埃及斋月十日城铁路项目车站紧急疏散计算分析

文 吴蔚蓝

中铁二院地下铁道设计研究院 埃及斋月十日城铁路项目勘察设计项目部总体组 建筑副总体

埃及斋月十日城铁路项目为中资企业在埃及执行的第一个铁路项目，在设计之初中方及业主就本项目适用的规范做了长久详细的分析研究。车站紧急疏散计算是设计工作中的重要环节，其不同的计算方法将直接影响到车站的建筑规模，从而影响项目的投资。

一、关于NFPA 规范

经过研究分析且尊重业主的诉求，最终双方决定采用以NFPA (National fire protection association)规范为主，当地规范及中国规范为辅的形式开展设计。美国国家消防协会颁布的“NFPA”标准，是发展应用最长久，分析最全面的消防规范。美国国家消防协会是成立于1896年的一个非营利性组织，旨在促进防火科学的发展，改进消防技术，组织情报交流，建立防护设备，减少由于火灾造成的生命财产的损失。该组织在发展的120 多年共颁布了383本标准，涉及跟火灾防护有关的消防设施、材料使用、疏散等各种详细条款规定。该组织颁布的规范以平均两年至三年的速度进行更新、扩展，使其内容更加完善。

因NFPA 规范中的很多条款仅适用于美国当地国情，如果完全套用其规范中的所有条款，对于经济较为落后的国家及地区存在较难实施或需花费极大代价才能实现的情况。因此，本项目主要遵照的规范为NFPA 中对于铁路方面的专业规范《Standard for fixed guideway transit and passenger rail system》NFPA130（译：固定导轨运输和有轨客运系统标准），为减少因规范条款更新而产生的不必要的变动，最终确定以NFPA130-2017 为最终规范版本。

二、车站疏散设计数据对比分析

消防是车站建筑设计阶段的重要一环。车站公共区的整体布局、楼/扶梯尺寸及数量以及其布置方式、自动扶梯的运行方式、附属出入口的设置情况能否满足将乘客在规定的时间内疏散至安全地点，对保障乘客的人身、财产安全至关重要。本项目采用前文提到的规范进行疏散计算，确定了车站规模、疏散方式。其疏散计算方式和国内规范存在一定差异。

（一）紧急疏散计算

根据NFPA130-2017（简称“NFPA130”）中涉及疏散计算的一些参数确定的要求，车站的紧急疏散要满足两个时间条件：

（1）站台层疏散口的设置是否满足疏散人群在4 分钟内离开站台层。

（2）计算疏散人群从站台上的最不利点（最长走行距离点）疏散出车站或者疏散到安全区域的时间能否控制在6分钟内。

第一条是检验车站站台上设置的疏散口（楼梯、扶梯、通道、门等）的位置及数量是否合理。在“NFPA130”中规定了在火灾情况下，需考虑在每层均有一台扶梯处于检修状态无法使用。还定义了在站台上最远走行距离不能超过100m。验算疏散口的通过能力是直接使用高峰小时疏散人数除以所有疏散口的疏散能力之和，所得数字小于等于4 分钟即为满足要求。

在验算第二条时，“NFPA130”中对安全区域也下了定义。即如果站厅层在距离、几何、防火上完全不受站台火灾影响，或者带有在“NFPA130”定义的紧急排烟系统（本文不详细讨论），或者通过了合适的工程分析（如CFD模拟），这些站厅层都可以定义为安全区。如果站厅层满足了上述条件，疏散人群只要疏散到站厅层就能满足规范要求。这6 分钟时间是疏散人群的走行时间和在每个疏散口堆积等待时间之和。

以两层标准站为例，走行时间是：站台层走行到疏散口的时间、上行/下行到站厅层的时间、站厅层走出车站的时间之和。等待时间是疏散人群在每个疏散口，如站台的楼梯、扶梯前、站台层的闸机前等的堆积等待时间之和。

可以通过以上对“NFPA130”条款分析看出本规范的疏散计算是考虑的一个动态过程，考虑到了乘客在每个区域不同走行距离所用的时间以及在不同疏散口等待的时间，这种疏散计算方式更贴近真实的疏散情况。同时规范中对于安全区有明确的界定，定义何处为安全区对于疏散计算至关重要。

中国国家标准《地铁设计防火标准》（GB 51298-2018，简称“GB 51298”）紧急疏散计算较为明确，本文不再赘述。

（二）参数对比

《地铁设计规范》（GB 50157-2013）和“NFPA130”均对疏散涉及的疏散部位参数进行了定义。下表对“GB 50157-2013”中的参数和“NFPA130”做出对比。

如上文提到的，“NFPA130”疏散验算是个动态的验算过程，所以乘客在不同区域、不同疏散方式下的速度是不同的。

三、紧急疏散计算方法的优化和最终确定

“NFPA130”和“GB 51298”均要求乘客在4 分钟内撤离站台和6分钟内疏散至安全区。但两类计算又存在许多不同。

首先“4 分钟”计算中，两个规范的计算方式相同，均是在验算疏散口的通过能力，仅是在取值上有一定差异。“GB51298”在计算疏散口时仅考虑疏散口总能力的90%参与疏散，且在计算楼梯宽度时取值楼梯宽度的0.55m 整倍数来计算。“NFPA130”虽然是按楼梯实际宽度以及疏散口的100%的能力来计算疏散，但楼梯、扶梯的通过能力相同。两个规范均根据各自国家地区情况不同在计算上考虑了不同的安全系数。

“NFPA130”与“GB 50157-2013”参数对比Comparison of parameters of NFPA130 and GB 50157-2013 （张稚妍 制图）

在“6 分钟”计算中，“NFPA130”的计算考虑到了疏散人群的走行距离，同时考虑了人群在不同情况下的走行速度；人群走行的距离不同，直接影响疏散时间的长短，同时还考虑了疏散口的数量以及设置形式对人群疏散的影响（在疏散口堆积的等待时间），这样更贴近于实际的疏散情况。“GB 51298”对“6 分钟”做出了定义，但并未明确如何计算“6 分钟”，一般设计人员计算完“4 分钟”及确定“6 分钟”即满足要求。“GB 51298”明确界定了疏散至站厅公共区或其他安全区域，但如何界定该区域是否为安全区无具体的阐述，后文解释到了“站厅公共区内的可燃物极少，且封闭的地下车站均设置事故通风和排烟系统，当站台层或区间隧道发生火灾时，站厅公共区在一定时间内能为站台层上的人员疏散提供较高的安全保障”，这条根据中国实际的轨道交通车站系统设置情况优化了“NFPA130”中对于安全区的界定。

另外值得注意的是“NFPA130”在计算“6 分钟”疏散时间时，总疏散人数需要考虑不同站台上的人员同时疏散到站厅层。而“GB51298”仅考虑一列车的乘客疏散，即在计算时仅计算最大客流数的站台是否满足规范要求，这一条与“NFPA130”中的疏散人数定义差别很大。“NFPA130”条款5.3.2.5 中对站台的疏散人数的确定做出了明确定义，即站台的疏散人数为车辆人数和候车人数之和；站台上的候车人数需要考虑不同轨道上的候车人数之和；车辆人数是到达该站的高峰小时最大载客车辆的载客数，到达站台的车辆数是由服务于该站台的轨道数决定的。如果是岛式站台，那该站台需要计算两条轨道的车同时到达站台疏散；如某条轨道上运行了多条线路，该条轨道需要考虑多条线路上的车辆也到达该站台进行疏散。同时根据业主要求车站的疏散应该考虑所有轨道的车辆同时到达车站疏散。但在实际情况下，车站是不存在多辆车同时到达车站紧急疏散的情况。

虽然“NFPA130”规范在明确了疏散人数是由高峰小时最大载客车辆的载客数决定的，但在和业主对接过程中要求列车的疏散人数不考虑高峰小时的客流，直接使用车辆最大额定载客数计算（最不利客流数量），客流报告中的乘客数量存在不确定性，要求直接按最不利的客流量来计算也契合了现在国内某些城市的要求，该要求也变相增加了疏散计算中的安全系数。

根据埃及当地运营要求，在紧急疏散情况下扶梯需要停运且禁止人员通行。在上文说到的加大计算客流等要求下，这造成了在现有设计下仅靠楼梯将乘客在6 分钟内疏散至室外是不可行的，除非加大楼梯宽度，这将会加大车站规模，增加投资。在经过各系统专业和不同专业业主的多轮艰难的协调讨论下，中方证明了站厅为安全区的可行性，业主同意将站厅层定义为安全区，即6 分钟将乘客疏散至站厅层就满足要求，但业主出于安全考虑要求只有乘客疏散至车站非付费区后即为安全（出了闸机以后），安全区至地面则再次计算“6 分钟”。最终车站方案经过两次“6 分钟”的计算满足疏散要求。

四、结语

消防疏散是车站建筑设计的基础，以上举例仅为项目执行中不同规范差异碰撞的缩影，对于两种不同体系的规范运用，势必存在大量学习、理解、协调、对接、运用的过程，埃及业主对于规范的解读是较为灵活的，部分条款可根据业主各自理解进行调整，但均是经过多轮沟通最终达成一致。