城市轨道交通融合防护需求发展探讨

黄建伟，吴立桥 ，师龙，刘学军

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063）

近20年来，在城市轨道交通兼顾人防领域获得了许多重要进展。2004年，上海率先出版了《城市轨道交通设计规范》，其中对轨道交通兼顾设防部分的设计提出了详尽的要求，成为后来上海轨道交通兼顾设防的主要设计依据之一，但许多提法是基于原1995年版《人民防空地下室设计规范》规定，在后续的设计中逐步成为滞后的技术法规。2005年，国家修订《人民防空工程设计规范》和《人民防空地下室设计规范》，为一般人民防空工程建设从建筑、材料、结构、爆炸荷载、孔口防护设备、通风、给排水和电气等方面进行了详细的规定，为轨道交通工程兼顾人民防空设计提供了参考。2009年，国家颁布《轨道交通人民防空设计规范》，对轨道交通工程人民防空的防护标准、设计内容、设计方法、技术措施等做了明确规定，从而使地铁兼顾人防的法律地位、防护要求、功能定位及技术措施都有了比较具体的规定，实现了轨道交通工程兼顾人防标准要求和技术措施的统一和规范化，促进了全国城市轨道交通兼顾人防建设全面、有序开展。随着2008年以来我国城市轨道交通建设的突飞猛进，出现了许多新的情况和问题。殷柏龄对人防工程建设原则和各专业人防设计进行了分析，详细剖析了各专业兼顾人防措施，提出在确保战备效益的前提下，人防设计要立足兼顾经济效益和社会效益最大化的原则。2011年，吴国忠针对轨道交通兼顾人防工程建设实践对其在工程设计、施工、验收等阶段的特点和控制重点进行了梳理总结，分析了《城市轨道交通设计规范》与《轨道交通工程人民防空设计规范》中关于轨道交通兼顾人防设计的主要区别，提出了若干保证轨道交通兼顾人防工程建设效果的有效措施。2016年，张庆军从地铁车站总体平面设计、车站主体建筑设计、车站附属建筑设计等方面进行了总结，以期创造地铁安全、舒适、高效的使用环境。2017年，罗楠对地铁工程中的人防设计设防要求，地铁结构、给排水、通风、配电、设备设计要点及平战转换要求进行了梳理总结，并对地铁兼顾人防战时运行功能模式进行了探讨。

事实上，现有地铁人防设备、设施的技术措施是在长期的工程实践中积累起来的，在技术样式、技术水平和信息化程度等方面体现不同时期的特征，但已显著落后于轨道交通工程的发展，成为轨道交通工程高质量发展的短板和掣肘。为此，本文旨在通过分析轨道交通兼顾人防要求发展脉络，梳理现行轨道交通兼顾人防要求中存在的现状特点，前瞻未来城市轨道交通兼顾设防未来发展趋势。

1 地铁兼顾设防现状特点

城市轨道交通兼顾设防经过几十年的探索发展，从指导原则到技术标准都积累了比较丰富的经验成果，形成了一套相对完整的技术体系。但随着城市地下空间现代化发展，不同功能特点的站点逐渐增多，传统的兼顾设防方式难以满足地铁站点建设高质量地下空间的需要，在工程建设工程中逐步浮现出一些设防矛盾问题亟待解决。

1.1 平战转换时效性差

孔口封堵是平战转换措施中，工作量、物资需求量、转换时间都非常大的部分，活塞风井的封堵还包括垂直封堵和水平封堵两种，封堵和拆除都比较困难。一旦封堵，列车将不能运行，切换到列车运行状态需要重新拆除和清理掉封堵的沙袋和构件，频繁的切换在战时很难实现。因此，活塞风井的封堵，需要采取可快速切换的措施。轨道交通兼顾设防的技术措施虽已相对系统成熟，按照现有技术手段，也能够顺利实现平战转换，达到预定防护目标，但在时效性上未能与现代化城市地下空间开发水平和信息化战争的发展特点相匹配。随着预警监测技术的不断发展，城市空袭预警时间不断延长，使得城市轨道交通运行模式可以实现空袭警报响起，列车随即停运，站点切换为防护模式。空袭警报解除，运行所需的风道和战时主要出入口正常开启，站点切换为运行模式。实际设计中，由于目前对于地铁作为疏散干道的相关设计指标并没有规范给出明确的要求，大多数技术人员对于疏散干道的设计不熟悉，不能从战时疏散、运输的需求上开展融合防护设计，转而过多强调了人员掩蔽的功能需求。故当前存在问题主要有两点：一是地铁车站转入战时状态后，按照转换预案能够实现有效防护，但却无法保证地铁列车继续运行。二是地铁车站活塞风排风口平战转换工作量大，时间长，难以满足快速转入战时掩蔽防护需求，也难以快速切换恢复正常运行状态。

1.2 平时使用功能与战时防护要求之间的一体化融合进程慢

地下空间平时使用环境包括空气质量控制和环境心理影响等多种因素。引入自然阳光对内部环境和心理都有积极因素，也是地下空间开发利用中一直想实现的。地铁站点多位于地下，基于以人为本的设计理念，设计人员应在满足基本使用功能的前提下，充分考虑乘客生理、心理等方面的需求，打造良好的地下空间环境。从建筑角度而言，在车站条件允许的情况下，可采用自然采光方案，将室外自然光引入站台。浅埋车站的顶板安装采光窗是一项最直接有效的方法，但由于地铁需兼顾防护设防需求，其结构顶板受限于普通玻璃材料强度制约，普通的采光窗不能满足人防整体防护要求，一旦设置将大大增加平战转换量，因而很难实施，故一直未能将自然采光等措施引入地铁车站内部空间。

1.3 防护设备技术创新步伐缓

当前，防护设备发展水平尚难以与城市地铁空间发展水平相协调，防护设备自动化启闭技术发展慢，直至今日，地铁防护设备仍多采用人工手动启闭方式打开，且对操作人员有一定的技术要求，远不能适应智能化控制发展需求，特别是在武器装备不断更新迭代的背景下，防护水平尚未能及时迭代更新与之相适应。例如，地铁车站区间隔断门在形成独立防护单元的同时，阻断了地下交通干线。而通过地铁连通将地下空间连网成片，进而形成互联互通的地下防护体系是以地铁为主的地下交通无可替代的功能。尤其是早期的防护设计，而临战转换需要在区间隔断处拆除汇流排，有的甚至闸断汇流排和部分电缆，相当于完全破坏了地铁战时的运输能力，更是战时功能与平时功能的割裂和矛盾，也给战后恢复带来困难，相关技术亟待更新。

2 融合防护设计的对策建议

城市轨道交通站点融合防护设计，可以从快速平战转换融合设计和防护采光融合设计以及防护设备融合设计等3方面实施。

2.1 快速平战转换融合设计

针对地铁活塞风排风口战时快速平战转换需求，结合人防工程中连通道的做法，提出通过在活塞风井的平直段设置双门，其中外侧一道为防护密闭门，内侧一道为密闭门，以形成密闭通道，代替以往的防护门加沙袋的封堵方式，由固定封堵转为可随时启闭的通道封堵。当具备在站台安装双门的条件时，在水平风道段设置一樘防护密闭门和一樘密闭门；站台没有内部空间，可以在活塞风道的垂直段增加设置水平防护密闭门；对于已经建成的车站，可以在原防护密闭门位置局部改造，加厚门框，增加一樘向内开启的密闭门，形成一框双门的封堵形式。同时，研究基于物联网一体化智能控制的平战转换系统解决方案，实现活塞风排风口的快速启闭，将有效提升人防设备的信息化、智能化水平，缩短地铁车站平战转换所需时间。

2.2 防护采光融合设计

防护采光融合设计的前提是需要具有抗压强度高、经济适用的复合防护采光材料。随着复合玻璃材料和工艺的不断进步，复合多层玻璃防护采光窗已通过试验验证，能够用于地铁空间自然采光需求。车站站厅是平时和战时人员聚集的地方，一体化设计可采用新型抗爆玻璃窗，安装在负一层顶板，实现直接采光。抗爆玻璃窗的抗力满足地铁人防设计要求的对核武器和常规武器的抗力标准。战时不需要加强，仅需按照防核辐射要求复土。

采光抗爆玻璃窗的安装，还需要结合绿化和地面景观。地铁车站通常位于地面交通干道下方，从建筑角度而言，防护采光顶板最优选择是设置于道路中间绿化带处，可结合地面道路中间的绿化带设置采光抗爆玻璃窗。

2.3 防护设备融合设计

防护设备未能实现智能化远程控制，主要原因在于其功能单一，使用频率低，且战争爆发具有不确定性，故尚未形成大规模的市场需求。而由于战争爆发将产生灾难性后果及工程建设具有不可逆的特点，故在地铁站点建设中需同步考虑其设防需求。其中区间隔断门的设置应与地铁交通设计进一步融合，探索保障战时主要功能与实现区间隔断的合理措施，主要是对于区间隔断门的技术改进。区间隔断防护门必须保证地铁交通设施主要是汇流排在战时的处理。主要有两个方案，一是防护门关闭时采取保护汇流排的措施；二是采用刚性汇流排，防护门关闭时允许拆卸，开启后能够快速连接恢复。此外，可以考虑进一步丰富防护设备功能，结合工程实际需求增加其使用频率，例如，将防火与防护功能相融合设计防火防护密闭门，将防护与防淹功能相结合设置防淹门，将防护门和管理门合并等，进而增加其市场使用需求，将防护设备引入智能化时代。

3 面向未来融合防护设计的启示

（1）明确功能定位，统筹谋划全局。地铁站点设计人员应在熟悉地铁运行环境要求的基础上，进一步熟悉兼顾人防的设防理念，理解轨道交通工程战时防护功能定位，从而实现在贯彻落实兼顾设防的同时，保证城市地铁网络应急疏散功能的实现。

（2）加强技术创新，优化设防方案。传统设防模式受限于材料、技术等因素制约，导致设计人员可选择的方案不多，难以满足现代化城市地下空间发展需要。未来在条件允许情况下，可以依托城市重点工程为试点，加快防护设备创新迭代步伐，给传统防护设备插上信息化、智能化的翅膀，为轨道交通融合防护设计提供更多备选方案，构建城市轨道交通人防工程智能化解决方案。

（3）推动机制创新，打造平战一体。融合防护设计的最终目标是实现平时使用和战时防灾一体化运用。除设计、建造阶段需要协调沟通以满足技术规范的强制要求外，当前城市轨道交通防护设备在维护、管理机制上尚未形成深度融合。应结合工程实际，推动体制机制创新，探索将战争灾害并入防灾系统，实现建-管-用一体化的管理模式对未来城市轨道交通兼顾设防长远发展具有重要意义。

4 结语

当前，我国城市轨道交通兼顾人防要求建设工作已全面展开，应重点研究信息化战争威胁条件下的快速平战功能转换需求，把握城市轨道交通兼顾人防要求发展趋势，提升人防设备的信息化、智能化水平，使轨道交通在未来战争中高效完成预定的运转任务，促进地下空间与人民防空的高质量发展，实现经济效益与国防效益相统一的发展目标。