地下鐵道防災救援系統的初步研究

【摘　要】　目前我國的地鐵建設已經進入高潮時期，地鐵的防災救援問題也變得日益重要，本文分析了地鐵火災的特點,并從火災預防、監控與報警、人員救援、火災撲救與災后處理等方面進行了討論，對地鐵火災救援系統進行了闡述和概括。
【關鍵詞】　地下鐵道, 火災, 防災救援系統

0引言　　
2003 年2 月18 日,韓國大邱市地鐵發生了一起人為縱火引起的火災事故,造成近200 人死亡、數百人受傷、車站設施損壞等嚴重后果。這一重大事故引起了世界各國對地鐵防災及救援系統完備性和重要性的關注。專家認為,世界各國現在的地鐵設備基本與韓國相同。地鐵防災救援系統如何應對突發性的大災難,是各國面臨的緊迫課題。
1 　地鐵災害( 火災) 概述
1. 1 　地鐵災害的種類及其事例
地鐵在施工和運營期間可能發生的災害可分為自然災害和人為災害兩類。從世界地鐵100 多年的歷史教訓來看,地鐵災害中發生頻率最高、造成損失最大的是火災。本文將著重討論地鐵火災的防災救援問題。歷史上的幾次地鐵火災事例有:1991 年德國柏林發生地鐵火災,18 人送醫院急救;2003 年1 月英國倫敦發生地鐵列車撞月臺引起大火事故,至少造成32 人受傷; 近期的韓國大邱地鐵人為縱火事故等。
1. 2 　地鐵火災的特點
由于相對封閉的環境特點,地鐵中發生火災將比地面建筑物中發生火災更具有危險性。地鐵火災的主要特點概括如下:
(1) 人的心理恐慌程度大,行動混亂程度高。地鐵區間隧道出入口少、通道狹窄、疏散距離長、人員多,故造成的人員恐慌和行動混亂程度要比在地面建筑物中嚴重得多,易發生擠踩事故。
(2) 濃煙積聚不散。地鐵內部封閉的環境使物質不易充分燃燒,火災時可燃物的發煙量很大,而地鐵的進排風只靠少量的風口,機械通風系統發生故障時很難依靠自然通風補救,煙霧的控制和排除都比較復雜。濃煙積聚不散,對人員逃生和火災撲救都將帶來很大的障礙。
(3) 溫度上升快,峰值高。由于地鐵建筑物是一個相對封閉的空間,發生火災以后,大量的熱量積聚無法散去,空間溫度提高很快,火勢猛烈階段溫度可達到1 000 ℃ 以上。高溫有時會造成氣流方向的變化,對逃生人員影響很大,而且會對車站結構造成很大的破壞。
(4) 人員疏散難度大。人員從地鐵內部到地面開闊空間的疏散和避難都要有一個垂直上行的過程,比下行要耗費體力,從而影響疏散速度。同時, 自下而上的疏散路線與內部煙和熱氣流自然流動的方向一致,因而人員的疏散必須在煙和熱氣流的擴散速度超過步行速度之前完成。這一時間差很短, 又難以控制,故給人員的疏散帶來很大困難。
(5) 撲救困難。由于地下空間限制,以及濃煙、高溫、缺氧、有毒、視線不清、通信中斷等原因,救援人員很難了解現場情況;又由于大型的滅火設備無法進入現場,進入的救援人員需要特殊防護等特點, 因此救人、滅火困難大。
1. 3 　防災設計原則
防災設計需貫徹“ 預防為主,防消結合”的工作方針。防災設計應遵照我國有關的設計規范和規定,從建筑結構防災設計、監控報警與消防系統設計、地鐵車輛防火設計、火災時的應急方案等方面來考慮,建立和完善地鐵“ 預防、監控、報警、救援和消防”的防災系統。
2 　地鐵火災預防措施
火災預防除在地鐵設計時需進行多方面的考慮外,還應加強平時的安全管理。自大邱事件以來,我國地鐵管理部門對火災的預防措施逐步進行了改進和加強。地鐵火災預防措施有以下幾個方面。
(1) 嚴格按照防火規范設計。地鐵必須根據自身的交通運輸功能和日常客流量大的特點,按照相應的防火設計規范在建筑、結構、機電方面進行綜合防火設計。其中,在進行車站建筑物及列車車體等設計時,要為人員安全疏散創造最大可能的條件:
① 站臺寬度,要滿足發生災害或者緊急事件時客流的疏散要求; ② 出入口與通道,要設在車站分向客流大、行人較密集,并有足夠集散空間的地方,出入口與通道數的量和寬度應滿足緊急狀態下6 min 內將客流疏散完畢的要求; ③ 引導標志和事故照明設備,應設置在疏散通道和出口位置,且和緊急備用電源連接,發生緊急事故時可以及時引導人員安全疏散; ④ 合理劃分車站的防火、防煙區間,在各獨立防火區之間設置防火墻和防火門或者防火卷簾;在防火分區內劃分防煙分區,并通過與排煙系統的結合, 盡可能地排除煙霧,減少煙霧對人員逃生的危害。⑤ 屏蔽門系統,屏蔽門在發生火災時可以起到阻隔火焰、控制煙氣流動的作用,為火災的控制和人員逃生創造條件,并可避免火災時人群因為擁擠而發生意外的情況。⑥ 合理設計地鐵列車,采取車廂之間互相貫通、列車加裝逃生系統等措施。
(2) 合理選用建筑和車體材料。地鐵中使用的建筑、裝修材料,車站用具和設備,列車車體和車上用具等制作材料必須滿足難燃、阻燃要求。
(3) 采用合理和必要的消防設備。設置可靠的自動探測、報警和滅火系統,消防設備要按規范布置,控制系統的可靠性要高。
(4) 加強日常管理與維護。在地鐵入口和站臺安排安全員巡視,防止出現人為事故。對地鐵設備要及時維護,排除電火;要管理好各種火災探測、消防設施設備,使其處于良好的工作狀態,保證及時預報和撲滅火災。
(5) 制訂火災時的應急方案,并加強防火演練。地鐵管理部門要注意對緊急情況的預防,制訂多套緊急預案;加強員工和乘客的消防教育和訓練,和消防部門一起組織防火演練,增強地鐵站務人員對突發事件的應急處理能力。
(6) 健全相關法規制度。出臺針對性的法規, 從法律的角度來督促和保證公共交通的防火安全。
3 　地鐵火災的監控與報警
3. 1 　火災傳感器的種類
火災報警系統中,火災探測器是最重要的組成部分。常見的火災傳感器可分為感煙式火災探測器、感溫式火災探測器、火焰探測器和氣體傳感器, 以及復合型探測器等。不同類型的傳感器對不同的火災參量進行響應,并將信號送到火災報警控制器。
3. 2 　火災監控與報警設備類型
根據設備的使用環境條件,地鐵火災監控與報警設備可分為以下3 種類型。
3. 2. 1 　現場級火災監控與報警設備
(1) 火災傳感器,用于對站內設備用房、站廳、站臺旅客公共區等進行火災自動探測。
(2) 手動報警器,安置在站內旅客公共區、設備用房區域及列車上,以便及時通報火災。
(3) 感溫電纜,用于對站臺層變電所下的電纜夾層實施火災自動探測報警。
(4) 緊急電話插孔,配置在站內旅客公共區、設備用房區域、區間隧道以及站內軌道外側設置的消火栓箱上。
3. 2. 2 　車站調度室級火災監控與報警設備
(1) 報警控制器,能夠隨時監控接受各探測點的報警信號,發出聲光報警信號,并能自動或手動執行對有關消防設施的聯動控制。
(2) 模擬圖形顯示終端,能按照車站建筑平面分級、分區顯示本站系統的詳細信息,包括火災報警部位、設備安裝位置、設備運行狀態、故障報警信號、有關消防設施動作返回信號等,并能夠實時打印輸出有關數據報告。
(3) 視頻傳輸系統,在車站站臺、站廳等公共場所安裝全方位的監視器,實時收集站內的視頻信息, 并反映到值班室的閉路電視監控器上,由值班人員進行監控和處理。
3. 2. 3 　中央控制室級火災監控與報警設備模擬圖形顯示終端等,功能同車站級模擬圖形顯示終端。
3. 3 　監控與報警系統的組成
地鐵防災監控與報警系統按兩級監控方式設置。第一級為中央控制室級,對全線報警系統實行集中監控管理,隨時掌握全線動態情況;第二級為車站調度室級,分別設置于地鐵各車站,是獨立的報警子系統,在其所管轄的范圍內對火災狀況進行監控、報警,并能夠實施有關的消防聯動控制操作。上述監控與報警系統都與現場設備聯接成網絡回路,保證各探測點發送的報警信號能及時、正確、通暢地到達各級監控中心。
4 　地鐵火災救援
一旦地鐵發生了火災,首要的問題就是保證人員的安全撤離。在人員救援方面應從以下幾個方面予以考慮。
4. 1 　突發火災的應急人員疏散
針對發生在不同位置和不同情況下的地鐵火災,應制訂不同的人員疏散預案。 4. 1. 1 　列車在行駛中著火
地鐵發生火災最難控制和最易造成人員傷亡的是列車在行駛中著火。尤其要重視對該種情況的應急處理。列車在行駛中著火可分為兩種情況。
(1) 火災發生在站臺附近。一般列車此時處于剛離站或者即將到站的狀態。一旦發生火災,司機要及時用無線電向車站通報火情,車站工作人員趕到站臺做好組織疏散和救援工作的準備。此時若火情不是很嚴重,司機將車開至就近的站臺,打開車門,和車站工作人員一起組織乘客進行疏散。若列車火勢較大,司機應立即斷開外部電源,啟用備用電源,維持車廂的照明。同時,車站救援人員應立即開拖車將列車拖至站臺,然后迅速開門疏散乘客。
(2) 火災發生在隧道中央處。此時列車離兩端站臺的距離都較遠,來不及將列車開往站臺。司機除用無線電與車站取得聯系外,還應立即切斷外部高壓電源,啟動緊急備用電源。車站調度室根據列車所處的位置和火情,開啟通風系統緊急模式,使煙霧遠離乘客。司機打開列車疏散門,引導乘客逆風沿隧道中央進行疏散,快速撤離現場。
4. 1. 2 　車站發生火災
車站發生火災時,車站工作人員通過廣播系統對站臺上滯留的乘客進行疏散,同時啟動車站緊急事故模式的通風排煙模式,為人員逃生創造條件。相鄰的車站要對在該段區間隧道中行駛的列車下達停車或者返回的指令,以減少人員的傷亡。
4. 2 　救援隊伍的組織
救援人員從結構上可分為司機、車站工作人員、專門救援人員3 個層次。前兩個層次的救援人員所面臨的火情嚴重程度相對輕一些,所以加強對這兩個層次救援人員的應急培訓,將對火情的控制和人員的疏散起到很大作用。不能單純等待和依靠第三層次的專業力量來進行人員救援和火災撲滅工作。
5 　地鐵的滅火系統
5. 1 　滅火系統的分類與特點
滅火系統根據使用滅火劑的種類和滅火方式可分為以下幾種: ① 消火栓滅火系統。水具有使用方便、來源廣泛、滅火效果好、價格便宜、適用范圍廣等特點,所以消火栓滅火系統目前是建筑物中最基本的滅火設施。② 自動噴水滅火系統。具有火災初期自動噴水滅火、用水量少、滅火成功率高、損失小、無人員傷亡、反應靈敏、滅火迅速等優點,但成本高。 ③ 氣體滅火系統。與自動噴水系統相比,具有事后處理工作量小、控制油氣火勢蔓延效果好等優點,但成本較高,還可能造成大氣污染和對人體造成危害。 ④ 泡沫滅火系統。具有水流損失小,滅火效率高, 泡沫容易清除等特點。⑤ 干粉滅火系統。具有滅火歷時短、效率高、絕緣好、滅火后損失小、不怕凍、不用水、可長期儲存等特點。⑥ 滅火器。輕便靈活,使用廣泛,對撲滅初期火災具有顯著效果。
5. 2 　滅火系統的選擇
應根據地鐵不同部位的環境條件、器材安裝、設備特點等要求,選擇相應的滅火系統和器材。在車站的公共區,應以消火栓系統為主,將整個車站覆蓋在消火栓的保護范圍下;在車站的設備用房,由于儀器眾多,設備復雜,在此類相對封閉的區域應以氣體滅火系統為主;自動噴水系統在公共區的作用不是很顯著,甚至會造成地滑影響人群疏散的速度,在車站的公共區可不設置自動噴水滅火系統;在區間隧道中要沿線布設消火栓滅火系統,條件允許時還可在區間隧道中加裝移動式滅火系統。移動式滅火系統宜采用泡沫滅火劑。無論是在車站、區間隧道、地鐵列車上,都要配備一定數量的滅火器。
5. 3 　災后處理的一般性辦法
　　地鐵火災以后,首要是進行轉移傷員到醫院或者就地治療、對現場進行清理、清點損失等善后工作。之后要著手災后重建和恢復通車,如組織專家和有關人員對車站、區間隧道、地鐵列車等的受損情況進行詳細的清查和評估,對受損區段的結構進行修復和重建,消除火災留下的安全隱患等工作,盡早恢復使用和通車。同時應立即調查火災的起因,追究有關人員的責任,并提出應吸取的教訓和改進的措施,以對今后的地鐵設計和火災預防提供寶貴的經驗和借鑒。

參考文獻
1 　張慶賀,朱合華,莊榮,等. 地鐵與輕軌. 北京:人民交通出版社, 2002
2 　李相然,岳同助. 城市地下工程實用技術. 北京:中國建材工業出版社,2000
3 　張偉,姜韋華,張衛國. 城市地下交通隧道火災的防護. 地下空間, 2002 ,22(3) :268～270
4 　施仲衡. 地下鐵道設計與施工. 西安:陜西科學技術出版社,1997
5 　鐵道第二勘察設計院,廣州市地下鐵道總公司. 回顧與思考. 北京:中國鐵道出版社,2002
6 　李根敬. 實用建筑防火. 西安:陜西科學技術出版社,2001