姜傳治

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司 北京 100037)

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北京市域快軌新機(jī)場(chǎng)線長大區(qū)間防災(zāi)救援方案

姜傳治

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司 北京 100037)

北京新機(jī)場(chǎng)線工程線路全長39 km，設(shè)車站3座，兩個(gè)區(qū)間長度分別為13.0 km、25.3 km，為典型市域軌道交通長大區(qū)間，其防災(zāi)救援問題也成為整個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，關(guān)乎項(xiàng)目的成敗。通過對(duì)國內(nèi)外長大區(qū)間運(yùn)營案例的梳理，對(duì)新機(jī)場(chǎng)線長大區(qū)間防災(zāi)救援方案進(jìn)行介紹，包括設(shè)置區(qū)間風(fēng)井、信號(hào)分隔、設(shè)置應(yīng)急通道、疏散平臺(tái)等，以期為相關(guān)類似工程設(shè)計(jì)提供借鑒。

市域快軌；北京新機(jī)場(chǎng)線；長大區(qū)間；防災(zāi)救援

1 長大區(qū)間概述

隨著城市軌道交通建設(shè)范圍由中心城逐步向市域發(fā)展，長大區(qū)間在市域軌道交通[1]線路中越來越多，其帶來的消防疏散及應(yīng)急救援問題成為目前軌道交通建設(shè)領(lǐng)域的一個(gè)難題，但對(duì)于什么是長大區(qū)間，現(xiàn)行規(guī)范中并沒有給出明確定義。國鐵、城際鐵路工程中站間距多則20～30 km，少則5～6 km，長距離區(qū)間比比皆是，但國鐵、城際鐵路規(guī)范對(duì)其鮮有特殊的規(guī)定及要求。位于人口密集地區(qū)的城市軌道交通工程，站間距一般不超過2 km，盡管在《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中提出了針對(duì)長大區(qū)間的設(shè)計(jì)要求，但也僅從保證區(qū)間排煙的角度進(jìn)行了規(guī)定，即當(dāng)列車阻塞在區(qū)間隧道內(nèi)時(shí)，應(yīng)保證對(duì)阻塞區(qū)間進(jìn)行有效通風(fēng)[2]，其余設(shè)計(jì)要求與普通區(qū)間的規(guī)定一致，并未作特殊要求，給工程設(shè)計(jì)選取造成很大困擾。

長大區(qū)間問題主要表現(xiàn)為當(dāng)列車區(qū)間發(fā)生災(zāi)害時(shí)，易威脅到其他列車安全；當(dāng)區(qū)間需要緊急疏散時(shí)，乘客到達(dá)車站或出地面遇到的困難；故障狀態(tài)下列車不易清理等。長大區(qū)間的防災(zāi)救援應(yīng)抓住兩個(gè)關(guān)鍵因素：一是災(zāi)害規(guī)模(區(qū)間列車數(shù)量)，二是故障、災(zāi)害狀態(tài)下的清障時(shí)間。

2 新機(jī)場(chǎng)線長大區(qū)間

北京新機(jī)場(chǎng)線一期工程線路全長39 km，設(shè)車站3座[3]，兩個(gè)區(qū)間長度分別為13.0 km、25.3 km，系統(tǒng)能力為15對(duì)/h[4]。其中，草橋至磁各莊地下區(qū)間，列車運(yùn)行時(shí)間為6 min 56 s，按系統(tǒng)能力4 min行車間隔計(jì)算，區(qū)間最多同時(shí)存在兩列車，列車位置情況見圖1。

圖1 草橋—磁各莊區(qū)間列車運(yùn)行情況

磁各莊站至北航站樓站區(qū)間，當(dāng)下行列車離開磁各莊站進(jìn)入?yún)^(qū)間時(shí)，按4 min行車間隔計(jì)算，此時(shí)區(qū)間內(nèi)共有4列車。列車在區(qū)間的分布位置見圖2。

圖2 磁各莊—北航站樓區(qū)間列車運(yùn)行情況

新機(jī)場(chǎng)線列車設(shè)計(jì)載客量為448人/列，在突發(fā)客流狀態(tài)下列車載客量可上升至698人/列[6]，航空乘客對(duì)列車的準(zhǔn)點(diǎn)率要求較高，部分乘客為國際航班旅客，需要機(jī)場(chǎng)線具備更高的運(yùn)營可靠性，屬大運(yùn)量、高頻次、高保障性的運(yùn)營需求。

綜上所述，新機(jī)場(chǎng)線的兩個(gè)區(qū)間均可視為典型長大區(qū)間。

3 國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)借鑒

由于長大區(qū)間在鐵路工程領(lǐng)域并不多見，現(xiàn)列舉部分國內(nèi)外工程案例，總結(jié)歸納出典型長大區(qū)間的應(yīng)對(duì)措施加以借鑒。

3.1 香港港鐵大欖隧道(西鐵線)

隧道長度：香港西鐵線自荃灣西站至錦上路站，隧道全長5.5 km，設(shè)計(jì)時(shí)速130 km/h，現(xiàn)狀運(yùn)行速度110 km/h(見圖3)。

圖3 香港港鐵大欖隧道

隧道斷面：單線單洞隧道。

通風(fēng)排煙方案：采用縱向排煙方式，兩端設(shè)通風(fēng)大樓，保證兩風(fēng)井之間僅有列車運(yùn)行，雙線互為服務(wù)。

救援疏散設(shè)施：隧道中段設(shè)有單渡線，配合中間風(fēng)井使用；當(dāng)區(qū)間堵塞時(shí)，提高后續(xù)堵塞列車疏散效率(整列疏散)。

救援疏散方案：當(dāng)隧道區(qū)間運(yùn)行列車處于最不利運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，即第1列車車頭發(fā)生火災(zāi)時(shí)，中間風(fēng)井送風(fēng)，迎風(fēng)疏散乘客，通過區(qū)間橫通道疏散至相鄰隧道(先清空對(duì)方隧道)；后續(xù)堵塞列車則在首列車疏散完成后，通過渡線在區(qū)間折返運(yùn)行至后方車站。

橫通道設(shè)置：區(qū)間每60 m設(shè)置兩隧道間連通的橫通道。

3.2 石太客專太行山隧道

圖4 石太客專太行山隧道

隧道長度：太行山隧道長27.8 km，最大埋深445 m，南梁隧道長11.526 km，兩隧道中間用高架橋銜接(見圖4)。

隧道斷面：馬蹄形隧道，單線單洞。

區(qū)間疏散設(shè)施：設(shè)置2個(gè)緊急救援站，長度為550 m，緊急救援站間距14.5 km。緊急救援站由正線停車區(qū)域、疏散站臺(tái)、橫通道和橫通道內(nèi)等待區(qū)域組成。橫通道內(nèi)等待區(qū)域是以橫通道斷面為基礎(chǔ)擴(kuò)大而成，按照區(qū)間疏散標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。疏散站臺(tái)總寬度230 cm，其中通道寬度170 cm。

橫通道設(shè)置：車站范圍內(nèi)隧道間的橫通道沿停車區(qū)域設(shè)置，間距為60 m，每個(gè)救援站設(shè)9個(gè)橫通道。

3.3 英吉利海峽隧道

疏散設(shè)施配置：隧道長49 km，利用第三隧道進(jìn)行疏散；隧道與安全通道間橫通道間距375 m；隧道內(nèi)配備必要的火災(zāi)預(yù)警設(shè)施、閉路電視等，并將其直接接入控制中心(見圖5)。

圖5 英吉利海峽隧道

疏散方案：第三隧道承擔(dān)緊急救援通道和應(yīng)急疏散安全區(qū)域。

救援方式：采用腳輪系統(tǒng)和埋設(shè)導(dǎo)引智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)救援智能化。

特殊運(yùn)營組織方式：由于英吉利海峽通道的重要性，且發(fā)生事故恢復(fù)運(yùn)營難度大、周期長等特征，可利用海底道岔實(shí)現(xiàn)維修或緊急疏散下的跨越運(yùn)行。

通過對(duì)上述國內(nèi)外已建工程案例的梳理可以看出，針對(duì)長大區(qū)間相關(guān)問題，各工程處理方案均不相同，但都圍繞長大區(qū)間的兩個(gè)關(guān)鍵因素設(shè)置相關(guān)措施：為降低災(zāi)害規(guī)模，設(shè)置區(qū)間風(fēng)井、應(yīng)急車站等將區(qū)間列車數(shù)量控制在合理范圍內(nèi)；為提高故障、災(zāi)害狀態(tài)下的清障效率，采取設(shè)置應(yīng)急疏散平臺(tái)、直達(dá)地面逃生通道、第三隧道、應(yīng)急疏散站臺(tái)、與相鄰隧道設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道等措施，提高清障效率，避免乘客長時(shí)間滯留區(qū)間。

4 新機(jī)場(chǎng)線長大區(qū)間防災(zāi)救援方案

針對(duì)新機(jī)場(chǎng)線長大區(qū)間特點(diǎn)以及運(yùn)營需求，圍繞控制災(zāi)害規(guī)模和提高清障效率兩個(gè)關(guān)鍵因素，提出以下設(shè)計(jì)原則：

1) 正常運(yùn)行時(shí)安全穩(wěn)定，故障狀態(tài)下保證乘客安全，火災(zāi)狀態(tài)下疏散快捷。

2) 故障救援：以順向救援為主(車輛能推送至下一車站或場(chǎng)段內(nèi))，盡量避免區(qū)間疏散，即采用相鄰后續(xù)列車正向推進(jìn)故障列車的方法施救；

3) 火災(zāi)救援：列車在區(qū)間運(yùn)行期間發(fā)生火災(zāi)，若列車沒有失去動(dòng)力，司機(jī)應(yīng)堅(jiān)持將列車駛?cè)肭胺杰囌荆M量避免在區(qū)間停車；同時(shí)第一時(shí)間將火災(zāi)情況報(bào)告給行車調(diào)度員，命令前方車站清客、封站，做好火災(zāi)列車的疏散救援準(zhǔn)備，環(huán)控調(diào)度員啟動(dòng)車站火災(zāi)模式；列車發(fā)生火災(zāi)并被迫在區(qū)間停車時(shí)，應(yīng)在統(tǒng)一指揮下疏散乘客，讓乘客快速撤離區(qū)間。

針對(duì)以上原則，提出了新機(jī)場(chǎng)線長大區(qū)間防災(zāi)救援方案。

4.1 地下區(qū)間設(shè)置風(fēng)井分隔列車

在列車15對(duì)/h的運(yùn)行條件下，在13 km地下區(qū)間設(shè)置3個(gè)區(qū)間風(fēng)井。區(qū)間風(fēng)井將此段隧道區(qū)間分隔為4段，以每個(gè)區(qū)間內(nèi)同一時(shí)間僅存在一列車為原則。在每個(gè)區(qū)間風(fēng)井內(nèi)設(shè)置兩臺(tái)事故風(fēng)機(jī)，用于火災(zāi)時(shí)事故排煙。

列車在區(qū)間隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，首先要盡一切可能將列車行駛到前方最近車站，使人員從站臺(tái)疏散；若著火列車停在區(qū)間隧道內(nèi)，則開啟火災(zāi)區(qū)間兩端的區(qū)間事故風(fēng)機(jī)，根據(jù)列車火災(zāi)部位(車頭、車尾)決定氣流方向，氣流方向與排煙方向相同，但與人員疏散方向相反，使人煙分離，人員可以迎著新風(fēng)方向撤離，保證人員疏散隧道內(nèi)的能見度。

區(qū)間隧道火災(zāi)的機(jī)械排煙量，應(yīng)按單洞區(qū)間隧道斷面的排煙流速高于計(jì)算的臨界風(fēng)速確定，列車在區(qū)間隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隧道內(nèi)風(fēng)速應(yīng)在2.0～11 m/s之間，標(biāo)準(zhǔn)盾構(gòu)區(qū)間隧道內(nèi)的火災(zāi)臨界風(fēng)速為2.63m/s。在阻塞工況時(shí)冷卻車載空調(diào)，在火災(zāi)工況時(shí)壓制煙氣擴(kuò)散，保證人員在區(qū)間隧道內(nèi)的安全及迎風(fēng)疏散要求。圖6為上行線車尾火災(zāi)工況，車頭工況或阻塞工況可參照?qǐng)?zhí)行。

圖6 上行線車尾火災(zāi)工況示意

4.2 通過信號(hào)控制分隔列車

當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)控車(CBTC模式及點(diǎn)式控制模式)時(shí)，保證正常運(yùn)營情況下風(fēng)井之間、風(fēng)井與車站之間僅存在1列車。在每處區(qū)間風(fēng)井前方設(shè)置區(qū)間分界點(diǎn)信號(hào)機(jī)，其保護(hù)區(qū)段為獨(dú)立計(jì)軸區(qū)段，如圖7所示，即前車完全出清Q4內(nèi)的獨(dú)立計(jì)軸區(qū)段后，其后方的Q2才能開放，后方列車才能進(jìn)入1#風(fēng)井和2#風(fēng)井之間的區(qū)間。

圖7 區(qū)間分界點(diǎn)信號(hào)機(jī)布置

系統(tǒng)還可以利用ATS(列車自動(dòng)控制)限制進(jìn)入磁各莊站至草橋站區(qū)間的列車數(shù)量，保證磁各莊站至草橋站區(qū)間不能超過4列車。

4.3 結(jié)合工程條件，提高清障效率

1) 設(shè)置故障車停留線，提高清障效率。為提高故障車清障效率，在草橋、新機(jī)場(chǎng)北站結(jié)合工程條件增設(shè)故障車停留線，使新機(jī)場(chǎng)北車輛段滿足雙向收發(fā)車條件，提高故障車下線效率。

2) 設(shè)置直達(dá)地面逃生通道，提高清障效率。結(jié)合區(qū)間風(fēng)井設(shè)置直達(dá)地面的逃生通道。疏散通道設(shè)置逃生樓梯，滿足乘客直達(dá)地面、消防隊(duì)員進(jìn)出的需求。疏散通道分布位置如圖8所示。

圖8 疏散通道分布

3) 區(qū)間設(shè)置應(yīng)急疏散平臺(tái)，提高清障效率。在地下區(qū)間行車方向左側(cè)設(shè)置疏散平臺(tái)(見圖9)。結(jié)合機(jī)場(chǎng)線盾構(gòu)內(nèi)徑7.6 m的工程條件，加寬疏散平臺(tái)尺寸，使標(biāo)準(zhǔn)寬度達(dá)到1.4 m，有利乘客攜帶行李疏散。高架區(qū)間在線路中部設(shè)置1.2 m寬的疏散平臺(tái)，從疏散平臺(tái)可以下到軌行區(qū)樓梯，通過軌行區(qū)到達(dá)出地面(下地)疏散通道[3]。

4) 設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道，提高清障效率。新機(jī)場(chǎng)線地下區(qū)間每隔600 m設(shè)置兩區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道。當(dāng)區(qū)間走行距離過長，或有其他次生災(zāi)害阻隔時(shí)，可通過聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)入對(duì)側(cè)區(qū)間，由對(duì)側(cè)區(qū)間開行列車，實(shí)現(xiàn)區(qū)間救援。

5) 設(shè)置區(qū)間照明設(shè)施、應(yīng)急疏散引導(dǎo)標(biāo)識(shí)，提高清障效率。為提高地下及高架區(qū)間救援效率，長大區(qū)間均設(shè)置照明設(shè)施及應(yīng)急疏散引導(dǎo)標(biāo)識(shí)，在故障狀態(tài)下引導(dǎo)乘客向安全出口疏散。

圖9 疏散平臺(tái)布置方案

地下區(qū)間隧道道床面及具備消防疏散作用的區(qū)間風(fēng)井地面，疏散照明照度不小于3.0 lx，疏散照明電源火災(zāi)時(shí)連續(xù)供電時(shí)間不少于60 min[3]。

地下區(qū)間在距道床面1.5 m高度的墻面上設(shè)置蓄光型標(biāo)志牌，指向相鄰車站、相鄰聯(lián)絡(luò)通道口或隧道口，并標(biāo)明兩者之間的距離，標(biāo)志牌設(shè)置的間隔距離不大于50 m[3]。

6) 設(shè)置消防設(shè)施，提高救援效率。采用兩站各帶半個(gè)區(qū)間的消防分區(qū)模式，靠近草橋的半個(gè)區(qū)間為草橋站的消防保護(hù)范圍，靠近磁各莊站的半個(gè)區(qū)間為磁各莊站的消防保護(hù)范圍，在區(qū)間中點(diǎn)設(shè)置連通管及電動(dòng)閥門，實(shí)現(xiàn)消防分區(qū)劃分。由于區(qū)間僅設(shè)置消火栓口，沒有水龍帶箱，針對(duì)長大區(qū)間的特點(diǎn)，為便于消防員順利撲救火災(zāi)，在每一處區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道、區(qū)間風(fēng)井、泵站等處，均設(shè)置消防水龍帶箱及滅火器。在長大區(qū)間，由于管道距離遠(yuǎn)，導(dǎo)致水力損失加大，為減少管網(wǎng)壓力，需要對(duì)管材及連接方式進(jìn)行比選，避免區(qū)間爆管事故的發(fā)生。另外，通過加設(shè)區(qū)間連通管的方式，分流消防水量，也可以進(jìn)一步降低水力損失。

5 需說明的問題

城市軌道交通長大區(qū)間疏散救援是一個(gè)綜合性問題，也是目前國內(nèi)軌道交通研究領(lǐng)域較缺乏的環(huán)節(jié)，可供參考的案例及運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)很少。筆者僅從新機(jī)場(chǎng)線長大區(qū)間角度進(jìn)行了初步研究，以期拋磚引玉，引起建設(shè)同行對(duì)長大區(qū)間防災(zāi)救援問題的探討，完善長大區(qū)間防災(zāi)救援方案，推動(dòng)軌道交通建設(shè)向更安全、更快捷方向發(fā)展。

[1] 丁樹奎，王燕凱，房霄虹.區(qū)域快軌網(wǎng)需求特征及主要技術(shù)參數(shù)研究[J].都市快軌交通，2016，29(2)：7-12.

[2] 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范:GB 50157—2013[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[3] 北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司.北京軌道交通新機(jī)場(chǎng)線一期工程可行性研究報(bào)告[R].北京，2015.

[4] 北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司.北京軌道交通新機(jī)場(chǎng)線一期工程總體設(shè)計(jì)報(bào)告[R].北京，2015.

[5] 北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司.北京軌道交通新機(jī)場(chǎng)線一期工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].北京，2015.

[6] 北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司.北京軌道交通新機(jī)場(chǎng)線車輛與供電制式選型專題研究報(bào)告[R].北京，2015.

(編輯：王艷菊)

Disaster Prevention and Rescue Plan for Long-distance Section of New Airport Express in Beijing

Jiang Chuanzhi

(Beijing Urban Construction Design &Development Group Co., Ltd., Beijing 100037)

The New Airport Express in Beijing has three stations and is 39.05km in total. Its two long-distance sections are 12.1km and 25.9km respectively. The issue of disaster prevention and rescue of long-distance sections has remained the key to success of the whole project. In this paper, through reviewing the domestic and international long-distance section operation cases, the disaster prevention and rescue plan of New Airport Express is introduced, including setting principle of air shaft, signal division, emergency access and evacuation platform, in order to provide

for similar engineering designs.

regional rapid rail; New Airport Express in Beijing; long-distance section; disaster prevention and rescue

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.04.007

2016-06-22

2016-06-29

姜傳治，男，高級(jí)工程師，從事城市軌道交通總體工作，13804632@qq.com

北京市科委課題(Z111100059411009) 長大區(qū)間是大站間距與城市軌道交通自身特點(diǎn)結(jié)合的產(chǎn)物。大站間距僅是長大區(qū)間的表象，而城市軌道交通所具有的大運(yùn)量、高頻次、公交化運(yùn)營、事故影響面大等特點(diǎn)才是其出現(xiàn)的根本原因。在目前的工程設(shè)計(jì)中，一般同一區(qū)間內(nèi)存在兩列車同時(shí)滿足大運(yùn)量、高頻次、高保障的運(yùn)營需求時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)長大區(qū)間防災(zāi)救援方案。

U231.96

A

1672-6073(2016)04-0034-04