超深地鐵車站建筑疏散要點初探

劉一楊，魯德欣，王源

（1.中電建成都建設投資有限公司，四川 成都 611134；2.中電建重慶勘測設計研究院有限公司，重慶 401329；3.中鐵二院工程集團有限公司，四川 成都 610014）

1 前言

近年來，我國的軌道交通事業發展迅速，在城市化和交通擁堵問題的背景下，軌道交通已成為我國城市公共交通建設的主要方向之一。我國政府大力推動軌道交通建設，加強對基礎設施的投入。截至2023 年3 月，我國已有52 個城市開通了地鐵，地鐵運營規模位居世界前列。

隨著地鐵持續加快發展建設，陸續有地區出現三線、四線甚至四線以上的換乘車站，且車站埋深也隨著換乘線路的增加，不斷突破埋深記錄。在地鐵為人們帶來越來越多的便利的同時，由于地鐵車站的開發利用具有開挖深度大，平面構成復雜，功能用途多樣以及地下空間的封閉性等特點，一旦發生災害，便有可能造成嚴重的傷亡事故。地鐵車站的疏散可分為站臺疏散、站廳疏散以及區間疏散等，而對于超埋深的地鐵車站，站廳及區間的疏散與普通車站無異，站臺疏散存在較大差異，且其安全疏散目前仍然缺少相應的規范規定。疏散空間設計與建筑設計高度統一，在前期設計中，建筑師更應提高安全意識，對各類規范中對疏散要求應反復斟酌，滿足功能的同時兼顧安全疏散，做到實用性與安全性的高度統一。

本文依托成都軌道交通18 號線三期騾馬市站，從建筑設計層面就有關超深地下車站站臺至站廳疏散設計方面有關要點進行初步探討，供今后有關車站設計參考。

2 工程概況

本案例為18 號線三期騾馬市站，站點位于四川省成都市金牛區騾馬市商圈，為已運營地鐵1 號線、4 號線及擬建地鐵10 號線、18 號線四線換乘站，埋深由深至淺分別為1 號線（地下二層）、4 號線（地下三層）、10 號線（地下四層，局部五層）、18 號線（地下六層），既有1、4 號線為“L”型節點換乘，在建10、18 號線為同樣為“L”型節點換乘，四線整體呈“Z”字型四線換乘（圖1）。

圖1 車站縱剖面圖（來源：作者自繪）

18 號線騾馬市站基坑深度達45.5m，為國內最深明挖法地鐵車站基坑，由此帶來一系列區別于普通埋深車站的問題，是本文探討的主要內容。

3 疏散重難點問題

3.1 超深車站站廳至站臺疏散時間問題

本案例中，站廳（地下二層）至站臺（地下六層）提升共計五層，現行《地鐵設計規范》（GB50157-2013）第28.2.12 條中明確“提升高度不超過三層的車站，乘客從站臺層疏散至站廳公共區域或其他安全區域的時間……”，即地鐵設計規范中有關站臺疏散的問題并不適用于本案例。不適用于提升高度三層及三層以上車站的主要原因在于，地鐵規范中計算公式為：

式中，Q1為遠期或客流控制期中超高峰小時1 列進站列車的最大客流斷面流量（人）；Q2為遠期或客流控制期中超高峰小時站臺上的最大候車乘客（人）；A1為一臺自動扶梯通過能力[8190 人/（min·m）]；A2為疏散樓梯通過能力[3700 人/（min·m）]；N 為自動扶梯數量（不包括反向運行的自動扶梯）；B 為疏散樓梯的總寬度（m），每組樓梯的寬度應按0.55m 的整倍數計算。

可以看出，本公式中主要考慮的疏散人員為一列車乘客和站臺上候車乘客，除以樓扶梯的通過能力，可以得到所有需要疏散的人員通過樓扶梯某一橫斷面所需要的全部時間。而實際疏散中，人員疏散是線性的，疏散時間應為全部人員通過樓扶梯上某一斷面的時間加人員在樓扶梯上行走的時間。在一般兩層或三層站中，由于樓扶梯高度普遍較低，以一般標準站5.1m提升高度為例，扶梯運行速度1.0m/s，扶梯為30°傾角，可計算得到從下工作點提升至上工作點共需10.2s。在疏散允許時間6min 內，樓扶梯上停留的時間帶來的計算誤差僅為2.8%，在實際人員疏散中由于其他客觀因素較多（如人員相對扶梯存在相對速度而導致人員疏散絕對速度大于扶梯的運行速度等），該誤差可忽略不計。故一般提升高度車站，僅需要計算需要疏散的人員通過樓扶梯上某一個斷面的時間，即樓扶梯的通過能力滿足疏散要求即可。

本文案例中，站廳至站臺的樓扶梯提升高度達23.06m，在此提升高度下，正常運行情況下，經計算，人員從下工作點乘坐扶梯至上工作點所需時間約為46s，在疏散時間計算中不可忽視其帶來的影響，地鐵設計規范中有關站廳至站臺疏散計算的相關規定，并不適用于本案例。

為理論上認證本案例中站廳至站臺疏散問題，本案例中參考《地鐵安全疏散規范》（GB/T 33668-2017）5.4 中有關疏散計算的規定來驗證。即應滿足：

式中，TS,1為探測警報時間及人員預動作時間之和，取1min；TS,2為人員疏散至樓扶梯入口所需時間，按計算，其中LP為站臺內疏散起始點距離樓扶梯入口最遠點的距離,本案例中取46m，V 為人員平均水平運動速度，本例中取值66m/min，可計算得TS,2=0.7min；TS,3為疏散人員通過樓扶梯所需時間，按計算，其中Q 為火災必須疏散人員，包含1 列車進站的最大斷面客流以及在站臺上候車的所有乘客，本案例取2047 年遠期早高峰客流（數據來源《成都軌道交通18 號線三期工程初步設計客流預測（最終稿）》（中國地鐵工程咨詢有限責任公司2019 年7 月）），經計算取1502 人；A1、N1分別為自動扶梯通過能力112 人/min·m、與疏散方向相同的用于疏散的自動扶梯數量，本案例中取N1=5 臺；A2為自動扶梯停運用做步梯的通過能力，這里取65 人/h，N2為停運做固定疏散樓梯的自動扶梯數量，本案例中取5 臺；A3、B3分別為樓梯的通過能力以及樓梯的總寬度（取0.55m 的整倍數），本案例中分別通過能力取62 人/h，樓梯寬度計1.65m；經計算得到TS,3=1.7min，TS,4為樓扶梯上平均滯留時間，按進行計算，其中為起火樓層內的樓扶梯有效長度，本案例中提升高度23.06m 對應有效長度為46.12m，VS為人員在樓扶梯上的絕對運動速度，考慮人在自動扶梯上的相對速度（取人員在樓梯的上行速度0.62m/s），扶梯的輸送速度0.5m/s 可得絕對速度VS=0.62+0.5=1.12m/s，故可得TS,4=0.7mim；TS,5為通道的非均勻性偏差時間，按TS,5=LC/V 進行計算，其中，LC為站臺層用于疏散的任意兩組相鄰的、可發現的樓扶梯之間的距離的最大值，本案例中為35.3m；V 為平均水平行走速度66m/min，由此可算得TS,5為0.5min。

據此可得TS=1+0.7+1.7+0.7+0.5=4.6min ＜6min，可滿足相關規范要求。

同時，由上述計算分析可知，在多項影響站廳至站臺疏散時間的因素中，除了事故中本身疏散人數本身的帶來的影響，影響疏散時間的最大因素是人員的提升高度，減少提升高度可有效減少疏散時間。

3.2 疏散計算時間相關延伸思考

在上述3.1 中已經根據既有規范探討了本案例中疏散時間合乎規范要求，計算中針對疏散時間各部分組成進行了也進行了相對嚴謹的計算。根據目前的計算結果，6min 的規范允許值仍然有20%的疏散時間余量。但是實際疏散工況下，仍然存在一些實際與理論不符的不確定因素。如：①理論客流量與實際客流量差異較大。成都地鐵線網目前已有多個車站出現了在運營近期達到理論遠期客流的情況，特別是早期開通的如天府廣場站、春熙路站等客流較集中的車站，成都近年來的人才吸引政策致使大量的外來人口移居成都，新區的建設，同時也使成都的常駐人口呈幾何倍數的增漲，因此也導致了早期建設的車站客流提前達到遠期客流。本案例中，在車站客流報告出具后，站點周邊規劃、用地屬性進行了調整，周邊用地調整為開發強度極高的商業用地，加上站點特殊的歷史人文屬性及重要交通樞紐屬性，原客流報告中的數據可能與實際相比偏低。②疏散人員的年齡分布、性別、對車廂及車站的熟悉程度、對出入口分布的熟悉程度等均對疏散時間有顯著影響，特別是老人、婦女、兒童等在遇到緊急情況時，盲目性強，方向性差，且易于驚恐慌亂等，極易影響車站整體疏散，但以上影響非本文重點討論內容。③本案例中，樓扶梯均按照一次提升進行理論計算，忽視本案例中存在1 組分段提升的樓扶梯組，因此，理論計算中應疊加人員在樓扶梯轉換期間的步行時間。諸如此類的相關因素，導致實際情況與理論計算值存在較大差異。因此，有必要根據最大疏散時間進行疏散條件的反算，以此對實際設計、運營組織等進行指導。

（1）疏散時間允許下的最大理論客流估算。假定車站建筑方案（包含樓扶梯設置、軌面埋深、公共區布置等）穩定，即TS,1探測警報時間及人員預動作時間、TS,2人員疏散至樓扶梯入口所需時間、TS,4樓扶梯上平均滯留時間、TS,5通道的非均勻性偏差時間均為定值，在6 分鐘的最大疏散時間條件下，由TS=TS,1+TS,2+TS,3+TS,4+TS,5≤6min 可得TS,3≤TS-TS,1-TS,2-TS,3-TS,4-TS,5=3.1min，而可得。 即在本案例中，一次火災事故中由車站疏散硬件設施設置所限制的最大疏散人數為2755 人。由此可大致推算出，高峰小時在疏散時間允許的情況下，理論高峰小時最大設計客流約為53124 人。

根據目前的城市設計，騾馬市TOD 核心區地塊均為容積率10 以上的高強度開發地塊，項目業態延續周邊地下空間開發規劃，補充了高端公寓、酒店、辦公等業態功能，且地塊與車站無縫連通，因此，周邊地塊建設會對車站客流峰值產生較大影響，后期地塊設計中應適當注意，加強對接，合理分流，車站必要時采取一定限流措施，必要時采用客流仿真軟件，針對大客流情況下的各類車站設施、通道寬度、公共區空間蓄客能力、閘機安檢機的通過能力等進行充分驗證。

（2）最大提升高度估算。現假定包含樓扶梯設置、公共區布置、所需疏散的人員總數為定值，即TS,1探測警報時間及人員預動作時間、TS,2人員疏散至樓扶梯入口所需時間、TS,3疏散人員通過樓扶梯所需時間、TS,5通道的非均勻性偏差時間均為定值，由TS=TS,1+TS,2+TS,3+TS,4+TS,5≤6min 可 得TS,4≤TSTS,1-TS,2-TS,3-TS,4-TS,5=2.1min， 又可得，換算為提升高度為。

根據計算結果可知，目前站廳至站臺提升高度23.06m 相對理論提升高度最大值仍然有較大差距，可知在疏散工況下，樓扶梯通過能力方面還有較大的余量。由于站廳至站臺的輸送能力與理論最大提升高度值呈正比，且本文計算中扶梯輸送速度仍偏保守，因此，還可以選用更大輸送速度的扶梯以增加安全系數。同時，在輸送能力方面，同等寬度的自動扶梯的上行輸送能力最大可達到上行步梯的2.21 倍，經計算，若將本案例中的自動扶梯全部替換為等寬度的樓梯，運輸速度為0.5m/s 的扶梯與純樓梯所需疏散時間幾乎相同，樓梯疏散能力更優；運輸速度為0.65m/s 的扶梯與疏散能力優于純樓梯。因此，在站廳至站臺提升高度遠超常規車站的情況中，在滿足規范的條件下，可考慮盡可能多設置扶梯，一是完美解決了提升高度大、樓梯的使用率較低的問題，二是上行扶梯對站臺層的疏散有利。有研究表明，行人流量在3500 ～6000 人/h，樓梯寬度由2.0m加寬至2.4m 時，乘客的出站時間逐漸降低，在寬度由2.4m 增加至3.0m 時，乘客的出站時間變化范圍不大。故合理選擇樓梯的設置位置及寬度，同樣利于站臺疏散，也避免工程浪費。

（3）二次提升樓扶梯的影響。若車站站臺至站廳采用二次提升，則疏散時間中應考慮人員在轉折平臺上的走行時間。本案例中，雖沒有考慮乘客在中間層轉換所需的走行時間，但根據既有設計，在中間層轉折需走行的平均距離大約在30m。按照平均走行速度66m/min計算，人在中間層轉折走行時間約為27s。由此可見，在本案例中總共4.6min 的計算疏散時間內，僅僅在中間平臺疏散時間就占疏散總時間的10%。首先，從乘客整體體驗角度來說，分段提升體驗遠不及一次提升樓扶梯；其次，分段提升的轉折處一般為運營管理人員的管理盲區，若客流組織不當，在客流量高峰期極易出現擁堵甚至踩踏事故。從疏散安全角度來說，本案例中的轉折層的走行時間使車站站廳至站臺整體疏散時間增加了10%，若走行距離更長，則對整體疏散時間的影響更大。因此，若非必要，站廳至站臺提升盡量采用一次提升為宜，若無法避免分段提升，則盡可能減少轉折的走行時間，以減少對疏散時間的影響。

4 結語

（1）現行《地鐵設計規范》（GB50157-2013）規范適用范圍為地下二層或三層車站，針對提升高度超過三層的地鐵車站，地鐵設計規范中有關疏散的有關要求并不能滿足地下三層以上車站的疏散，需單獨進行有針對性的疏散計算。

（2）影響站廳至站臺疏散時間的最大控制因素為提升高度，因此盡可能減小站廳至站臺的提升高度可有效減少疏散時間。可采取的工程措施，例如，在保證車站兩端區間的安全性條件下提升軌面標高，降低站廳層標高，將站廳層設置于地下二層甚至更深的深度，并在站廳設置直出地面的出入口，既不違反規范要求，同樣利于站臺至站廳的疏散。

（3）對于超深地鐵車站，扶梯對站臺至站臺疏散能力有一定積極作用，實際設計中，在滿足規范要求的前提下，盡可能采用扶梯連通站廳及站臺。同時也應避免采用分段提升扶梯，在工程條件允許的情況下，采用一次提升方式以減少疏散時間。

（4）建議在站臺安排運營人員進行疏導，將乘客無序的乘梯行為變成有序的出站，將扶梯的運行速度從0.5m/s 增加至0.75m/s（規范要求扶梯運行速度最高不能超過0.75m/s），可使乘客通過自動扶梯的時間減少約33%。