趙保鋒，晉 君，陳慶龍，馮 瑤通信作者

(1.天津三號(hào)線軌道交通運(yùn)營(yíng)有限公司，天津 300190；2.中國(guó)船級(jí)社質(zhì)量認(rèn)證公司天津分公司，天津 300457)

0 引言

依據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]和《城市軌道交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)實(shí)施細(xì)則》[2]內(nèi)的相關(guān)要求，須滿足事故條件下人員在6min內(nèi)全部疏散到安全區(qū)域的要求，但對(duì)于如何證明地鐵車站設(shè)計(jì)滿足人員疏散的要求并沒(méi)有進(jìn)一步解釋。目前大多數(shù)的驗(yàn)證手段均為經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算或數(shù)值模擬。對(duì)于人員安全疏散理論的研究，國(guó)外的研究要比國(guó)內(nèi)的研究略早一些，美國(guó)的消防工程師手冊(cè) (SFPE Handbook of Fire Protection Engineering)中對(duì)人員的疏散參數(shù)選取原則有較為明確的描述，早期國(guó)內(nèi)的消防性能化評(píng)估工作中經(jīng)常引用SFPE中的相關(guān)參數(shù)。近年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn)，地鐵行業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，對(duì)于地鐵站這種具有特殊使用功能的建筑形式，人員疏散理論研究尤為重要。

1 地鐵安全疏散理論概述

1.1 建筑消防安全疏散理論

消防安全疏散中人員安全疏散的性能判據(jù)為：人員能在火災(zāi)達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)之前全部疏散到安全區(qū)域，按照規(guī)范的原則，供人員安全疏散用的封閉樓梯間、防煙樓梯間、室外樓梯的入口門(mén)和一層直通室外的門(mén)即為安全出口，人員到達(dá)封閉樓梯間、防煙樓梯間、室外樓梯的入口門(mén)或一層的外門(mén)，即完成了安全疏散的過(guò)程[3]?？偸枭r(shí)間為：

TRSET=Td+Tpre+k·Tt

(1)

式中：Td為報(bào)警時(shí)間，Tpre為響應(yīng)時(shí)間，Tt人員疏散行動(dòng)時(shí)間，k為安全系數(shù)[4]。

1.2 地鐵安全疏散理論

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》于2013年完成修訂工作，新版的規(guī)范里給出了乘客從站臺(tái)層疏散的計(jì)算方法，即:

(2)

對(duì)于運(yùn)營(yíng)期間的地鐵車站來(lái)說(shuō)，公式中疏散的人員數(shù)量實(shí)際是客流控制期中超高峰小時(shí)站臺(tái)上的最大候車乘客與列車所載的最大客流斷面流量之和。一般來(lái)說(shuō)這些數(shù)據(jù)要查找設(shè)計(jì)文件才能得到?？紤]到地鐵車站的特殊性，設(shè)計(jì)了電扶梯疏散，式中：A1實(shí)則是扶梯的疏散能力，A2則是疏散樓梯的疏散能力。值得注意的是，在2013版的規(guī)范里，對(duì)于總?cè)藛T的計(jì)算進(jìn)行了修改，車站員工需要參加指揮、協(xié)助、引導(dǎo)人員疏散和撲救初期火災(zāi)，所以不再計(jì)算在疏散人員內(nèi)。

2017年由中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院等單位起草的《地鐵安全疏散規(guī)范》[5]中進(jìn)一步明確了車站安全疏散的總體要求。其中包含了地鐵車站站臺(tái)、站廳、列車等場(chǎng)景下疏散經(jīng)驗(yàn)公式，進(jìn)一步明確了疏散參數(shù)的取值及計(jì)算方法。這里與《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》不同的是，站臺(tái)層事故安全疏散時(shí)間為預(yù)反應(yīng)時(shí)間、人員疏散至樓扶梯的時(shí)間、樓扶梯上平均滯留時(shí)間、通過(guò)樓扶梯的時(shí)間以及通道非均勻性偏差時(shí)間之和。

國(guó)內(nèi)關(guān)于地鐵安全疏散的規(guī)范主要有GB50157-2013和GB/T33668-2017，從經(jīng)驗(yàn)公式上看，后者要嚴(yán)于前者，考慮了疏散過(guò)程中的滯留、阻礙等因素，但后者是推薦性標(biāo)準(zhǔn)，且在第一條“范圍”中明確指出，該標(biāo)準(zhǔn)的使用范圍為新建工程的安全疏散設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)工程的疏散安全管理，所以早年設(shè)計(jì)的地鐵是否在運(yùn)營(yíng)期間完全按照后者計(jì)算還有待商榷，但GB/T33668-2017對(duì)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的應(yīng)急管理仍有一定的指導(dǎo)意義。

2 案例應(yīng)用與分析

筆者選取某地鐵站的疏散模擬案例進(jìn)行分析，以期發(fā)現(xiàn)日常管理中常見(jiàn)的問(wèn)題，并針對(duì)法律法規(guī)的學(xué)習(xí)給出自己的理解，以優(yōu)化相應(yīng)的模擬結(jié)果。

2.1 數(shù)值模擬應(yīng)用案例

模擬環(huán)境下選取的地鐵站為地鐵二級(jí)車站，有效長(zhǎng)度為120 m、寬度為13 m，設(shè)有2個(gè)安全出口，車站示意圖如圖1所示。

圖1 車站示意圖

地鐵車站中需要疏散的人員包括站廳、站臺(tái)和列車的乘客及工作人員。乘客的男女老少選取比例參考《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2021》，車站預(yù)測(cè)遠(yuǎn)期高峰小時(shí)客流量如表1所示，通過(guò)計(jì)算可以得到，最大高峰客流量存在于早高峰，設(shè)計(jì)下行客流量為9 695人/h?？土鞲叻鍟r(shí)間段最小發(fā)車間隔為3 min。故站臺(tái)上行方向候車人數(shù)為480人，下行方向候車人數(shù)為485人，列車中乘客共1 380人，數(shù)值模擬過(guò)程中的人員參數(shù)設(shè)置情況如表2所示。

表1 車站預(yù)測(cè)遠(yuǎn)期高峰小時(shí)客流量

表2 地鐵仿真模型中疏散人員數(shù)量

站臺(tái)和列車乘客的疏散開(kāi)始時(shí)間為100 s，疏散運(yùn)動(dòng)時(shí)間為540 s，總疏散時(shí)間為640 s完成人員疏散全過(guò)程，不能滿足6 min的要求。

2.2 理論研究及分析

1)Q1最大客流斷面流量實(shí)際上并不是一列車滿載客流量，而是按照超高峰小時(shí)一列進(jìn)站列車所載客流，它的取值一般可以從設(shè)計(jì)文件或者后期的調(diào)研文件中找到，對(duì)于最大客流斷面流量的計(jì)算，在學(xué)術(shù)研究里有多種估算方法，這個(gè)數(shù)值是大于定員人數(shù)還是小于定員人數(shù)，主要還是取決于一個(gè)城市的發(fā)展情況，城市的規(guī)模、人口數(shù)量對(duì)其影響很大。故認(rèn)為在進(jìn)行數(shù)據(jù)選取時(shí)還應(yīng)以有資質(zhì)的設(shè)計(jì)院出具的計(jì)算結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

2)Q2站臺(tái)上最大候車乘客選取相對(duì)容易，客流控制期超高峰小時(shí)站臺(tái)上車的最大候車乘客，認(rèn)為可以理解成同一時(shí)刻(即達(dá)到高峰小時(shí)客流量的時(shí)刻)同時(shí)進(jìn)入上、下行的乘客總數(shù)，而超高峰系數(shù)的選取按照標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該處于1.1～1.4，這里系數(shù)的取值也應(yīng)該參考城市規(guī)模，對(duì)于一線城市，筆者推薦選取1.4，而針對(duì)本案例中的二線城市，筆者推薦選取1.2～1.3進(jìn)行計(jì)算。

Q1=Max{(7 370+1 357)，(6 361+1 149)}/20×1.2=524人(人數(shù)取整數(shù))

3)扶梯通過(guò)能力計(jì)算參考本市的地鐵扶梯通過(guò)能力整體情況，即121人/min·m。故2部1 m的扶梯整體通過(guò)能力為242人/min，但在規(guī)范中要求計(jì)算時(shí)須假設(shè)一部扶梯失效，故計(jì)算時(shí)按照整體通過(guò)能力121人/min進(jìn)行計(jì)算。

4)疏散樓梯通過(guò)能力計(jì)算參考本市的地鐵扶梯通過(guò)能力整體情況，事故疏散狀態(tài)為單向上樓通過(guò)人數(shù)3 700人/h，4.8 m總寬度的樓梯通過(guò)能力為296人/min。

將參數(shù)帶入到公式中計(jì)算，3種情景下對(duì)應(yīng)的疏散時(shí)間為3.73 min，即224 s。

3 結(jié)語(yǔ)

按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算得到的人員疏散時(shí)間為224 s，某站的疏散時(shí)間滿足規(guī)范要求，但在列車超員狀態(tài)下會(huì)嚴(yán)重影響疏散時(shí)間，大客流狀態(tài)下應(yīng)予以關(guān)注，這與數(shù)值模擬案例中計(jì)算得到的640 s差異較大，部分原因是由于參數(shù)的選取導(dǎo)致的。

此外在數(shù)值模擬過(guò)程中，人員的參數(shù)選擇對(duì)于結(jié)果的影響也較大，比如人的肩寬、樓梯的運(yùn)行速度、人的運(yùn)行速度、人的分布情況等。上述案例是典型性能化模擬中的常見(jiàn)案例，對(duì)于地鐵這樣具有特殊使用功能的建筑來(lái)說(shuō)，模擬的參數(shù)選擇上更應(yīng)該考慮到地鐵的實(shí)際情況，而不是僅僅參考《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、SFPE等通用規(guī)范。雖然《地鐵安全疏散規(guī)范》是2017年發(fā)布的規(guī)范，而早期地鐵設(shè)計(jì)主要參考的是《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，但在《地鐵安全疏散規(guī)范》中卻給出了人員的行走速度、樓梯的通過(guò)能力、扶梯運(yùn)行和停運(yùn)狀態(tài)下的通過(guò)能力、柵欄門(mén)的通過(guò)能力等，這些參數(shù)的選取都是經(jīng)過(guò)大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到的具有符合中國(guó)國(guó)情可參考的數(shù)據(jù)，這對(duì)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的應(yīng)急能力評(píng)估具有指導(dǎo)意義。