地铁火灾人员疏散模式分析
摘 要: 随着经济的发展和人口的增多，地铁作为人们出行的交通工具的重要性越来越被人们所重视。但同时，地铁的安全问题也开始受到了普遍的关注，特别是地铁成为人流密集的公共聚集场所，一旦发生爆炸、毒气、火灾等突发事件，社会影响力十分巨大。地铁面对的重大突发事故，主要有爆炸、火灾、毒气袭击、重大设备故障等，其中以火灾最具代表性。本文详细分析了在地铁火灾事故中影响乘客安全逃生的客观因素，对地铁火灾的防范和疏散模式作了探讨，并提出了防范措施。
关键词: 地铁火灾 疏散模式 分析
前言 地铁交通在城市公共交通中的优势不言而喻，但历史告诫我们，近 20 年来，国内外发生的地铁火灾事故，都以其惨痛的教训给我们以深刻警示，如 2003 年 2 月 18 日韩国大邱市的地铁火灾，死亡 125人，受伤 138 人，314 人下落不明。成都市地铁交通自 2005 年全面开工建设以来，地铁交通已进入快速发展阶段。成都地铁 1 号线已投入运营近两年的时间，地铁 2 号线也即将投入试运营，其投资规模、速度可谓国内空前。到 2020 年成都地铁将建成 9 条运营线路，形成总长 163． 6公里的地铁运营网络。作为最先投入运营的 1 号线，从消防安全设计及施工方案而言，该线路仍存在一定的缺陷。对此，通过分析影响乘客安全疏散的客观因素，进而对地铁火灾事故发生时如何有效实施疏散进行初步的探讨。
1、影响人员疏散的客观因素分析
1． 1、客流量大，增加疏散难度
成都地铁 1 号线一期正线全长 18． 142km，据有关资料显示，1 号线开通以来，最大日客运量 31． 1 万人次，最大高峰小时客运量为 3．76 万人次，最大上线列数 15 列; 2012 年 1 月 1 日至 3 月 30 日日均客运量为 17． 6 万人次。在地铁突发火灾事故情况下，这么大的客流量，组织有序疏散很难，若要确保所有乘客在安全允许的时间内全部逃生，难度更大。按 《地铁设计规范》第 19． 1． 19 条规定: “出口楼梯和疏散通道的宽度，应保证在远期高峰小时客流量时发生火灾的情况下，6min内将一列车乘客和站台上候车的乘客及工作人员全部撤离站台”。现以一号线天府广场站为例，该站作为成都地铁 1 号线和 2 号线惟一的换乘站，天府广场地铁站将是未来国内最大规模的地铁车站。该站根据双休( 节假) 日大客流情况，通过计算，该站一列满载乘客列车总人数 1860人，高峰期列车发车时间间隔 6 分 15 秒，候车乘客 400 人，工作人员按 12 人计算，须疏散人数为 2272 人，设计 6min 内疏散能力为 4320人，疏散设计完全可以满足要求。但如上所述，据统计，该站 2010 年“十一”黄金周期间瞬间客流达到 37600 人，大大超出了该站的疏散能力。
1． 2、疏散条件有限。
1． 2． 1、垂直高度深。按 《建筑设计防火规范》 等消防设计规范的要求，商业营业厅设置在地下层时，不应超过地下 3 层，按常规最深只设置在地下 12 m 左右。而地铁站台站厅一般埋深都在 15 m 以下，如天府广场地铁站为地下四层，总建筑面积近 10 万㎡，最深处达到了 28．5 m，除地下负一层的商业区域和负二层的地下停车场外，地下负三层是地铁 1 号线的站台层，地下负四层是地铁 2 号线的站台层。火灾发生后，乘客从站台及站厅层仅凭体力往地面逃生，既耗时，又耗力，再加上不可知因素，安全逃生的把握性不大，对老弱病残的乘客而言，更是凶多吉少。
1． 2． 2、疏散途径少。地下民用建筑的人员密集场所，每个分区面积都控制在 2000 ㎡以内，且每个分区安全出口不少于两个，当与地面出入口地面的高差超过 10 m 时，每 100 人疏散宽度指标约达 1 m，且均为安全系数较大的封闭楼梯间。而按地铁疏散计算方式，以天府广场广场站为例: 总面积 3． 1 万平方米，地下四层最深近 30 m，直通地面的出口只有 8 个，经计算，如不考虑扶梯继续运行，每 100 人疏散宽度指标不足0． 5 m，且人员均暴露在火场烟气中。另外，向上的疏散方式、检票闸机等障碍物挡道，也严重影响乘客快速逃生。列车若在隧道内发生火灾，乘客逃生的唯一通道是列车首尾一扇宽度仅为 80cm 的直通式紧急疏散门或宽 60cm 侧平台，其后果更为严重。
1． 2． 3、逃生口不清晰、距离长。城市建成区地铁站大部分均设有通道连通地下商场 ( 通道中间设有防火卷帘与地铁分隔) 。每个站均设有不少于 2 个直通地面出口，疏散距离普遍较长。一旦突发火灾事故，乘客往往习惯性从平常行走相对熟悉的路线或盲目跟随他们逃生，这对选择较长路线逃生的乘客来说，被困受害的可能性也就随之增大。
1． 2． 4、能见度低。地铁发生火灾时，一旦电源切断，地下空间一片昏黑。即使采用了事故照明灯，但由于浓烟遮光，能见度仍然很低，人们不易辨识方向和路线，影响疏散和灭火速度。据资料介绍，人在烟气中若能见度小于 5 时，逃离地下建筑空间将是非常困难的。
1． 2． 5、烟气流动速度快。由于地铁封闭空间，因此造成比地面建筑更大的潜在危险。在空间内受限制的火，由于热、气体以及烟雾的驱散受到干扰，因而大大提高了火的辐射反馈和增加燃烧速度，可燃物燃烧后造成燃烧区的温度急剧增加，气体膨胀，在热力作用下，烟气以平均 1 m/ s 左右的速度扩散蔓延，随着火灾时间的延续，烟热强度不断加强，造成烟雾地带长，而烟热最集中的地方恰恰是狭长的通道、出入口等处，这些极不利于扑救和疏散工作的进行。地面建筑内发生火灾时人员的逃生方向与烟气的自然扩散方向相反，人往下逃离就可以脱离烟气的危害。而在地铁里发生火灾时，人只有往上逃到地面上才算是安全的，而人员的逃生方向与烟气的自然扩散方向一致，烟的扩散速度一般比人步行快，所以人员疏散很困难。
1． 3、允许逃生时间短
针对地铁火灾事故，现使用的车厢虽然都是由非燃或难燃材料制造，但车厢内有大量电器产品、有机材料使用的广告牌，特别是站厅层普遍设置有商铺，起火后，快则 1． 5min，慢则 8min 之后就会出现对人体有害的气体。2 ～ 5min 内，车厢内烟雾弥漫就无法看清楚逃生出口，相邻的车厢在 5 ～10min 内也会出现相同情形。试验证明，允许乘客逃生只有 5min 左右的时间。另外，地铁完全靠人工照明，正常电源照明就比地面建筑自然采光差，加之火灾时，正常电源切断，依靠事故照明，人的视觉完全靠事故照明和疏散标志指示灯保证。如果没有事故照明，隧道、站台内将是一片漆黑，人员根本无法逃离火场。再加上浓烟，使疏散人员的可视距降低，疏散极为困难。火场中产生的一些刺激性气体也会使人睁不开眼睛，看不清逃离路线。其次地铁发生火灾时逃生的出口和路线比地面建筑少，只能通过站台出口逃生。地面建筑内发生火灾时人员的逃生方向与烟气的自然扩散方向相反，人往下逃离就可以脱离烟气的危害。而在地铁里发生火灾时，人只有往上逃到地面上才算是安全的，而人员的逃生方向与烟气的自然扩散方向一致，烟的扩散速度一般比人步行快，所以人员疏散很困难。
1． 4、乘客逃生意识差异大
地铁站台 ( 厅) 或列车内突发火灾事故后，险恶的灾害环境，使乘客容易产生恐慌及焦虑心理，这对逃生意识较强、通道较熟悉的乘客来说，还能冷静判断险情，相对准确地采取自救措施，安全逃生的可能性也就较大。但就自救意识较差的乘客而言，从众是多数人的选择，争先恐后拥向出口处时，被踩、挤、压倒地后，易导致群死群伤。另外，因恐惧迷失方向后，易导致被困直接致伤或致死。
2、地铁火灾人员疏散模式研究。
对于地铁火灾的研究，要加强对地铁火灾的形成机理、地铁火灾发展中的燃烧特性、烟气羽流的混沌、地铁火灾蔓延的时空非线性行为、地铁火灾中毒气扩散的自组织特性及毒性预测等方面开展研究工作。而对地铁安全疏散模式的研究应包括以下几点:
2． 1、地铁火灾中烟气运动规律。地铁火灾中对人员最直接的威胁往往不是火本身而是烟气，烟气中包含的热空气和有毒气体，以及在地下环境的特殊运动规律影响了人员逃生能力和逃生路线的选择，并且使得原本能见度就不高的地下环境的能见度大大降低，这些必然对疏散造成危害。因此，将地铁火灾中烟气运动规律的研究与人员疏散研究相结合是一个重要的研究内容。
2． 2、报警系统和完善的疏散设施。地铁是恐怖主义分子实施化学攻击的目标之一，因此如何在发生这类事件后及时触发疏散警报和缓解焦虑对于降低伤亡非常重要。
2． 3、信息技术的安全性研究，特别是其在疏散引导方面的作用。现在国际上已经开展了应用超媒体技术提高地铁输运的安全性。研究如何在最短的时间内，通过大量的信息传输而做出正确的决定，提高疏散成功率和疏散效率。超媒体技术中的超媒体文件综合了处理紧急事件所必须的所有信息，使用包含了文本、图片、声音、视频以及三维模型的友好交互界面，以减少反应时间，帮助人员做出正确抉择。
2． 4、建筑性能化设计和疏散方案的研究。如何在地铁路线和车站设计过程中确保其在突发事件来临时的安全性和可靠性，也是当前地铁疏散研究的重要方面。这些研究和其他类型建筑性能化设计一样，关心的是人员疏散通道、疏散标志以及火灾预警和干预系统设计。
2． 5、人的心理的研究。人的心理严重影响预动作时间和疏散效率，这对于地铁火灾尤其重要，而且在地铁这一封闭系统中，紧急状况造成的恐慌更容易非理性夸大。这方面的研究应包括两方面，一个是人员心理学的研究，一个是基于信息技术的疏散指导。
3、地铁火灾的安全疏散模式
地铁发生火灾时，人员往往由于 CO 中毒、缺氧窒息、火烧或高温烘烤，以及建筑物倒塌而伤亡。安全疏散的目的就是要在火灾对人构成危害以前，将人员从火场撤离。允许疏散的时间取决于火灾强度、烟雾浓度和对人体的危害、防排烟设施及建筑物的耐火能力等因素。据测试，人们在地铁火灾事故中如果不能在 6 min 内迅速有效地逃生，就很难有生还的可能性。因此，地铁配备良好完善的应急处理设施和保障安全疏散通道的畅通显得尤为重要。根据地铁发生火灾的不同地点，可划分为列车在区间隧道发生火灾、列车在车站发生火灾和车站内本身发生火灾。
3． 1 列车在区间隧道内发生火灾的安全疏散
列车在运行过程中，在区间隧道内发生火灾时，应尽量驶入前方车站，利用前方车站来疏散乘客。如果列车不能驶入前方车站，停在区间隧道，必须紧急疏散乘客。车头着火时，乘客必须迅速从车尾下车后步行至后方的车站; 列车中部着火时，乘客必须从两端下车后分别步行至前后方车站; 车尾着火时，乘客必须从车头迅速下车后步行至前方车站。此时，隧道通风系统迅速启动，排除烟气，并向乘客提供必要的新风，形成一定的迎面风速，诱导乘客安全撤离。本区间的列车运行立即中止，另 1 条隧道也应立即停止正常的行车。
3． 2 列车在车站发生火灾的安全疏散
如果列车在车站发生火灾，应该立即执行火灾紧急疏散计划，停止路线上的其他地铁开行和其他乘客进入火场，并利用车站楼梯、出入口疏散乘客。其疏散的具体程序基本同 “车站内火灾的安全疏散”。
3． 3 车站内火灾的安全疏散
车站内火灾分为站台火灾和站厅火灾，无论何者都应该立即采取紧急措施，第一时间安全疏散乘客，同时停止车站空调水系统，将地铁站的普通通风空调模式改为火灾情况下的通风模式。
地铁站发生火灾的情况类似于地下建筑物发生火灾，所以防火规范有比较科学的依据，可以参考我国现行的相关防火疏散用规范制定相应的防火措施和车站站台、站厅紧急疏散程序。但是，由于地铁站是人员高度集中的地区，出入口不多，所以制定疏散程序时应该结合这些特点，主要考虑以下几方面:
( 1) 将火灾报警、疏散乘客等措施的实施与地铁及地铁站工作人员的职责结合起来，明确责任，提高效率。
( 2) 宣布火灾紧急疏散计划，报告控制中心，担任事故处理主任的人应该是地铁站值班站长。
( 3) 关掉非疏散指引所需的广告灯箱等的电源，启动火灾情况下的通风系统模式。
4、结束语
通过对地铁火灾的特性分析和地铁所应采取的防范措施以及地铁火灾疏散问题的讨论，可得出如下结论:
( 1) 地铁火灾产生的烟气、毒气以及疏散出口的数量、障碍和缺乏合理明显的疏散路线是地铁火灾导致重大伤亡的主要原因。
( 2) 地铁火灾的防范除了装置防排烟设施、必备的消防设施、合理的疏散路线和出口以及高效的应急预案外，更重要的是还必须从车站建筑材料、电气设备安装等方面消除地铁火灾发生的本质因素 ( 可燃物及着火源等) 。
( 3) 列车在运行过程中发生火灾应尽可能地驶向前方车站，利用车站站台疏散乘客，并利用车站隧道防排烟系统排出烟气。如果列车停在区间，隧道通风系统应向多数乘客疏散方向相反的方向送风，并严格地掌握送风的强度和时间。
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