城際鐵路區(qū)間火災(zāi)救援策略研究

摘要：

隨著干線鐵路、城際鐵路、市域鐵路、城市軌道交通“四網(wǎng)融合”成為未來的趨勢，對各類鐵路的防災(zāi)救援方案研究成為工程實施重要前置條件。本文介紹了鐵路隧道規(guī)范以及軌道交通規(guī)范體系中關(guān)于區(qū)間火災(zāi)救援的分歧和共識，通過對區(qū)間火災(zāi)救援邏輯的模擬和分析，提出了城際鐵路區(qū)間火災(zāi)救援思路和設(shè)計方案以及一些安全加強保障措施。

關(guān)鍵詞：

城際鐵路；地鐵；區(qū)間火災(zāi)救援

一、現(xiàn)狀分析

（一）背景

打造軌道上的都市圈，構(gòu)建以軌道交通為骨干的通勤圈，推動干線、城際、市域鐵路、城市軌道交通“四網(wǎng)融合”成為未來發(fā)展趨勢。2020年國家發(fā)改委批復(fù)粵港澳大灣區(qū)城際鐵路建設(shè)規(guī)劃，要求進一步加大城際鐵路建設(shè)力度，做好與大灣區(qū)內(nèi)高鐵、普速鐵路、市域（郊）鐵路等軌道網(wǎng)絡(luò)的融合銜接，形成“軸帶支撐、極軸放射”的多層次鐵路網(wǎng)絡(luò)。由于“四網(wǎng)融合”的目標對公交化運營鐵路與地鐵定義越來越模糊，而鐵路與地鐵規(guī)范體系對區(qū)間防災(zāi)策略有不同規(guī)定，公交化運營城際鐵路的行車間隔、站間距等指標介于鐵路和地鐵之間。為指導(dǎo)大灣區(qū)城際鐵路合法、合規(guī)、經(jīng)濟、安全建設(shè)，采用何種區(qū)間疏散策略是目前亟待明確的事項[1]。

隧道事故主要分三種。熱事故：由火災(zāi)引發(fā)爆炸、有毒煙氣釋放；阻塞事故：列車失去動力停在區(qū)間，如撞車、脫軌等；其他事故：水災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害等。研究認為，與脫軌、水災(zāi)等事故相比，鐵路隧道為封閉管道，發(fā)生火災(zāi)后發(fā)展速度快、排煙困難、空間逼仄、可視性差，容易引起乘客慌亂，對組織疏散非常不利。如果燃燒的火車停在隧道里，組織疏散和營救乘客是非常困難的。《國際鐵路聯(lián)盟》將隧道中的主要危險描述為火災(zāi)、碰撞和脫軌，本文主要對區(qū)間火災(zāi)事故進行探析。

（二）目前大灣區(qū)珠三角城際設(shè)計執(zhí)行情況

1.已運營線路

廣清、佛肇、穗莞深城際區(qū)間未設(shè)置機械排煙；莞惠、東環(huán)一期城際設(shè)置機械排煙。部分線路執(zhí)行《地鐵設(shè)計規(guī)范》，采用區(qū)間排煙，部分線路未設(shè)置排煙。

2.在建線路

廣佛東環(huán)二期、琶洲支線、廣清二期、廣清北延、新白廣二期區(qū)間未設(shè)置機械排煙；廣佛南環(huán)、佛莞城際設(shè)置機械排煙。自2017年《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計規(guī)范》（TB10020-2017）頒布后，除佛莞和南環(huán)受工程實施條件影響均取消了區(qū)間風(fēng)井及區(qū)間排煙[2]。

二、鐵路規(guī)范體系與地鐵規(guī)范體系對比分析

（一）規(guī)范體系對比

對于區(qū)間火災(zāi)事故，鐵路規(guī)范體系為“定點”救援，認為在區(qū)間火災(zāi)工況下，列車殘余運行能力能夠滿足其行駛到隧道洞外或緊急救援站。列車在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，要控制列車駛出隧道進行疏散；當(dāng)列車不能駛出隧道，應(yīng)控制列車停靠在緊急救援站進行疏散和救援。地鐵規(guī)范體系是“定點+隨機”，著火列車優(yōu)先行駛到車站、室外疏散。當(dāng)著火列車失去動力阻塞在區(qū)間時，應(yīng)立即就地組織疏散，同時聯(lián)動開啟兩端的風(fēng)機對事故區(qū)間進行排煙，保證對向隧道為正壓，乘客按指令迎新風(fēng)方向通過最近聯(lián)絡(luò)通道向?qū)ο蛩淼朗枭ⅰ?/p>

（二）兩種規(guī)范體系側(cè)重點分析

鐵路規(guī)范體系認為“定點救援”安全性更有保障，主要考慮救援站救援條件比在隧道內(nèi)組織救援更有利，而列車發(fā)生火災(zāi)且失去動力行駛不到鄰近救援站概率很小，如《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計規(guī)范》條文說明3.0.5。地鐵規(guī)范體系為“定點+隨機”，優(yōu)先考慮“定點”，主要考慮列車發(fā)生火災(zāi)且被迫停留隧道雖是小概率事件，但危害和影響大，應(yīng)予以完善[3]。

三、大灣區(qū)城際區(qū)間疏散策略研究

（一）“定點救援”可行性分析

“定點救援”方案可行性主要取決于列車火災(zāi)工況條件下繼續(xù)帶火運行到達“定點”的能力；列車火災(zāi)工況條件下帶火運行期間人員的安全性；著火列車隨機停車疏散可靠性；追蹤列車是否受帶火運行列車煙氣影響產(chǎn)生危害。

1.列車火災(zāi)工況條件下繼續(xù)帶火運行到達“定點”能力

根據(jù)《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計規(guī)范》3.0.5認為防災(zāi)疏散研究只按照在同一段時間內(nèi)，同一列車只有1處動力車發(fā)生火災(zāi)，即動車組喪失1/4的動力。《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援技術(shù)標準研究》認為事故列車的殘余運行速度約為80km/h，運行時間約為15min，其運行距離約為20km。因此，當(dāng)事故列車運行在長度超過20km的隧道中時，不能完全離開隧道，需要設(shè)置有利于停車和疏散的“緊急救援站”，以滿足事故列車無法離開隧道時停車和疏散的情況，減少災(zāi)害和事故[4]。

圣哥達隧道的安全研究人員根據(jù)概率比較法，通過模擬分析，對比了列車在不同距離無法到達“緊急救援站”的概率。表明如果“緊急救援站”的距離按30km考慮，則列車出事后不能到達的幾率是20km間距的3000倍，而列車間距在20km的情況下，不能到達的幾率僅為間距12km的4倍。

綜上分析，除了設(shè)置全隧道“緊急救援站”，隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)事故列車總是有不能到達“緊急救援站”幾率，而對于長度57km的圣哥達隧道，行進在隧道內(nèi)列車發(fā)生火災(zāi)事故后，列車不能到達隧道內(nèi)設(shè)置的緊急救援站幾率隨著救援站個數(shù)增加呈現(xiàn)降低趨勢，但設(shè)置兩座緊急救援站使幾率由顯著降低到緩慢降低轉(zhuǎn)折點，這個轉(zhuǎn)折點就是圣哥達隧道設(shè)置緊急救援站的依據(jù)，圣哥達隧道在Sedrun和Faido設(shè)置了緊急救援站。目前大灣區(qū)城際在建線最長區(qū)間約9.6km，不能到達疏散“定點”概率極低[5]。

2.列車火災(zāi)工況下帶火運行期間人員安全性

火災(zāi)發(fā)生后，人員是否有足夠時間疏散到相對安全區(qū)取決于列車運行至疏散救援定點時間+人員在定點疏散時間≤火災(zāi)發(fā)生后可用安全疏散時間（火災(zāi)危險來臨時間）。根據(jù)《廣州十八、二十二號線長大區(qū)間疏散專題報告》（中國建科院）模擬成果，火災(zāi)發(fā)生后可用安全疏散時間為580s。

人員定點疏散時間為240s，列車運行至疏散救援定點可用時間：580s-240s=340s（車廂玻璃破裂時間為400s）。大灣區(qū)四條城際線最長區(qū)間為9.6km，小于20km，最長運行時間為4分52秒（1節(jié)車輛失去動力工況下運行時間為4分58秒），小于安全可用時間5分40秒（580s-240s=340s）。上述各項設(shè)計均符合《城際鐵路設(shè)計細則》要求，定點疏散的可靠性較高。帶火運行列車的人員安全保障：車廂內(nèi)的移動火災(zāi)荷載比較低，乘客可以用滅火器撲滅；火災(zāi)時司機通過廣播系統(tǒng)組織旅客轉(zhuǎn)移到安全車廂；車廂連接處設(shè)置隔離門，耐火完整性及絕緣性為15min；按行駛時間最長區(qū)間8.6km及故障車100km/h核算，列車駛?cè)肭胺杰囌緝H需5min。因此，人員在帶火運行列車上，安全有較好保障。

3.著火列車隨機停車疏散可靠性

（1）隨機救援疏散及通風(fēng)排煙方案。最不利工況：列車中部發(fā)生火災(zāi)，有一半人員在煙氣下風(fēng)向疏散，難以保障該部分人員疏散安全性。緊急狀態(tài)下司機易誤判，若未能正確啟動相應(yīng)排煙模式，將造成災(zāi)難性后果，車頭、車尾火災(zāi)則有一定優(yōu)勢[6]。

（2）區(qū)間隧道隨機疏散安全性。根據(jù)《深圳龍大城際大鵬支線隧道防災(zāi)專題》成果：當(dāng)橫通道間距為500m時，人員全部疏散到安全隧道的必需時間為17min；當(dāng)橫通道間距為300m時約14min。火災(zāi)危險來臨時間580s（5.66min）遠小于17min，因此隨機疏散在最不利工況下較難保證全部乘客疏散安全性。

4.追蹤列車是否受帶火運行列車煙氣影響產(chǎn)生危害

（1）追蹤列車安全性分析。根據(jù)《廣州十八、二十二號線長大區(qū)間疏散專題報告》研究成果：列車行駛時，風(fēng)向與列車運行方向一致，火災(zāi)列車帶火運行時煙氣僅相對于車廂環(huán)狀空間向后流動，但相對追蹤列車仍向前流動，煙氣不會危及追蹤列車[7]。

（2）追蹤列車疏散乘客。列車在區(qū)間發(fā)生火災(zāi)時，列車應(yīng)駛至前方鄰近車站疏散，追蹤列車應(yīng)立即有組織停車，可向安全隧道內(nèi)疏散或退站清客，疏散時間、安全性可控。

（二）提升保障措施

鑒于目前城際鐵路與地鐵界限越來越模糊，城際也具備公交化運營特點，城際鐵路在滿足現(xiàn)行規(guī)范前提下，可考慮部分采取措施，進一步提升安全性。

1.區(qū)間防排煙

（1）無列車追蹤區(qū)間：考慮車頭和車尾火災(zāi)，開啟前后車站隧道風(fēng)機進行縱向通風(fēng)排煙，盡快把煙氣排至地面，乘客迎著新風(fēng)方向疏散，保證2m/s風(fēng)速。

（2）有列車追蹤區(qū)間：列車車頭火災(zāi)時，開啟前后車站隧道風(fēng)機進行縱向通風(fēng)排煙，盡快把煙氣排至地面，乘客迎著新風(fēng)方向疏散，保證2m/s風(fēng)速[8]。

（3）有列車追蹤區(qū)間：列車車尾火災(zāi)時，考慮保證后方非事故列車乘客安全，隧道通風(fēng)系統(tǒng)仍沿行車方向縱向排煙，但事故列車乘客在煙氣中疏散存在風(fēng)險。

2.消火栓系統(tǒng)

區(qū)間消火栓系統(tǒng)作為保障性措施，當(dāng)區(qū)間發(fā)生火災(zāi)，疏散初期不考慮使用消火栓系統(tǒng)。疏散后期，消防專業(yè)人士根據(jù)實際情況采用區(qū)間消火栓系統(tǒng)對列車、接觸網(wǎng)、隧道火災(zāi)進行滅火和消煙，降低火災(zāi)風(fēng)險[9]。

3.接觸網(wǎng)

為減少接觸網(wǎng)拉弧引起的事故，地下段采用剛性接觸網(wǎng)，剛性接觸網(wǎng)無張力不存在斷線風(fēng)險，可靠性高。對設(shè)置柔性接觸網(wǎng)高架區(qū)段，車站附近接觸網(wǎng)設(shè)置中性區(qū)，設(shè)置列車禁停標志，可有效保證接觸網(wǎng)的安全性和可靠性。接觸網(wǎng)、匯流排、銅絞線（附加導(dǎo)線）等采用不燃、難燃設(shè)備及材料。

結(jié)語

隨著城際鐵路公交化運營、地鐵市域快線的發(fā)展以及四網(wǎng)融合等越來越普遍，如何做到安全、經(jīng)濟、合法、合規(guī)必將成為后續(xù)工程研究的重點。本文僅通過對相關(guān)規(guī)范的分析以及火災(zāi)事故的煙氣模擬，對后續(xù)城際鐵路的建設(shè)提供一種合理化建議。

參考文獻

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作者簡介：

陳華松（1989- ），男，漢族，河北清河人，本科，中級工程師，研究方向：城際、地鐵建筑設(shè)計與防災(zāi)。