城市轨道交通车辆紧急疏散坡道技术研究

单玉兵 李 平

城市轨道交通车辆紧急疏散坡道技术研究

单玉兵1，2李 平2

（1.南京康尼机电股份有限公司，210038，南京；2.南京工程学院数理部，211167，南京∥第一作者，工程师）

城市轨道交通列车在运行过程中，难免会因故障或者突发性事件导致列车非正常停在隧道内或高架上。为解决故障或突发性事件发生时列车上人员的紧急逃生问题，系统地研究和分析了目前运用的车辆紧急逃生设备，针对现有紧急逃生设备存在的不足，提出了适合复杂车头端面的折叠式紧急疏散坡道的解决方案，其实用性与可靠性均高于同类国内外现有产品。该技术方案已经推向市场，已应用于北京、上海等城市的多个城市轨道交通项目。

城市轨道交通；车辆；紧急疏散坡道

随着近年来我国城市轨道交通的快速发展，城市轨道交通已成为人们出行的首选交通方式。城市轨道交通因其具有行驶范围大、承载人数多等特点，使得列车的运行故障及事故往往会引起社会更广泛的关注［1-2］。从被动安全角度来看，如何在列车出现故障或事故时，能有效地保护乘客免受或减轻伤亡的能力非常重要，保证乘客安全、快速撤离封闭狭小的空间区域是城市轨道车辆设计中需要重点考虑的课题［3-5］。

1 车辆紧急疏散技术现状

城市轨道交通列车大多是在地下或高架上运行，当列车在运行中出现故障或事故时，即便是列车两侧的乘客车门能够顺利打开，乘客也无法在隧道或高架上迅速下车进入轨道区逃生。因此，设计时大多考虑在列车首尾设置逃生通道，即在列车首尾设置可以开启的门，当出现紧急情况，乘客需要逃生时，乘客可由列车首尾开启的车门撤离至轨道区域，等待进一步救援。

列车首尾开启的车门撤离至轨道区域的主要方案有［6-7］：①在车辆地板与轨道之间，借用一个简易可伸缩的梯子作为下车的台阶；②在车辆地板与轨道之间用一可折叠的台阶；③开启翻开门后，通过联动装置将翻开的门变成可以下车的台阶；④开启翻开门后，通过联动装置将翻开的门变成可以逃生的坡道。

以上几种方案，在一定程度上解决了应急状态下，疏散人员的需要，但均存在一定的局限性。方案①中，乘务人员打开紧急逃生门后，将梯子拿出并展开，一端钩住车辆端部，另一端搭在轨道区域。但在紧急状态下，很难做到每一个动作都不出错，当大量乘客涌向车辆端部，很有可能出现，在梯子尚未安装到位时，乘客已经被挤出车辆而坠落轨道区。即便乘务人员将梯子安装到位，用这种梯子逃生，乘客只能一个一个地按次序下车，在紧急情况下，很容易出现踩踏事故，造成二次人员伤亡。方案②中，折叠台阶解决了需要手工安装梯子的不足，但是逃生台阶容易使人摔跤，特别是车辆在隧道中出现故障时，昏暗的视野容易出现踩踏事故。同时在设计中，折叠台阶会占据较大的驾驶室空间，且由于是结构较强的金属台阶，打开台阶需要较大力量才可完成，有时需多人才能完成。方案③中，驾驶室前面的门向下翻转，翻转后，形成逃生台阶，该方案较方案②来说，在台阶打开效率上有了较大的提升，而且较为方便。由于台阶集成在紧急逃生门背面，占据驾驶室空间较小。但是，在逃生过程中依然会出现逃生效率不高以及台阶出现踩踏事故的风险。方案④是较为先进的应用方案，将紧急逃生门向下打开后，自动展开成两倍于门体长度的坡道，在滑轮组件的拉动下，将隐藏在门下部的坡道面板平铺到门体框架上，从而形成一个平缓的行走坡道，一直从车端部延伸到轨道区。相对复杂的伸展机构，该方案打开效率极高，仅需十几秒就可以完成坡道的打开与铺设工作，且整个过程只需要人工操作一次即可。

通过构建紧急逃生坡道逃生，逃生效率及安全性都有了极大的提升。仿真计算表明，采用该方案，可以在半小时内完成全列车的人员疏散，且大大降低因台阶问题而导致踩踏事故的二次风险。但是，该方案一般只适应车头为比较规则的矩形形状的车头，且与地面形成的夹角较大（接近垂直）。而现在车辆设计考虑风阻与美观因素，车头多设计为流线型，车头为曲率较大的曲面，导致车头紧急逃生门形状不规则，且车头空间较小。因此，方案④很难在这样的列车上应用。另外，方案④尚处于专利保护期内，要使用该技术需要与权属方进行沟通，获得授权。

2 车辆紧急疏散坡道新技术研究

2.1 基本技术参数

（1）环境、温湿度，为城市轨道交通车辆运行环境。

（2）当坡道展开时，紧急通道与轨道面形成的夹角为18°±2°，这是业主方经过实验验证后得出的安全通过角度。

（3）坡道长度与折叠宽度为坡道折叠后的最大高度，否则会影驾驶员响视线，或受车头空间限制。

（4）承载，是考虑在逃生状态下单位面积上所能承受的质量，主要是以人数为参考。

（5）冲击与振动，为车辆零部件统一要求。

（6）运行，在故障状态下，没有动力与照明，因此，疏散坡道应考虑为手动操作。但是，紧急情况下，既要打开逃生门，又要启动疏散坡道，对操作人员要求偏高，同时，易出错，所以，只要求操作人员把门打开，而坡道在门开到位后，通过机械联动方式自动打开，而不需要操作人员干预；但同时要考虑其本身锁闭的可靠性，即在车辆正常运行时，坡道必须可靠锁闭。

（7）所谓可以重复使用，是考虑坡道在展开后，不受到任何损伤，且易于回收，因此，在设计时，需要考虑回收装置。

通过对目标轨道车辆进行分析，本方案紧急疏散坡道的基本技术参数如表1所示。

2.2 基本功能设计

考虑到空间及紧急情况逃生坡度问题，紧急疏散坡道采用三折或三折以上的折叠设计方案。城市轨道交通列车的运行环境特殊，对其紧急疏散装置的基本功能要求如下：

表1 紧急疏散坡道基本技术参数

（1）为保证车辆在运行过程中紧急疏散坡道不能被打开，应考虑设置锁闭装置。

（2）在紧急逃生门打开后，紧急疏散坡道应能自动打开，则设计中应考虑门开到位后，锁闭装置自动解锁，同时通过设置储能装置促进紧急疏散坡道自动伸展。

（3）基于打开过程的平缓要求，应考虑设置缓冲装置（或与储能装置一并考虑）；为能够快速、方便回收，以利重复使用，应设置回收装置。

2.3 实施方案

折叠式紧急疏散坡道采用三级折叠机构组成。坡道完全折叠后，固定于紧急前门的前面，占用空间较小，不影响紧急前门窗户的可见度；在紧急情况下，打开紧急前门，解开紧急疏散坡道的锁紧装置，疏散坡道自动打开，完全展开使其末端处于距轨面80 mm处，乘客可以方便地从距轨面1 100 mm的车上快速下车。图1为紧急疏散坡道的三维方案图。

在紧急疏散坡道展开后，两侧设有安全软扶手，可保证乘客疏散时的安全。设计时充分考虑到紧急疏散坡道的安全性和可靠性，对设备整体的静态承载性能进行了力学计算和安全性校核，均满足使用要求。

图1 紧急疏散坡道的三维方案图

3 车辆紧急疏散坡道样机的试验验证

对车辆紧急疏散坡道样机从基本功能、通过能力、载荷状态、耐久性以及冲击振动等多个方面进行了定型试验验证（见表2）。

对样机通过表1所示的5个方面的综合性试验验证可知，紧急疏散坡道（实物图见图2）可以满足既定的技术要求和实际的使用要求。

新型折叠式紧急疏散坡道研究成功后，先后在北京、上海等城市的轨道交通项目上广泛应用，产品的便捷性、安全性、可靠性得到了运营商的一直好评。基于这一设计，正在研制相关衍伸产品，为更大范围推广应用提供技术储备。

表2 紧急疏散坡道的试验验证内容、目的与结论

4 结语

新型折叠式紧急疏散坡道的设计，全面分析考虑了各种城市轨道车辆紧急逃生技术、环境、车辆设计及运营商的相关要求，通过侧开平行摆动式技术，构建了外摆式紧急疏散门，适应了各类造型复杂车头工况下紧急疏散坡道的快速打开。坡道采用自动展开设计，方便了乘客的快速疏散。通过分级拉杆式设计，使紧急疏散坡道承载能力强、稳定性高，同时拉杆在坡道两侧形成了扶手，使乘客在下坡疏散过程中更为安全。三节折叠式紧急疏散坡道，也充分节省了车内空间。新型折叠式紧急疏散坡道的研发成功不仅打破了国外技术的垄断，也解决了国外产品的不足之处，大幅提高了国产产品的市场竞争能力和市场占有份额，为城市轨道交通车辆紧急逃生产品的多元化选择提供了技术保障。

图2 折叠式紧急疏散坡道实物图

［1］ 罗俊金.城市轨道交通突发事件应急疏散的研究［J］.建筑工程技术与设计，2016（22）：1607.

［2］ 陈利安.城市地铁突发事件应急救援系统与人员安全疏散研究［D］.武汉：中国地质大学，2008.

［3］ 贺晋平.城市轨道交通应急疏散支持系统的研究［D］.武汉：华中科技大学，2008.

［4］ 殷瑞忠，俞太亮.地铁车辆的紧急疏散门系统［J］.现代城市轨道交通，2007（4）：28-30.

［5］ 石芳.地铁车辆紧急疏散门系统方案设计分析［J］.科技与创新，2016（6）：118-119.

［6］ 夏国伟.地铁车辆紧急疏散门系统结构分析［J］.科技创新与应用，2017（7）：79.

［7］ 杜兆波，李淑俊.地铁车辆紧急疏散门系统结构研究与选型建议［J］.铁道机车车辆，2012，32（4）：65-68.

［8］ 卢文龙.城市轨道交通应急疏散的研究［D］.北京：中国铁道科学研究院，2012.

［9］ 邢湘利.城市轨道交通应急疏散能力研究现状的探讨［J］.才智，2013（7）：319.

Research on Emergency Escape Ramp Technology for Urban Rail Vehicles

SHAN Yubing，LI Ping

Due to technical failures or emergencies,urban rail transit vehicles will stop abnormally inside tunnels or on viaduct bridges.In order to solve the problems of passenger and crew evacuation during emergencies,the evacuation system currently used in operating vehicles is systematically studied and analyzed，a new technical solution of folding emergency escape ramp adaptable to complicated car head face is proposed，in view of the insufficient emergency evacuation devices at present.The new solution is better than the products of this kind in the world in terms of availability and reliability，and has been applied to the market of urban rail transit vehicles in Beijing，Shanghai and other major Chinese cities.

urban rail transit；vehicle；emergency escape ramp

U270.38+9

10.16037/j.1007-869x.2017.11.022

First-author′s address Nanjing Kangni Mechanical&Electrical Co.，Ltd.，210038，Nanjing，China

2017-04-25）