关于地下铁道火灾防治措施的思考

关于地下铁道火灾防治措施的思考
    [摘  要]  在地下铁道中，一旦发生火灾事故，后果不堪设想。笔者从地下铁道的设计、结构及管理等方面分析了地铁火灾的特点与产生的原因，并针对性地提出了一些诸如完善建筑设计、改善通风技术、建立一个科学而有效的管理控制中心等安全对策。
    [关键词]  地铁；火灾；安全
1  前  言
    近年采，在世界上人口超过100万以上的大城市中，当单方向每小时稳定的等候客流密度超过3万人时，地下铁道将成为城市交通的主体并已成为趋势。
    大城市的交通设施，必须满足如下条件：保持大量的、不断的输送能力，安全、快速、正点、运价低廉并且舒适。与地面上的公共汽车、出租汽车和电车相比，地下铁道在这些方面具有非常明显的优点。地铁已发展为地下、地面、高架相结合的城市现代化有轨运输系统，最高设计速度可以达到每小时80-130公里。
    世界各国的地铁建设发展很快。据不完全统计，目前全世界已有30多个国家和地区的80多个城市建造了地铁，地铁的总长度约为5干公里，其中4干多公里已正式运营。共有客车约4万辆。每年运送旅客160亿人次。
    目前伦敦、巴黎、莫斯科、东京、纽约、汉城等城市的地铁已形成了上下几层、四通八达的地铁网。有的城市还连通了地下的大型商场、娱乐场所，并与之组成了地下城市。
    我国的地铁建设起步较晚，但是发展很快。现在北京、上海、天津、广州都有了地铁，还有的城市正在准备修建。
    由于地铁运行方式的特殊性，一旦发生事故，其后果特别严重，故各国地铁都特别重视安全问题。而我国的地铁由于起步较晚，安全技术设备较为落后，也没有建立起完整的，地铁安全管理体制，故存在许多安全隐患，亟待地铁管理与营运部门高度重视。   
2  地铁火灾的主要特点及原因分析；
2．1  概  述
    对地铁建设和管理来说，消防安全非常重要，因为火灾是地铁的第一天敌。这是由地下建筑的特点及地铁火灾的特点所决定的。城市地铁建筑工程与地面建筑不同，其主要特点为：
    (1)地铁建筑由地铁的干线、候车大厅、站台、控制室等部分组成，只有室内空间，而且其空间连续性强，防火困难；  
    (2)地铁工程的出人口少，一旦发生火灾，出人口还必须具有排烟、散热、人员疏散和消防队员扑救的人口的功能；
    (3)整个地铁都使用人工采光，系统用电量很大，因电设备发生的火灾不容忽视；
    (4)地铁空间湿度大，容易造成因电气设备受潮导致火灾；
    (5)地铁的鼠害也不容忽视，它们咬破电缆等很容易造成电气线路短路起火。一旦发生火灾，所产生的浓烟和热浪充积地下空间，同时会产生大量有毒的气体，浓烟或因停电造成一片黑暗，对遇险人员的安全疏散和消防员的抢险救生与火灾扑救带来很大困难，造成生命财产巨大损失。
    1987年12月，英国伦敦最大的地铁站发生大火，火势吞噬了整个售票大厅，将数百名乘客困在里面。大火产生了热浪和大量的有毒烟气，引起乘客一片恐慌，争相逃命，相互挤踏，难以找到避难道路，结果造成了30人死亡，80人受伤。
    1981年6月，莫斯科“十月线”发生火灾，虽然没有公布关数字，估计情况是非常严重的。
    据不完全统计，日本从1961—1975年共发生地铁火灾45起，每年平均3起。
    韩国南部城市大邱2003年2月18日发生一起地铁纵火案，火灾事故造成126人死亡，146人受伤，另有318人失踪。
    我国的北京地铁几年来也先后几次发生火警和火灾，造成36人死亡。遇难者是因为地下毒烟气和二氧化碳导致窒身亡的。
2.2  地铁火灾的特点
    具体来说，地铁火灾有以下几个特点，即疏散困难、救护难度大及通讯系统容易瘫痪。
2.2.1  疏散困难
    地铁火灾的一个最重要特征是形成浓烟和热气浪，同时产生大量的有毒气体，这对于人员疏散是十分不利的。
    第一，烟气对人的眼睛、喉咙、气管有刺激。据日本自治省消防厅研究所资料表明：当烟气浓度按减光系数达到0.1／m时，人的行进速度急剧下降，这时，人的思考力和判断也随之下降；当减光系数达到0．6／m时，人的步行速度等于0，已无法自行脱险。在相同浓度的烟气层内，人员处在长通道的地下空间比在一般地上空间更容易造成恐慌。
    第二，地铁火灾容易形成气浪。因为地铁工程散热排烟少，燃烧产生的热除了加热可燃物外，大量的热便加热了地铁内的烟气，使气体体积膨胀，造成烟气流动速度加快，而形成高温热气浪，给人员疏散带来困难。
    第三，浓烟使疏散指示器照明减弱，甚至失去指示功效。实验结果表明，当疏散走道上的照明度小于1 1x时，人员就会开始发生心理动摇。
    第四，烟气流动方向与疏散方向相同，疏散人员需要与烟气进行“你死我活”的赛跑。但是，地铁火灾时烟气的前锋流速约为1．75—2．40m／s，而人员的疏散速度在照明系统正常的情况下，只有烟气速度的一半。
    第五，地铁火灾后，新鲜空气补充较满，使气体“中性带”降低，结果底层烟量增大，有毒气体增多，致使疏散迟误者中毒身亡。
2．2．2救护难度大
    地铁火灾由于发生在地下一个相对封闭的系统内，救护工作十分困难，具体表现如下：
    第一，由于浓烟或停电造成一片漆黑，使得火场指挥员无法迅速确定起火点。
    第二，地铁是长通道空间，而每个呼吸器使用时间有限，消防救护人员佩带呼吸器进行一次性活动的范围受到限制。
    第三，在地铁内的消防队员，既要经受辐射热的照射，又要经受高温气浪的冲击，接近火点是相当困难的。
    第四，灭火剂的使用。一般来说卤代烷1211，1301和CO₂灭火效果是非常理想的，但是地下空间火灾时，上述灭火剂不宜使用。我国北京地铁火灾造成的6人死亡均是使用大量CO₂灭火剂导致窒息身亡的。
    第五，进口少，消防队员之间难以进行战术配合。
2．2．3通讯系统容易瘫痪
    地铁火灾时，由于水流和高温对通讯器材的影响，使消防员携带的普通无线电对讲机不能正常工作，甚至整个通讯系统容易陷入瘫痪状态。
2．3  地铁火灾的原因分析
    自从地铁在文明世界出现以来，地铁火灾事故就一直不断。从早期的伦敦地铁火灾到近期的韩国大丘地铁火灾，无一不造成惨重伤亡。究其原因，大致有3点：
    (1)管理方面的原因。管理上的疏漏是造成火灾的主要原因。即地铁公司没有制定严格的管理制度，使得众多安全隐患存在。以韩国大丘地铁火灾为例，正是由于地铁公司的疏漏，没有对上车旅客进行安全检查，导致纵火犯轻松将汽油带上列车。再者，如果地铁有保安或警察的话，惨剧也许就不会发生。而更让人难以相信的是，地铁车厢里竟然没有配备灭火器，管理者如此麻痹大意，事故责任难以推脱。
    (2)列车材料的因素。这次韩国地铁火灾发生的起源是地铁车厢的起燃，这是由于地铁车厢净是易燃品，且车厢与车厢之间不是相通的，很多座位所用的装饰材料都是易燃的薄绒布。由于这种材料一旦着火便难以控制，所以最终酿成了这场大火。而发生火灾后，地铁的照明系统失控。车门的自动关闭，也是这次重大伤亡事故的元凶。
    (3)人的因素。韩国大丘地铁火灾事故告诉人们，人的因素是造成大多数事故发生的最主要原因。人的行为加上物的不安全状态导致了危险的出现，而危险会不会最终演变成为事故，是取决于人面对危险所采取的措施正确与否。这次火灾之所以会造成如此多的人员伤亡，在人的责任方面，除了蓄意纵火的嫌疑犯外，地铁员工的责任不可推卸。其主要责任主要有：第一，因害怕有毒气体进入车厢，第二列列车的驾驶员没有及时打开车厢疏散乘客，从这列列车中逃生的一名乘客说，其实当时烟雾并不是很浓，如果车门不是关着的话，可以有更多的乘客逃生；第二，地铁进站控制人员指挥失误，当第一列列车发生火灾后，他却通知第二列列车进站，导致两车相撞，从而使第二列列车也被点燃，造成更多的人员伤亡。
3  预防技术措施
3．1  严格管理制度，分解管理职责
    地下铁道管理人员(包括负责人)应该轮流接受安全教育培训。地铁管理部门应该制定科学、严格的管理制度，规范安全防范措施。管理部门应该将管理职责具体分解到各个部门和人员，并且有检查监督机构和奖罚制度。
    为了防止爆炸和纵火等罪犯进入地铁，地铁内应有严格的监控措施。在各站人口处、车厢内、过道处和隧道壁上设置自动监测、检查和记录设备，以便能及时发现上述罪犯，并由警方及时采取措施处置。
    管理人员在上岗前应受到严格的安全技术、医护急救和消防知识培训外，每年还要接受定期训练，以便学习和掌握现代化安全、医护急救和消防，使之能在灾难面前沉着冷静，协助消防人员减少火灾造成的损失。
3．2  研究并推广地铁安全设计
    在进行地下铁道设计时，应该充分按照安全系统工程的原理，结合常规设计方法，进行地铁安全设计。根据国内外资料统计，因地下铁道火灾造成的人员伤亡，绝大多数是由烟雾中的有毒气体熏倒、中毒或窒息所致，因此，有效的排烟已成为地铁火灾时救援的重要措施。故在地铁的结构设计中，要充分考虑火灾情况下的通风条件。地铁干线应避免与煤气或液化石油气管道交错，以免可燃气体泄露，在地铁内形成爆炸性混合气体。各地铁车站应与煤气或液化气充装站保持一定的安全距离。目前我国地下建筑最深已达十几层，这对火灾的扑救和人员疏散是不利的。英国伦敦地铁的做法是：人员集中的地铁候车大厅设置在地下一层。为了防止地铁火灾的蔓延扩大，除进行防火分区外，还应该加强工程材料内部结构的不燃化。主体钢筋混凝土结构的耐火极限不应小于120分钟，地铁内的广告牌均采用不燃材料。机车和车辆及装饰品也都采用不燃材料。
3．3  设置火灾控制系统
    设置火灾控制系统时应尽可能将消防控制室与变配电室设置在地面建筑内；火灾控制系统应具备接受火警，指挥安全疏散，开启消防泵，固定灭火装置及防、排烟设备，关闭防火门，关闭电源等功能。各防火区的防火卷帘应与自动喷淋系统联动。大型中心车站应设置感温、感烟报警器和自动喷淋装置。地铁内应设置事故电话和人工报警按扭。在隧道两侧应设置消防专用门，内装室内消防栓、通讯插座、移动式照明电缆设备，作为地铁工程专用水枪应具有直流、喷雾、开花的功能。在疏散通道明显部位，还应配置呼吸器。
    由于地铁内空气对流差，湿度大，因此，电器设备和线路应具有防潮、防霉性能。对隧道内的电缆管线应用搪瓷板、石棉纤维板隔热防火。变、配电室应设置独立的通风排烟系统，配备卤代烷1211灭火器。疏散指示灯的电源应采用36伏，并有备用电源。   
3．4  设置现代化的防灾中心   
    地下铁道由于乘客众多而且人数不定，故装设了警报设备、通讯设备、引导疏散设备、排烟设备、消防设备等，以便在火灾和地震等灾害发生时，确保旅客的安全。为了监视控制这些防灾设备使之能有机的结合和有效的工作，必须设置 防灾中心。防灾中心是管理支配防灾设备的场所，对火灾控制设备起着监视控制的作用，当地下车站或隧道内万一发生火灾等情况时，使这些设备能够迅速、可靠地引导乘客疏散和进行灭火工作，故防灾中心应该设在站务室内。
3．5  改善地铁列车通风
    由于地铁运行的环境为完全封闭的地下隧道以及地铁车厢构造的特殊性，地铁的通风就尤为重要。根据国内外资料统计，地下铁道火灾时造成的人员伤亡，绝大多数是由烟雾中的有毒气体熏倒、中毒或窒息所致。因此，有效的排烟已成为地铁火灾时救援的重要措施。从凹世纪60年代的日本东京地铁沙林毒气中毒事件到2003年2月的韩国大丘地铁火灾等无数次血淋淋的事件证明：只有拥有一个良好的通风环境，地铁才能安全、高效地运行。
    国外地铁列车客室通风系统主要有两种方式。一种是采用离心式风机集中风源、管路送风、均布器布风等方式。例如，上海地铁由德国进口的地铁列车在通风设计上将各节车厢贯通，使列车在速度变化时利用空气的惯性增加了乘客的风感。夏季进入客室的空气首先经过空调降温再被进风机送人客室，完成换气和降温的任务。另一种是采用离心式风机分散风源。例如，莫斯科地铁无空调，采用了安装在座位下的分散离心式风机进风、车顶引流式排风的方案。由于强迫通风与气体自然流动的方向一致，气流组织较合理，列车通风系统温度负荷很小，通风效果也较好。进风不直接吹向旅客，客室内舒适度良好。一般的地铁列车没有空调系统，宜采用分散式通风方式。
    此外，考虑到环境条件、地下铁道通风系统配套、列车电源容量和成本等问题，笔者认为，若需对现车改造，不主张安装空调系统，尽量将“使客室内空气质量与温度尽可能接近隧道的空气质量与温度”作为现车改造的目标。对新车设计，可以安装空调系统，但需要加强强迫通风的能力。
3．6  其他应对措施
    (1) 列车在运行过程中发生火灾应尽可能驶向前方车站，利用车站站台疏散乘客，利用车站隧道防排烟系统排除烟气，如果列车停在区间，隧道通风系统根据多数乘客疏散相反方向送风，送风的强度和时间长短应根据实际情况严格掌握。
    (2)当同一区间的其中一条隧道发生火灾时，另一条隧道也应立即停止正常行车。
    (3)防排烟系统的火灾运行模式应经过多次实地试验，确定最佳组合。
    (4)火灾安全疏散程序应经常进行模拟演练，不断检查各部门、各工种的互相协调、互相配合以及快速反应能力，提高安全疏散能力和综合救援能力。
    (5)加强对地铁内各种消防设施设备的经常性维修保养，并做到五查：查站内用电设施、查登记、查重点部位(站内仓库、储物间等)、查硬件设施设备情况、查贯彻落实使之能保持最佳工作状态和延长使用寿命。
    (6)加强地铁防火知识的经常性宜传，提高群众的防灾意识。
4  结束语
    通过对地铁火灾的分析，笔者认为：
    (1)在新建地铁时就应该考虑防治火灾的问题。
    (2)有关管理部门应该建立现有地铁灾害防治控制中心，加大对防治地铁灾害(主要是火灾)的宣传力度；对有关重要问题可立项研究。
    (3)各有关部门应该加大投入，加紧研制先进的防火灭火设备与设施。
    (4)各有关部门应该始终坚持“以人为本”的原则，提高工作人员的综合素质，加强安全管理，消除地铁火灾隐患。