風亭，所以可以從前方車站送風，往中間風亭排煙，即按與行車一致的方向送風。

情況12：前方列車著火停在區間內，后方列車相對中間風井與前方列車停在同一側，按與行車一致的方向送風。兩列車同時在同一區間隧道中間風亭的同一側，前方列車著火且列車停在區間內，前車的乘客一部分往前方車站方向疏散，另一部分往后方車站方向疏散，后車的乘客全部往后方車站疏散；按照區間隧道火災處理原則，隧道內通風系統的控制著火區間（或通風區域）內的氣流方向與多數乘客疏散方向相反，即按與行車一致的方向送風。

5 探討隧道火災的處理難點

當發生列車在區間火災時，環調需要立即收集相關信息（上下行線、列車公里標、著火位置、是否有中間風亭、前后聯絡通道距離等），在短時間內要求準確的計算出火災模式；由于時間短，計算過程復雜，具體火災排煙模式計算如下：當列車在區間隧道內發生火災且停止運行時，收集全以上五個必備條件，可按照下面的三個步驟算出具體的火災模式，根據公里標，在地鐵四號線線路示意圖上確定位置，找出最靠近該公里標左右兩邊的車站端墻門或區間聯絡通道的公里標a和d（假設d>a）。將線段ad平均分成三份，分別為Z01、Z02、Z03（下行線為Y01、Y02、Y03）。根據計算出來的b和c的數值，即可判斷發生火災列車的公里標位置落在哪個區域。

具體方法如下：

說明：a、d也可以是聯絡通道

b=a+■ c=a+■

通過具體的公里標確定a和d的值；通過上面兩個公式算出b和c的值；通過上下行確定前方車站和后方車站，靠前方車站的為Z01（下行線為Y01）。

如果列車中部著火，且停在Z01（Y01）區域，則屬于情況4。

如果列車中部著火，且停在Z02（Y02）區域，則屬于情況5。

如果列車中部著火，且停在Z03（Y03）區域，則屬于情況6。

如果前方列車車頭火災，后方列車停在中間風井后，則屬情況7。

如果前方列車車尾火災，后方列車停在中間風井后，則屬情況8。

如果前方列車中部著火且停在Z01（Y01）區域，后方列車停在中間風井后，則屬于情況9。

如果前方列車中部著火且停在Z02（Y02）區域，后方列車停在中間風井后，則屬于情況10。

如果前方列車中部著火且停在Z03（Y03）區域，后方列車停在中間風井后，則屬于情況11。

如果前方列車著火停在區間內，后方列車相對中間風井與前方列車停在同一側，則屬于情況12。

但發生火災時容易導致地鐵控制中心環調在高度緊張的情況下進行計算，高度緊張容易出差錯，應急執行決策錯誤，直接導致擴大火災事故，造成更大的人員傷亡事故，所以，我們更加需要通過一些手段，對應急處置進行優化，確保決策正確，保障乘客生命安全。

6 探討隧道火災煙氣處理技術

當列車在區間隧道內發生火災且停止運行時，應急模式執行決策準確、高效，直接影響隧道火災處理結果。從地鐵隧道12種隧道氣流組織原則，如何更快更準確的做出選擇，是環調應急處置中最重要的一個環節，關系到排煙救災，盡快將煙氣直接排出隧道，直接關系到火場的乘客安全。為了準確、高效的計算出正確的火災煙氣組織模式，在傳統火災模式計算方法的基礎上，把該地鐵線路所有的隧道火災類型及其對應的火災模式預先計算出來做成一個統模式數據庫，目前地鐵四號線該地鐵線路組由我牽頭，把所有模式數據進行收集，錄入系統，并按區間分配每一位控制中心環調進行核對錄入模式，環調組通過多次的模擬實踐對比，運用傳統手算和系統計算方式進行核對，核對過程發現錯漏，及時修改，完善，確保系統結果可靠性和準確性。當該區間隧道真正火災模式時，根據當時具體的情況直接從預先計算出來的火災模式統計表中找到其對應的火災模式，并推算出IBP盤火災模式號，從而可以在最短的時間內執行正確的火災模式，保障廣大乘客的生命安全。

7 地鐵隧道火災煙氣處理技術效果

通過多次的模擬實踐對比，當接到列車火災相關信息后。通過傳統方法計算，到下發決策所需要的時間平約為3分鐘。而通過優化軟件計算，所需時間僅為1分鐘。效率提升明顯，大大縮短火災后排煙時間，優化后的軟件可以直觀清楚的顯示出來，要執行什么模式，具體中文詳細描述（包括車站，區間，模式編號），還有相應的備用模式顯示，環調可在傳統方法計算出隧道火災模式后，再以該系統進行確認模式的準確性，為當地下區間隧道發生火災時快速有效地組織排煙提供了可靠安全的依據。

參考文獻

[1]廣州市地下鐵道設計研究院.廣州市軌道交通防災總說明書[Z].2014.

[2]廣州市地鐵.控制中心環控調度手冊（四、五、六號線）[Z].2016.

[3]廣州地鐵控制二中心應急處理程序[Z].廣州地鐵控制中心，2016.

[4]張偉，姜韋華，張衛國.城市地下交通隧道火災的防護[Z].2002.