地下铁道防灾救援系统

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0 引言      2003 年2 月18 日,韩国大邱市地铁发生了一起人为纵火引起的火灾事故,造成近200 人死亡、数百人受伤、车站设施损坏等严重后果。这一重大事故引起了世界各国对地铁防灾及救援系统完备性和重要性的关注。专家认为,世界各国现在的地铁设备基本与韩国相同。地铁防灾救援系统如何应对突发性的大灾难,是各国面临的紧迫课题。  1 地铁灾害( 火灾) 概述   1. 1 地铁灾害的种类及其事例  地铁在施工和运营期间可能发生的灾害可分为自然灾害和人为灾害两类。从世界地铁100 多年的历史教训来看,地铁灾害中发生频率最高、造成损失最大的是火灾。本文将着重讨论地铁火灾的防灾救援问题。历史上的几次地铁火灾事例有:1991 年德国柏林发生地铁火灾,18 人送医院急救;2003 年1 月英国伦敦发生地铁列车撞月台引起大火事故,至少造成32 人受伤; 近期的韩国大邱地铁人为纵火事故等。  1. 2 地铁火灾的特点  由于相对封闭的环境特点,地铁中发生火灾将比地面建筑物中发生火灾更具有危险性。地铁火灾的主要特点概括如下:   (1) 人的心理恐慌程度大,行动混乱程度高。地铁区间隧道出入口少、通道狭窄、疏散距离长、人员多,故造成的人员恐慌和行动混乱程度要比在地面建筑物中严重得多,易发生挤踩事故。  (2) 浓烟积聚不散。地铁内部封闭的环境使物质不易充分燃烧,火灾时可燃物的发烟量很大,而地铁的进排风只靠少量的风口,机械通风系统发生故障时很难依靠自然通风补救,烟雾的控制和排除都比较复杂。浓烟积聚不散,对人员逃生和火灾扑救都将带来很大的障碍。  (3) 温度上升快,峰值高。由于地铁建筑物是一个相对封闭的空间,发生火灾以后,大量的热量积聚无法散去,空间温度提高很快,火势猛烈阶段温度可达到1 000 ℃ 以上。高温有时会造成气流方向的变化,对逃生人员影响很大,而且会对车站结构造成很大的破坏。   (4) 人员疏散难度大。人员从地铁内部到地面开阔空间的疏散和避难都要有一个垂直上行的过程,比下行要耗费体力,从而影响疏散速度。同时, 自下而上的疏散路线与内部烟和热气流自然流动的方向一致,因而人员的疏散必须在烟和热气流的扩散速度超过步行速度之前完成。这一时间差很短, 又难以控制,故给人员的疏散带来很大困难。  (5) 扑救困难。由于地下空间限制,以及浓烟、高温、缺氧、有毒、视线不清、通信中断等原因,救援人员很难了解现场情况;又由于大型的灭火设备无法进入现场,进入的救援人员需要特殊防护等特点, 因此救人、灭火困难大。  1. 3 防灾设计原则  防灾设计需贯彻“ 预防为主,防消结合”的工作方针。防灾设计应遵照我国有关的设计规范和规定,从建筑结构防灾设计、监控报警与消防系统设计、地铁车辆防火设计、火灾时的应急方案等方面来考虑,建立和完善地铁“ 预防、监控、报警、救援和消防”的防灾系统。  2 地铁火灾预防措施  火灾预防除在地铁设计时需进行多方面的考虑外,还应加强平时的安全管理。自大邱事件以来,我国地铁管理部门对火灾的预防措施逐步进行了改进和加强。地铁火灾预防措施有以下几个方面。  (1) 严格按照防火规范设计。地铁必须根据自身的交通运输功能和日常客流量大的特点,按照相应的防火设计规范在建筑、结构、机电方面进行综合防火设计。其中,在进行车站建筑物及列车车体等设计时,要为人员安全疏散创造最大可能的条件:   ① 站台宽度,要满足发生灾害或者紧急事件时客流的疏散要求; ② 出入口与通道,要设在车站分向客流大、行人较密集,并有足够集散空间的地方,出入口与通道数的量和宽度应满足紧急状态下6 min 内将客流疏散完毕的要求; ③ 引导标志和事故照明设备,应设置在疏散通道和出口位置,且和紧急备用电源连接,发生紧急事故时可以及时引导人员安全疏散; ④ 合理划分车站的防火、防烟区间,在各独立防火区之间设置防火墙和防火门或者防火卷帘;在防火分区内划分防烟分区,并通过与排烟系统的结合, 尽可能地排除烟雾,减少烟雾对人员逃生的危害。⑤ 屏蔽门系统,屏蔽门在发生火灾时可以起到阻隔火焰、控制烟气流动的作用,为火灾的控制和人员逃生创造条件,并可避免火灾时人群因为拥挤而发生意外的情况。⑥ 合理设计地铁列车,采取车厢之间互相贯通、列车加装逃生系统等措施。  (2) 合理选用建筑和车体材料。地铁中使用的建筑、装修材料,车站用具和设备,列车车体和车上用具等制作材料必须满足难燃、阻燃要求。  (3) 采用合理和必要的消防设备。设置可靠的自动探测、报警和灭火系统,消防设备要按规范布置,控制系统的可靠性要高。  (4) 加强日常管理与维护。在地铁入口和站台安排安全员巡视,防止出现人为事故。对地铁设备要及时维护,排除电火;要管理好各种火灾探测、消防设施设备,使其处于良好的工作状态,保证及时预报和扑灭火灾。  (5) 制订火灾时的应急方案,并加强防火演练。地铁管理部门要注意对紧急情况的预防,制订多套紧急预案;加强员工和乘客的消防教育和训练,和消防部门一起组织防火演练,增强地铁站务人员对突发事件的应急处理能力。  (6) 健全相关法规制度。出台针对性的法规, 从法律的角度来督促和保证公共交通的防火安全。  3 地铁火灾的监控与报警   3. 1 火灾传感器的种类  火灾报警系统中,火灾探测器是最重要的组成部分。常见的火灾传感器可分为感烟式火灾探测器、感温式火灾探测器、火焰探测器和气体传感器, 以及复合型探测器等。不同类型的传感器对不同的火灾参量进行响应,并将信号送到火灾报警控制器。  3. 2 火灾监控与报警设备类型  根据设备的使用环境条件,地铁火灾监控与报警设备可分为以下3 种类型。  3. 2. 1 现场级火灾监控与报警设备  (1) 火灾传感器,用于对站内设备用房、站厅、站台旅客公共区等进行火灾自动探测。  (2) 手动报警器,安置在站内旅客公共区、设备用房区域及列车上,以便及时通报火灾。  (3) 感温电缆,用于对站台层变电所下的电缆夹层实施火灾自动探测报警。  (4) 紧急电话插孔,配置在站内旅客公共区、设备用房区域、区间隧道以及站内轨道外侧设置的消火栓箱上。  3. 2. 2 车站调度室级火灾监控与报警设备   (1) 报警控制器,能够随时监控接受各探测点的报警信号,发出声光报警信号,并能自动或手动执行对有关消防设施的联动控制。  (2) 模拟图形显示终端,能按照车站建筑平面分级、分区显示本站系统的详细信息,包括火灾报警部位、设备安装位置、设备运行状态、故障报警信号、有关消防设施动作返回信号等,并能够实时打印输出有关数据报告。

(3) 视频传输系统,在车站站台、站厅等公共场所安装全方位的监视器,实时收集站内的视频信息, 并反映到值班室的闭路电视监控器上,由值班人员进行监控和处理。  3. 2. 3 中央控制室级火灾监控与报警设备模拟图形显示终端等,功能同车站级模拟图形显示终端。   3. 3 监控与报警系统的组成  地铁防灾监控与报警系统按两级监控方式设置。第一级为中央控制室级,对全线报警系统实行集中监控管理,随时掌握全线动态情况;第二级为车站调度室级,分别设置于地铁各车站,是独立的报警子系统,在其所管辖的范围内对火灾状况进行监控、报警,并能够实施有关的消防联动控制操作。上述监控与报警系统都与现场设备联接成网络回路,保证各探测点发送的报警信号能及时、正确、通畅地到达各级监控中心。  4 地铁火灾救援  一旦地铁发生了火灾,首要的问题就是保证人员的安全撤离。在人员救援方面应从以下几个方面予以考虑。  4. 1 突发火灾的应急人员疏散  针对发生在不同位置和不同情况下的地铁火灾,应制订不同的人员疏散预案。 4. 1. 1 列车在行驶中着火  地铁发生火灾最难控制和最易造成人员伤亡的是列车在行驶中着火。尤其要重视对该种情况的应急处理。列车在行驶中着火可分为两种情况。  (1) 火灾发生在站台附近。一般列车此时处于刚离站或者即将到站的状态。一旦发生火灾,司机要及时用无线电向车站通报火情,车站工作人员赶到站台做好组织疏散和救援工作的准备。此时若火情不是很严重,司机将车开至就近的站台,打开车门,和车站工作人员一起组织乘客进行疏散。若列车火势较大,司机应立即断开外部电源,启用备用电源,维持车厢的照明。同时,车站救援人员应立即开拖车将列车拖至站台,然后迅速开门疏散乘客。

  (2) 火灾发生在隧道中央处。此时列车离两端站台的距离都较远,来不及将列车开往站台。司机除用无线电与车站取得联系外,还应立即切断外部高压电源,启动紧急备用电源。车站调度室根据列车所处的位置和火情,开启通风系统紧急模式,使烟雾远离乘客。司机打开列车疏散门,引导乘客逆风沿隧道中央进行疏散,快速撤离现场。  4. 1. 2 车站发生火灾  车站发生火灾时,车站工作人员通过广播系统对站台上滞留的乘客进行疏散,同时启动车站紧急事故模式的通风排烟模式,为人员逃生创造条件。相邻的车站要对在该段区间隧道中行驶的列车下达停车或者返回的指令,以减少人员的伤亡。  4. 2 救援队伍的组织  救援人员从结构上可分为司机、车站工作人员、专门救援人员3 个层次。前两个层次的救援人员所面临的火情严重程度相对轻一些,所以加强对这两个层次救援人员的应急培训,将对火情的控制和人员的疏散起到很大作用。不能单纯等待和依靠第三层次的专业力量来进行人员救援和火灾扑灭工作。  5 地铁的灭火系统   5. 1 灭火系统的分类与特点  灭火系统根据使用灭火剂的种类和灭火方式可分为以下几种: ① 消火栓灭火系统。水具有使用方便、来源广泛、灭火效果好、价格便宜、适用范围广等特点,所以消火栓灭火系统目前是建筑物中最基本的灭火设施。② 自动喷水灭火系统。具有火灾初期自动喷水灭火、用水量少、灭火成功率高、损失小、无人员伤亡、反应灵敏、灭火迅速等优点,但成本高。 ③ 气体灭火系统。与自动喷水系统相比,具有事后处理工作量小、控制油气火势蔓延效果好等优点,但成本较高,还可能造成大气污染和对人体造成危害。 ④ 泡沫灭火系统。具有水流损失小,灭火效率高, 泡沫容易清除等特点。⑤ 干粉灭火系统。具有灭火历时短、效率高、绝缘好、灭火后损失小、不怕冻、不用水、可长期储存等特点。⑥ 灭火器。轻便灵活,使用广泛,对扑灭初期火灾具有显著效果。  5. 2 灭火系统的选择  应根据地铁不同部位的环境条件、器材安装、设备特点等要求,选择相应的灭火系统和器材。在车站的公共区,应以消火栓系统为主,将整个车站覆盖在消火栓的保护范围下;在车站的设备用房,由于仪器众多,设备复杂,在此类相对封闭的区域应以气体灭火系统为主;自动喷水系统在公共区的作用不是很显著,甚至会造成地滑影响人群疏散的速度,在车站的公共区可不设置自动喷水灭火系统;在区间隧道中要沿线布设消火栓灭火系统,条件允许时还可在区间隧道中加装移动式灭火系统。移动式灭火系统宜采用泡沫灭火剂。无论是在车站、区间隧道、地铁列车上,都要配备一定数量的灭火器。  5. 3 灾后处理的一般性办法   地铁火灾以后,首要是进行转移伤员到医院或者就地治疗、对现场进行清理、清点损失等善后工作。之后要着手灾后重建和恢复通车,如组织专家和有关人员对车站、区间隧道、地铁列车等的受损情况进行详细的清查和评估,对受损区段的结构进行修复和重建,消除火灾留下的安全隐患等工作,尽早恢复使用和通车。同时应立即调查火灾的起因,追究有关人员的责任,并提出应吸取的教训和改进的措施,以对今后的地铁设计和火灾预防提供宝贵的经验和借鉴。