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基于火灾下地铁人员疏散的电气系统设计研究

邹璋

中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛,266000

摘要: 近年来,在社会快速发展的背景下,城市交通系统中地铁运输的优势越来越明显。由于其独特的建筑结构和操作环境,车站起火的后果非常严重。为了防止大规模破坏的发生,特别是有效防止和减少火灾受害者的方法,地铁设计要着重参考该情境。地铁安全避难设施十分重要,当地铁上的所有乘客都要到一个安全的地方避难时,消防队员们也要马上进入车站进行灭火作战和营救。从火灾疏离人群的角度出发,主要围绕应急照明设定模式、常规照明除去模式、自动火灾报警系统设计为主等几个方面进行论述,结合一些实际的案例使电气系统在地铁火灾救灾的过程更加具体。
关键词: 火灾;人员疏散;电气系统设计
DOI:10.12721/ccn.2022.157054
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地铁地下区间隧道(以下简称“地铁隧道”)内部空间狭小,一旦发生火灾,会放大高温、有毒气体的毒害作用,给人员的生命安全带来极大威胁。国外学者通过隧道逃生试验,对人员在列车出口、隧道出口、隧道内行走速度进行统计研究。国内学者通过经验公式和数值模拟等方式,对几种联络通道间距及宽度参数进行了研究。因地铁隧道结构特殊,国内外对不同隧道结构的火灾疏散方式、火灾疏散效率的主要影响因素以及各影响因素间的关系仍缺乏系统性的研究。本文根据武汉地铁实际工程,对地铁隧道在火灾状况下的疏散方式及影响隧道人员疏散的主要因素进行研究。

1地铁隧道火灾下的人员疏散方式

根据地铁隧道的结构及长短等特征,地铁隧道在火灾情况下有多种疏散方式,主要包括通过疏散平台、道床直接疏散、通过横向联络通道疏散至其他隧道或专用疏散隧道、通过疏散门或纵向疏散楼梯进入隧道内疏散通道等。本文对单洞单线隧道、单洞双线隧道及公铁两用隧道3种不同的地铁隧道进行分析,对不同隧道类型下发生火灾时的人员疏散方式进行数值模拟,以研究分析常见地铁隧道不同疏散方式的疏散效率。

2火灾下地铁人员疏散的电气系统设计研究

2.1独立照明

独立型这种非常照明设备是通过车站分配的,而一般地铁站有很大的建筑规模。特别是近年来,随着车辆容量的提高,车站规模更加增大,因此车站的紧急照明器具的数量和范围也增加了。由于紧急照明灯的内部电路复杂且有很多电气部件,所以在紧急照明发生故障的情况下,首先很难进行及时的维护和修理,容易造成安全操作中隐藏的危险性。集中型:这个紧急照明系统在特别的分配室里集成了零散的电气零件和电池。而且,那个节省了很多维护时间。独立型这种紧急照明灯中有很多电气部件和电池,结构和设计复杂,整体的紧急照明系统成本高。集中型:这种形式的非常照明灯基本上和普通的好灯一样。为了大幅降低紧急照明设备的成本,只有集中控制室和电池柜的组合根据系统的需要设置在特别配电室可以满足要求。

2.2建立地铁隧道火灾下的人员疏散模型

乘客在区间内的疏散时间受众多因素影响,目前暂无相关规范及标准对区间疏散时间的具体数值作出明确要求。本文基于实际案例通过pathfind-er软件建立3种类型的地铁隧道疏散模型,其中,地铁列车为6节编组,总长为132m。虽然在火灾状况下人员疏散的方向(车头或车尾)可能有所不同,但疏散的过程是相同的,所以本文模拟人员疏散时,均考虑在车头位置发生火灾,且不考虑采用道床疏散。模拟计算列车因火灾迫停于距离地铁隧道疏散出口最远的位置,将乘客通过联络通道或疏散门抵达安全区域的时间定义为火灾疏散时间。选取疏散速度和疏散时间作为参数,用以评价各影响因素对疏散效率的影响程度。

2.3疏散出口宽度

如表1所示,对不同疏散出口宽度、疏散出口间距的组合工况进行模拟计算。分析疏散过程,疏散出口处只有1条疏散路径,人员只能排队进入。由表1可知,当d为300m时,其人员疏散时间不受疏散出口宽度的影响;当d为100m时,沿着列车长度范围的疏散平台内有疏散出口,该出口处附近聚集了疏散平台2个方向汇集的客流以及从列车车门涌出的客流,因而在疏散出口处有大量等待疏散的乘客,其人员疏散时间随疏散出口宽度的增加而明显减少。因此,在疏散出口位于列车长度范围的疏散平台内的情况下增加疏散出口宽度,可提高疏散效率,其余情况下疏散效率基本不受d的影响。1.png表1 不同疏散出口宽度、疏散出口间距组合下的人员疏散时间

2.4独立型的电源

因为电力供应线的铺设而没有额外的要求,而且照明设备结束后由于线路故障而不能正常工作。集中型的电源,一旦故障就会影响系统的安全运作。基于这样的状况,在实际的工程设计中,对电源电缆本身的材料保护、保护模式采取严格的保护对策。集中型紧急照明系统在此类应用场景下不如独立的紧急照明系统。根据以上比较,紧急照明系统中的集中电源模式和独立电源模式具有各自的优点和缺点。根据地铁事业的特点、建设进行灵活设计运用。一个良好的地铁火灾预警电气系统应该具有多方面的优势,可以让地铁的运行更加地安全高效,在发生险情的时候也更容易处置,减少人员伤亡。近几年,很多大厂家生产销售的各类消防及应急用照明系统灯均有过很大程度上的提高,可达150-约160lm/W,实际的工程设计中如选取一些光效度较高的照明系统灯具,完全可以充分满足地铁场所对疏散灯光照度高的要求。有效的降低电源系统风险水平,国家标准《技术标准》也对单台灯具应急和照明应急集中照明电源配置的最低容量分别作出限制,对于应急灯具电源设置的数量集中较多的危险场所,应建议采用多台照明集中应急电源进行分散集中布置系统的方案。

2.5乘客疏散方向设定

当地铁车辆运行于区间隧道内时,若发生火灾,在列车动力尚未完全丧失的前提下,应将车辆行驶至最近车站时才进行乘客疏散。而最不利的情况则为火灾列车滞留在区间隧道内中段的情形。本文主要分析列车中部发生火灾时人员的安全逃生事件。由于着火车厢部位温度较高,不能越过着火部位对应的疏散平台进行疏散。

2.6及时排烟降温,创造有利救援条件

消防救援队伍到达火灾现场后,应迅速关闭站内的送风系统和排风系统,启动火灾模式下的通风系统或利用其固定送风排烟设备,进行排烟降温,避免火灾进一步蔓延,为救援创造有利条件。同时,还应采用制机械加压送风的方式使重要疏散通道内的空气压力高于周围的空气压力,使地铁站内部形成负压,阻止烟气侵入,然后利用排烟风机将火灾区域的烟气及时排出,确保在第一时间内将有害气体排出,为人员疏散和消防救援创造有利条件。如果列车发生火灾,送风方向应与人员疏散方向相反,避免人员受到烟雾的二次伤害,使烟雾远离乘客。此外,在烟雾较大时,消防人员还可利用排烟车进行辅助排烟。

2.7做好救援现场的安全管理工作

救援现场的安全管理是在圆满完成灭火救援任务的同时,需最大程度的确保消防人员和消防设备的安全。应从以下几个方面做好救援现场的安全管理工作:一是消防指挥员必须清楚了解火灾现状、火势燃烧时间长短及建(构)筑物的特点等,并根据现场火灾事故的发展趋势、危险程度等做出正确判断,在确保人员安全的情况下,组织消防人员进行内攻灭火,并且严密观察建筑结构情况,一旦发现异常,立刻通知內攻人员撤离,以保证消防人员人身安全;二是对进入內攻人员做好姓名、空气呼吸器压以及进出时间等记录工作,內攻人员实行轮换制;三是在灭火救援过程中,由于烟雾较大,能见度较低,深入内部灭火救援人员应谨慎射水,避开高压电缆,防止触电。

结语

总之,作为当前城市交通最重要的手段,地铁相比于其他交通设施更加复杂,且地下建筑结构更麻烦。发生火灾时,会给国家和国民的生活和财产带来巨大损失。因此,我们必须高度注意安全有效地避难。安全避难的要求非常广泛。我们不仅要加强地铁各系统部门的建设,还要加强工作人员和乘客的消防知识宣传,随时改进一些消防设备。另外,在发生灾害的时候,应该制定冷静舒适的避难计划。

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