北京市域快轨新机场线长大区间防灾救援方案

姜传治

(北京城建设计发展集团股份有限公司 北京 100037)



北京市域快轨新机场线长大区间防灾救援方案

姜传治

(北京城建设计发展集团股份有限公司 北京 100037)

北京新机场线工程线路全长39 km，设车站3座，两个区间长度分别为13.0 km、25.3 km，为典型市域轨道交通长大区间，其防灾救援问题也成为整个项目的关键技术难点，关乎项目的成败。通过对国内外长大区间运营案例的梳理，对新机场线长大区间防灾救援方案进行介绍，包括设置区间风井、信号分隔、设置应急通道、疏散平台等，以期为相关类似工程设计提供借鉴。

市域快轨；北京新机场线；长大区间；防灾救援

1 长大区间概述

随着城市轨道交通建设范围由中心城逐步向市域发展，长大区间在市域轨道交通[1]线路中越来越多，其带来的消防疏散及应急救援问题成为目前轨道交通建设领域的一个难题，但对于什么是长大区间，现行规范中并没有给出明确定义。国铁、城际铁路工程中站间距多则20～30 km，少则5～6 km，长距离区间比比皆是，但国铁、城际铁路规范对其鲜有特殊的规定及要求。位于人口密集地区的城市轨道交通工程，站间距一般不超过2 km，尽管在《地铁设计规范》中提出了针对长大区间的设计要求，但也仅从保证区间排烟的角度进行了规定，即当列车阻塞在区间隧道内时，应保证对阻塞区间进行有效通风[2]，其余设计要求与普通区间的规定一致，并未作特殊要求，给工程设计选取造成很大困扰。

长大区间问题主要表现为当列车区间发生灾害时，易威胁到其他列车安全；当区间需要紧急疏散时，乘客到达车站或出地面遇到的困难；故障状态下列车不易清理等。长大区间的防灾救援应抓住两个关键因素：一是灾害规模(区间列车数量)，二是故障、灾害状态下的清障时间。

2 新机场线长大区间

北京新机场线一期工程线路全长39 km，设车站3座[3]，两个区间长度分别为13.0 km、25.3 km，系统能力为15对/h[4]。其中，草桥至磁各庄地下区间，列车运行时间为6 min 56 s，按系统能力4 min行车间隔计算，区间最多同时存在两列车，列车位置情况见图1。

图1 草桥—磁各庄区间列车运行情况

磁各庄站至北航站楼站区间，当下行列车离开磁各庄站进入区间时，按4 min行车间隔计算，此时区间内共有4列车。列车在区间的分布位置见图2。

图2 磁各庄—北航站楼区间列车运行情况

新机场线列车设计载客量为448人/列，在突发客流状态下列车载客量可上升至698人/列[6]，航空乘客对列车的准点率要求较高，部分乘客为国际航班旅客，需要机场线具备更高的运营可靠性，属大运量、高频次、高保障性的运营需求。

综上所述，新机场线的两个区间均可视为典型长大区间。

3 国内外经验借鉴

由于长大区间在铁路工程领域并不多见，现列举部分国内外工程案例，总结归纳出典型长大区间的应对措施加以借鉴。

3.1 香港港铁大榄隧道(西铁线)

隧道长度：香港西铁线自荃湾西站至锦上路站，隧道全长5.5 km，设计时速130 km/h，现状运行速度110 km/h(见图3)。

图3 香港港铁大榄隧道

隧道断面：单线单洞隧道。

通风排烟方案：采用纵向排烟方式，两端设通风大楼，保证两风井之间仅有列车运行，双线互为服务。

救援疏散设施：隧道中段设有单渡线，配合中间风井使用；当区间堵塞时，提高后续堵塞列车疏散效率(整列疏散)。

救援疏散方案：当隧道区间运行列车处于最不利运行状态时，即第1列车车头发生火灾时，中间风井送风，迎风疏散乘客，通过区间横通道疏散至相邻隧道(先清空对方隧道)；后续堵塞列车则在首列车疏散完成后，通过渡线在区间折返运行至后方车站。

横通道设置：区间每60 m设置两隧道间连通的横通道。

3.2 石太客专太行山隧道

图4 石太客专太行山隧道

隧道长度：太行山隧道长27.8 km，最大埋深445 m，南梁隧道长11.526 km，两隧道中间用高架桥衔接(见图4)。

隧道断面：马蹄形隧道，单线单洞。

区间疏散设施：设置2个紧急救援站，长度为550 m，紧急救援站间距14.5 km。紧急救援站由正线停车区域、疏散站台、横通道和横通道内等待区域组成。横通道内等待区域是以横通道断面为基础扩大而成，按照区间疏散标准设计。疏散站台总宽度230 cm，其中通道宽度170 cm。

横通道设置：车站范围内隧道间的横通道沿停车区域设置，间距为60 m，每个救援站设9个横通道。

3.3 英吉利海峡隧道

疏散设施配置：隧道长49 km，利用第三隧道进行疏散；隧道与安全通道间横通道间距375 m；隧道内配备必要的火灾预警设施、闭路电视等，并将其直接接入控制中心(见图5)。

图5 英吉利海峡隧道

疏散方案：第三隧道承担紧急救援通道和应急疏散安全区域。

救援方式：采用脚轮系统和埋设导引智能系统，实现救援智能化。

特殊运营组织方式：由于英吉利海峡通道的重要性，且发生事故恢复运营难度大、周期长等特征，可利用海底道岔实现维修或紧急疏散下的跨越运行。

通过对上述国内外已建工程案例的梳理可以看出，针对长大区间相关问题，各工程处理方案均不相同，但都围绕长大区间的两个关键因素设置相关措施：为降低灾害规模，设置区间风井、应急车站等将区间列车数量控制在合理范围内；为提高故障、灾害状态下的清障效率，采取设置应急疏散平台、直达地面逃生通道、第三隧道、应急疏散站台、与相邻隧道设置联络通道等措施，提高清障效率，避免乘客长时间滞留区间。

4 新机场线长大区间防灾救援方案

针对新机场线长大区间特点以及运营需求，围绕控制灾害规模和提高清障效率两个关键因素，提出以下设计原则：

1) 正常运行时安全稳定，故障状态下保证乘客安全，火灾状态下疏散快捷。

2) 故障救援：以顺向救援为主(车辆能推送至下一车站或场段内)，尽量避免区间疏散，即采用相邻后续列车正向推进故障列车的方法施救；

3) 火灾救援：列车在区间运行期间发生火灾，若列车没有失去动力，司机应坚持将列车驶入前方车站，尽量避免在区间停车；同时第一时间将火灾情况报告给行车调度员，命令前方车站清客、封站，做好火灾列车的疏散救援准备，环控调度员启动车站火灾模式；列车发生火灾并被迫在区间停车时，应在统一指挥下疏散乘客，让乘客快速撤离区间。

针对以上原则，提出了新机场线长大区间防灾救援方案。

4.1 地下区间设置风井分隔列车

在列车15对/h的运行条件下，在13 km地下区间设置3个区间风井。区间风井将此段隧道区间分隔为4段，以每个区间内同一时间仅存在一列车为原则。在每个区间风井内设置两台事故风机，用于火灾时事故排烟。

列车在区间隧道发生火灾时，首先要尽一切可能将列车行驶到前方最近车站，使人员从站台疏散；若着火列车停在区间隧道内，则开启火灾区间两端的区间事故风机，根据列车火灾部位(车头、车尾)决定气流方向，气流方向与排烟方向相同，但与人员疏散方向相反，使人烟分离，人员可以迎着新风方向撤离，保证人员疏散隧道内的能见度。

区间隧道火灾的机械排烟量，应按单洞区间隧道断面的排烟流速高于计算的临界风速确定，列车在区间隧道发生火灾时，隧道内风速应在2.0～11 m/s之间，标准盾构区间隧道内的火灾临界风速为2.63m/s。在阻塞工况时冷却车载空调，在火灾工况时压制烟气扩散，保证人员在区间隧道内的安全及迎风疏散要求。图6为上行线车尾火灾工况，车头工况或阻塞工况可参照执行。

图6 上行线车尾火灾工况示意

4.2 通过信号控制分隔列车

当信号系统控车(CBTC模式及点式控制模式)时，保证正常运营情况下风井之间、风井与车站之间仅存在1列车。在每处区间风井前方设置区间分界点信号机，其保护区段为独立计轴区段，如图7所示，即前车完全出清Q4内的独立计轴区段后，其后方的Q2才能开放，后方列车才能进入1#风井和2#风井之间的区间。

图7 区间分界点信号机布置

系统还可以利用ATS(列车自动控制)限制进入磁各庄站至草桥站区间的列车数量，保证磁各庄站至草桥站区间不能超过4列车。

4.3 结合工程条件，提高清障效率

1) 设置故障车停留线，提高清障效率。为提高故障车清障效率，在草桥、新机场北站结合工程条件增设故障车停留线，使新机场北车辆段满足双向收发车条件，提高故障车下线效率。

2) 设置直达地面逃生通道，提高清障效率。结合区间风井设置直达地面的逃生通道。疏散通道设置逃生楼梯，满足乘客直达地面、消防队员进出的需求。疏散通道分布位置如图8所示。

图8 疏散通道分布

3) 区间设置应急疏散平台，提高清障效率。在地下区间行车方向左侧设置疏散平台(见图9)。结合机场线盾构内径7.6 m的工程条件，加宽疏散平台尺寸，使标准宽度达到1.4 m，有利乘客携带行李疏散。高架区间在线路中部设置1.2 m宽的疏散平台，从疏散平台可以下到轨行区楼梯，通过轨行区到达出地面(下地)疏散通道[3]。

4) 设置联络通道，提高清障效率。新机场线地下区间每隔600 m设置两区间联络通道。当区间走行距离过长，或有其他次生灾害阻隔时，可通过联络通道进入对侧区间，由对侧区间开行列车，实现区间救援。

5) 设置区间照明设施、应急疏散引导标识，提高清障效率。为提高地下及高架区间救援效率，长大区间均设置照明设施及应急疏散引导标识，在故障状态下引导乘客向安全出口疏散。

图9 疏散平台布置方案

地下区间隧道道床面及具备消防疏散作用的区间风井地面，疏散照明照度不小于3.0 lx，疏散照明电源火灾时连续供电时间不少于60 min[3]。

地下区间在距道床面1.5 m高度的墙面上设置蓄光型标志牌，指向相邻车站、相邻联络通道口或隧道口，并标明两者之间的距离，标志牌设置的间隔距离不大于50 m[3]。

6) 设置消防设施，提高救援效率。采用两站各带半个区间的消防分区模式，靠近草桥的半个区间为草桥站的消防保护范围，靠近磁各庄站的半个区间为磁各庄站的消防保护范围，在区间中点设置连通管及电动阀门，实现消防分区划分。由于区间仅设置消火栓口，没有水龙带箱，针对长大区间的特点，为便于消防员顺利扑救火灾，在每一处区间联络通道、区间风井、泵站等处，均设置消防水龙带箱及灭火器。在长大区间，由于管道距离远，导致水力损失加大，为减少管网压力，需要对管材及连接方式进行比选，避免区间爆管事故的发生。另外，通过加设区间连通管的方式，分流消防水量，也可以进一步降低水力损失。

5 需说明的问题

城市轨道交通长大区间疏散救援是一个综合性问题，也是目前国内轨道交通研究领域较缺乏的环节，可供参考的案例及运营经验很少。笔者仅从新机场线长大区间角度进行了初步研究，以期抛砖引玉，引起建设同行对长大区间防灾救援问题的探讨，完善长大区间防灾救援方案，推动轨道交通建设向更安全、更快捷方向发展。

[1] 丁树奎，王燕凯，房霄虹.区域快轨网需求特征及主要技术参数研究[J].都市快轨交通，2016，29(2)：7-12.

[2] 地铁设计规范:GB 50157—2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[3] 北京城建设计发展集团股份有限公司.北京轨道交通新机场线一期工程可行性研究报告[R].北京，2015.

[4] 北京城建设计发展集团股份有限公司.北京轨道交通新机场线一期工程总体设计报告[R].北京，2015.

[5] 北京城建设计发展集团股份有限公司.北京轨道交通新机场线一期工程初步设计报告[R].北京，2015.

[6] 北京城建设计发展集团股份有限公司.北京轨道交通新机场线车辆与供电制式选型专题研究报告[R].北京，2015.

(编辑：王艳菊)

Disaster Prevention and Rescue Plan for Long-distance Section of New Airport Express in Beijing

Jiang Chuanzhi

(Beijing Urban Construction Design &Development Group Co., Ltd., Beijing 100037)

The New Airport Express in Beijing has three stations and is 39.05km in total. Its two long-distance sections are 12.1km and 25.9km respectively. The issue of disaster prevention and rescue of long-distance sections has remained the key to success of the whole project. In this paper, through reviewing the domestic and international long-distance section operation cases, the disaster prevention and rescue plan of New Airport Express is introduced, including setting principle of air shaft, signal division, emergency access and evacuation platform, in order to provide

for similar engineering designs.

regional rapid rail; New Airport Express in Beijing; long-distance section; disaster prevention and rescue

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.04.007

2016-06-22

2016-06-29

姜传治，男，高级工程师，从事城市轨道交通总体工作，13804632@qq.com

北京市科委课题(Z111100059411009) 长大区间是大站间距与城市轨道交通自身特点结合的产物。大站间距仅是长大区间的表象，而城市轨道交通所具有的大运量、高频次、公交化运营、事故影响面大等特点才是其出现的根本原因。在目前的工程设计中，一般同一区间内存在两列车同时满足大运量、高频次、高保障的运营需求时，应启动长大区间防灾救援方案。

U231.96

A

1672-6073(2016)04-0034-04