地鐵火災環境下人員疏散時間計算方法的比較研究

張波 仝煒

摘要：地鐵火災事故是造成地鐵群死群傷的主要原因之一，對地鐵列車火災條件下的人員疏散時間計算進行研究，提出有效的消防措施和疏散預案，確保發生火災時人員能夠在最短的時間內采用最佳的疏散方式疏散至安全地帶，對預防和減少因地鐵火災而造成的群死群傷事故的發生。本文通過對國內外地鐵火災時人員疏散時間計算方法進行對比分析，并以某車站為案例進行計算，分析國內外地鐵火災人員疏散的優缺點和各自的不足之處，相關研究成果可作為地鐵站規劃和安全場地設計的重要參考。

Abstract： The subway fire accident is one of the main causes of group death and injury in subway. The calculation of the evacuation time of the subway train under fire conditions is carried out， and effective fire prevention measures and evacuation plans are proposed to ensure that personnel are able to evacuate to a safe zone in the shortest possible time using the best evacuation method in the event of a fire to prevent and reduce the occurrence of mass casualties caused by subway fires. This paper compares and analyzes the calculation method of evacuation time of subway fires at home and abroad， and calculates the advantages and disadvantages of the evacuation of subway fires at home and abroad and their respective deficiencies. Relevant research results can be used as an important reference for subway station planning and safety site design.

關鍵詞：地鐵火災；人員疏散；計算方法；比較研究

Key words： subway fire；personnel evacuation；calculation method；comparative study

中圖分類號：U231；U298 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0106-02

0 引言

地鐵是一個城市的交通動脈，其運客能力強，不受任何天氣影響，方便快捷等優點成為緩解交通問題的最佳措施，地鐵建設對城市發展有著積極的促進作用。然而，地鐵車站由于其環境的特殊性，一旦發生火災，將造成大量人員傷亡和財產損失。地鐵火災環境下人員疏散研究對降低火災危險性有著重要意義[1]。國內外針對該問題做了大量研究，例如：王彥富[2]構建了給予網絡優化計算的火災環境下地鐵站人員疏散模型，并以南京某地鐵站為例，驗證了模型的可用性；Jae Seong Roh采用火災模擬和疏散模擬相結合的方法對地鐵列車火災中PSD和通風對乘客生命安全的影響進行了評價。然而目前國內外關于地鐵火災環境下人員疏散時間計算方法的比較研究尚屬空白。本文研究成果可作為地鐵站規劃和安全場地設計的重要參考。

1 地鐵火災時人員疏散時間計算方法

在地鐵火災發生時，人員安全疏散的設計是地鐵防火設計中必不可少的，因為只有合理的設計布局才能夠最大程度上降低地鐵火災發生時造成的人員傷亡，然而國內外地鐵設計標準存在著不同的差異。人員疏散時間也不相同，下面進行對比一下。

1.1 國內地鐵設計標準中的有關規定

在地鐵火災發生時，要在火災威脅到站內人員人身安全之前安全疏散到安全區域，只有這樣才能保證火災不會造成人員的傷亡。目前我國使用的《地鐵設計規范》（GB50157—2003）對地鐵站火災人員疏散做出規定，要求地鐵站樓梯出口設計必須保證地鐵運行高峰期間列車乘客和工作人員的火災疏散時間不得超過6min，其計算公式如下：

1.2 美國NFPA130標準人員疏散方法

美國軌道交通系統NFPA130標準規定地鐵站應有足夠的出口容量，保證站臺內所有人員在4min內完成火災疏散，并定義了總疏散時間以及步行時間、流動區等待時間等概念及計算方法，分別如下：

①步行行走時間T的計算。

步行行走時間指地鐵站內出口線路上的行走時間之和與人員行走速度的比值。計算方法如式（2）所示。

由式（2）～式（6）可見，人員火災疏散總時間為Ttotal，該方法更加具體的考慮了其他因素對人員疏散帶來的影響。與我國的《規范》相比，美國的規范比我國考慮得更加細致與全面，在計算人員撤離站臺時間基礎上，還增加了不可預見因素對人員疏散總時間的影響的考慮。

2 案例分析

為了比較上述兩中地鐵火災人員疏散時間計算方法的優劣，本文以某市地鐵站為例，分別采用兩種方法進行計算比較。該地鐵站采用島式結構，其結構如圖1所示。

根據圖1可以看出，東西站廳分別位于車站的兩側，與站臺之間沒有分開。站廳層與站臺之間通過兩個樓梯連接；車站內總共有三個出入口，其中西站廳有兩個出入口（A和C）直達地面，東站廳只有一個出入口（B）直達地面。

該車站的防排煙措施情況為：①站臺和站廳均未設置防排煙垂壁；②站臺和站廳的樓梯口處缺少擋煙垂壁；③站臺的出入口和站廳間缺少防火門及防火卷簾。

列車尺寸19.5m×2.65m×3.509m，采用6輛編組；若按照每輛車廂載客量250人/輛計算，那么6輛合計載客量為1500人（Q1）；站臺內乘客和工作人員總數按200人（Q2）計算。假設火災發生時只有一輛列車停靠該站臺，需疏散人數為1700人。

2.1 按我國標準計算疏散時間TS

該車站設有2臺自動扶梯，疏散樓梯數量為2個，寬度均為12m，根據公式（1）可計算人員疏散時間為：

由計算結果可以知道，撤離站臺所需要的時間3.86分鐘，滿足規定6分鐘內人員撤出站臺的要求。

2.2 按照美國標準計算疏散時間Ttotal

假設發生火災的部位為站臺中部，根據公式（2）～（6）計算疏散路徑為站臺中部至C出口的人員疏散時間Ttotal。其計算過程如表3和表4所示。

①站臺中部至C出口所需要時間，根據式（3）計算站臺流動區的流動時間為：

由于該車站沒有其他的緊急出口，站內乘客的疏散途經只能是先從站臺樓梯撤離到站廳后再向外疏散。假設從站臺疏散到2個站廳的客流量分別為站臺總客流量的一半，即1700/2=850人。根據式（3）計算站廳出口區的流動時間Fc，為：

②站臺中部至地面C出口的每個流動區所需的時間，根據公式（4）～（5）計算站臺出口處及展廳出口需要等待的時間，站臺出口處等待時間：

以上分析計算結果表明，在計算基本假設相同的情況下，我國標準計算方法計算的地鐵火災人員疏散時間顯著小于美國美國NFPA130標準的計算的疏散時間。

3 結論

通過對我國《規范》計算疏散時間和美國NFPA130標準計算疏散時間對比研究得出以下結論：①我國現有的《地鐵設計規范》中有關于地鐵火災情況下人員的疏散存在不足之處。我國的地鐵人員疏散時間的計算忽略了流通區人員的等待時間，也忽略了在人員撤離時不同路線對疏散時間帶來的延誤。②當地鐵站臺發生火災時，要保證車站人員在規定的時間內撤離到安全區域。地鐵火災環境下人員若未疏散到安全區域，則依然有被有毒煙氣傷害的可能，在疏散時間計算時應給予關注。③通過對國內外關于人員安全疏散時間的計算對比，雖然我國疏散時間比國外疏散時間較短，但是并不是把人員疏散到絕對安全區域。

參考文獻：

[1]楊坦，吳睿，王超，汪洋.GM（1，1）模型的改進及其在火災致死人數預測中的應用[J].重慶科技學院學報（自然科學版），2017，19（06）：83-85.

[2]王彥富，蔣軍成.地鐵火災人員疏散的研究[J].中國安全科學學報，2007（07）：26-31，180.

[3]王芳.地鐵火災事故人員應急救援安全疏散研究[D].北京交通大學，2015.