超深地铁车站建筑疏散要点初探

刘一杨，鲁德欣，王源

（1.中电建成都建设投资有限公司，四川 成都 611134；2.中电建重庆勘测设计研究院有限公司，重庆 401329；3.中铁二院工程集团有限公司，四川 成都 610014）

1 前言

近年来，我国的轨道交通事业发展迅速，在城市化和交通拥堵问题的背景下，轨道交通已成为我国城市公共交通建设的主要方向之一。我国政府大力推动轨道交通建设，加强对基础设施的投入。截至2023 年3 月，我国已有52 个城市开通了地铁，地铁运营规模位居世界前列。

随着地铁持续加快发展建设，陆续有地区出现三线、四线甚至四线以上的换乘车站，且车站埋深也随着换乘线路的增加，不断突破埋深记录。在地铁为人们带来越来越多的便利的同时，由于地铁车站的开发利用具有开挖深度大，平面构成复杂，功能用途多样以及地下空间的封闭性等特点，一旦发生灾害，便有可能造成严重的伤亡事故。地铁车站的疏散可分为站台疏散、站厅疏散以及区间疏散等，而对于超埋深的地铁车站，站厅及区间的疏散与普通车站无异，站台疏散存在较大差异，且其安全疏散目前仍然缺少相应的规范规定。疏散空间设计与建筑设计高度统一，在前期设计中，建筑师更应提高安全意识，对各类规范中对疏散要求应反复斟酌，满足功能的同时兼顾安全疏散，做到实用性与安全性的高度统一。

本文依托成都轨道交通18 号线三期骡马市站，从建筑设计层面就有关超深地下车站站台至站厅疏散设计方面有关要点进行初步探讨，供今后有关车站设计参考。

2 工程概况

本案例为18 号线三期骡马市站，站点位于四川省成都市金牛区骡马市商圈，为已运营地铁1 号线、4 号线及拟建地铁10 号线、18 号线四线换乘站，埋深由深至浅分别为1 号线（地下二层）、4 号线（地下三层）、10 号线（地下四层，局部五层）、18 号线（地下六层），既有1、4 号线为“L”型节点换乘，在建10、18 号线为同样为“L”型节点换乘，四线整体呈“Z”字型四线换乘（图1）。

图1 车站纵剖面图（来源：作者自绘）

18 号线骡马市站基坑深度达45.5m，为国内最深明挖法地铁车站基坑，由此带来一系列区别于普通埋深车站的问题，是本文探讨的主要内容。

3 疏散重难点问题

3.1 超深车站站厅至站台疏散时间问题

本案例中，站厅（地下二层）至站台（地下六层）提升共计五层，现行《地铁设计规范》（GB50157-2013）第28.2.12 条中明确“提升高度不超过三层的车站，乘客从站台层疏散至站厅公共区域或其他安全区域的时间……”，即地铁设计规范中有关站台疏散的问题并不适用于本案例。不适用于提升高度三层及三层以上车站的主要原因在于，地铁规范中计算公式为：

式中，Q1为远期或客流控制期中超高峰小时1 列进站列车的最大客流断面流量（人）；Q2为远期或客流控制期中超高峰小时站台上的最大候车乘客（人）；A1为一台自动扶梯通过能力[8190 人/（min·m）]；A2为疏散楼梯通过能力[3700 人/（min·m）]；N 为自动扶梯数量（不包括反向运行的自动扶梯）；B 为疏散楼梯的总宽度（m），每组楼梯的宽度应按0.55m 的整倍数计算。

可以看出，本公式中主要考虑的疏散人员为一列车乘客和站台上候车乘客，除以楼扶梯的通过能力，可以得到所有需要疏散的人员通过楼扶梯某一横断面所需要的全部时间。而实际疏散中，人员疏散是线性的，疏散时间应为全部人员通过楼扶梯上某一断面的时间加人员在楼扶梯上行走的时间。在一般两层或三层站中，由于楼扶梯高度普遍较低，以一般标准站5.1m提升高度为例，扶梯运行速度1.0m/s，扶梯为30°倾角，可计算得到从下工作点提升至上工作点共需10.2s。在疏散允许时间6min 内，楼扶梯上停留的时间带来的计算误差仅为2.8%，在实际人员疏散中由于其他客观因素较多（如人员相对扶梯存在相对速度而导致人员疏散绝对速度大于扶梯的运行速度等），该误差可忽略不计。故一般提升高度车站，仅需要计算需要疏散的人员通过楼扶梯上某一个断面的时间，即楼扶梯的通过能力满足疏散要求即可。

本文案例中，站厅至站台的楼扶梯提升高度达23.06m，在此提升高度下，正常运行情况下，经计算，人员从下工作点乘坐扶梯至上工作点所需时间约为46s，在疏散时间计算中不可忽视其带来的影响，地铁设计规范中有关站厅至站台疏散计算的相关规定，并不适用于本案例。

为理论上认证本案例中站厅至站台疏散问题，本案例中参考《地铁安全疏散规范》（GB/T 33668-2017）5.4 中有关疏散计算的规定来验证。即应满足：

式中，TS,1为探测警报时间及人员预动作时间之和，取1min；TS,2为人员疏散至楼扶梯入口所需时间，按计算，其中LP为站台内疏散起始点距离楼扶梯入口最远点的距离,本案例中取46m，V 为人员平均水平运动速度，本例中取值66m/min，可计算得TS,2=0.7min；TS,3为疏散人员通过楼扶梯所需时间，按计算，其中Q 为火灾必须疏散人员，包含1 列车进站的最大断面客流以及在站台上候车的所有乘客，本案例取2047 年远期早高峰客流（数据来源《成都轨道交通18 号线三期工程初步设计客流预测（最终稿）》（中国地铁工程咨询有限责任公司2019 年7 月）），经计算取1502 人；A1、N1分别为自动扶梯通过能力112 人/min·m、与疏散方向相同的用于疏散的自动扶梯数量，本案例中取N1=5 台；A2为自动扶梯停运用做步梯的通过能力，这里取65 人/h，N2为停运做固定疏散楼梯的自动扶梯数量，本案例中取5 台；A3、B3分别为楼梯的通过能力以及楼梯的总宽度（取0.55m 的整倍数），本案例中分别通过能力取62 人/h，楼梯宽度计1.65m；经计算得到TS,3=1.7min，TS,4为楼扶梯上平均滞留时间，按进行计算，其中为起火楼层内的楼扶梯有效长度，本案例中提升高度23.06m 对应有效长度为46.12m，VS为人员在楼扶梯上的绝对运动速度，考虑人在自动扶梯上的相对速度（取人员在楼梯的上行速度0.62m/s），扶梯的输送速度0.5m/s 可得绝对速度VS=0.62+0.5=1.12m/s，故可得TS,4=0.7mim；TS,5为通道的非均匀性偏差时间，按TS,5=LC/V 进行计算，其中，LC为站台层用于疏散的任意两组相邻的、可发现的楼扶梯之间的距离的最大值，本案例中为35.3m；V 为平均水平行走速度66m/min，由此可算得TS,5为0.5min。

据此可得TS=1+0.7+1.7+0.7+0.5=4.6min ＜6min，可满足相关规范要求。

同时，由上述计算分析可知，在多项影响站厅至站台疏散时间的因素中，除了事故中本身疏散人数本身的带来的影响，影响疏散时间的最大因素是人员的提升高度，减少提升高度可有效减少疏散时间。

3.2 疏散计算时间相关延伸思考

在上述3.1 中已经根据既有规范探讨了本案例中疏散时间合乎规范要求，计算中针对疏散时间各部分组成进行了也进行了相对严谨的计算。根据目前的计算结果，6min 的规范允许值仍然有20%的疏散时间余量。但是实际疏散工况下，仍然存在一些实际与理论不符的不确定因素。如：①理论客流量与实际客流量差异较大。成都地铁线网目前已有多个车站出现了在运营近期达到理论远期客流的情况，特别是早期开通的如天府广场站、春熙路站等客流较集中的车站，成都近年来的人才吸引政策致使大量的外来人口移居成都，新区的建设，同时也使成都的常驻人口呈几何倍数的增涨，因此也导致了早期建设的车站客流提前达到远期客流。本案例中，在车站客流报告出具后，站点周边规划、用地属性进行了调整，周边用地调整为开发强度极高的商业用地，加上站点特殊的历史人文属性及重要交通枢纽属性，原客流报告中的数据可能与实际相比偏低。②疏散人员的年龄分布、性别、对车厢及车站的熟悉程度、对出入口分布的熟悉程度等均对疏散时间有显著影响，特别是老人、妇女、儿童等在遇到紧急情况时，盲目性强，方向性差，且易于惊恐慌乱等，极易影响车站整体疏散，但以上影响非本文重点讨论内容。③本案例中，楼扶梯均按照一次提升进行理论计算，忽视本案例中存在1 组分段提升的楼扶梯组，因此，理论计算中应叠加人员在楼扶梯转换期间的步行时间。诸如此类的相关因素，导致实际情况与理论计算值存在较大差异。因此，有必要根据最大疏散时间进行疏散条件的反算，以此对实际设计、运营组织等进行指导。

（1）疏散时间允许下的最大理论客流估算。假定车站建筑方案（包含楼扶梯设置、轨面埋深、公共区布置等）稳定，即TS,1探测警报时间及人员预动作时间、TS,2人员疏散至楼扶梯入口所需时间、TS,4楼扶梯上平均滞留时间、TS,5通道的非均匀性偏差时间均为定值，在6 分钟的最大疏散时间条件下，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，一次火灾事故中由车站疏散硬件设施设置所限制的最大疏散人数为2755 人。由此可大致推算出，高峰小时在疏散时间允许的情况下，理论高峰小时最大设计客流约为53124 人。

根据目前的城市设计，骡马市TOD 核心区地块均为容积率10 以上的高强度开发地块，项目业态延续周边地下空间开发规划，补充了高端公寓、酒店、办公等业态功能，且地块与车站无缝连通，因此，周边地块建设会对车站客流峰值产生较大影响，后期地块设计中应适当注意，加强对接，合理分流，车站必要时采取一定限流措施，必要时采用客流仿真软件，针对大客流情况下的各类车站设施、通道宽度、公共区空间蓄客能力、闸机安检机的通过能力等进行充分验证。

（2）最大提升高度估算。现假定包含楼扶梯设置、公共区布置、所需疏散的人员总数为定值，即TS,1探测警报时间及人员预动作时间、TS,2人员疏散至楼扶梯入口所需时间、TS,3疏散人员通过楼扶梯所需时间、TS,5通道的非均匀性偏差时间均为定值，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，换算为提升高度为。

根据计算结果可知，目前站厅至站台提升高度23.06m 相对理论提升高度最大值仍然有较大差距，可知在疏散工况下，楼扶梯通过能力方面还有较大的余量。由于站厅至站台的输送能力与理论最大提升高度值呈正比，且本文计算中扶梯输送速度仍偏保守，因此，还可以选用更大输送速度的扶梯以增加安全系数。同时，在输送能力方面，同等宽度的自动扶梯的上行输送能力最大可达到上行步梯的2.21 倍，经计算，若将本案例中的自动扶梯全部替换为等宽度的楼梯，运输速度为0.5m/s 的扶梯与纯楼梯所需疏散时间几乎相同，楼梯疏散能力更优；运输速度为0.65m/s 的扶梯与疏散能力优于纯楼梯。因此，在站厅至站台提升高度远超常规车站的情况中，在满足规范的条件下，可考虑尽可能多设置扶梯，一是完美解决了提升高度大、楼梯的使用率较低的问题，二是上行扶梯对站台层的疏散有利。有研究表明，行人流量在3500 ～6000 人/h，楼梯宽度由2.0m加宽至2.4m 时，乘客的出站时间逐渐降低，在宽度由2.4m 增加至3.0m 时，乘客的出站时间变化范围不大。故合理选择楼梯的设置位置及宽度，同样利于站台疏散，也避免工程浪费。

（3）二次提升楼扶梯的影响。若车站站台至站厅采用二次提升，则疏散时间中应考虑人员在转折平台上的走行时间。本案例中，虽没有考虑乘客在中间层转换所需的走行时间，但根据既有设计，在中间层转折需走行的平均距离大约在30m。按照平均走行速度66m/min计算，人在中间层转折走行时间约为27s。由此可见，在本案例中总共4.6min 的计算疏散时间内，仅仅在中间平台疏散时间就占疏散总时间的10%。首先，从乘客整体体验角度来说，分段提升体验远不及一次提升楼扶梯；其次，分段提升的转折处一般为运营管理人员的管理盲区，若客流组织不当，在客流量高峰期极易出现拥堵甚至踩踏事故。从疏散安全角度来说，本案例中的转折层的走行时间使车站站厅至站台整体疏散时间增加了10%，若走行距离更长，则对整体疏散时间的影响更大。因此，若非必要，站厅至站台提升尽量采用一次提升为宜，若无法避免分段提升，则尽可能减少转折的走行时间，以减少对疏散时间的影响。

4 结语

（1）现行《地铁设计规范》（GB50157-2013）规范适用范围为地下二层或三层车站，针对提升高度超过三层的地铁车站，地铁设计规范中有关疏散的有关要求并不能满足地下三层以上车站的疏散，需单独进行有针对性的疏散计算。

（2）影响站厅至站台疏散时间的最大控制因素为提升高度，因此尽可能减小站厅至站台的提升高度可有效减少疏散时间。可采取的工程措施，例如，在保证车站两端区间的安全性条件下提升轨面标高，降低站厅层标高，将站厅层设置于地下二层甚至更深的深度，并在站厅设置直出地面的出入口，既不违反规范要求，同样利于站台至站厅的疏散。

（3）对于超深地铁车站，扶梯对站台至站台疏散能力有一定积极作用，实际设计中，在满足规范要求的前提下，尽可能采用扶梯连通站厅及站台。同时也应避免采用分段提升扶梯，在工程条件允许的情况下，采用一次提升方式以减少疏散时间。

（4）建议在站台安排运营人员进行疏导，将乘客无序的乘梯行为变成有序的出站，将扶梯的运行速度从0.5m/s 增加至0.75m/s（规范要求扶梯运行速度最高不能超过0.75m/s），可使乘客通过自动扶梯的时间减少约33%。