地铁隧道火灾的疏散与救援研究

摘要：地铁作为城市中十分便捷的交通工具，已经在全国广泛建造使用并深受人民群众的喜爱。但是，当地铁隧道发生火灾时，因其人员聚集且环境封闭就会造成人员伤亡较为严重。因此，本文就地铁隧道出现火灾的疏散与救援进行研究，充分了解地铁隧道火灾的特殊性，随后对地铁隧道火灾与烟气扩散进行分析，进而明确乘客在发生火灾后的有效疏散时间，最终提出疏散与救援的建议，希望能够帮助相关地铁部门在保证人民生命安全方面略尽绵薄之力。

关键词：地铁隧道；火灾；救援；疏散

前言

在地铁运行过程中，其安全问题一直备受世界各国重点关注。因为在地铁出现的事故中，一旦发生火灾，便会造成极大地损失。甚至一旦出现烟气和有毒物质的扩散就会导致人员伤亡。原因是地铁隧道内部长时间处于较为封闭的空间，空气流通性与疏散条件都较差，因此，一旦出现火灾等事故，伤亡损失严重。目前我国相关规范中，对于地铁隧道遇火灾时疏散乘客的方式没有较为详细的规定，所以，应及时对地铁隧道内火灾防治情况进行详细分析，找到救援的有效措施。

　一、地铁隧道火灾的特殊性和时间分布情况

　　（一）地铁隧道火灾的特殊性

与陆地表面建筑相比，地铁隧道具有一定特殊性，因为地铁内部与外界的主要连接为出入口，并且，人员较为密集。一旦发生火灾，由于出入口较小，难以迅速将内部热量以及浓烟排除，便会造成较大的危险。因此，地铁隧道一旦发生火灾，损失通常十分严重。通过分析总结将其特殊性归纳为以下几点：

首先，地铁内部人流量较大且人员分布较为集中，因此一旦出现火灾，就会造成群体性伤亡[1]。

其次，地铁列车的座椅、棚顶等材料遇到高温便极易产生有毒气体或者浓烟，加之地铁站内部通风口较少，氧气供应不及时，不仅物品燃烧不完全会增加浓烟量，导致人员无法呼吸道新鲜空气，出现人员窒息的情况。除此之外，由于地铁站出入口较少，因此烟气只能够依靠少量的通道排出，这样便会造成内部热气与地面空气对流速度放缓，进而出现出口向下吸风的情况，不利于浓雾排出，影响人员实现，增加人员被困时间。

再次，隧道内设备或者列车起火后，隧道内电源会因高温被烧毁，低下排风系统无法正常工作，大量有毒气体无法顺利排出，对乘客造成伤害，进而导致乘客在疏散过程中出现慌乱的现象，并且对救援工作产生困难。

最后，因为乘客与烟气都涌向出入口，导致人员在逃生过程中吸入大量有毒物质，进而造成窒息死亡。

　（二）地铁隧道火灾时间分布情况

除此之外，地铁产生火灾的主要原因分为：人为因素、设备故障、管理不足等。笔者通过对2000年到2019年国内外地铁火灾数据进行分析，对火灾发生数量和时间进行统计，具体情况如图1

图1 2000-2019年地铁火灾时间分布统计图

198d67719f08710ff36516e9b447cd97 　　由图1 可知，在2005年到2010年期间，地铁火灾发生次数较多，但是随着对于地铁火灾的重视和防治措施的落实，火灾次数已经明显呈下降趋势。

　二、地铁隧道火灾与烟气扩散分析

国家安全生产监督管理局曾经通过利用计算流体力学、计算燃烧学和传热传质学的方式，对列车出现火灾的集中方式进行较为深入的模拟研究：

（一）列车停靠站台期间燃烧与烟气扩散分析

当列车在站台停靠时突发火灾，火势与烟气便会由着火点开始，快速向站厅扩散，通过对低下风向、环境等因素进行综合分析后得出较为精准的结果：只需要6分钟就能够使站台充满高温导致的有毒气体与浓烟[2]。尤其是距离着火点相近的楼梯处，浓烟已经充满通道。

当车厢内部发生火灾时，高温热气会随着浓烟一同向外扩散，在扩散过程中会与车厢外的空气相互作用在车厢顶部由于高温气体过多，而烟气也向上流动，造成车厢上端氧气浓度过低，容易造成乘客窒息，进而发生生命危险。

不仅如此，由于地铁车厢材料具有隔热作用，火势受到阻碍，烟气与高温气体一同作用于车厢内部，随着火势的发展，内部车厢温度能够达到1000℃。并且，在这种情况下，不仅会使车体出现变化，还能够使得隧道中混凝土材料以及钢筋等材料都会发生变化[3]。

案例分析：在2003年初，韩国大邱市地铁遭遇恶意纵火，大火从韩国时间9.55分开始，约12.50才被扑灭，历经三个小时的大火造成当时地铁站内的大火造成将近200人丧命，将近300人失踪，146人受伤。此次事件不仅造成人民生命财产等巨大损失，而且引起当地社会秩序一片混乱。

分析：由于该地铁站内并没有任何处于防备状态的防护系统，并且灭火喷水装置只设置在地下两层站台，而站台上却没有。除此之外，地下车站没有强行抽烟的设备，导致救援人员始终无法进入到火场中对乘客进行救援。

　（二）列车在隧道内运行期间燃烧与烟气扩散分析

当地铁在运行中突发火灾时，会与其静止时产生的火灾情况具有较大的区别，主要体现在燃烧状态和烟气传播方面具有较大差别。通过研究发现，当地铁在运行到隧道中时，在某一节车厢突发火灾，会快速产生烟气并出现扩散现象。随后，在地铁持续运行时，列车外的空气与车厢内部的热空气会产生一定作用，出现在车内燃烧产生的高温气体和烟气向别处扩散。假设地铁的运行速度为90km/h，则隧道长度为3km。此时能够发现，地铁在隧道内运行时，起火车厢由于氧气被燃烧消耗殆尽，乘客会面临窒息的危险[4]。除此之外，由于车厢会出现迎面气流，导致着火车厢持续处于高温。并且，烟气会随着着火时间的推移充满整个车厢，特别是车厢连接处由于与车厢外部空气接触，冷空气被吸入后高温的烟气便会被推举到车顶和后顶部。因此，这部分区域危险系数更高。

尽管高温区域主要分布在着火车厢内，但是由于列车处于行驶状态，因此会随迎面的高速气流携带向后部车厢传播，进而造成整个列车后部都处于危险之中，因此，对于疏散乘客而言，重要的是如何确保后补车厢内乘客的生命安全。

（三）燃烧和烟气扩散的数值模拟研究结论

当列车在火灾发生900秒时，隧道内部2米以下的烟气温度平均为80℃，当到1000秒时，最高温度可以高达100℃，假设忽略烟气浓度对乘客呼吸系统的危害，此时烟气的温度也足以对乘客造成致命的伤害。并且，当火灾发生至610秒时，隧道内部空间的一氧化碳浓度已经达到0.25，乘客会因一氧化碳中毒而出现呼吸困难等症状。由此可见，乘客有效的疏散时间为610秒。

当列车处于运行状态时，车厢内部会出现烟气扩散，并随着气流的方向向后部车厢蔓延，在这一规模下，首先应该采取相应措施来保护后部车厢的乘客，尽可能避免后部乘客出现灼伤和烟气毒害的情况。除此之外，还应该及时对乘客采取一定防范措施，避免乘客缺氧造成晕厥。

　三、地铁隧道火灾的疏散时间分析

在研究地铁火灾过程中乘客撤离情况时，可以首先假设一辆载有1203人的地铁运行到3km的隧道中央处，在没有其他列车经过的前提下突然发生火灾：

　（一）列车着火，向前方行驶至车站停靠后疏散时间

首先一种情况是，当车厢出现火灾，需要行驶到前方车站后对乘客进行疏散救援，此间行驶时间大约需要一分钟才能够达到站台。假设忽略烟气的浓度对乘客视觉的阻碍和温度对乘客感觉的影响，1203名乘客分别从12个侧门有序逃离车厢，转移至较为安全的站台。通过计算得出，截止到最后一个从车厢中出来的乘客，共计用时95.7秒，按照上述模拟结果进行对比，逃离时间明显大于火灾发生后乘客有效逃离时间（60-70）秒，因此，地铁在隧道内着火后选择向前方车站行驶后再进行疏散的方法，仍旧存在较大的风险[5]。

（二）列车着火，在隧道内就地进行疏散的演练时间

在我国广州市，曾在04年对隧道内地铁着火事故进行过一次疏散演练，在演练过程中，从演练的时间方面发现问题。11:31分时地铁司机在驾驶室通过操作端头疏散门和疏散散梯，用时三分后才将梯子放好开始疏散乘客，由此可见，司机在实际操作过程中对于疏散门和梯子并不熟练。

此时，司机引导乘客开始疏散。11:33分，乘客使用备用钥匙从后端进入到驾驶室操作疏散梯，直至11:37才将疏散梯挂好。在这种紧急情况下，通过乘客自行操作微端的疏散门有一定难度。此次演练因“乘客”操作不熟练，导致梯子挂反，进而措施最佳逃生时间[6]。

因为疏散梯与地面角度过陡，并且在梯子两边并没有把手，加之梯子较窄，摇晃幅度大，因此乘客在使用疏散梯时难度较大，用时较长，平均每个乘客在下梯时需要4-5秒，而1203人需要全部逃离便需要将近100分钟。无法达到紧急疏散的效果。并且在发生火灾的情况下，乘客容易出现慌乱的情况，进而产生拥挤现象，一旦发生拥挤就会造成乘客摔下散梯，掉落到轨道中，进而造成人员伤亡。

利用驾驶室两侧门对乘客进行疏散困难系数较高，主要原因是驾驶室右侧有座椅阻挡，浪费逃生时间，并且在驾驶室两侧踏梯距离地面较高，普通身高的乘客很难下去，除此之外，隧道壁的电缆支架极易对乘客造成伤害。

　（三）隧道内就地疏散分析

由于环境等因素的影响，列车着火后必须在隧道内就地进行疏散时，由于隧道内部的温度和烟气浓度都比较大。因此，乘客想要离开事故列车的方法有以下两种：首先是通过列车侧门跑到侧向的疏散平台处，其次则是通过列车端门下车。

如果使用列车侧门跑到侧向的疏散平台处疏散乘客，则乘客实际可以应用的疏散时间便于疏散平台的乘客通过数量有极大关系。一般情况下，乘客在隧道内的正常疏散速度为每秒1.5米，但是，由于火灾发生过程中会产生较多烟气，造成实现受阻，因此实际疏散速度应为每秒1米，乘客从起火处逃离至隧道出口所需要的时间是三十分钟。此时间长度明显长于有效疏散时间（610秒）。

此外，如果使用列车端门下车，在隧道侧面没有疏散平台的前提下，乘客几乎没有时间能够成功逃离[7]。因此，乘客只能够从列车的两端门疏散，就目前众多疏散门通道的面积来计算，隧道面积远小于车站站台。而且在隧道中行动缓慢，因为从车厢疏散到隧道的时间较长，大大超过隧道内可利用的疏散时间，所以也会造成疏散困难。

　四、地铁隧道火灾疏散分析

经过上述细致分析得出结论，列车一旦在隧道内部发生火灾，应尽量驶向前方站台，因为停留在原地进行疏散的危险系数最高，极有可能出现大型伤亡事故。因此，目前国家列车行驶规范内容中明确提出，一旦列车在运行过程中出现事故或者火灾时，尽可能使得列车进入前方车站，利用车险的消防设施进行灭火。如果情况紧急，列车在着火后必须立即疏散乘客，就必须采取以下措施进行救援：

　（一）隧道火灾排烟模式的原则

如果列车因火灾产生故障，无法到达前方车站，则通风排烟以及乘客疏散的基本原则如下：

1.工作人员应当立即启动环控风机，对着火点进行通风排烟以及降温。

2.当列车一头发生火灾，并且此时乘客需要向列车头尾两端进行双向疏散时，应该向多数人员撤离的反方向送风，同时，在另一端进行排烟工作，引导大多数乘客逆风撤离，降低受伤人数。

3.当列车中部发生火灾，并且乘客需要往两端疏散时，在距离车站较近的一侧应进行排烟，而距离车站元的一侧送风。当列车刚好处于区间隧道中间时，应该向行车方向送风，另一端进行排烟。

（二）利用疏散平台和联络通道进行疏散

目前，大部分地铁隧道皆设置出侧向疏散平台，一旦遇到火灾能够方便乘客逃生，是一项较为成熟的隧道消防方式。但是在建造疏散平台时应注意，其宽度应该大于600mm并设置出扶手，以便在较为紧急的情况下，使得乘客可以快速撤离。

在部分距离较长的区间隧道中，应该每隔500米便设置出联络通道，与疏散平台搭配使用，并且两者高度应与疏散平台相当[8]。当列车在隧道内发生火灾却无法到达下一站台时，可以充分利用两条隧道之间的联络通道进行有效疏散。

　（三）细水雾灭技术进行灭火

在上述分析中能够发现，一旦列车在隧道内部发生火灾，便会增加消防救援的难度，甚至直接导致人员伤亡增加。因此，笔者认为，应该在地铁中使用细水雾灭技术，不仅能够有效解决车厢内烟气扩散的问题，还能够有效控制车厢内火势，进而达到在火灾中降烟和控火的作用。除此之外，控制火势的增长，便能够有效增加乘客疏散时间，提高乘客逃生几率。

通过研究发现，细水雾灭系统对于灭火、冷却、消烟等方面具有持续效果。除此之外，其还具有安全和环保的优点，可以有效应用在A、B以及电气引起的火灾。例如，西班牙在1996年便将细水雾灭系统安装在地铁中，每隔4米便设置出一个喷头，喷水时间设置在十分钟。其重点保护车厢内各种可燃物，利用以控火为主的淹没式灭火原理，有效达到降烟、降温、控火的最终效果。

　五、隧道发生火灾，应急处理步骤

（一）当隧道发生火灾时，首先应当拨打120和119，随后及时断电，防止救人时出现触电，造成不必要的伤亡。在专业消防员到来之前，该隧道的管理部门应该始终坚持“救人第一”的理念，应该将求人与灭火同时进行，积极对并未受伤的乘客进行疏散，抢救被困人员，对洞口进行封洞或隔离等措施，将火势尽可能控制住，防止其继续蔓延。

（二）火情侦察。救援的先锋队到达现场时，首先应该对火势发展情况和未改程度进行初步判断，明确列车起火部位和物质，了解起火原因后判断是否有爆炸的可能性，将二次危害降低。

（三）内攻灭火

1.分派每组3-5人的战斗小组，携带防护、通信和照明灯相关救援必备物品，深入地铁这站或者隧道内部，通过利用地铁室内或者隧道消防栓快速出水灭火，另一部分人掩护救人。

2.当区间隧道着火时，工作人员首先应该对两端站台进行控制，并以靠近火点的一端为主攻方向，当两端都无法靠近着火点时可以通过另一条隧道进入，利用避车道作为仅供通道。

3.为了将烟雾尽快驱散，并且降低隧道内温度，应组织部分人使用喷雾水枪并排推进或交替掩护前进。

4.根据着火部位和火势情况，采取堵截合击等战术，将火势控制住。

　结论

通过本文对地铁隧道火灾的疏散与救援进行的细致研究能够清楚地认识到，人身安全十分重要。而地铁作为目前城市中重要的公共运输系统，其运营安全受到广泛关注。为了将影响到乘客生命财产安全的各种安全隐患和风险控制住，就需要尽可能地提高地铁内部安全系数。一旦发生火灾时，也可以通过隧道火灾排烟模式的原则、利用疏散平台和联络通道进行疏散以及细水雾灭技术等对策来疏散乘客，保证乘客的人身安全。

参考文献

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[2]丁厚成, 朱庆松, 郭双林,等. 地铁区间隧道火灾烟气流动特性对人员疏散影响的数值模拟[J]. 安全与环境工程, 2019, 026(002):162-168.

[3]姜学鹏, 张帆, 陈欣格. 地铁隧道火灾人员疏散可靠度研究[J]. 消防科学与技术, 2020, 39;295(01):11-15.

[4]李静婧. 地铁隧道火灾烟气特性与人员疏散策略研究[D]. 2019.

[5]杨小华. 城市地铁火灾与应急救援体制建设研究[J]. 中国科技信息, 2020, 625(07):109-110.

[6]倪春辉. 上海长江路隧道疏散救援方案探究[J]. 建筑与装饰, 2018, (003):111-112,117.

[7]赵兰英, 胡凤丽, 李强. 地铁区间隧道火灾情况下的烟气扩散研究[J]. 软件导刊, 2019, 018(001):140-143.

[8]范晶, 马砺, 王奔. 地铁区间隧道火灾临界风速和温度特性数值模拟研究[C]// 2018中国消防协会科学技术年会论文集. 2018.

　致谢

本论文是在老师的指导下完成的，文章从方向选择到本文完成，每一步骤都是在老师的指导下完成的，老师为此付出了很多努力，我要向老师表达深厚的感谢！老师的深厚专业知识，严格的学术态度，出色的工作作风给我写作带来了坚定的指引，老师和蔼的高尚品格，严格的高尚自律和宽容风格，以及简单友善的魅力对我产生了深远的影响，促使我需要设定雄心勃勃的学术目标，在今后掌握基本的研究方法，并进一步了解与他人互动和学习的许多原则。

多谢指导老师能够看到我这篇文章，第一次写关于本专业的论文，还是有一些难度和挑战的。希望各位老师多多指导，指出我文中不足的