城市地铁火灾研究与防控对策

摘要:随着社会的发展,城市交通压力越来越大,地铁是目前能够解决大中型城市人们出行问题较为便捷、经济和高效的交通工具之一,各大城市开始了建设地铁的热潮。据统计,目前中国内地共有36座城市上报了城市轨道交通建设发展规划,其中28座城市得到国家批准。计划至2015年前后规划建设96条轨道交通线路,建设线路总长2500多公里,总投资超过1万亿元。地铁逐渐成为与人们出行息息相关的一种交通工具,而地铁交通由于其地下特性以及客流量大、人员密集的特点决定一旦发生火灾,将造成严重的人员伤亡和恶劣的社会影响。因此,如何防范地铁火灾成为越来越多的消防人关注的问题。

关键词:地铁火灾 防控对策

1、地铁火灾的成因

下面先看一组国内外地铁火灾的案例:

1983年8月16日,日本名古屋地铁火灾,2人死亡,直接损失2亿日元,原因:整流器短路;1987年11月18日伦敦“国王十字”地铁火灾,32人死亡,100多人受伤,原因:电梯着火;1991年4月16日,瑞士苏黎世地铁火灾,58人重伤,原因:电线短路;1995年10月28日,阿塞拜疆巴库地铁火灾,558人死亡,269人受伤,原因:机车电路故障失火;1999年7月29日,广州地铁火灾,直接损失20.6万元,原因:降压配电所设备故障引发火灾;2003年2月18日,韩国大邱市地铁发生火灾,导致198人死亡,147人受伤,原因:人为纵火;2004年2月6日,俄罗斯首都莫斯科一列地铁列车运行中发生爆炸,造成40人死亡,122人受伤;2008年9月11日下午,一列货运列车在英吉利海峡隧道内突然失火,致使连接英国和法国之间的海底火车交通中断;通过以上数据可总结出地铁火灾的成因主要有以下方面:

(1)地铁自身电器设备故障产生火源;(2)列车运行中碰撞出轨等引发火源,列车自身电器设备故障产生火源;(3)车站内设置易燃品（如商铺、广告灯箱、装修材料等）引发的火灾;(4)自然灾害引起火源,如地震、雷击等;(5)乘客携带的易燃易爆品产生的火源;(6)人为纵火。

2、地铁火灾的特点

地铁是通过挖掘的方法获得地下的建筑空间,只有内部空间而没有外部空间,且仅有与地面连接的通道作为出入口,不像地面建筑有门、窗,可与大气连通,地铁一旦发生火灾,与在地上建筑相比其状况要更加难以控制,后果也会更加严重。通过对地铁这种特殊地下建筑与交通工具进行详尽分析发现,地铁火灾通常存在以下主要特点。

2.1 浓烟、高温危害大

火灾时产生的发烟量与可燃物的理化性质、燃烧状态、供氧充足程度有关。地铁列车的车座、顶棚及其他装饰材料大多是可燃性材料,地铁发生火灾时,电缆、装修材料等燃烧会产生大量的烟雾和热量,地铁火灾不能像地面建筑那样有80％的烟可以通过破碎的窗户扩散到大气中,而是聚集在建筑物内,无法扩散,当空气中的一氧化碳（CO）含量大于0.15%-0.2%（体积百分比）时,烟热温度超过60℃,空气氧含量低于14%时,会使人中毒窒息,给现场遇险人员和救灾人员带来极大的生命威胁。而在火灾状态下,正常照明被切断,环境中又充满了烟雾,烟雾的减光性不仅降低了隧道内的可见度,而且容易造成被困人员恐慌,扰乱疏散秩序,甚至踏伤人的状况。并且人员的逃生方向与烟气的自然扩散方向一致,而烟气的扩散速度一般比人的行动快,所以人员疏散很困难。

2.2 火情探测和扑救困难

地铁火灾比地面建筑火灾扑救要困难得多,这是因为当地面建筑发生火灾时,可以直接在建筑物外从产生的火光、烟雾判断火场位置和火势大小;而地铁发生火灾时究竟在哪个部位,则无法直接观察;隧道内烟雾大,能见度低,事故区缺氧,消防战斗员必须配戴隔绝式空（氧）气呼吸器才能进入火场,这些防护装具给救助伤员、侦察起火点和灭火行动带来极大的不便;地铁建筑会造成内部各类无线通讯器材信号衰减,甚至无法使用,给火场通信指挥和联络造成困难;发生火灾时,由于地铁运行的速度与风速成正比,车速越快,风速越大,风助火势,加速了燃烧区氧气的供给,同时也加快了热传导和飞火传播,不断增加新的着火点,使燃烧迅速扩大蔓延。

2.3 人员疏散困难

地下车站、区间隧道工况给乘客疏散逃生带来很大困难:

(1)疏散距离长。地铁大多设在距地面十几米,甚至超过二十米的地下,通过电梯或楼梯从站台爬升至地面至少要经过数百米的行程,以上海地铁人民广场站为例,该站共有12个出入口,其中5个直通地面,7个通道连通地下商场,12条疏散通道中有10条距离在100m以上,最远路线的距离达260m。

(2)疏散照明差。地下隧道完全靠人工照明,即使正常电源照明就比地面建筑自然采光差,加之地下车站空间有限,火灾产生的大量烟雾不能及时散去,会遮挡人员逃生的视线,火场中产生的一些刺激性气体也会使人睁不开眼睛,看不清逃生路线,使人员疏散更加困难。

(3)逃生途径少。地铁运营环境的特定性决定了供乘客安全逃生途径的单一性,除安全疏散通道外,既没有供乘客使用的垂直电梯,也没有紧急避难场所,突发火灾事故中,大量乘客同时涌向狭窄的通道及楼梯,另有检票闸机等障碍物挡道,严重影响乘客快速逃生。

(4)客流量大。地铁作为现代城市的主要交通工具之一,其便利快捷的特点受到广大市民的青睐,客流量相当大。据统计,莫斯科地铁日均客运量达800万人次,高居世界首位,北京地铁日均客流量达125万人次,大量的人流容易产生人挤人,甚至踩踏伤人的状况。因此,发生地铁火灾时,要有序的组织疏散逃生非常困难。

2.4 火灾蔓延范围大

在火灾状态下,地铁内的排烟风机将地下的火苗、高温有毒烟雾通过管道和地面通风亭（口）排向地面,如通风亭（口）设在人行道上、与周围建筑距离过近或直对地面建筑出入口时,地铁一旦发生火灾,火苗、烟雾沿着通风亭排出,将会蔓延到周围建筑,造成地上、地下同时发生火灾的局面,势必引起地面的交通、人员混乱,给火灾扑救工作带来极大的难度。

3、地铁火灾的防控对策

3.1 减少火灾时烟气对被困人员的影响

在地铁隧道里设置相应的防火分区及防烟分区,以便在火灾发生时,把火灾控制在一定范围内,以阻止火势的迅速扩大。同时,在地铁隧道中应设置自动机械排烟系统,以便迅速及时地排出烟雾,为人员的安全疏散和火灾扑救工作的展开提供有利条件。地铁车站及区间隧道内的排烟系统宜与正常排风系统合用,当火灾发生时应确保将正常排风系统转换成排烟系统。安全疏散和灭火救援的主要场所都在隧道内,火场周围能见度极低是地铁隧道火灾与地面火灾的重要区别,为减少其对逃生和救援的影响,确保人员安全疏散和灭火救援的正常开展,隧道及其横洞内,以及附属用房的消防控制室、消防设备用房、水泵房、配电室等重要部位均需设置一定亮度的应急照明设备。

3.2 减少可燃物,降低火灾荷载

由于火灾的蔓延速度、爆燃出现的时间及所产生的烟气种类与地铁内的可燃物多少和装修材料的类型有很大的关系,因此在采购车辆时,车厢、座椅、扶手等应采用非燃防火材料,地铁车站内部装饰材料,如地铁站台、站厅、疏散通道、楼梯间、设备间、值班室等的装饰材料应采用不燃烧和无卤材料;电器线路和照明器材采用低烟、低毒标准的阻燃材料,以减少火灾发生时有毒有害气体的数量及发生轰燃的可能性,最大限度地满足火灾发生时人员逃生的需求。此外,为了给乘客提供便利,地铁内布置了很多附属设施,包括车站内的广告牌、垃圾桶、公共厕所等,如果没有重视安全化处理,极易成为蓄意制造火灾和爆炸的渠道,因此应尽量减少车站内上述设施的数量,使用轻质不燃材料装修,如水泥石棉板、加气混凝土制品、矿棉制品、珍珠岩制品、玻璃纤维制品等,以降低发生火灾和爆炸的几率。

3.3 设置完善的消防设施,减少火灾危害

地铁发生火灾时,由于从外部救援难度很大,一定程度上需要依靠其自身的建筑消防设施控制并扑灭火灾,因此在地铁全线应全面设置FAS火灾自动报警系统、手动按钮报警系统、地上、地下使用的专用无线电设施、有线通讯紧急电话等报警设施和系统,以便及时发现火灾事故,与外界进行通信联络,并利用自动报警装置联动相应的灭火设施和排烟设备,控制火势蔓延和烟气扩散,为迅速有效地扑灭火灾和疏散被困人员奠定基础。列车上应设置足够的消防设施,包括灭火器、细水雾喷淋系统、火灾探测器等整套车载自动火灾探测系统,与常规的灭火器配合使用。在区间隧道的顶端应安装移动式灭火系统,一旦列车着火,可自动移至着火点,实施灭火。

3.4 合理设计,减少火灾危害

笔者从以下几个方面进行分析:

(1)科学划分防火分区。为有效地控制火灾发展和烟气蔓延,防火分隔适宜选在大、小洞室相交处,主洞室与连接通道的结合处,划分防火分隔还要结合地铁的使用要求,既满足功能需要和建筑空间处理的要求,又能为建筑防火创造有利条件,另外还应考虑结合地下铁道防护单元和地下铁道内部消防设施情况划分防火分隔,实现防火分隔的划分科学化,功能最大化。

(2)安全疏散设计。安全疏散设计中应保证平时只能凭票出入的自动启闭检票系统,在火灾等应急状态下能够释放其识别系统,方便人员自由进出,并要确保该系统的可靠性和快速反应。站厅设计的商业不得影响人员疏散,距离乘客出入口和紧急疏散出口均不得小于5m。人员数量应能做出合理、科学估算,确保远期目标和相应的安全疏散宽度有较大冗余度。

(3)消防供水供电设计。消防给水系统基本利用市政既有设施,地铁车站消防、运营和生活用水应引入两根来自市政的不同自来水管,消防给水应采用运营、生活与消防分开的给水系统;消防供电系统应采用集中供电方式,地铁全线应设电力监控系统,对供电系统进行远距离监控,各车站应设置综合接地系统,满足各种电器设备工作和保护接地要求,消防供电应满足一级供电。

4、技防与人防相结合降低火灾发生几率

4.1 技防

地铁应设置防灾报警与自动监控系统,对地铁及各相关建筑进行火灾探测、报警和控制。FAS负责实现火灾探测、向车站控制室及线路运营控制中心发出火灾报警、报告火灾区域与环境和设备监控系统（BAS）、综合监控系统（ISCS）配合或独立实现消防设备的联动控制,以便第一时间发现灾情,有效控制初期火灾,减少灾害损失。另外,安全防范的重要措施之一就是加大安全监察力度。因而,在地铁进站口设置完备的检测和监控系统,检测旅客行李是否带有易燃易爆物品,在地铁车站内部和过道处安装摄像头,可以在调度室随时察看任何一个过道的情况。在车厢内安装监控摄像头,在驾驶室安装监视器,司机可以对车厢内的情况进行观察,及时发现乘客携带的可疑物品。

4.2 人防

首先,应该从加快消防工作社会化进程入手,不断加强全民消防安全知识教育,加大对消防安全相关从业人员的培训力度,增强群众的消防安全意识,培养群众具备初起火灾扑救和火场逃生自救的能力,尽量减少人为的火灾隐患,降低火灾损失。其次,要深入推进各行业部门消防安全责任制的落实,用法律法规约束相关人员做好日常消防安全检查和管理,防范于未然。同时,消防部门要针对辖区的地铁设施制定切合实际的火灾事故应急预案,并定期进行演练,提高火灾时的人员疏散及控火能力,从而最大限度地降低灾害后果。

5、结语

随着城市经济的飞速发展和农村城市化进程的不断加快,城市立体化的交通体系正在不断完善,地铁交通工具由其便捷、高效和低成本的特点受到越来越多人的青睐,然而地铁火灾的发生率及火灾导致的严重后果同样令人担忧。只要我们认真研究地铁火灾的特点、成因,并采取相应的措施加以防控,一定会将火灾的发生几率降到最低,为地铁乘客提供一个安全可靠的交通环境。

参考文献

[1]国家规范.地铁设计规范（GB50157-2003）.北京:中华技术出版社,2003.

[2]杨志杰,沈纹.地铁消防安全状况及对策.消防安全与技术,2002(5):26-27.

[3]地下街火灾危害性与防火设计对策初探.消防科学与产品信息,1995(6).