鐵路及地鐵隧道內列車火災疏散模式調研與分析

陳國棟 趙 航

(1.中鐵二院工程集團有限責任公司， 成都 610031; 2. 西安市軌道交通集團有限公司， 西安 710016)

《交通強國建設綱要》提出，建設城市群一體化交通網，推進干線鐵路、城際鐵路、市域(郊)鐵路、城市軌道交通融合發展，提高交通防災抗災能力、強化交通應急救援能力。受城市建成區建構筑物較多、生態環境保護等因素影響，長大隧道方案在新建城際鐵路的設計過程中更受地方政府及設計單位的青睞，如位于粵港澳大灣區的深惠城際大鵬支線，便采用全線地下敷設的建設方案。

由于隧道內環境封閉，隧道火災煙氣大、溫度高，疏散、滅火及救援較為困難[1-2]。李奎[3]等基于公開文獻對國內外鐵路隧道運營期事故進行了統計，其中列車火災事故占統計事故總數的50%；陳佳樂[4]等統計了國內外地鐵火災及人員的傷亡情況，發現2000-2020年間發生的地鐵火災事故最多，將近120起，其中國外84起，國內34起，累計傷亡2 563人。因此可見，隧道內火災具有概率相對較高、危害大的特點，針對列車火災的疏散救援設計十分重要。

隧道內列車火災的防災疏散救援可分為定點疏散模式和隨機疏散模式[5]。干線鐵路、城際鐵路、市域(郊)鐵路、地鐵對此已有相應的規定和工程案例，但尚未見系統的梳理和對比分析。此外，隨著城際鐵路地下化的發展趨勢，城際鐵路長大隧道大量出現，部分地區的城際鐵路在功能定位方面屬于城際鐵路，但其運量大、行車間隔短、服務水平高的特征又具有市域鐵路或地鐵的特點，故而此類長大鐵路隧道的防災救援標準在工程建設過程中存在一定爭議。基于此有必要對鐵路及地鐵隧道列車火災防災疏散救援的技術標準及工程案例進行調研，系統梳理并進行對比分析。

1 列車火災疏散模式分析

1.1 定點疏散

當列車在隧道內發生火災時，控制列車駛出隧道進行疏散；當列車不能駛出隧道時，控制列車停靠在緊急救援站或車站進行疏散和救援。定點疏散[6]模式不考慮帶火列車在隧道洞內停靠，因此洞內通風設計不考慮火災排煙，但要求列車具備足夠的帶火運行能力，在殘余運行時間內應駛出隧道或停靠在車站、緊急救援站，同時，著火車廂與安全車廂應有效隔離，隔斷措施在列車帶火運行期間應保持足夠的耐火性能。此外，帶火列車停靠后，緊急救援站或車站內的排煙系統應及時抽排火災煙氣，保障人員在安全時間內全部撤離。

1.2 隨機疏散

若火災列車在鐵路隧道內無條件駛出洞外或停靠車站、緊急救援站，則只能選擇就地停車進行隨機疏散[7]。但當采用隨機疏散模式設計的工程發生列車火災時，若火災列車可駛入車站或列車在站內發生火災，也會要求火災列車優先在車站內疏散[8]，該工況實際也屬于隨機疏散。顯然，隨機疏散可在區間隧道任意位置緊急停靠疏散救援，也可停靠在車站地段進行疏散救援。因此，廣義上隨機疏散可認為列車在隧道內發生火災時，首先考慮行駛至洞外或車站進行疏散，無條件時在區間隧道內就地停車疏散。該模式未強制要求列車帶火運行至車站或緊急救援站，對列車帶火運行、車廂隔斷耐火性能要求相對較低，但由于火災列車仍有可能在車站停靠，車站內排煙系統性能要求應與定點疏散模式一致。當帶火列車在洞內停靠并疏散人員時，需設計合理的洞內通風排煙方式實現人煙分離，疏散人員應在可用安全疏散時間內到達安全地點。為避免影響追蹤列車的安全，長大區間隧道應根據行車間隔增設中間風井，使追蹤列車位于無煙區，理論上達到每個通風區段僅有一列車。

1.3 定點疏散與隨機疏散對比

定點疏散與隨機疏散對比如表1所示。

表1 定點疏散與隨機疏散對比表

由表1可知，應根據相關規范和工程特征盡早、慎重確定疏散模式，以便于開展設計工作。需要指出的是，隨機疏散會導致工程投資明顯增加，但帶來的防災疏散救援能力增益卻不一定顯著。有研究[9]表明，對于雙洞分修的城際鐵路隧道(火災規模15 MW)，帶火列車在隧道內隨機停車的危險性較大，較難實現人煙分離，與定點疏散相比，人員安全疏散時間大大增加。因此，若有工程采用此種模式修建鐵路隧道，應對其安全性進行詳細論證。

2 主要技術標準對比分析

對干線鐵路、城際鐵路、市域(郊)鐵路及地鐵的防災救援相關規范標準及適用條件進行調研，系統梳理并對比分析如表2所示[10-13]。

表2 不同規范列車火災疏散模式對比表

由表2可知，干線鐵路隧道及城際鐵路隧道列車火災均采用定點疏散模式，將火災列車駛出隧道外或在隧道內緊急救援站處定點停車疏散人員和消防救援；地鐵及地鐵快線列車火災主要采用隨機疏散模式；市域鐵路列車火災疏散救援優先采用定點疏散模式，但要求區間隧道設置防災通風排煙系統。

針對城際鐵路隧道與地鐵、市域鐵路隧道在防災救援技術標準上存在的不同，從車輛性能、列車車廂內疏散安全性、殘余運行能力等方面對產生理念分歧的原因進行了深入分析，結果如表3所示。

表3 城際鐵路隧道與地鐵、市域鐵路隧道防災救援技術標準差異對比表

由表3對比分析可知：

(1)城際鐵路隧道、市域鐵路隧道及地鐵隧道列車火災時均存在列車拉出洞外或停靠于緊急救援站(鄰近車站)疏散救援的情況。

(2)地鐵、市域鐵路和快速軌道交通隧道考慮到著火列車可能無法駛入臨近車站，規定區間應設置防排煙系統；而城際鐵路僅要求隧道區間段停靠非火災事故列車，故區間隧道設置非火災事故的通風系統。

(3)從車輛性能來看，城際鐵路車廂間可設置防火隔斷門，以隔絕火災煙氣對臨近車廂的影響，保證列車災后運行時間，將列車駛入車站進行疏散救援；而地鐵考慮到車內火災規模小、站間距小、正常災后運行能力強，優先將列車駛入車站進行疏散救援，但考慮了列車無法駛入車站時就地停車疏散救援的情況。

(4)從殘余運行能力來看，二者均能夠保證在短時間內駛入車站，但地鐵考慮了火災與接觸網斷電兩個小概率事件同時發生的情況，因此規定了隨機疏散救援的工況，更為保守。

(5)列車火災規模地鐵一般習慣取5 MW為偏于安全設計，考慮1.5倍的安全系數，即按7.5 MW開展防災疏散救援設計；城際鐵路和市域鐵路火災規模一般取15 MW，火災規模是地鐵的2倍，產煙量較地鐵大，若采用隨機疏散模式，區間隧道內火災排煙較地鐵更為困難。

3 鐵路及地鐵隧道疏散模式調研分析

對干線鐵路、城際鐵路、市域鐵路及地鐵隧道的疏散模式設計進行調研，結果如表4所示。

表4 各類鐵路及地鐵隧道的疏散模式設計調研表

由表4可知：

(1)國內外鐵路隧道列車火災工況均主要采用定點疏散模式，按間距不大于20 km設置緊急救援站，救援站采用半橫向排煙系統及時抽排火災煙氣，實現“人煙分離”；緊急救援站之外的一般地段，基本不考慮火災列車的隨機疏散。

(2)我國新建城際鐵路隧道列車火災主要利用地下車站作定點疏散點，組織人員疏散和消防救援。但在《鐵路隧道防災疏散救援工程設計規范》頒布前，也有部分城際鐵路隧道參照《地鐵設計規范》采用隨機疏散的模式，并于區間設置中間風井。

(3)市域鐵路隧道防災設計主要采用隨機疏散模式，除利用地下車站進行緊急疏散外，區間隧道一般采用火災縱向通風排煙方式。此外，部分水下圓形盾構隧道，也利用拱部富余空間設置排煙道，實施半橫向排煙。

(4)地鐵及地鐵快線發生火災事故時，都盡可能將列車駛入前方車站，在前方車站疏散乘客，利用前方車站的消防設施滅火和排煙。區間隧道一般設置縱向通風排煙系統，以適應火災列車隨機停車疏散；對于長大區間且存在列車追蹤的情況，通過增設中間風井來保證追蹤列車乘客的安全疏散。

4 結論

本文通過調研鐵路及地鐵隧道防災疏散救援的相關規范及工程案例，對列車火災的疏散模式進行系統梳理和對比分析，得出主要結論如下：

(1)不同的列車火災疏散模式對設計的需求不同：定點疏散模式下列車帶火運行、車廂隔斷耐火性能等應滿足防災疏散救援需求，隨機疏散模式下洞內火災通風應滿足防災疏散救援需求，且應在長大區間內設中間風井以保障追蹤列車的安全。應根據相關規范和工程特征盡早、慎重選擇疏散模式，以便于開展設計工作。

(2)干線鐵路隧道及城際鐵路隧道列車火災疏散救援均采用定點疏散模式；地鐵及地鐵快線列車火災疏散救援主要采用隨機疏散模式；市域鐵路列車火災疏散救援優先采用定點疏散模式，但要求區間隧道設置防災通風排煙系統。

(3)城際、市域鐵路火災規模是地鐵區間的2倍，采用隨機疏散模式時區間隧道火災排煙較地鐵更為困難。

(4)從工程案例來看，各類工程采用的疏散模式與規范基本匹配，但在《鐵路隧道防災疏散救援工程設計規范》頒布之前，部分城際鐵路隧道也有參照《地鐵設計規范》采用隨機疏散模式的，于區間設置中間風井。此外，部分水下圓形盾構隧道也有利用拱部富余空間設置排煙道、隧底富余空間作為疏散廊道、實施半橫向排煙的工程案例。