高架与地下线路过渡区间火灾模式研究

陈正威

(郑州中建深铁轨道交通有限公司，河南 郑州 450000)

地铁疏散距离长、安全出口少、通风条件不良、照明不足且人员密集，一旦发生火灾，救援人员难以即时到达火灾位置，人员疏散困难极大，很有可能造成群死群伤及重大财产损失。随着城市轨道交通系统的迅速发展，高架线路与地下线路的过渡区间越来越多，其火灾模式应引起重视。

1 隧道火灾运行工况模式

1.1 通风系统组成

地铁通风系统是多系统共同作用的复合系统，各系统之间相互配合，在地铁车站及区间内为乘客提供舒适的乘车环境。车站排烟及通风系统主要包括站内和隧道系统，站内系统由公共区通风排烟系统和设备及管理用房通风排烟系统组成，隧道系统由站台隧道通风系统和区间隧道通风系统组成。

1.2 火灾模式设置

根据着火点不同，执行的火灾模式也有区别。车站内的火灾模式主要有站台火灾模式、站厅火灾模式、设备区及管理用房火灾模式三种。隧道火灾模式主要有区间隧道火灾模式和站台轨行区火灾模式两类。高架车站公共区和区间内不设置机械通风，火灾时主要靠自然通风排烟。

发生火灾时，运营单位会根据火势情况第一时间组织局部停运或全线停运，因此区间隧道火灾模式一般都是按照全线同一时间发生一处火灾考虑，按隧道内只有一列列车滞留来设置火灾模式。根据隧道长度或其两端车站是否为地下站，隧道内的火灾模式设置也往往存在不同。

对于长大区间隧道，一般设置中间风井，将其划分为两个或多个短区间。在风井安装隧道风机，分区间开启区间通风，将列车着火的影响隔离在单个区间，此时的烟控方式与普通区间相同。对于未设置中间竖井的长区间，如果隧道内单向同时有两列车存在，最不利工况是着火列车为前车且车尾火灾，列车无法运行停在区间，此时需要后方列车整车倒车离开隧道区间，同时开启着火区间的事故风机或射流风机排烟，使人员迎风疏散。

列车在两个地下车站之间的区间隧道发生火灾时，应尽可能运行到车站，若停在区间无法动车，需要根据着火位置开启不同的火灾模式，控制车站的隧道风机或区间射流风机通风，形成乘客迎风疏散的气流。具体要求如下：

(1)列车头部(列车运行方向的第一、二节车厢定义为车头)发生火灾时，后方车站(或区间风机房)开启区间送风，前方车站(或区间风亭隧道风机房)开启区间事故风机排风，乘客疏散方向与风向相反；

(2)列车尾部(列车运行方向的第三、四节车厢定义为车尾)发生火灾时，后方车站(或区间风机房)开启区间排风，前方车站(或区间风亭隧道风机房)开启区间事故风机送风，乘客疏散方向与风向相同。

2 过渡区间火灾模式设置

国内现在已开通地铁的城市对高架线路与地下线路过渡区间均设置了机械通风方式，但火灾模式的设定不尽相同。主要的通风方式如下：

(1)地下车站一端设置隧道风机，高架车站一端不设机械通风，如图1、图2；

图1 靠近地下车站一端列车火灾通风模式示意图

图2 靠近高架车站一端列车火灾通风模式示意图

(2)地下车站一端设置隧道风机，高架车站一端设置射流风机，如图3、图4。

图3 靠近地下车站一端列车通风火灾模式示意图

图4 靠近高架车站一端列车火灾通风模式示意图

3 过渡区间烟气扩散影响因素

高架与地下线路过渡区间往往有一定坡度，会对烟气扩散造成一定的火风压，过渡区间的出入口位置也会因为自然通风或烟囱效应对烟气扩散造成一定的影响。

张娜等就隧道坡度对烟气控制的影响进行了模拟分析，得出地铁轨道坡度在0%～10%内的临界风速坡度修正公式为

Va=Vo×(1+0.0209×a)[1]

(1)

式中，Va为修正后的临界风速，a为隧道的坡度百分比，Vo为水平地铁隧道内的临界风速。临界风速即隧道火灾过程中有效控制烟气于火源下风方向而不发生逆流的最小纵向通风风速。

《地铁设计规范》规定，地铁线路正线的最大坡度不宜大于30‰，困难地段可采用35‰。通过公式(1)计算可以得出，坡度对地铁隧道内控制烟气扩散虽然存在一定的影响，但影响程度较小，机械通风仍然对烟气扩散占主导地位。

诸德志等对发生在半敞开式隧道内的火灾进行了模拟分析，得出半敞开式通风口烟气扩散速度在0.70 m/s至0.85 m/s之间，且烟气扩散紊乱，无法满足火灾时的排烟要求[2]。地下隧道中靠近出口部分的通风条件与半敞开式隧道类似，通过自然通风虽然有一定的排烟效果，但是仍不能满足排烟要求，需要通过机械排烟为人员疏散创造有利条件。

因此，过渡区间的坡度和出入口虽然对烟气的扩散存在一定影响，但是范围和程度均不大，在机械通风模式下，仍然是隧道排烟风机对烟气扩散占主要地位。

4 过渡区间火灾应急处置

列车在地下区间隧道发生火灾的应急处置原则：首先要尽可能将列车行驶到前方最近车站，人员在开启车站站台门及列车车门后通过站台疏散[3]；当列车迫停地下区间时，行调须确认火灾发生位置、火情、列车迫停地点，根据列车着火部位(车头、车尾)决定火灾模式的开启方向，原则上气流方向要与排烟方向相同，与列车上人员疏散方向相反，避免人员穿越火场，使人员可以迎着新风撤离，最大程度避免人员伤亡。

过渡区间火灾应急处置过程与其他区间的区别主要有以下两个方面：

一是火灾模式开启确认流程存在一定差异。过渡区间发生火灾时，首先需要明确列车的具体停车位置，根据行调确认的停车位置是否在地下隧道区间采用不同的处置方式。若整列车或一部分列车在地下区间，则开启区间火灾模式；若整车均停在高架线路上，则依靠自然通风排烟。在普通的地下线路内，可以根据着火点在车头或者车尾开启相应火灾模式，高架线路则无法开启区间通风。

二是火灾模式启动方式不同。当确认列车在过渡区间的地下段发生火灾时，除了在中央ISCS(城市轨道交通综合监控系统)上可以开启区间火灾模式外，还可以在车站ISCS或综合后备盘上开启火灾模式。对于两地下车站间隧道区间内的列车火灾，需要区间两端车站均手动执行火灾模式。