城际铁路区间火灾救援策略研究

摘要：随着干线铁路、城际铁路、市域铁路、城市轨道交通“四网融合”成为未来的趋势，对各类铁路的防灾救援方案研究成为工程实施重要前置条件。本文介绍了铁路隧道规范以及轨道交通规范体系中关于区间火灾救援的分歧和共识，通过对区间火灾救援逻辑的模拟和分析，提出了城际铁路区间火灾救援思路和设计方案以及一些安全加强保障措施。关键词：城际铁路；地铁；区间火灾救援一、现状分析（一）背景打造轨道上的都市圈，构建以轨道交通为骨干的通勤圈，推动干线、城际、市域铁路、城市轨道交通“四网融合”成为未来发展趋势。2020年国家发改委批复粤港澳大湾区城际铁路建设规划，要求进一步加大城际铁路建设力度，做好与大湾区内高铁、普速铁路、市域（郊）铁路等轨道网络的融合衔接，形成“轴带支撑、极轴放射”的多层次铁路网络。由于“四网融合”的目标对公交化运营铁路与地铁定义越来越模糊，而铁路与地铁规范体系对区间防灾策略有不同规定，公交化运营城际铁路的行车间隔、站间距等指标介于铁路和地铁之间。为指导大湾区城际铁路合法、合规、经济、安全建设，采用何种区间疏散策略是目前亟待明确的事项[1]。隧道事故主要分三种。热事故：由火灾引发爆炸、有毒烟气释放；阻塞事故：列车失去动力停在区间，如撞车、脱轨等；其他事故：水灾、地质灾害等。研究认为，与脱轨、水灾等事故相比，铁路隧道为封闭管道，发生火灾后发展速度快、排烟困难、空间逼仄、可视性差，容易引起乘客慌乱，对组织疏散非常不利。如果燃烧的火车停在隧道里，组织疏散和营救乘客是非常困难的。《国际铁路联盟》将隧道中的主要危险描述为火灾、碰撞和脱轨，本文主要对区间火灾事故进行探析。（二）目前大湾区珠三角城际设计执行情况1.已运营线路广清、佛肇、穗莞深城际区间未设置机械排烟；莞惠、东环一期城际设置机械排烟。部分线路执行《地铁设计规范》，采用区间排烟，部分线路未设置排烟。2.在建线路广佛东环二期、琶洲支线、广清二期、广清北延、新白广二期区间未设置机械排烟；广佛南环、佛莞城际设置机械排烟。自2017年《铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》（TB10020-2017）颁布后，除佛莞和南环受工程实施条件影响均取消了区间风井及区间排烟[2]。二、铁路规范体系与地铁规范体系对比分析（一）规范体系对比对于区间火灾事故，铁路规范体系为“定点”救援，认为在区间火灾工况下，列车残余运行能力能够满足其行驶到隧道洞外或紧急救援站。列车在隧道内发生火灾时，要控制列车驶出隧道进行疏散；当列车不能驶出隧道，应控制列车停靠在紧急救援站进行疏散和救援。地铁规范体系是“定点+随机”，着火列车优先行驶到车站、室外疏散。当着火列车失去动力阻塞在区间时，应立即就地组织疏散，同时联动开启两端的风机对事故区间进行排烟，保证对向隧道为正压，乘客按指令迎新风方向通过最近联络通道向对向隧道疏散。（二）两种规范体系侧重点分析铁路规范体系认为“定点救援”安全性更有保障，主要考虑救援站救援条件比在隧道内组织救援更有利，而列车发生火灾且失去动力行驶不到邻近救援站概率很小，如《铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》条文说明3.0.5。地铁规范体系为“定点+随机”，优先考虑“定点”，主要考虑列车发生火灾且被迫停留隧道虽是小概率事件，但危害和影响大，应予以完善[3]。三、大湾区城际区间疏散策略研究（一）“定点救援”可行性分析“定点救援”方案可行性主要取决于列车火灾工况条件下继续带火运行到达“定点”的能力；列车火灾工况条件下带火运行期间人员的安全性；着火列车随机停车疏散可靠性；追踪列车是否受带火运行列车烟气影响产生危害。1.列车火灾工况条件下继续带火运行到达“定点”能力根据《铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》3.0.5认为防灾疏散研究只按照在同一段时间内，同一列车只有1处动力车发生火灾，即动车组丧失1/4的动力。《铁路隧道防灾疏散救援技术标准研究》认为事故列车的残余运行速度约为80km/h，运行时间约为15min，其运行距离約为20km。因此，当事故列车运行在长度超过20km的隧道中时，不能完全离开隧道，需要设置有利于停车和疏散的“紧急救援站”，以满足事故列车无法离开隧道时停车和疏散的情况，减少灾害和事故[4]。圣哥达隧道的安全研究人员根据概率比较法，通过模拟分析，对比了列车在不同距离无法到达“紧急救援站”的概率。表明如果“紧急救援站”的距离按30km考虑，则列车出事后不能到达的几率是20km间距的3000倍，而列车间距在20km的情况下，不能到达的几率仅为间距12km的4倍。综上分析，除了设置全隧道“紧急救援站”，隧道内发生火灾事故列车总是有不能到达“紧急救援站”几率，而对于长度57km的圣哥达隧道，行进在隧道内列车发生火灾事故后，列车不能到达隧道内设置的紧急救援站几率随着救援站个数增加呈现降低趋势，但设置两座紧急救援站使几率由显著降低到缓慢降低转折点，这个转折点就是圣哥达隧道设置紧急救援站的依据，圣哥达隧道在Sedrun和Faido设置了紧急救援站。目前大湾区城际在建线最长区间约9.6km，不能到达疏散“定点”概率极低[5]。2.列车火灾工况下带火运行期间人员安全性火灾发生后，人员是否有足够时间疏散到相对安全区取决于列车运行至疏散救援定点时间+人员在定点疏散时间≤火灾发生后可用安全疏散时间（火灾危险来临时间）。根据《广州十八、二十二号线长大区间疏散专题报告》（中国建科院）模拟成果，火灾发生后可用安全疏散时间为580s。人员定点疏散时间为240s，列车运行至疏散救援定点可用时间：580s-240s=340s（车厢玻璃破裂时间为400s）。大湾区四条城际线最长区间为9.6km，小于20km，最长运行时间为4分52秒（1节车辆失去动力工况下运行时间为4分58秒），小于安全可用时间5分40秒（580s-240s=340s）。上述各项设计均符合《城际铁路设计细则》要求，定点疏散的可靠性较高。带火运行列车的人员安全保障：车厢内的移动火灾荷载比较低，乘客可以用灭火器扑灭；火灾时司机通过广播系统组织旅客转移到安全车厢；车厢连接处设置隔离门，耐火完整性及绝缘性为15min；按行驶时间最长区间8.6km及故障车100km/h核算，列车驶入前方车站仅需5min。因此，人员在带火运行列车上，安全有较好保障。3.着火列车随机停车疏散可靠性（1）隨机救援疏散及通风排烟方案。最不利工况：列车中部发生火灾，有一半人员在烟气下风向疏散，难以保障该部分人员疏散安全性。紧急状态下司机易误判，若未能正确启动相应排烟模式，将造成灾难性后果，车头、车尾火灾则有一定优势[6]。（2）区间隧道随机疏散安全性。根据《深圳龙大城际大鹏支线隧道防灾专题》成果：当横通道间距为500m时，人员全部疏散到安全隧道的必需时间为17min；当横通道间距为300m时约14min。火灾危险来临时间580s（5.66min）远小于17min，因此随机疏散在最不利工况下较难保证全部乘客疏散安全性。4.追踪列车是否受带火运行列车烟气影响产生危害（1）追踪列车安全性分析。根据《广州十八、二十二号线长大区间疏散专题报告》研究成果：列车行驶时，风向与列车运行方向一致，火灾列车带火运行时烟气仅相对于车厢环状空间向后流动，但相对追踪列车仍向前流动，烟气不会危及追踪列车[7]。（2）追踪列车疏散乘客。列车在区间发生火灾时，列车应驶至前方邻近车站疏散，追踪列车应立即有组织停车，可向安全隧道内疏散或退站清客，疏散时间、安全性可控。（二）提升保障措施鉴于目前城际铁路与地铁界限越来越模糊，城际也具备公交化运营特点，城际铁路在满足现行规范前提下，可考虑部分采取措施，进一步提升安全性。1.区间防排烟（1）无列车追踪区间：考虑车头和车尾火灾，开启前后车站隧道风机进行纵向通风排烟，尽快把烟气排至地面，乘客迎着新风方向疏散，保证2m/s风速。（2）有列车追踪区间：列车车头火灾时，开启前后车站隧道风机进行纵向通风排烟，尽快把烟气排至地面，乘客迎着新风方向疏散，保证2m/s风速[8]。（3）有列车追踪区间：列车车尾火灾时，考虑保证后方非事故列车乘客安全，隧道通风系统仍沿行车方向纵向排烟，但事故列车乘客在烟气中疏散存在风险。2.消火栓系统区间消火栓系统作为保障性措施，当区间发生火灾，疏散初期不考虑使用消火栓系统。疏散后期，消防专业人士根据实际情况采用区间消火栓系统对列车、接触网、隧道火灾进行灭火和消烟，降低火灾风险[9]。3.接触网为减少接触网拉弧引起的事故，地下段采用刚性接触网，刚性接触网无张力不存在断线风险，可靠性高。对设置柔性接触网