城市轨道交通网

从运营实践探讨轨道交通设计的安全要求

发布日期：2013-03-07 18:33

从运营实践探讨轨道交通设计的安全要求

摘要: 中国城市轨道交通已进入飞速发展期，为保证运营安全必须从安全标准和设计源头抓起。基于城市轨道交通运营管理中的实践经验，对设计中考虑不周而造成的运营安全隐患进行归类、分析，探讨城市轨道交通在规划设计阶段需要关注的若干重要问题。通过对城市轨道交通设施设备进行设计优化，使整个城市轨道交通安全体系更趋完善、合理，形成平衡的城市轨道交通安全管控体系，从而达到为运营安全管理奠定基础的目的。

关键词: 城市轨道交通; 安全要求; 运营实践; 规划设计

1 引言

城市轨道交通作为城市公共交通的一个重要组成部分，有着许多其它公共交通工具无可比拟的优点。但作为一个全封闭的专用公共交通系统，在大运量的背后，一旦出现运营安全问题，轻则出现运营延误、乘客出行受阻，重则人员群死群伤、设施设备系统严重损坏。

具有代表性的事件如: 1995 年东京地铁内发生的投毒事件，事件造成 12 人死亡，约5 500人中毒; 2003年韩国大邱地铁中央路站发生人为纵火事件，造成135 人死亡，137 人受伤，318 人失踪; 2005 年伦敦地铁连环发生恐怖袭击的爆炸事件，造成的死亡人数共 52人，伤者逾百。通过事件回放，我们可以关注到如果出现乘客群死群伤，真正直接受到伤害的乘客是少数，更多一部分乘客是间接由于安全管控能力不足而受到的伤害。由此可见，城市轨道交通的安全风险抵御能力至关重要。

目前在国内，很多运营管理单位没有参与前期轨道交通的设计，只能根据最终接管线路情况确定相应的安全管控方法，而且没有核算硬件设施安全的真实能力; 而规划设计部门在设计安全要求的考量上也没有标准化，很多设计安全标准还是参照一般公共设施的安全设计理念执行。一旦出现严重的安全事件，能否真正有效应对，将是一个未知数。

因此，无论是规划设计部门还是运营管理单位都要未雨绸缪，把确保乘客安全的目标放在首位，通过规划设计阶段的硬件优化和运营管理阶段的软件完善，使两者之间能够接续互补，形成完善的安全管控体系，让乘客出行安全得到保障，让设施设备运营正常。

2 设计阶段需要关注的安全问题

通过对国外已经发生过的严重安全事件分析，以及对国内运营安全风险的评估，笔者从运营管理的角度对规划设计部门提出以下几个方面需要加以关注并进行优化设计的见解，为运营安全管理创造更加完备的硬件条件。

2． 1 关注城市地域和环境条件的差异

我国地域广大，城市特点和建设发展的规模各不相同。在城市轨道交通的设计中虽然有地质条件的评估和设计安全要求，但有些时候没有充分考虑城市规划布局、线路周边环境等因素，从而使城市轨道交通运营基础环境得不到可靠保障，在运营过程中造成缺乏风险抵御能力而引发严重的安全问题。较为典型的案例有:

( 1) 在高架线路旁有高层居民建筑物，高空异物对轨道交通运营安全造成严重威胁。如上海地铁 3 号线高架段就曾经发生过居民晾晒的棉被坠落在接触网造成列车运行受阻。

( 2) 城市轨道交通线路的过渡段，虽有标准的围护设计，但该设计实际在治安防范工作中作用不大。所以运营管理单位要额外增加人防、技防和犬防等措施，否则设施设备被盗或破坏的事件时有发生，严重干扰运营安全。

( 3) 要充分考虑当地的自然灾害类型、情况、频度等，不能公式化地照搬设计。如在个别城市，牵引变电站建造在山脚下，变电站周边没有任何防护设计，一旦发生暴雨、泥石流等，整个变电站将可能停止工作。

2． 2 关注乘客进出站的安全要求

从运营安全上考虑，应该根据车站集聚客流的数量等级，以及与周边建筑物的结合关系，对车站设计进行区别对待。

一类是完全独立的城市轨道交通构筑物的车站，与周边建筑物没有合建设施。从运营安全管理角度来讲相对简单: 在紧急情况下，可以充分利用车站出入口的布局和能力，组织乘客按指定方式离开车站。

另一类是和周边建筑物紧密结合的车站，看似商业或大型建筑物的出入口，其实也是城市轨道交通车站出入口的一部分。如上海地铁 2 号线的人民广场站，该站是一个 3 线换乘站，但在 2 号线车站区域没有一个出入口是独立设置，进出车站必须穿越商场或换乘通道。这就形成车站有部分区域和出入口是双方接口使用，任何一方出现问题都有可能制约另一方，造成在紧急情况下，接口区域实际是不能提供安全应急的功能。

所以，在类似与周边建筑物紧密结合车站的设计上，应当要考虑至少有 1 个以上独立直通站外区域的出入口，而且要考虑这些出入口 6 min 内疏散的最大通过能力，而不是计算车站所有出入口 6 min 内疏散的总通过能力，只有这样才能使运营管理能够确立保底的应急处置方案。

2． 3 关注区间应急的安全要求

根据《地铁设计规范》第 5． 1． 7 条的规定“车站间的距离应根据现状及规划的城市道路布局和客流实际需要确定，一般在城市中心区和居民稠密地区宜为 1 km 左右，在城市外围区应根据具体情况适当加大车站间的距离”。该条款的规定，是侧重对客流组织的管理，所以在各个城市的轨道交通经常出现长大的区间，如上海地铁 2 号线淞虹路站至虹桥 2 号航站楼站的地下区间就有近 6 km。

而对于区间应急安全要求，按规范一般地铁区间隧道长度超过 1. 5 km 时，需要设置中间风井兼至地面的逃生通道，长度超600 m 时，在左右线隧道之间要设置联络及逃生通道。这样的标准需要考虑实际运营中可能遇到的问题，如:

( 1) 以一列 A 型车 8 节编组满载情况考虑，2 400人从中间风井兼至地面的逃生通道疏散，需要多少时间?

( 2) 如果故障点需要应急处置，而中间风井兼至地面的逃生通道已用作乘客疏散，那么工程抢险人员以及所携带的各种装备器具如何到达现场? 需要多少时间?

( 3) 如果使用左右线隧道之间设置的联络及逃生通道进行乘客疏散，势必对邻线的运营造成影响，而且这也必须基于运营管理人员提前做好必要的安全防护措施后才能实施。

上海地铁 1 号线“12·22”列车侧面冲突事件，发生列车冲突的位置非常接近车站站台，但由于冲突点在进站侧，所以乘客无法通过冲突点向就近车站疏散，只能被迫向另一侧车站进行疏散，虽然区间线路也只有 1 km 左右，但整个疏散过程却用了至少 1 个多小时。

由此可见，对于长大区间一旦出现安全问题，乘客疏散和抢险队伍进入会更加困难。因此，在设计阶段应考虑乘客疏散和抢险救援的应急要求，合理设置区间长度。

2． 4 关注运营系统之间的安全匹配

城市轨道交通的运营是由诸多子系统构成。每一个子系统都有各自完善的设计来确保正常、非正常和紧急状态下能够实现相应的控制管理要求。

然而每个子系统的设计中，没有充分考虑到城市轨道交通是一个大联动机，需要专业间紧密协作才能发挥最佳的水平，这就造成在紧急情况下，安全应急的主从关系不能体现，或是各自为政，或是互相牵制，从而影响安全应急处置的效率，有时有些安全应急功能成为摆设，而有时甚至可能会起到反作用。

如车控室远程操控车站自动扶梯的运行，在当前实际工作中，几乎没有使用过。因为在没有远程视频监视和远程广播提示的前提下，如果自动扶梯上有人，那么远程起停或改变自动扶梯的运行方向都将可能造成人员的意外受伤。还有，当前较为流行的 UPS 电源整合。虽然整合后能节省部分土建空间、利于运营维护管理，但整合电源的单点故障产生的影响范围会更广，使安全运营的隐患增加。在上海地铁 10 号线发生的“9·27”列车追尾事件，虽然最后定性为人为管理失误的责任事故，但发生事故的诱因就是没有考虑运营系统工作的特点，通过整合的 UPS 系统为其它各系统提供后备电源保障，然而却没有考虑到 UPS 系统一旦故障失去应有的功能时，就会造成多系统同时故障，这时运营和安全的保障就全部需要人工来保证，如果这一保障环节再失误，运营安全自然就无法保证了。

2． 5 关注运营管理实际工作要求

城市轨道交通运营是人与设备的结合，因此设施设备的选型、配置应以现场实际工作情况为基础，要考虑网络化运营的一致性。然而现在城市轨道交通的设计往往会忽略运营管理的特点，有的将当前最先进的却没有经过成功案例检验的设施设备引入，从而造成在运营使用中引发一些磨合期的安全问题; 而有的在设施设备使用配置上没有充分了解现场人员配置、操作使用能力等情况，很多地方为了节省轨道交通投资而在压缩土建规模上大做文章，尤其是压缩了机电设备机房面积或压缩了车站层高，往往使得车站综合管线布设及设备管线的操作维护空间异常紧张，给运营管理带来很大的麻烦，同时也增加了安全隐患; 还有，目前城市轨道交通机电系统越来越重视的是联动、组合、智能化控制，系统设计越来越复杂，但往往运营人员的培训及工作能力跟不上、设备可靠性跟不上，甚至为了赶工期也大大压缩了设备调试及联合试运行时间，庞大的智能化机电系统可能因为某个小设备的故障或简单的失误操作而整体瘫痪。

2． 6 关注应急余量和专有资源

城市轨道交通是一个人员密集的场所，一些大型车站高峰期瞬时聚集客流可能超过万人。在正常情况下，无论是服务乘客还是内部管理，所有子系统的功能都能满足需求，然而在紧急情况下，要考虑同时并发的安全需求，因为此时现场的状态往往是无序的，任何可用安全处置资源都会被争夺，最后造成资源不均衡使用，形成应急处置的瓶颈。所以要对紧急状态进行态势综合分析，预留安全处置的富余量，并划分专用资源或建立后备工作模式，确保在紧急状态的资源充分平衡利用。

如无线通讯系统，对于专用系统考虑在最不利的情况下，多专业同时并发使用的峰值，同时优先级也一定要明确界定，只有这样才能保证运营安全的可控; 而对于民用系统，有时也被运营管理单位用来作为非正式的应急通信保障，而且运营管理单位也要求乘客在遇到事件时，不要擅自处置，而是及时报警，这就要求系统有一定的冗余，因为在这种状态下，整个民用通讯往往会被超量的通讯阻塞; 还有，在车站空调大系统的基础上，对于和运营安全有关的车站重要机电设备用房要考虑专用或备用空调系统，防止大系统故障后各系统因温度问题造成系统宕机。

2． 7 关注乘客结构的差异性

我国城市轨道交通建设和发展时间并不长，认识和了解城市轨道交通的人所占比例小。在类似上海这样流动人口较大的城市里，一些外来人员有时在乘坐城市轨道交通时都会遇到一些困难，何况在紧急情况时更加不知安全应急处置的方法。同样，老年人和其他弱势群体，在乘坐城市轨道交通时行动不便问题，在城市轨道交通设计中并没有充分考虑，尤其在紧急情况下，没有针对性地考虑弱势人群，往往还是参照正常人的标准设计，而且有些设计往往是为高端人群服务，比如纯文字说明、中英文对照等，缺少了能帮助所有人快速识别的其它有效手段。面对这样的情况，在紧急情况就极有可能造成更严重的次生灾难。

因此，设计应关注乘客的结构差异性，尽量确保所有乘客在紧急情况下对应急设施的使用和安全疏散。

2． 8 关注灾害情况下受害者的范围

城市轨道交通运营环境是一个相对封闭的环境，因此发生灾害事件的受害者范围可以说是在这个封闭环境中的所有人，其中包括乘客和运营管理人员。然而根据现在的设计标准来看，往往会忽略管理人员的受害，简单认为管理人员在灾害情况下还是能够在工作岗位上组织灾害处置，却没有考虑管理人员也是受害者或者离开了工作岗位等因素。就算管理人员没有受害或离开岗位，当前的设计也没有充分考虑管理人员在灾害情况下应对不同灾害的基本安全环境和必要的安全处置不同灾害的装备。

因此，从严格意义上要求管理人员组织指挥乘客安全应对紧急情况是很难做到。如列车司机的安全保障和乘客疏散引导装备配置，目前在列车上并没有设计考虑，而是运营管理单位自行配置，也没有固定摆放位置，因此在突发事件情况下，处置工作就会因人而异。

2． 9 关注灾害情况下现场不可控因素

城市轨道交通发生紧急情况，其现场的情况不同于其它工矿企业，在事故现场的人员中更多的是不具备专业知识的乘客，而且成千上万的乘客在紧急情况下，会有成千上万的想法，而绝不是一队训练有素的部队，听从统一指挥。然而现在城市轨道交通的设计都是按照经验理论值来确定，在应急安全管理中的不可控因素没有充分计入。如楼梯的单位时间通过能力是否考虑到老年人、幼儿、残疾人等通行速度? 还有，城市轨道交通虽然定位于市内公共交通工具，但绝不是每个乘客都没有行李物品，尤其是在与火车站、机场等省际交通结合的车站，乘客携带的行李往往会影响到其他乘客的正常通行速度。由此可见，在发生紧急情况后，将基本无法到达其设计安全标准，反而加大了现场临时制定、决策应急安全方案的难度和可靠性。

2． 10 关注单点复合或同时多点的安全要求

城市轨道交通发生突发事件从事件点源可以分单点、多点; 从事件构成可以分简单型和复合型。从伦敦地铁爆炸事件和东京地铁毒气事件可以看出，尤其以多点 + 复合型最为严重。城市轨道交通网络化是各个城市未来发展的必然目标，所以必须将可能发生安全事件的多样性、复杂性充分考虑。然而目前的设计还是主要考虑单点简单型和多点简单型，强调现场应急

处置，没有前瞻性地充分考虑网络蔓延的预防措施，以及事件在过程中变化后应急安全功能的配套跟进，从而形成临阵磨枪的局面。如上海地铁 2 号线南京东路站，该站本身是一个 2 线换乘的车站，一边接临 3 线换乘的人民广场站，但该站的另一边是穿越黄浦江的隧道。虽然在车站的设计中设置了防淹门，但防淹门的动作前提条件和动作时间真的能满足隧道进水后，是否不会蔓延到相邻 3 线换乘的人民广场站以及本站换乘的另一条线路? 因此，有必要在 3 线换乘的人民广场站再增加一道后备防线，同时在今后的设计中，尽量避免在这种敏感的车站设置换乘功能。

2． 11 关注不同事件处置机理的差异

在城市轨道交通运营中可能出现的事件种类繁多，然而在设计中有些细节并没有充分考虑可能出现的危险源，而是把较为常见的火灾状态作为基本模式。其实，虽同为应急处理，但每一种类型事件的原因和机理却有显著的不同，采用相同的手段来处理就有可能产生相反的作用。如火灾与毒气、火灾与传染病，它们之间的应急处理理念就截然不同。还有，对于事件的瞬间状态、发生区域、造成后果没有进行充分评价，而是按照单一理念进行设计，在真正发生紧急事件时，就可能会夸大紧急事件的影响，或者是无法正确应对紧急事件。

2． 12 关注安防系统配置的合理性

支撑城市轨道交通运营的各个子系统基本可以分为 2 类: 一类为安全防护系统，如列车自动控制系统、火灾报警系统等; 一类为服务系统，如自动售检票系统、车站环境控制系统等。随着近年治安安全问题频发，引起大家对轨道交通安全更加重视，进而提出在轨道交通工程建设中设计增加新的安防系统，这其中包括了公共安全视频监控系统、安检系统、门禁系统等。然而新增的安防系统必须要考虑到车站建筑设计的特点、兼容既有设备系统运行的模式和运营管理现场实际的要求，否则将是形同虚设。如 X 光安检仪设在地下车站站厅内，其作用只能是区分公共安全问题发生在付费区内还是非付费区，而不能真正有效防止在地下空间内发生公共安全问题; 同时，车站付费区与非付费区的半封闭结构，会形成安检的盲区。同样，门禁系统在车站区域管理有一定作用，但由于轨道交通车站管理人员结构复杂，流动频繁，因此门禁系统的作用区域、权限管理和公共区域门禁防尾随等功能的合理性必须考虑轨道交通的特点。还有，为了确保公共安全视频监控全覆盖，轨道交通内的摄像头数量已远远超过传统用于运营管理的摄像头，要同一时间监控这些摄像头信息已基本不可能。因此在没有更先进的手段和技术前，应当充分考虑车站监控环境的设置和人员配备，防止人、机闲置，而现场安全管控出现真空。

3 从设计源头保安全的设想

( 1) 以人为本。要以乘客在城市轨道交通内活动的路径、对城市轨道交通的认知程度、可能涉及的风险源为关注重点，以乘客不受到任何安全风险或在受到安全风险时能有必要的保障手段来降低风险所造成的损伤为前提。同时，要把城市轨道交通现场工作人员的安全保障和乘客标准一体化考虑，甚至于是更高，只有这样才能保证在紧急情况下乘客的安全能够得到充分地保障，工作人员在有安全防护的状态下组织引导乘客共同应对紧急事件。

( 2) 建立设计回访机制。从运营中总结经验和教训，以运营管理的需求为出发点，反思设计如何满足运营安全的基本需求，而不是单纯从设计或建设角度提出保证运营安全的措施，只有这样才能使城市轨道交通从根本上更加满足乘客出行的安全需求，更加符合运营安全管理的功能需求。

( 3) 完善城市轨道交通专用安全标准体系。要针对城市轨道交通所具有的特殊环境和运营模式采取专项安全设计，系统罗列分析城市轨道交通的风险源，将各类风险源按严重层级进行划分，确立风险层级之间的关联程度，充分考虑系统之间的联动模式，建立安全设计评价机制，从而寻求形成具有城市轨道交通特点的安全设计体系，科学地给出安全设计标准，使运营管理单位真正发挥应急情况下的安全可控能力。

( 4) 建立运营安全典型仿真案例平台。运营安全保障不是基于最大概率的理论值，而是基于最小保证的实际值，所以通过典型案例汇编，系统仿真模拟，现场演练实测，融合各种实际环境因素，针对不同城市、不同线路、不同车站等差异，从宏观进行把控，促进运营数据收集汇总，从而使规划设计人员充分了解运营安全的相关要求。

4 结语

中国城市轨道交通正进入如火如荼的大建设阶段，硬件设施是一次性投入的，而软件可以根据硬件不断调整完善。因此必须从安全标准和设计源头抓起，确保把运营安全作为设计的核心理念，建百年工程，为今后日常运营管理提供必要的基础安全保障; 而运营管理也将根据不断优化完善的硬件基础，不断提升软件管理能力，从而使整个城市轨道交通安全体系更趋完善，让所有乘坐城市轨道交通的乘客有一个更加安全的乘车环境，使城市轨道交通成为最为安全的交通工具。

参考文献:

［1］ GB 50157 －2003 地铁设计规范［S］．

GB 50157 － 2003 Design Specification of Metro［S］．

［2］ CJJ/T 170 －2011 地铁与轻轨系统运营管理规范［S］．

CJJ / T 170 － 2011 Operation Management Specification of Subway and Light Rail Systems［S］．

［3］王磊，杨晓光，陈春．地铁站乘客步行通道的优化设计［J］．城市轨道交通研究，2003( 2) : 41 －45．

Wang le，Yangxiaoguang，Chenchun． Optimization Design of the Passengers of the Subway Station Pedestrian Access［J］． Urban Mass Transit，2003( 2) : 41 － 45．

［4］蒋雅君，杨其新．地铁防灾救援系统［J］．城市轨道交通研究，2004( 1) : 13 － 15．

Jiangyajun，Yangqixin． Subway Disaster Prevention and Rescue System［J］． Urban Mass Transit，2004( 1) : 13 － 15．

［5］周顺华，郭庆海．城市轨道交通的防( 反) 恐理念初探［J］．城市轨道交通研究，2005( 3) : 16 －18．

Zhoushunhua，Guoqinghai． Anti-terrorism Concept of Urban Rail Transit［J］． Urban Mass Transit，2005( 3) : 16 － 18．

［6］李为为，唐祯敏．地铁运营事故分析及其对策研究［J］．中国安全科学学报，2004( 6) : 108 －111．

Li Weiwei，Tang Zhenmin． Accident Analysis and Countermeasures of the subway operator［J］． China Safety Science Journal，2004( 6) : 108 －111．

［7］韩利民，李兴高，杨永平．地铁运营安全及对策研究［J］．中国安全科学学报，2004( 10) : 47 －50．

Han Limin，Li Xinggao，Yang Yongping． Subway Operation Safety and Countermeasures［J］． China Safety Science Journal，2004( 10) : 47 －50．

学术前沿

您的位置

从运营实践探讨轨道交通设计的安全要求