極端天氣下城市軌道交通防汛安全措施研究

劉 歡

（北京市地鐵運營有限公司運營三分公司，北京 100082）

0 引 言

全球氣候變化正在加劇，氣候變化誘發(fā)極端天氣，部分城市強降水及其誘發(fā)的洪水事件增加。近年來武漢、北京、鄭州等多個城市因暴雨發(fā)生嚴重內澇，致使部分區(qū)域出現(xiàn)嚴重積水，城市排水管網設計規(guī)劃能力無法滿足排水需求，導致道路積水倒灌進車站，城市軌道交通車站或線路受到影響。2012 年7 月21 日北京特大暴雨，造成部分軌道交通地下車站進水，嚴重影響了市民出行；2021 年7 月20 日鄭州地鐵5 號線列車因特大暴雨進水受淹，造成14 名乘客不幸遇難。隨著各城市軌道交通路網不斷發(fā)展，乘客出行對軌道交通愈發(fā)依賴，尤其是下雨、下雪等惡劣天氣時，由于路面交通濕滑、擁堵，軌道交通客流需求增加，此時軌道交通的運營安全、平穩(wěn)變得至關重要。

陳波[1]從對象、人員、物資、培訓等方面進行地鐵防汛工作措施的總結探討；葉健[2]、聶景東[3]對保證汛期地鐵人員及設備安全方法進行探討；柏喜紅等[4]結合地鐵淹水事故，從外部、內部環(huán)境兩個角度分析雨天對地鐵運營的影響；周順[5]基于IC卡刷卡數(shù)據(jù)對雨天軌道交通客流波動開展研究；田二亮[6]開展了防汛設施機械自動化研究并提出設計方案。本文探討城市軌道交通既有防汛工作措施的同時，提出未來對防汛工作的優(yōu)化建議，以期提高極端天氣情況下城市軌道交通運營保障與應急救援能力。

1 典型事故分析

1.1 事故經過

2021年7月20日，河南鄭州持續(xù)極端特大暴雨，致鄭州地鐵5號線五龍口停車場及其周邊區(qū)域發(fā)生嚴重積水，積水沖垮出入場線擋水墻進入正線區(qū)間，導致5號線一列車在沙口路站—海灘寺站區(qū)間內迫停，車廂乘客被洪水圍困。

1.2 事故原因分析

2022年1月，國務院防災調查組發(fā)布了河南鄭州“7·20”特大暴雨災害調查報告，結合報告分析事故原因如下[7]：

（1）停車場設計違規(guī)。相關單位為了物業(yè)開發(fā)將五龍口停車場運用庫東移30 m、地面布置調整為下沉1.97 m，使停車場處于較深的低洼地帶，導致自然排水條件變差，不符合《地鐵設計規(guī)范》（GB 50157—2013）相關規(guī)定，屬于重大設計變更，但未經上報審批。

（2）擋水圍墻建設質量把關不嚴。建設單位用施工臨時圍擋替代停車場西段新建圍墻，長度占四成多，幾乎沒有擋水功能，施工期間，圍墻未按圖紙做基礎。

（3）隱患排查、風險評估不足。運營單位對于五龍口停車場圍墻的隱患未能有效排查，對該隱患未制定有效的監(jiān)控措施。面臨暴雨過程長、總量大的極端天氣及惡劣環(huán)境下，鄭州地鐵運營單位未能對面臨的風險有效評估，以至于造成后續(xù)應急處置不力。

（4）預警后未及時響應。氣象部門多次發(fā)布暴雨紅色預警后，地鐵運營單位未按有關預案要求加強檢查巡視，在五龍口停車場多處臨時圍擋倒塌、地鐵5號線多處進水的情況下，未成立相應指揮機構，缺乏線網控制中心總指揮以及現(xiàn)場指揮。

（5）應急救援不得力。運營單位未及時發(fā)布線網停運指令，造成列車因失電迫停，乘客被困車廂后，消息未能及時上報，未及時組織力量啟動疏散，延誤救援時機。

（6）行車指揮調度失誤。澇水沖倒五龍口停車場出入場線洞口上方擋水圍墻、急速涌入地鐵隧道后，因道岔發(fā)生故障報警，列車在海灘寺站停車，在沒有了解險情的情況下調度員繼續(xù)放行列車。水淹過軌面后，司機按照規(guī)定停車，但調度員在未研判現(xiàn)場險情的情況下，令列車退行約30 m后列車失電迫停，導致列車所在位置標高比原位置標高低約75 cm，增加了車內水深，加重了車內被困乘客險情。

2 軌道交通防汛工作

2.1 防汛工作任務

防汛是人們對于季節(jié)性洪水進行的安全防范活動，即為防御洪水，預防或者減輕洪水災害所進行的各項工作[8]。

城市軌道交通防汛工作貫穿“雨前、雨中、雨后”3個階段。雨前需要對各類防汛隱患進行排查整治，制定應急預案、加強培訓和演練，為隱患部位配置有效的擋水、排水物資，根據(jù)降雨情況及時發(fā)布預警信息；雨中啟動預案，加強現(xiàn)場巡視巡查，及時加裝擋水設施預防雨水倒灌，雨水倒灌后及時排除積水，及時根據(jù)險情調整線路、車站運營組織；雨后做好總結，及時更新隱患數(shù)據(jù)庫，完善應急預案，補充應急物資。

2.2 面臨的風險

城市軌道交通車站分為地下站、地面站、高架站，雨天時對不同類型車站均帶來不同程度的風險，同時車輛段（停車場）同樣面臨風險。

（1）車輛段（停車場）積水。短時強降雨時，地勢低洼或周邊市政排水能力不足等原因會造成積水灌入。

（2）異物侵限。一般暴雨將伴隨大風，易造成高架線路周邊樹木彎折、建筑設施脫落等導致異物侵入限界，影響列車正常運行。

（3）車站發(fā)生雨水倒灌。地下站、地面站出入口、疏散通道、直梯等部位易發(fā)生雨水倒灌，造成站廳、站臺積水。

（4）車站站前廣場積水。站前廣場因地勢低洼易積水，積水后影響乘客正常進出站。

（5）車站滲漏。地面積水、車站結構缺陷將引發(fā)滲漏，滲漏嚴重會造成車站運營設備故障、公共區(qū)域乘客無法通行。

（6）車站地面濕滑。雨天造成車站出入口臺階濕滑，易造成乘客摔傷等人身傷害。

（7）客流波動。有研究表明[5]，降雨天氣對剛性出行（基于家工作出行及基于工作返程出行）影響較小，對彈性出行（基于家其他出行、非基于工作返程出行及非基于家出行）影響較為顯著。雨量較小時，軌道交通剛性出行會增加；雨量較大時所有出行目的均會減少，但剛性出行減小幅度較小。剛性出行大多集中在早晚高峰客流本就集中的時段，因此雨天會增加高峰時段客流組織的壓力。

（8）線路發(fā)生雨水倒灌。線路軌行區(qū)會因為車輛段（停車場）積水向線路倒灌。

（9）發(fā)生雷擊。車站可能發(fā)生雷擊，造成運營設備損壞，從而影響正常運營。

（10）邊坡坍塌、路基下沉。持續(xù)強降雨對于線路結構帶來邊坡坍塌、路基下沉風險，從而影響列車正常運行。

3 軌道交通既有防汛措施分析

3.1 預警及響應

軌道交通運營單位與氣象部門聯(lián)動，收集氣象信息，依據(jù)降雨程度，由低到高劃分預警級別。運營單位防汛辦按照預警級別發(fā)布啟動應急響應，應用信息化管理平臺實現(xiàn)預警信息發(fā)布一鍵式、統(tǒng)一化、快速化。不同級別對值班值守、巡視檢查、信息上報、物資準備、運力配備做出相應要求，各級指揮機構，按照職責分工，快速響應、做好應對。

3.2 指揮機構

成立不同級別防汛指揮機構，明確不同機構成員及職責，不同預警級別對各級防汛組織機構指揮人員值守、專兼職搶險隊人員值守部位明確要求，實現(xiàn)各級防汛組織機構和責任制體系的全覆蓋。各防汛分指揮部及時將雨情、險情、搶險救災等現(xiàn)場情況通過信息化等技術手段上報總指揮部。

3.3 風險隱患管控

（1）風險隱患排查。汛前開展風險、隱患排查整治?？偨Y上一年度汛情，建立防汛風險、隱患臺賬并開展治理，對不能解決的隱患問題建立監(jiān)控措施。排查重點：①建筑結構，包括線路以及車輛段（停車場）橋梁、隧道、涵洞、路基、護坡、排水溝、車站出入口，地面和高架線路周邊樹木侵限風險，降雨后滲漏部位、雨篦子、排水溝渠等；②設備設施，包括風亭處的排雨站、給排水、防雷設施等；③重點部位，包括線路、車輛段、停車場洞口、車站出入口、站前廣場、疏散通道等地勢低洼部位。降雨后將新發(fā)現(xiàn)的風險、隱患納入臺賬，治理完畢的及時銷賬，形成管理閉環(huán)。

（2）風險隱患控制。預警啟動后，密切監(jiān)視風險、隱患重點部位，不同預警級別按照頻次對風險、隱患部位、洞口、站前廣場、車輛段場圍墻周邊等積水情況進行巡視，出現(xiàn)險情時立即上報防汛指揮部。采取雨水倒灌防止措施，在車站出入口、疏散通道口等安裝擋水板、放置沙袋和提示牌，將大功率排雨泵放置在重點防汛隱患車站，處于待命狀態(tài)，隨時準備應對險情。

3.4 應急處置措施

（1）車站封閉及線路停運標準。明確險情到達何種程度時采取車站封閉及線路停運標準，以北京地鐵為例：當車站站前廣場、出入口積水，采取措施后積水仍影響乘客進出車站時封閉出入口；當車站站廳、站臺出現(xiàn)雨水倒灌，無法滿足正常運營條件時，車站封閉；當各種原因造成運營線路進水，積水漫過走形軌軌面時，線路停運。

（2）行車組織。根據(jù)降雨造成客流波動情況，平峰時段加開臨客，延長早晚高峰最大運力投放時長。當個別車站或區(qū)段出現(xiàn)雨水倒灌，行車組織在受影響車站或區(qū)段進行跳停、扣車、交路跑車等。

（3）客運組織。針對車站漏雨情況，對漏雨點進行有效防護，疏導宣傳乘客走行安全路徑；針對暴雨客流在出入口堆積，及時向乘客發(fā)放雨衣，避免擁堵嚴重、秩序混亂；針對站前廣場積水，使用排水泵抽排積水，碼放渡板，方便乘客出行，出入口碼放沙袋和擋水板防止雨水倒灌；針對出入口雨水倒灌，調集移動擋水板和沙袋，阻止水繼續(xù)流入，關閉扶梯、自動售檢票等服務設備電源，采取封閉出入口措施，必要時采取封站措施；針對線路積水，區(qū)間積水上漲至走行軌上軌面時，組織列車盡快駛離該區(qū)段，區(qū)段停運封閉車站，疏散車內站內乘客，對于進入?yún)^(qū)間的列車盡量運行至就近車站疏散乘客，對無法在車站疏散乘客的，組織區(qū)間疏散乘客，必要時撥打119請求社會力量協(xié)助疏散。

（4）排除積水。及時清理已經灌入車站的雨水，將雨水排到排水溝和積水坑內。如排水溝和積水坑排水能力不足時，采用移動排水泵等將積水排至排水袋內或站外市政排水管網中。

3.5 應急物資保障

為了做好擋水、排除積水等工作，車站各出入口、隱患重點部位在歷年防汛工作物資使用評估的的基礎上做好儲備，建立物資、器材臺賬，按照臺賬動態(tài)補充，物資包括便攜式電鋸、移動排水泵、沙袋、擋水板、防滑墊、渡板、一次性雨衣等。

3.6 預案管理及演練

根據(jù)每年汛期降雨情況、措施有效性評估情況完善防汛預案，對信息上報、物資使用、應急處置、客運組織等方面加強演練，確保突發(fā)情況下，能夠按照既定預案和措施及時正確處置。

4 防汛能力提升建議

4.1 優(yōu)化設計

城市軌道交通防汛工作的重點首先在于擋水，其次在于排水，設計建設中應著重提高這兩方面能力。

（1）提高自身擋水能力。要避免積水流入軌道和車站，需要車站出入口、疏散通道、風亭等超過地面一定的高度，部分車站在設計建設過程中未將周邊地勢及道路積水情況考慮在內，導致以上部位高度不足，在暴雨等外部積水嚴重情況下倒灌車站。建議對現(xiàn)有積水嚴重的站前廣場、倒灌頻發(fā)的出入口等進行改造，在新線設計中，對防汛能力進行專項評估，提高車站擋水能力。

（2）提高自身排水能力。軌道交通排水通過車站排水泵房、區(qū)間排水泵站設置排水泵，再通過排水溝、排水管渠等將車站和區(qū)間的污水、廢水和雨水排入城市排水系統(tǒng)。因此地鐵車站設計建設階段排水設施設備或者排水泵能力需滿足排水需求，同時周邊城市排水管網應與地鐵排水能力匹配，快速地將地鐵水排入城市排水系統(tǒng)，對于排水能力嚴重不足的車站、區(qū)段建議改造。

4.2 預判險情，果斷處置

2021年“7·20”鄭州地鐵5號線事故中，停車場擋水墻處于人工值守和監(jiān)控盲區(qū)，運營單位人員對于擋水墻沖毀情況未能及時掌握，積水水位不斷在線路區(qū)間上升，調度人員沒有及時掌握險情程度，未能及時下達線路停運指令，造成列車被困區(qū)間。交通運輸部《城市軌道交通行車組織管理辦法》第三十二條：“線路積水超過軌面時，列車不得通過?！睘榇烁鞒鞘熊壍澜煌ㄟ\營單位防汛總指揮部、行車調度、車站應及時獲取現(xiàn)場險情，并果斷采取封閉車站、線路停運、疏散乘客等措施，確保乘客人身安全。建議考慮采取在擋水墻、地勢低洼出入口、區(qū)間等隱患部位加裝攝像裝置、積水水位監(jiān)測裝置等，并通過信息化手段實現(xiàn)現(xiàn)場險情的感知、報警，以便指揮人員快速、準確做出決策。

4.3 聯(lián)合處置

城市軌道交通運營單位應與市政排水主管部門聯(lián)系，收集城市水文氣象、地面徑流量、暴雨洪水特性、現(xiàn)狀排水管網布局和能力、周邊積水等數(shù)據(jù)，用于判斷汛期洪水對軌道交通產生危害程度；與氣象部門溝通，做好雨情的預報預警，提前做好防汛準備；與城市防汛指揮部聯(lián)動，確保在應急情況下迅速反饋、響應。車站與屬地街道政府做好對接，共同開展搶險。

4.4 推進防汛設施自動化

目前車站使用的擋水設施大多為擋水板，擋水板一般采用分塊式設計，拼裝使用，需要固定的存儲空間，使用時搬運和安裝費時費力，建議研發(fā)自動化擋水設施，可與出入通道土建結構結合設置，無需存儲空間，采用嵌入式、電動擋水板，可一鍵控制擋水板的上升、下降，方便快捷。

5 結 論

氣候變化誘發(fā)極端天氣事件加劇給城市軌道交通安全運營帶來越來越大的威脅，此前外部天氣對軌道交通的影響仍不凸顯，因此此方面的研究較少，但近幾年各大城市因強降雨造成的軌道交通車站淹水、線路停運甚至人身傷亡使我們意識到城市軌道交通應對極端天氣方面的研究需要加以重視。本文以分析2021年“7·20”鄭州地鐵5號線事故原因及城市軌道交通雨天面臨風險為基礎，對現(xiàn)有城市軌道交通防汛工作中的有效措施進行總結，并提出措施優(yōu)化建議，能夠為建設階段防汛專項設計、運營階段風險辨識、評估、應急策略制定等提供有效依據(jù)。本文研究基于現(xiàn)有典型事故及工作經驗總結，但隨著極端天氣演變對城市軌道交通的影響及運營單位的應對都是一個動態(tài)的過程，過程中受到降雨量、車站及周邊排水能力、乘客個體特征及行為、防汛設施、應急策略等多方面影響，十分復雜，因此針對極端天氣下城市軌道交通應對仍需從前期預防階段的規(guī)劃設計、中期控制階段的風險辨識、能力評估、后期處置階段的應急策略等各環(huán)節(jié)開展更加系統(tǒng)性的深入研究。