丁大鵬

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安 710043)

1 概述

地鐵空間較為封閉，進(jìn)出方式單一，站內(nèi)人員密集，一旦發(fā)生嚴(yán)重事故，后果不堪設(shè)想。地鐵事故多分為車站或區(qū)間火災(zāi)、列車火災(zāi)、列車相撞、恐怖襲擊等。在軌道交通系統(tǒng)發(fā)生的災(zāi)害中，火災(zāi)占的比例最高，并且大多是列車火災(zāi)。近30年來(lái)，僅在歐洲和北美就發(fā)生的重大地鐵、輕軌火災(zāi)50多起，最近的有:2003年2月18日韓國(guó)大邱地鐵縱火案，126人死亡，318人失蹤;2003年1月英國(guó)倫敦地鐵列車撞擊月臺(tái)引發(fā)大火，造成32人受傷［1］。因此，事故狀態(tài)下乘客疏散尤為重要，好的疏散設(shè)計(jì)方案可以最大可能地減少人員傷亡，將國(guó)家財(cái)產(chǎn)損失減至最低。

接觸軌由于其具有景觀效果好、供電可靠性高、對(duì)土建工程影響小及維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)諸多城市的地鐵項(xiàng)目中被采用，如北京地鐵、廣州地鐵、深圳地鐵等。但由于安裝位置較低，會(huì)對(duì)進(jìn)入軌行區(qū)的工作人員和乘客人身安全造成極大的威脅。因此，地鐵疏散和救援活動(dòng)中必須考慮對(duì)于接觸軌系統(tǒng)的應(yīng)急處置。

2 地鐵火災(zāi)事故特征

地鐵火災(zāi)一般有以下幾個(gè)方面的特性［2］。

(1)煙氣流動(dòng)速度快。由于地鐵封閉空間，因此造成比地面建筑更大的潛在危險(xiǎn)。煙熱最集中的地方恰恰是狹長(zhǎng)的通道、出入口等處，這些極不利于撲救和疏散工作的進(jìn)行。

(2)能見(jiàn)度低。地鐵發(fā)生火災(zāi)時(shí)，一旦電源切斷，地下空間一片昏黑，即使采用了事故照明燈，但由于濃煙遮光，能見(jiàn)度仍然很低，人們不易辨識(shí)方向和路線，影響疏散和滅火速度。

(3)隧道狹小，擁擠踏傷情況嚴(yán)重。由于地鐵區(qū)間隧道走行軌間有效的疏散寬度較窄，因此一旦發(fā)生事故，驚慌失措的逃難者亂沖亂撞，這樣必然會(huì)造成跌倒踏傷事故。

(4)障礙物多，疏散速度慢。隧道兩側(cè)墻上密布電纜托架、信號(hào)機(jī)、消防箱等多種設(shè)備，地面上有行走軌、排水溝、消防供水管等設(shè)備，再加上乘客對(duì)地形不熟悉等，必然造成疏散速度緩慢。

(5)易造成人員傷亡。地鐵火災(zāi)產(chǎn)生的濃煙和高溫是造成人員傷亡的主要原因?；馂?zāi)時(shí)，隨著CO等有毒氣體的升高，人們受到的威脅逐漸加大。

(6)指揮決策實(shí)施慢。地鐵建筑屬地下工程，線長(zhǎng)面廣，指揮員一時(shí)難以確定起火點(diǎn)和遇難人員集中點(diǎn)，再加上地下通訊聯(lián)絡(luò)不便，給現(xiàn)場(chǎng)指揮組織滅火和撲救增加了極大的困難。

3 疏散救援狀態(tài)下對(duì)接觸軌牽引供電系統(tǒng)的要求

BS EN 50122—1:1998規(guī)定直流牽引地鐵工程中，可觸帶電體的電位長(zhǎng)期允許值不得高于120 V，車間(庫(kù)內(nèi))或者類似場(chǎng)所，帶電體電位長(zhǎng)期允許值不得高于60 V。其瞬時(shí)和暫時(shí)狀態(tài)不同時(shí)限電位允許值見(jiàn)表 1 和表 2［3］。

表1 瞬時(shí)狀態(tài)不同時(shí)限電位允許值

表2 暫時(shí)狀態(tài)不同時(shí)限電位允許值

接觸軌作為向列車輸送直流1 500 V(或者750 V)電能的介質(zhì)，一般安裝在距離軌面不到500 mm的位置，帶電狀態(tài)下其電壓遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的限值。因此疏散救援狀態(tài)下對(duì)接觸軌牽引供電系統(tǒng)的要求一為:切斷疏散路徑上接觸軌電源，保證軌行區(qū)內(nèi)人員安全。

地鐵范圍內(nèi)發(fā)生緊急事故并且需要疏散救援時(shí)，如果通過(guò)控制中心電力調(diào)度人員進(jìn)行牽引供電系統(tǒng)的相關(guān)操作，往往由于地下通信不暢、溝通不充分及電力監(jiān)控系統(tǒng)操作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等原因，不能達(dá)到最佳效果。因此疏散救援狀態(tài)下對(duì)接觸軌牽引供電系統(tǒng)的要求二為:第一時(shí)間在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行牽引電源切換操作，保證操作的準(zhǔn)確性和快速性。

根據(jù)以上要求，當(dāng)列車在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)需要就地緊急疏散時(shí)，為保證乘客在第一時(shí)間快速疏散，應(yīng)在車站及區(qū)間適當(dāng)位置設(shè)置緊急停電按鈕，以快速切斷相關(guān)接觸軌電源。國(guó)內(nèi)目前一般作法是只在車站綜控室IBP盤上設(shè)置緊急停電按鈕，這樣其緊急停電權(quán)限僅局限于綜控室管理人員。國(guó)外通常作法是在車站站臺(tái)及隧道內(nèi)同時(shí)設(shè)置接觸軌緊急停電按鈕［4］。

4 接觸軌緊急停電功能的實(shí)現(xiàn)

4.1 相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50157—2003)自實(shí)施以來(lái)，明確了地鐵工程中諸多的技術(shù)問(wèn)題，為近幾年地鐵的設(shè)計(jì)工作奠定了基礎(chǔ)。但是在地鐵緊急疏散設(shè)計(jì)措施方面，該規(guī)范暫時(shí)還沒(méi)有與牽引供電系統(tǒng)相關(guān)的規(guī)定。NFPA 130是由美國(guó)國(guó)家消防協(xié)會(huì)制定頒布的關(guān)于軌道交通消防設(shè)計(jì)的規(guī)范，它涉及專業(yè)較為全面，被公認(rèn)為是解決地鐵消防問(wèn)題的最適宜及完善的標(biāo)準(zhǔn)［5］。該規(guī)范規(guī)定:地鐵沿線應(yīng)設(shè)置藍(lán)光站。工作人員可通過(guò)藍(lán)光站電話與中心監(jiān)控站聯(lián)系并切斷牽引供電系統(tǒng)。藍(lán)光站應(yīng)顯示相關(guān)逃生信息，顯示到達(dá)出入口的路徑及位置，顯示所處位置以及距離每個(gè)出入口的距離。

沿線應(yīng)在如下位置設(shè)置藍(lán)光站:

(1)車站站臺(tái)的端頭;

(2)逃生橫通道;

(3)緊急逃生點(diǎn);

(4)牽引變電所;

(5)有管轄權(quán)的職能部門所要求的地下鐵路軌旁 ［6］。

藍(lán)光站配備有通信電話、接觸網(wǎng)帶電狀態(tài)顯示燈、ECO和引導(dǎo)用的藍(lán)燈，如圖1所示［7］。

圖1 藍(lán)光站外形

4.2 地下線路ECO的設(shè)置

地鐵線路一般地處城市內(nèi)部，站間距較小，多為1 km左右。若采用直流1 500 V電壓等級(jí)向列車供電，由于其供電能力較強(qiáng)，牽引變電所通常隔站設(shè)置。如圖2所示，A、B、C是地鐵3個(gè)車站，其站間距均按照1 km考慮，A、C站分別設(shè)置牽引變電所，構(gòu)成一個(gè)牽引供電分區(qū)?！兜罔F設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50157—2003)規(guī)定:兩條單線區(qū)間隧道之間，當(dāng)隧道連貫長(zhǎng)度大于600 m時(shí)，應(yīng)設(shè)聯(lián)絡(luò)通道［8］。因此兩個(gè)區(qū)間分別在中間位置設(shè)置橫向逃生通道α和β，將全部區(qū)間分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個(gè)區(qū)段。

圖2 火災(zāi)時(shí)區(qū)間疏散示意

4.2.1 列車行駛至Ⅰ區(qū)間發(fā)生火災(zāi)停車，進(jìn)行乘客疏散

考慮到列車發(fā)生火災(zāi)的部位以及和就近逃生點(diǎn)的距離，會(huì)有以下3種疏散路徑。

(1)乘客向A車站疏散

列車尾部發(fā)生火情，乘客從列車頭部向A站疏散。列車司機(jī)在向地鐵控制中心報(bào)告火情的同時(shí)，應(yīng)迅速切斷疏散路徑上的接觸軌電源，并密切觀察接觸軌帶電狀態(tài)，引導(dǎo)乘客疏散。因此有必要在區(qū)間隧道沿線設(shè)置ECO，采用合理的間隔距離設(shè)置ECO可使現(xiàn)場(chǎng)人員在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行斷電操作，提高逃生幾率。區(qū)間隧道內(nèi)，除了在逃生橫通道處設(shè)置ECO外，NPFA 130未要求在其他地點(diǎn)設(shè)置。因此區(qū)間隧道沿線ECO的設(shè)置建議按照NPFA 130內(nèi)規(guī)定的設(shè)置逃生橫通道的間隔距離考慮，即每隔244 m上下行分別設(shè)置ECO，且距離車站最近的ECO距離車站不應(yīng)大于244 m。

區(qū)間列車發(fā)生火災(zāi)時(shí)，救援人員需要快速?gòu)腁站進(jìn)入軌行區(qū)，趕往事故現(xiàn)場(chǎng)。因此建議在車站端頭處設(shè)置ECO，以快速切斷所在區(qū)段接觸軌電源，保證前往救援人員的人身安全。NFPA 130同樣要求在車站端頭設(shè)置藍(lán)光站。

(2)乘客經(jīng)α橫通道向A車站或B車站疏散

地下區(qū)間逃生橫通道的設(shè)計(jì)，是將非事故隧道視為安全區(qū)域，列車司機(jī)或者前往救援人員會(huì)根據(jù)列車起火部位的不同引導(dǎo)乘客向就近的車站或者逃生橫通道疏散。當(dāng)車頭部位發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，乘客需要由車尾部開(kāi)始疏散，途經(jīng)α橫通道進(jìn)入下行隧道區(qū)間，然后沿下行區(qū)間進(jìn)入A站或者B站。因此除了要在區(qū)間隧道沿線設(shè)置ECO外，還需要在每個(gè)逃生橫通道設(shè)置。

(3)乘客從車頭和車尾分別向A車站和α橫通道疏散

列車中部起火，乘客從列車兩端分別向前后兩個(gè)方向進(jìn)行疏散。因此需要在車站站臺(tái)、區(qū)間隧道沿線和逃生橫通道處設(shè)置ECO。

4.2.2 列車行駛至Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)間發(fā)生火災(zāi)停車，進(jìn)行乘客疏散緊急停電要求同4.2.1中所述。

4.3 高架區(qū)間ECO設(shè)置

地鐵工程中，高架區(qū)間是敞開(kāi)式空間，只要人快速疏散至距火災(zāi)源一定距離，煙熱對(duì)人造成傷害就很有限。然后再向車站或者開(kāi)闊地面繼續(xù)撤離，直至抵達(dá)安全地帶。地鐵工程中線路敷設(shè)方式采用高架橋梁的區(qū)段一般處于非城市中心地帶，因此站間距較大，甚至有的工程高架區(qū)間長(zhǎng)度超過(guò)6 km。若列車在區(qū)間發(fā)生火險(xiǎn)，沿線路向兩端車站撤離，由于距離相鄰車站過(guò)遠(yuǎn)，對(duì)疏散很不利。此外高架區(qū)間空間狹小，驚慌失措、秩序混亂的疏散人群在撤離過(guò)程中很容易發(fā)生觸電事故。因此高架區(qū)間適宜位置設(shè)置ECO，有利于事故時(shí)快速、準(zhǔn)確的斷電操作。NPFA 130規(guī)定:高架區(qū)間最少每隔762 m設(shè)置緊急逃生點(diǎn)，使乘客等人員能夠通過(guò)移動(dòng)式梯子從高架橋上撤離，也可使救援人員快速進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng);每個(gè)緊急逃生點(diǎn)設(shè)置藍(lán)光站。建議高架區(qū)間ECO的設(shè)置遵循NPFA 130的規(guī)定:(1)在區(qū)間逃生點(diǎn)設(shè)置;(2)區(qū)間每隔762 m上下行分別設(shè)置。

4.4 ECO控制系統(tǒng)

緊急停電按鈕的功能是在牽引供電系統(tǒng)直流雙邊聯(lián)跳原理的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的［9］。ECO操作應(yīng)具有最高的優(yōu)先級(jí)。觸發(fā)后，其他任何地方都無(wú)法使其合閘。只有工作人員現(xiàn)場(chǎng)將ECO復(fù)位后，分閘直流斷路器閉鎖關(guān)系才能解除，從而進(jìn)行當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)方的合閘操作。

4.4.1 車站站臺(tái)ECO

在設(shè)置了牽引變電所的車站，ECO可通過(guò)控制電纜接入該車站牽引變電所SCADA監(jiān)控盤直流斷路器聯(lián)跳回路，從而實(shí)現(xiàn)向相應(yīng)直流快速斷路器發(fā)送分閘命令的功能，同時(shí)聯(lián)跳相鄰牽引變電所對(duì)應(yīng)直流開(kāi)關(guān)，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)供電分區(qū)的斷電。在沒(méi)有設(shè)置牽引變電所的車站，ECO可通過(guò)控制電纜接入就近牽引變電所SCADA監(jiān)控盤直流斷路器聯(lián)跳回路。

4.4.2 區(qū)間ECO

ECO通過(guò)控制電纜接入就近牽引變電所SCADA監(jiān)控盤直流斷路器聯(lián)跳回路。

5 架空接觸網(wǎng)ECO設(shè)置

采用架空接觸網(wǎng)供電的地鐵工程，由于接觸網(wǎng)設(shè)置于列車上部，而且接觸網(wǎng)支柱和導(dǎo)線嚴(yán)格絕緣且每根支柱都有良好的接地，不會(huì)對(duì)軌行區(qū)內(nèi)人員造成電擊危險(xiǎn)。NPFA 130規(guī)定:對(duì)于藍(lán)光站在采用架空接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)中的設(shè)置，可采用批準(zhǔn)的替代方法切除牽引供電。國(guó)外目前常規(guī)做法是在牽引變電所內(nèi)設(shè)置ECO，便于在需要時(shí)快速切除本所牽引供電［10］。

6 結(jié)語(yǔ)

在接觸軌供電系統(tǒng)中，事故狀態(tài)下能否準(zhǔn)確、快速的切斷接觸軌電源，對(duì)疏散救援的成功與否有著重大的意義，上述對(duì)接觸軌系統(tǒng)ECO的控制方式、設(shè)置地點(diǎn)等問(wèn)題分析，希望能對(duì)相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供借鑒，并提出如下建議。

(1)接觸軌或接觸網(wǎng)牽引供電系統(tǒng)，均在控制中心設(shè)置ECO，控制全線牽引供電系統(tǒng)。進(jìn)一步提高牽引供電系統(tǒng)應(yīng)急處置的靈活性，提高救援的可靠性。

(2)線路上設(shè)置的ECO考慮集成電話和接觸軌帶電顯示燈，按照NPFA 130規(guī)定的藍(lán)光站標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置。

(3)建議新版《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》考慮和牽引供電相關(guān)的消防緊急疏散設(shè)計(jì)措施，給設(shè)計(jì)工作者提供更好的指導(dǎo)。

［1］張?zhí)K敏.地鐵火災(zāi)事故的預(yù)防及應(yīng)對(duì)措施［J］.上海鐵道科技，2004(6):25-26.

［2］董漢達(dá)，顧建林，等.上海地鐵一號(hào)線防火工作探討［J］.海消防，1996(4):26-28.

［3］BS EN 50122—1:1998 Railway applications-Fixed installations-Part 1:Protection provisions relating to electrical safety and earthing［S］.EU:European Committee for Electrotechnical Standardization，1998.

［4］于松偉，周菁，韓連祥，張維，王凱建.直流1500V接觸軌系統(tǒng)的安全防護(hù)［J］.都市快軌交通，2010(1):5-10.

［5］洪若榮.關(guān)于地鐵的安全疏散設(shè)計(jì)［J］.都市快軌交通，2007(2):18-21.

［6］NFPA 130 standard for fixed guideway transit and passenger rail system［S］.USA:National Fire Protection Association(NFPA)，2010.

［7］Siemens AG.Design Description Integration of ECO Switches in Blue Light Station System［G］，2010.

［8］北京城建設(shè)計(jì)研究總院.GB50157—2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

［9］江安.緊急停電按鈕在軌道交通接觸軌供電中的應(yīng)用［J］.都市快軌交通，2010(2):99-102.

［10］SYSTRA.Traction and Auxiliaries Power Supply［G］.Extension of MMMP，2009.