山区铁路隧道(群)防灾救援系统总体性研

摘要：近几年我国为了改善西部交通条件，大力发展西部铁路，西部多为山区，该地区铁路特点是隧道所占比重大，地形、地质条件复杂，地质灾害发生的频率高，气候多变，铁路建设与运营受地形、地质、水文、气候条件的影响重大，因此预先设置合理高效的防灾、救援系统，已成为修建铁路不可或缺的重要内容。

关键词：山区；铁路隧道；防灾救援

中图分类号：U45 文献标识码：A

一、引言

近几年我国为了改善西部交通条件，大力发展西部铁路，我国西部多为山区，该地区铁路特点：一是隧道所占比重大，如渝利铁路隧线比达62.6%；二是长大隧道多，全路在建长度超过10公里的特长隧道有1576公里，占在建隧道总长的21.3%，如高黎贡山隧道长34公里。由于西部山区地形、地质条件复杂，地质灾害频发，气候多变，铁路建设与运营受地形、地质、水文、气候等影响重大，因此预先设置合理高效的防灾、救援系统，已成为铁路建设中不可或缺的内容。

二、隧道火灾特点分析

根据国内外曾处置过的隧道火灾实际情况，从隧道管理与营运的角度来分析，隧道火灾具有以下几个主要特点：

（1）火灾发生具有不可预见性。隧道为不动的结构物，而机车车辆却处在不断的运行状态中，西南山区行车受外部因素影响大，机车、车辆发生火灾的时间及地点无法预判。

（2）火势发展快。隧道本身是一个狭长的通道，隧道内发生的火灾多数情况下都会受到纵向风的影响，隧道火灾火势发展快。根据国内外的经验隧道内火灾初始阶段一般为10分钟左右。

（3）烟雾大、扩散快。受隧道空间限制，火灾发生后，会产生大量的不完全燃烧产物（如：CO），形成浓烟迅速扩散，据测试一般火场烟的蔓延速度超过火的5倍。受纵向风的影响一般会在火灾发生后5分钟左右开始扩散，15分钟时浓度最大，并且夹杂的CO是无色、无味、有强烈毒性的可燃气体，危害性极大，有关资料表明CO对人体的影响如下表：

从上表可以看出隧道内发生火灾后，蔓延的浓烟给被困人员的安全疏散和救援工作带来极大的困难，据统计，因火灾死亡的人员中，被烟雾熏死的比例很大，一般是被火烧死者的4-5倍，因此隧道火灾烟雾大，扩散快这一典型特点应引起足够重视。

（4）火灾扑灭难度大、损伤严重、二次伤亡事故发生几率高。山区隧道大多较偏僻，人烟稀少，交通不便，社会救援力量（如：119、120等）不足，医疗部门很难在第一时间赶到事故现场，另外火灾发生时，人员情绪紧张，易导致踩踏等二次伤亡事故。

三、国内外隧道防灾救援现状

1、英吉利海峡隧道

英吉利海峡隧道由3 条隧道和2 个终点站组成。3 条隧道平行排列，中间为辅助隧道(直径为4.8 m) ，用于两运营隧道的维修和救援工作。辅助隧道用以设置通风系统及作为安全通道和避难所。两行车隧道之间每隔375 m 设一横向通道(直径3.3 m) 与辅助隧道连接，以便在紧急情况下旅客能去辅助隧道内避险或换乘另一行车隧道的列车。在辅助隧道的1 /3 和2 /3 处，分别为两运营隧道修建了横向联接隧道。当铁路出现故障时，可把在一侧隧道内运行的列车转入另一隧道继续运行，而不中断整个隧道的运营业务(图1) 。在整个隧道中设4 个交叉渡线以连通2 条行车线路，使列车可转线或折返。

图 1 英吉利海峡隧道结构

在英吉利海峡隧道防火救灾系统的设计中，包括了预防、灭火和救援等方面的内容，救援方案主要是通过横通道与服务隧道相连，并在隧道内设多处渡线。列车发生火灾时，首先考虑把列车拉出隧道进行灭火。如果由于特殊原因火灾列车必须停在隧道内，则考虑让燃烧的部分从列车上脱钩分离，并把未受影响的列车部分送回地面; 或把旅客疏散到服务隧道中进行灭火。

2、渝利铁路马鞍山-观音岩隧道群

渝利铁路长度超过20km的隧道群有3处，其中马鞍山-观音岩隧道群隧道群全长27.119km，由4座隧道组成，隧道为单洞双线隧道，净空达到87.13m2，最长隧道为大梁隧道，长10 942 m，隧道间明线均为桥梁，长度分别为187、63、134m，小于列车长度，防灾问题突出。

图2马鞍山-观音岩隧道群分布示意图

图3双线隧道内净空(内净空面积87.13m2)

隧道群位于崇山峻岭之间，大多为桥隧相连，且桥台距隧道口之间的距离很短，不具备洞外开展人员疏散的条件，由于大梁隧道出口段线路左侧设置有平导，因此结合辅助坑道设置，将救援站设于大梁隧道出口段，在隧道内多设横通道，人员由横通道疏散到平导中，由平导逃生。通道、斜井和平导内设置射流风机，提供正压送风。在隧道两端的车站应常年配备消防、救援人员和物资。

四、防灾救援的主要设计原则

参照2012年7月实施的《铁路隧道防灾救援疏散工程设计规范》，结合国内外现状及处理此类问题的思路，提出隧道防灾救援疏散工程设计的总体原则如下：

（1）按照“以人为本的原则”防灾救援对象主要为旅客列车在隧道内发生的火灾事故。

（2）隧道防灾救援应贯彻“以防为主、防消结合、以人为本、应急有备、方便自救、安全疏散”的总体原则。健全防灾系统，预防灾害发生；建立完善的疏散设施及救援与指挥系统，提供人员快速、安全、有效疏散的途径和避难场所，保证人员的生命安全。

（3）列车发生火灾时应尽量拉出洞外，开展人员疏散及消防扑救。如果事故列车不能驶出洞外，应控制列车停靠在最近的紧急救援站进行疏散；如果隧道（群）没有紧急救援站，则应控制列车停靠在最近的紧急出口、避难所等疏散设施进行疏散。

（4）建立和完善与本线相配套的救援组织模式，建立与地方救援机构的联动机制。

五、山区铁路防灾救援系统

应根据防灾救援的主要设计原则，建立相应的防灾救援系统，包括基础设施和系统运行模式两大部分。

土建部分包含：救援和疏散通道、避难所、救援站等设施。

配套设备方面包含：事故探测、预警、应急通信、指挥及控制系统；消防、通风、照明、指示标志等设备。

由于社会及科技的不断发展，防灾救援系统设计时应当具备一定的前瞻性，根据防灾救援设施、设备的发展趋势，适当预留未来系统升级改造的条件。

（1）土建部分投资较高，改造难度大，因此在项目设计阶段就应根据本线的具体情况详细规划、设计防灾救援系统的功能和布局，以便于在主体结构施工时一并实施到位。

（2）事故探测、预警、应急通信、指挥及控制系统。长大隧道（群）建立隧道防灾救援指挥及控制系统，应统一由综合调度中心控制，该系统一般可分为以下几个主要部分：

1）轴温探测系统。长大隧道两端车站必须设置轴温探测系统，轴温探测系统的信息反馈到隧道安全系统，隧道安全系统对信息异常情况严密处理，必要时向综合调度中心提出列车洞外停车指令的请求。

2）信号系统。信号系统有行车指挥系统、列控系统、车站联锁系统和信号综合监测系统。

3）通信系统。采用铁路专用GSM-R数字通信系统，通过无线通信保持列车与隧道安全系统联系，在发生事故情况下，满足人员与控制中心的通信需要。

（3）照明、通风、消防及救援逃生路径指示标志等。救援通道、横通道内均设置正常照明及应急照明、通风、消防、疏散路径指示系统，以利于人员疏散、逃生以及事故救援。

六、防灾救援系统的运行及组织模式

1、运行模式

系统运行模式包括事故预防、识别与告警；应急指挥模式；疏散模式；救援措施和救援方案等。

整个防灾救援系统的运行模式如图 3所示。

图3 防灾救援系统及运行模式示意图

2、组织模式

根据《中华人民共和国消防法》的有关规定：“公共场所发生火灾时，该公共场所的现场工作人员有组织、引导在场群众疏散的义务”。因此铁路的运营管理单位有责任做好隧道火灾的预防和救援工作。然而，成立专门的隧道救援队伍需投入大量的人力、物力，形成“养兵千日用兵一时”的现象，这必将大大增加运营成本，如何建立和完善隧道救援组织模式，解决“养千日”与“用一时”的矛盾？笔者认为，铁路管理单位宜建立一支义务救援队，人员可由隧道管理及养护的相关人员组成，另外根据不同的火灾情况制定相应的处置预案，并建立与地方救援机构的联动机制，然后有组织的对义务救援队进行培训和演练，形成平时在各自的工作岗位上工作，当隧道发生火灾等特殊情况时，能迅速集结进行事故救援及处置。形成“召之即来、来之能战、战之能胜、挥之即去”的救援组织模式。

七、结语

尽管已有部分工程实例为业内积累了一定的经验，但是防灾救援系统占整个项目投资比重较高，在火灾发生后又会起到非常重要的作用，因此在项目决策及设计阶段，应根据每个项目的具体情况，因地制宜地设计一套经济合理的防灾救援系统及安全疏散方案。

参考文献：

[1] TB 10020—2012. 铁路隧道防灾救援疏散工程设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2012.

[2] TB 10020—2012. Code for Design on Evacuation Engineering for Disaster Prevention and Rescue of Railway Tunnel [S]

[3] TB10621—2009.高速铁路设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2009.

[4] TB10621—2009. Code for Design of High Speed Railway[S].Beijing：China Railway Press,2009.

[5] 曾艳华,李永林,何 川,关宝树. 隧道通风网络及调节[J]. 西南交通大学学报,2003 , (2)

[6] Zeng Yanhua，Li Yonglin，He Chuan,Guan Baoshu.Tunnel ventilation network and the adjustment[J ].Journal of Southwest Jiao Tong University,2003,(2)

[7] 吴竞宇,铁路隧道的火灾特性及防范措施初探[J].铁道标准设计;2006,(7)

[8] Wu Jingyu. Study on fire characteristics and preventive measures of railway tunnel [J].Railway Standard Design,2006,(7)