铁路及地铁隧道内列车火灾疏散模式调研与分析

陈国栋 赵 航

(1.中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 610031; 2. 西安市轨道交通集团有限公司， 西安 710016)

《交通强国建设纲要》提出，建设城市群一体化交通网，推进干线铁路、城际铁路、市域(郊)铁路、城市轨道交通融合发展，提高交通防灾抗灾能力、强化交通应急救援能力。受城市建成区建构筑物较多、生态环境保护等因素影响，长大隧道方案在新建城际铁路的设计过程中更受地方政府及设计单位的青睐，如位于粤港澳大湾区的深惠城际大鹏支线，便采用全线地下敷设的建设方案。

由于隧道内环境封闭，隧道火灾烟气大、温度高，疏散、灭火及救援较为困难[1-2]。李奎[3]等基于公开文献对国内外铁路隧道运营期事故进行了统计，其中列车火灾事故占统计事故总数的50%；陈佳乐[4]等统计了国内外地铁火灾及人员的伤亡情况，发现2000-2020年间发生的地铁火灾事故最多，将近120起，其中国外84起，国内34起，累计伤亡2 563人。因此可见，隧道内火灾具有概率相对较高、危害大的特点，针对列车火灾的疏散救援设计十分重要。

隧道内列车火灾的防灾疏散救援可分为定点疏散模式和随机疏散模式[5]。干线铁路、城际铁路、市域(郊)铁路、地铁对此已有相应的规定和工程案例，但尚未见系统的梳理和对比分析。此外，随着城际铁路地下化的发展趋势，城际铁路长大隧道大量出现，部分地区的城际铁路在功能定位方面属于城际铁路，但其运量大、行车间隔短、服务水平高的特征又具有市域铁路或地铁的特点，故而此类长大铁路隧道的防灾救援标准在工程建设过程中存在一定争议。基于此有必要对铁路及地铁隧道列车火灾防灾疏散救援的技术标准及工程案例进行调研，系统梳理并进行对比分析。

1 列车火灾疏散模式分析

1.1 定点疏散

当列车在隧道内发生火灾时，控制列车驶出隧道进行疏散；当列车不能驶出隧道时，控制列车停靠在紧急救援站或车站进行疏散和救援。定点疏散[6]模式不考虑带火列车在隧道洞内停靠，因此洞内通风设计不考虑火灾排烟，但要求列车具备足够的带火运行能力，在残余运行时间内应驶出隧道或停靠在车站、紧急救援站，同时，着火车厢与安全车厢应有效隔离，隔断措施在列车带火运行期间应保持足够的耐火性能。此外，带火列车停靠后，紧急救援站或车站内的排烟系统应及时抽排火灾烟气，保障人员在安全时间内全部撤离。

1.2 随机疏散

若火灾列车在铁路隧道内无条件驶出洞外或停靠车站、紧急救援站，则只能选择就地停车进行随机疏散[7]。但当采用随机疏散模式设计的工程发生列车火灾时，若火灾列车可驶入车站或列车在站内发生火灾，也会要求火灾列车优先在车站内疏散[8]，该工况实际也属于随机疏散。显然，随机疏散可在区间隧道任意位置紧急停靠疏散救援，也可停靠在车站地段进行疏散救援。因此，广义上随机疏散可认为列车在隧道内发生火灾时，首先考虑行驶至洞外或车站进行疏散，无条件时在区间隧道内就地停车疏散。该模式未强制要求列车带火运行至车站或紧急救援站，对列车带火运行、车厢隔断耐火性能要求相对较低，但由于火灾列车仍有可能在车站停靠，车站内排烟系统性能要求应与定点疏散模式一致。当带火列车在洞内停靠并疏散人员时，需设计合理的洞内通风排烟方式实现人烟分离，疏散人员应在可用安全疏散时间内到达安全地点。为避免影响追踪列车的安全，长大区间隧道应根据行车间隔增设中间风井，使追踪列车位于无烟区，理论上达到每个通风区段仅有一列车。

1.3 定点疏散与随机疏散对比

定点疏散与随机疏散对比如表1所示。

表1 定点疏散与随机疏散对比表

由表1可知，应根据相关规范和工程特征尽早、慎重确定疏散模式，以便于开展设计工作。需要指出的是，随机疏散会导致工程投资明显增加，但带来的防灾疏散救援能力增益却不一定显著。有研究[9]表明，对于双洞分修的城际铁路隧道(火灾规模15 MW)，带火列车在隧道内随机停车的危险性较大，较难实现人烟分离，与定点疏散相比，人员安全疏散时间大大增加。因此，若有工程采用此种模式修建铁路隧道，应对其安全性进行详细论证。

2 主要技术标准对比分析

对干线铁路、城际铁路、市域(郊)铁路及地铁的防灾救援相关规范标准及适用条件进行调研，系统梳理并对比分析如表2所示[10-13]。

表2 不同规范列车火灾疏散模式对比表

由表2可知，干线铁路隧道及城际铁路隧道列车火灾均采用定点疏散模式，将火灾列车驶出隧道外或在隧道内紧急救援站处定点停车疏散人员和消防救援；地铁及地铁快线列车火灾主要采用随机疏散模式；市域铁路列车火灾疏散救援优先采用定点疏散模式，但要求区间隧道设置防灾通风排烟系统。

针对城际铁路隧道与地铁、市域铁路隧道在防灾救援技术标准上存在的不同，从车辆性能、列车车厢内疏散安全性、残余运行能力等方面对产生理念分歧的原因进行了深入分析，结果如表3所示。

表3 城际铁路隧道与地铁、市域铁路隧道防灾救援技术标准差异对比表

由表3对比分析可知：

(1)城际铁路隧道、市域铁路隧道及地铁隧道列车火灾时均存在列车拉出洞外或停靠于紧急救援站(邻近车站)疏散救援的情况。

(2)地铁、市域铁路和快速轨道交通隧道考虑到着火列车可能无法驶入临近车站，规定区间应设置防排烟系统；而城际铁路仅要求隧道区间段停靠非火灾事故列车，故区间隧道设置非火灾事故的通风系统。

(3)从车辆性能来看，城际铁路车厢间可设置防火隔断门，以隔绝火灾烟气对临近车厢的影响，保证列车灾后运行时间，将列车驶入车站进行疏散救援；而地铁考虑到车内火灾规模小、站间距小、正常灾后运行能力强，优先将列车驶入车站进行疏散救援，但考虑了列车无法驶入车站时就地停车疏散救援的情况。

(4)从残余运行能力来看，二者均能够保证在短时间内驶入车站，但地铁考虑了火灾与接触网断电两个小概率事件同时发生的情况，因此规定了随机疏散救援的工况，更为保守。

(5)列车火灾规模地铁一般习惯取5 MW为偏于安全设计，考虑1.5倍的安全系数，即按7.5 MW开展防灾疏散救援设计；城际铁路和市域铁路火灾规模一般取15 MW，火灾规模是地铁的2倍，产烟量较地铁大，若采用随机疏散模式，区间隧道内火灾排烟较地铁更为困难。

3 铁路及地铁隧道疏散模式调研分析

对干线铁路、城际铁路、市域铁路及地铁隧道的疏散模式设计进行调研，结果如表4所示。

表4 各类铁路及地铁隧道的疏散模式设计调研表

由表4可知：

(1)国内外铁路隧道列车火灾工况均主要采用定点疏散模式，按间距不大于20 km设置紧急救援站，救援站采用半横向排烟系统及时抽排火灾烟气，实现“人烟分离”；紧急救援站之外的一般地段，基本不考虑火灾列车的随机疏散。

(2)我国新建城际铁路隧道列车火灾主要利用地下车站作定点疏散点，组织人员疏散和消防救援。但在《铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》颁布前，也有部分城际铁路隧道参照《地铁设计规范》采用随机疏散的模式，并于区间设置中间风井。

(3)市域铁路隧道防灾设计主要采用随机疏散模式，除利用地下车站进行紧急疏散外，区间隧道一般采用火灾纵向通风排烟方式。此外，部分水下圆形盾构隧道，也利用拱部富余空间设置排烟道，实施半横向排烟。

(4)地铁及地铁快线发生火灾事故时，都尽可能将列车驶入前方车站，在前方车站疏散乘客，利用前方车站的消防设施灭火和排烟。区间隧道一般设置纵向通风排烟系统，以适应火灾列车随机停车疏散；对于长大区间且存在列车追踪的情况，通过增设中间风井来保证追踪列车乘客的安全疏散。

4 结论

本文通过调研铁路及地铁隧道防灾疏散救援的相关规范及工程案例，对列车火灾的疏散模式进行系统梳理和对比分析，得出主要结论如下：

(1)不同的列车火灾疏散模式对设计的需求不同：定点疏散模式下列车带火运行、车厢隔断耐火性能等应满足防灾疏散救援需求，随机疏散模式下洞内火灾通风应满足防灾疏散救援需求，且应在长大区间内设中间风井以保障追踪列车的安全。应根据相关规范和工程特征尽早、慎重选择疏散模式，以便于开展设计工作。

(2)干线铁路隧道及城际铁路隧道列车火灾疏散救援均采用定点疏散模式；地铁及地铁快线列车火灾疏散救援主要采用随机疏散模式；市域铁路列车火灾疏散救援优先采用定点疏散模式，但要求区间隧道设置防灾通风排烟系统。

(3)城际、市域铁路火灾规模是地铁区间的2倍，采用随机疏散模式时区间隧道火灾排烟较地铁更为困难。

(4)从工程案例来看，各类工程采用的疏散模式与规范基本匹配，但在《铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》颁布之前，部分城际铁路隧道也有参照《地铁设计规范》采用随机疏散模式的，于区间设置中间风井。此外，部分水下圆形盾构隧道也有利用拱部富余空间设置排烟道、隧底富余空间作为疏散廊道、实施半横向排烟的工程案例。