市域快軌超長(zhǎng)隧道防災(zāi)救援模式研究

繆道平，陳 陽(yáng)，陳福貴，吳思遐

（1. 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610031；2. 成都工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川成都 611743）

1 引言

隨著我國(guó)城市軌道交通逐步由中心城向市域發(fā)展，超長(zhǎng)隧道區(qū)間在市域快軌中逐漸增多，如青島地鐵1號(hào)線(xiàn)、8號(hào)線(xiàn)過(guò)海隧道及成都地鐵18號(hào)線(xiàn)龍泉山隧道等。由于超長(zhǎng)隧道區(qū)間內(nèi)可能存在3列及以上列車(chē)在追蹤運(yùn)行的情況，給隧道區(qū)間防災(zāi)救援帶來(lái)挑戰(zhàn)。從國(guó)內(nèi)外城市軌道交通列車(chē)災(zāi)害事故處理流程來(lái)看，列車(chē)在隧道內(nèi)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)事故或火災(zāi)時(shí)應(yīng)盡可能將列車(chē)駛?cè)肭胺杰?chē)站進(jìn)行疏散救援，但在列車(chē)因事故無(wú)法駛?cè)肭胺杰?chē)站情況下，則需采用區(qū)間疏散救援模式。

目前，相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)于常規(guī)區(qū)間的防災(zāi)救援有相應(yīng)要求，即需經(jīng)中間風(fēng)井將長(zhǎng)大區(qū)間分隔為多個(gè)防火單元，進(jìn)而結(jié)合疏散平臺(tái)、聯(lián)絡(luò)通道、道床及軌頂排煙風(fēng)道、射流風(fēng)機(jī)等設(shè)施進(jìn)行疏散救援，但該模式在市域快軌超長(zhǎng)隧道區(qū)間并不適用。而既有的長(zhǎng)大區(qū)間隧道防災(zāi)救援案例在救援安全性及效率方面也存在不足之處。因此，需要針對(duì)超長(zhǎng)隧道防災(zāi)救援模式做進(jìn)一步深入研究，為今后類(lèi)似工程設(shè)計(jì)和實(shí)施提供有益的參考。

2 超長(zhǎng)隧道防災(zāi)救援技術(shù)特征及現(xiàn)狀分析

2.1 超長(zhǎng)隧道區(qū)間防災(zāi)救援技術(shù)特征

市域快軌運(yùn)營(yíng)期間火災(zāi)事故是威脅其運(yùn)營(yíng)安全的主要因素，約占其事故總數(shù)的57%，如香港地鐵尖沙咀站火災(zāi)、曼哈頓地鐵列車(chē)火災(zāi)等，區(qū)間防災(zāi)救援方案也主要是針對(duì)火災(zāi)進(jìn)行分析制定。當(dāng)超長(zhǎng)隧道為過(guò)江、過(guò)海或過(guò)山隧道時(shí)，其區(qū)間風(fēng)井設(shè)置條件往往受限，同一防火單元內(nèi)不可避免存在多列車(chē)追蹤運(yùn)行的情況，常規(guī)救援疏散模式已不適用。市域快軌超長(zhǎng)隧道防災(zāi)救援技術(shù)特征如下。

（1）往往存在多列車(chē)追蹤運(yùn)行。當(dāng)超長(zhǎng)隧道區(qū)間風(fēng)井設(shè)置條件受限時(shí)，同一通風(fēng)區(qū)段內(nèi)不可避免存在多列車(chē)追蹤運(yùn)行。

（2）待救援列車(chē)數(shù)及乘客數(shù)量較多。超長(zhǎng)隧道區(qū)間發(fā)生故障及災(zāi)害，且列車(chē)無(wú)法駛?cè)肭胺杰?chē)站情況下，待救援列車(chē)數(shù)為2列及以上，需疏散乘客數(shù)量多。

（3）疏散及清障時(shí)間較長(zhǎng)。最不利情況下，事故列車(chē)位于區(qū)間中部，造成乘客疏散距離長(zhǎng)，給疏散及清障帶來(lái)困難。

（4）通風(fēng)排煙方案難度大。超長(zhǎng)區(qū)間隧道存在多列車(chē)追蹤時(shí)，采用全縱向通風(fēng)不能阻止煙氣向后續(xù)列車(chē)擴(kuò)散，不符合人煙分離的要求。需要考慮設(shè)置專(zhuān)門(mén)的頂棚土建風(fēng)道或獨(dú)立排煙通道，實(shí)現(xiàn)分段縱向或橫向通風(fēng)排煙模式。

（5）救援疏散設(shè)施要求高。大規(guī)模乘客疏散對(duì)疏散能力提出更高要求。需要考慮設(shè)置獨(dú)立疏散通道、加密聯(lián)絡(luò)通道、直達(dá)地面逃生通道、應(yīng)急救援站等措施，以提高故障、災(zāi)害狀態(tài)下的清障效率，但土建投資較大。

2.2 超長(zhǎng)隧道防災(zāi)救援現(xiàn)狀及案例

目前國(guó)內(nèi)外超長(zhǎng)隧道疏散救援方案主要有3類(lèi)：① 常規(guī)無(wú)獨(dú)立疏散通道，利用聯(lián)絡(luò)通道、疏散平臺(tái)進(jìn)行救援；②無(wú)獨(dú)立疏散通道，但利用聯(lián)絡(luò)通道配合應(yīng)急救援站進(jìn)行定點(diǎn)救援，一定程度提高了救援效率；③設(shè)置獨(dú)立疏散通道，不影響非事故隧道運(yùn)營(yíng)，但乘客在獨(dú)立疏散通道當(dāng)中通過(guò)步行逃離，對(duì)于超長(zhǎng)隧道中部發(fā)生災(zāi)害情況下的乘客步行時(shí)間較長(zhǎng)。一些案例對(duì)比如表1所示。

3 超長(zhǎng)隧道防災(zāi)救援方案設(shè)計(jì)

3.1 超長(zhǎng)隧道防災(zāi)救援方案設(shè)計(jì)思路分析

根據(jù)RISN-TG032-2018《市域快速軌道交通規(guī)劃與設(shè)計(jì)導(dǎo)則》的 8.2.9條文解釋?zhuān)横槍?duì)市域快軌“應(yīng)盡量避免在同區(qū)間、同方向、同時(shí)間超過(guò)3列車(chē)運(yùn)行”的規(guī)定，主要是考慮同區(qū)間、同方向、同時(shí)間若超過(guò)3列車(chē)運(yùn)行，會(huì)大大增加救援組織措施難度和救援時(shí)間，影響到整個(gè)隧道的安全運(yùn)行和恢復(fù)運(yùn)營(yíng)效率，為此，規(guī)定不超過(guò)3列車(chē)。

鑒于超長(zhǎng)隧道常規(guī)防災(zāi)救援模式存在的不足，本文著重針對(duì)同一防火單元內(nèi)存在3列車(chē)及以上追蹤又無(wú)條件設(shè)置中間風(fēng)井的超長(zhǎng)隧道，通過(guò)對(duì)比分析不設(shè)獨(dú)立疏散通道以及設(shè)獨(dú)立疏散通道2種方案，為最大限度確保車(chē)輛及人員安全，提高救援效率，降低對(duì)線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)的影響，提出了采用獨(dú)立疏散通道+救援站（結(jié)合兩端風(fēng)井）的救援模式。

3.2 超長(zhǎng)隧道應(yīng)急救援站設(shè)置

3.2.1 超長(zhǎng)隧道應(yīng)急救援站設(shè)置必要性分析

目前，應(yīng)急救援站方案屬于典型的定點(diǎn)救援模式，為乘客提供臨時(shí)疏散集合區(qū)域，已在日本JR線(xiàn)青函隧道、我國(guó)石太客專(zhuān)太行山隧道應(yīng)用。應(yīng)急救援車(chē)站一般由正線(xiàn)停車(chē)區(qū)域、疏散站臺(tái)、橫通道和橫通道內(nèi)等待區(qū)域組成。在市域快軌工程中，有條件時(shí)可結(jié)合隧道兩端區(qū)間豎井為基礎(chǔ)擴(kuò)大而成。如圖1所示，利用超長(zhǎng)區(qū)間隧道兩端的1號(hào)、2號(hào)風(fēng)井設(shè)置應(yīng)急救援站。

由于超長(zhǎng)隧道內(nèi)的列車(chē)客流可能含有長(zhǎng)途旅客（帶行李）、老人、小孩、孕婦等行動(dòng)較為不便的乘客，當(dāng)超長(zhǎng)隧道災(zāi)害事故發(fā)生、必須疏散乘客時(shí)，應(yīng)安全、高效疏散多列車(chē)的乘客，并體現(xiàn)人性化服務(wù)。但僅靠疏散平臺(tái)或區(qū)間豎井步梯恐難以照顧到行為不便的乘客，同時(shí)在疏散效率上也存在不足，容易發(fā)生二次事故。綜合考慮疏散救援效率及工程代價(jià)，可考慮設(shè)置應(yīng)急救援站，利用非事故隧道的列車(chē)實(shí)施機(jī)械化救援。

表1 國(guó)內(nèi)外超長(zhǎng)隧道疏散救援方案對(duì)比

圖1 利用區(qū)間風(fēng)井設(shè)置救援站示意圖

通過(guò)借鑒鐵路超長(zhǎng)隧道設(shè)置應(yīng)急救援站的概念，在市域快軌超長(zhǎng)隧道內(nèi)設(shè)置列車(chē)可?？俊⑷藛T可集聚的應(yīng)急救援站，當(dāng)超長(zhǎng)隧道一側(cè)區(qū)間發(fā)生故障及災(zāi)害時(shí)，乘客通過(guò)疏散平臺(tái)、第3疏散通道等設(shè)施到達(dá)應(yīng)急救援車(chē)站，可等待非事故區(qū)間列車(chē)實(shí)施疏散救援（非事故區(qū)間不斷電），如圖2所示，或者通過(guò)豎井步梯到達(dá)地面，能夠有效縮短乘客的疏散距離及疏散時(shí)間。這為市域快軌防災(zāi)疏散提供了一種全新高效的疏散方式，對(duì)于有效解決市域快軌超長(zhǎng)隧道防災(zāi)救援難題意義重大，設(shè)置應(yīng)急救援站是十分必要的。

3.2.2 超長(zhǎng)隧道應(yīng)急救援站設(shè)置方案

超長(zhǎng)隧道防災(zāi)救援主要有不設(shè)獨(dú)立疏散通道和設(shè)獨(dú)立疏散通道2種方案，對(duì)各方案的應(yīng)急救援站設(shè)置的可行性及疏散模式分析如下。

（1）不設(shè)獨(dú)立疏散通道方案?；馂?zāi)模式下，組織乘客從列車(chē)下車(chē)后，經(jīng)疏散平臺(tái)或軌面步行至臨時(shí)安全區(qū)域（風(fēng)井、車(chē)站等），如圖3所示；或經(jīng)過(guò)橫通道，進(jìn)入對(duì)側(cè)的非事故隧道，如圖4所示。但即使采用人煙分離速度最快的半橫向通風(fēng)，也不能確保下車(chē)人員不進(jìn)入對(duì)側(cè)的非事故隧道（若在防火門(mén)洞處設(shè)置門(mén)禁系統(tǒng)，可保證人員不進(jìn)入對(duì)側(cè)隧道，但此時(shí)乘客無(wú)法快速撤離火災(zāi)隧道，因此不滿(mǎn)足消防的要求）。為確保人員安全，對(duì)側(cè)非事故隧道必須斷電停運(yùn)。斷電后造成救援站救援模式不成立，同時(shí)疏散救援列車(chē)數(shù)及人員數(shù)加倍。

圖2 應(yīng)急救援站人員疏散示意圖

圖3 單洞雙線(xiàn)方案下疏散救援示意圖

圖4 雙洞單線(xiàn)方案下疏散救援示意圖

（2）設(shè)獨(dú)立疏散通道方案。在雙洞單線(xiàn)方案基礎(chǔ)上增設(shè)獨(dú)立疏散通道，如圖1所示。行車(chē)方向左側(cè)設(shè)寬1.35～1.5 m的疏散平臺(tái)（圓形隧道在滿(mǎn)足軌頂風(fēng)道最小過(guò)風(fēng)面積8 m2的情況下，疏散平臺(tái)寬度可從1.35 m加大到1.5 m），每隔300 m設(shè)置橫向聯(lián)絡(luò)通道，將2條隧道連通。在隧道兩端利用風(fēng)井設(shè)置救援站，并設(shè)置120 m長(zhǎng)站臺(tái)，站臺(tái)主要用于火災(zāi)情況下對(duì)側(cè)隧道?？烤仍熊?chē)，方便救援站內(nèi)需要由救援列車(chē)進(jìn)行救援的人員上車(chē)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)及故障時(shí)，可組織人員從列車(chē)下車(chē)，經(jīng)橫通道進(jìn)入獨(dú)立疏散通道，進(jìn)而可縱向疏散到達(dá)救援站，通過(guò)救援站（風(fēng)井位置）爬梯到達(dá)地面安全區(qū)域，此時(shí)非事故區(qū)間不必?cái)嚯姡ㄍㄟ^(guò)在獨(dú)立疏散通道設(shè)置防火門(mén)和門(mén)禁系統(tǒng)，可阻止人員進(jìn)入非事故側(cè)隧道），事故不影響非事故區(qū)間列車(chē)的正常運(yùn)營(yíng)。該方案下有條件在兩端風(fēng)井處設(shè)置救援站，此時(shí)到達(dá)風(fēng)井位置（兼救援站）的人員可停留等待對(duì)側(cè)列車(chē)救援，能有效地縮短乘客的步行距離及疏散時(shí)間。

綜上所述，獨(dú)立疏散通道方案具備設(shè)置救援站條件，超長(zhǎng)隧道建議設(shè)置救援站，提高救援安全性和效率。

4 超長(zhǎng)隧道區(qū)間救援方案

超長(zhǎng)隧道區(qū)段內(nèi)，可能發(fā)生線(xiàn)路故障、列車(chē)故障、供電故障及列車(chē)火災(zāi)等事故，需要組織不同的救援運(yùn)營(yíng)方案，超長(zhǎng)隧道救援的基本原則如下：

（1）優(yōu)先考慮通過(guò)列車(chē)自身或其他列車(chē)實(shí)施救援，能進(jìn)站須進(jìn)站；

（2）列車(chē)無(wú)法移動(dòng)時(shí)，優(yōu)先考慮利用本區(qū)間隧道或獨(dú)立疏散通道組織乘客疏散，盡可能不影響非事故區(qū)間列車(chē)正常運(yùn)營(yíng)。

4.1 超長(zhǎng)隧道區(qū)間兩端車(chē)站配線(xiàn)設(shè)置及臨時(shí)交路方案

市域快軌中存在多列車(chē)追蹤的超長(zhǎng)區(qū)間隧道，其兩端車(chē)站配線(xiàn)（圖5）需要有以下功能。

（1）故障車(chē)停放功能。為提高超長(zhǎng)隧道疏散救援效率，應(yīng)盡量避免區(qū)間疏散，宜采用相鄰后續(xù)列車(chē)正向推進(jìn)故障列車(chē)進(jìn)入車(chē)站停車(chē)線(xiàn)。

（2）列車(chē)臨時(shí)折返功能。當(dāng)超長(zhǎng)隧道內(nèi)發(fā)生故障或?yàn)?zāi)害情況時(shí)，為避免中斷正線(xiàn)運(yùn)營(yíng)服務(wù)、造成大面積運(yùn)營(yíng)影響，需經(jīng)隧道兩端的車(chē)站組織臨時(shí)小交路，如圖6所示。

因此，建議在超長(zhǎng)隧道相鄰的車(chē)站均設(shè)置雙停車(chē)線(xiàn)，同時(shí)具備臨時(shí)折返及停車(chē)功能。

超長(zhǎng)隧道中部渡線(xiàn)的設(shè)置可在發(fā)生故障或?yàn)?zāi)害情況下，組織故障車(chē)后續(xù)列車(chē)經(jīng)渡線(xiàn)折返運(yùn)行，能直接減少超長(zhǎng)隧道內(nèi)待救援列車(chē)數(shù)量，使運(yùn)營(yíng)更加靈活、方便。但與此同時(shí)，由于道岔位于區(qū)間中部，增大了管理維護(hù)難度，同時(shí)雙線(xiàn)單洞下還需要對(duì)渡線(xiàn)區(qū)段通風(fēng)、供電、土建等專(zhuān)業(yè)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，進(jìn)一步增大了工程投資及施工難度。隧道區(qū)間設(shè)置渡線(xiàn)的影響分析如表2所示。

圖5 隧道兩端車(chē)站配線(xiàn)示意

圖6 超長(zhǎng)區(qū)間隧道兩端臨時(shí)交路示意

表2 超長(zhǎng)隧道區(qū)間設(shè)置渡線(xiàn)影響分析表

綜上所述，鑒于設(shè)置渡線(xiàn)存在一系列問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中，需結(jié)合運(yùn)營(yíng)需求及隧道土建推薦方案，對(duì)設(shè)置渡線(xiàn)做綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

4.2 超長(zhǎng)隧道區(qū)間救援疏散方案

在超長(zhǎng)隧道區(qū)間發(fā)生事故且列車(chē)仍可移動(dòng)時(shí)疏散救援較為常規(guī)，不設(shè)獨(dú)立疏散通道以及獨(dú)立疏散通道+救援站疏散救援方式基本一致：優(yōu)先考慮通過(guò)列車(chē)自身或其他列車(chē)實(shí)施救援，并組織列車(chē)進(jìn)站清客。因此，本文重點(diǎn)闡述事故列車(chē)不可移動(dòng)情況下的救援方案。

4.2.1 不設(shè)獨(dú)立疏散通道救援疏散方案

當(dāng)超長(zhǎng)隧道區(qū)段發(fā)生火災(zāi)且列車(chē)不可移動(dòng)時(shí)，切斷事故區(qū)段兩側(cè)區(qū)間供電，并迅速組織乘客經(jīng)非事故側(cè)區(qū)間疏散（因高溫、煙霧等影響乘客安全）。列車(chē)救援及乘客疏散措施如下。

（1）事故所處同一供電區(qū)段兩側(cè)區(qū)間立即斷電，組織乘客經(jīng)逃生門(mén)或橫通道進(jìn)入非事故側(cè)區(qū)間，沿較近車(chē)站或通風(fēng)豎井出口方向疏散。

（2）前方供電區(qū)段列車(chē)可繼續(xù)前行進(jìn)站，后方供電區(qū)段可行駛至通風(fēng)豎井處疏散乘客。

（3）通知工作人員在相鄰車(chē)站及通風(fēng)豎井出口接應(yīng)乘客。

（4）通知搶險(xiǎn)隊(duì)搶修線(xiàn)路。

4.2.2 獨(dú)立疏散通道+救援站救援疏散方案

當(dāng)區(qū)間隧道區(qū)段發(fā)生列車(chē)脫軌、供電故障、列車(chē)火災(zāi)等嚴(yán)重事故，且列車(chē)無(wú)法移動(dòng)至車(chē)站清客時(shí)，需要切斷事故區(qū)段一側(cè)供電，并組織乘客經(jīng)獨(dú)立疏散通道步行至隧道兩端應(yīng)急救援站待避，進(jìn)而利用非事故側(cè)列車(chē)實(shí)施疏散救援。列車(chē)救援及乘客疏散主要措施如下。

（1）針對(duì)事故區(qū)間，事故所處同一供電區(qū)段需斷電，組織乘客經(jīng)獨(dú)立疏散通道步行至兩端應(yīng)急救援車(chē)站待避；事故供電區(qū)段前行列車(chē)可繼續(xù)前行進(jìn)站疏散，事故供電區(qū)段后續(xù)列車(chē)組織乘客到達(dá)救援站待避。

（2）針對(duì)非事故區(qū)間，已進(jìn)入非事故區(qū)間列車(chē)?yán)^續(xù)前行，未進(jìn)入非事故區(qū)間的列車(chē)在車(chē)站清客后，空車(chē)前往應(yīng)急救援站疏散事故區(qū)間乘客，同時(shí)可組織部分乘客通過(guò)風(fēng)井爬梯到達(dá)地面。

（3）通知工作人員在相鄰車(chē)站及通風(fēng)豎井出口接應(yīng)乘客。

（4）通知搶險(xiǎn)隊(duì)搶修線(xiàn)路。

4.3 救援疏散方案對(duì)比分析

綜上所述，當(dāng)發(fā)生事故且列車(chē)仍可移動(dòng)時(shí)，不設(shè)獨(dú)立疏散通道以及獨(dú)立疏散通道+救援站救援運(yùn)營(yíng)方案基本一致；但當(dāng)發(fā)生火災(zāi)且列車(chē)不能移動(dòng)時(shí)，超長(zhǎng)隧道不同疏散方案的主要區(qū)別如表3所示。

5 結(jié)語(yǔ)

本文首先總結(jié)了國(guó)內(nèi)外超長(zhǎng)隧道防災(zāi)救援特點(diǎn)，并分析了市域快軌超長(zhǎng)隧道防災(zāi)救援現(xiàn)狀，針對(duì)超長(zhǎng)隧道同一防火單元內(nèi)存在3列車(chē)及以上追蹤又不能設(shè)置中間風(fēng)井的超長(zhǎng)區(qū)間，為最大限度地確保車(chē)輛及人員安全，提高救援效率，降低對(duì)線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)的影響，建議在隧道區(qū)間兩端車(chē)站均設(shè)置雙停車(chē)線(xiàn)，使車(chē)站具備臨時(shí)折返及停車(chē)功能；并首次提出有別于既有防災(zāi)救援模式的新思路，即采用獨(dú)立疏散通道+救援站（結(jié)合兩端風(fēng)井）的救援模式。

表3 超長(zhǎng)隧道不同疏散方案對(duì)比分析

相較于不設(shè)獨(dú)立疏散通道方案，在獨(dú)立疏散通道+救援站方案中，事故區(qū)間待救援列車(chē)及乘客數(shù)均減半，極大降低了災(zāi)害情況下對(duì)事故區(qū)間運(yùn)營(yíng)列車(chē)和乘客的影響，同時(shí)工程投資僅增加20%～30%，性?xún)r(jià)比較高，可為今后類(lèi)似工程提供有力借鑒。