馬志富,安玉紅

(中國鐵路設計集團有限公司,天津 300142)

1990年以來，長大鐵路隧道的消防研究逐漸得到重視，吳沛[2]立足長度9.392 km的米花嶺隧道，進行了米花嶺隧道火災報警及消防監(jiān)控試驗研究；閆治國等[3]立足長度18.46 km的秦嶺隧道，進行了數(shù)據庫技術在秦嶺隧道防災工程設計中的應用研究；趙海東[4]立足長度20.05 km的烏鞘嶺隧道，進行了烏鞘嶺隧道輔助坑道對運營通風的影響及特長隧道定點防災研究；王立暖等[5]結合UIC技術標準，進行了鐵路隧道防災救援技術研究；孫海富[6]結合長度27.839 km的太行山隧道，進行了石太客運專線長大隧道防災救援設計研究；薛新功[7]進行了西部山區(qū)西安至成都客運專線越嶺隧道群合理長度布設研究。2012年，隨著《鐵路隧道防災救援疏散工程設計規(guī)范》[8]的頒布，安玉紅[9]結合防災救援有關技術標準的應用，進行了鐵路隧道防災救援疏散工程設計研究；李濟良等[10]結合成蘭鐵路，進行了云屯堡隧道防災救援疏散工程設計方案研究；陳紹華[11]結合關角隧道，進行了高海拔特長隧道防災救援、疏散技術研究；史先偉[12]進行了鐵路隧道群劃分標準的影響因素及其救援站設置探討；王志強[13]等進行了貴廣高鐵隧道防災救援疏散預案研究。

不難看出，鐵路隧道防災研究的重點從最初的隧道內貨物列車火災事故轉到隧道內旅客列車火災事故。由于隧道內旅客列車火災事故具有嚴重的生命傷害風險和高度的社會敏感性，需要通過提高社會風險標準，在進行全面的災害預防體系標準下，采取安全適用、經濟合理的疏散救援等減災措施，具有重大的社會效益。因此，本文對鐵路隧道防災疏散救援工程的主要技術標準進行解析，期望規(guī)范使用者進一步了解規(guī)范制定的思想脈絡。

1 鐵路隧道防災疏散救援工程設計的必要性

1.1 鐵路隧道防災疏散救援研究歷程回顧

國內鐵路隧道防災技術研究工作肇始于1987年8月23日發(fā)生于天蘭線十里山二號隧道內油罐車顛覆起火事故。此后一段時間內，長大隧道列車火災的消防研究越來越受到重視，南昆鐵路米花嶺隧道，西康鐵路秦嶺隧道均將防范列車火災特別是油罐車起火爆炸事故作為重點，并在隧道洞口段采取了相應的工程措施。烏鞘嶺隧道是國內第一座突破20 km的鐵路隧道，研究了定點消防方式并在工程中實施。

2005年，石太高速鐵路太行山隧道開始修建，作為國內最長的客運專線鐵路隧道，以往針對貨物列車的研究成果不再適應，防范超長隧道內旅客列車發(fā)生火災事故及發(fā)生事故后的處置方式關乎大量旅客的生命安全。通過研究，確定在太行山隧道內設置了2處“緊急救援站”，南梁隧道及石板山隧道各設置了一處“緊急出口”。在石太高速鐵路防災研究和《鐵路隧道防災救援有關技術標準的研究》[14]基礎上，編制并頒布了《鐵路隧道防災救援疏散工程設計規(guī)范》(TB10020—2012)。

隨著西成客運專線、成蘭鐵路等的修建，由于線路穿越環(huán)境敏感地帶等原因，大量的隧道群成為這些項目突出的工程特點，依托這些項目專門研究解決長大隧道群緊急救援技術難題[15]。與此同時，為避免鐵路對城市及水域的分割，城市及水下隧道也不斷涌現(xiàn)，對城市及水下隧道的防災救援也進行了專門的研究[16]。

1.2 鐵路隧道防災疏散救援工程針對的災害類型

隧道內事故分3種。熱事故：火災、由于火災引發(fā)的爆炸、有毒煙霧或氣體的釋放；冷事故：撞車，脫軌；持續(xù)停車。

研究認為，與脫軌等冷事故相比，鐵路隧道為管道狀，空間狹小，火災蔓延速度快，排煙困難，洞內可視性差、方向感混亂，著火列車停在隧道內時，乘客疏散避難和救援困難?！秶H鐵路聯(lián)盟規(guī)程》也認為隧道內主要危險是火災、撞車及出軌。由于可能引起災難性的后果，旅客列車火災被認為是非常嚴重的危險，建議的安全措施集中在這類事故。

因此，鐵路隧道防災疏散救援工程設計主要針對的災害是旅客列車火災，即熱事故。

對于隧道內發(fā)生脫軌等冷事故停車或持續(xù)停車，由于沒有火災引起的不利環(huán)境情況，在這些事故中人員沒有嚴格的逃生的控制時間，事故本身對乘客和車組人員構成的威脅相對火災事故小，但長時間的停車，可能導致人員恐慌，如果不加以心理干預，可能導致自發(fā)的、不受控制的疏散，應采取措施心理安慰或引領乘客利用隧道內的疏散設施進行有序疏散。在這種情況下，也可利用隧道內設置的疏散設施進行疏散和救援。

1.3 相關的法規(guī)、標準

1.3.1 依據的法律法規(guī)

依據的法律法規(guī)主要有《中華人民共和國突發(fā)事件應對法》、《中華人民共和國消防法》、《鐵路法》和《鐵路安全管理條例》。其立法目的等情況見表1。

表1 鐵路隧道防災疏散救援工程設計依據的法律法規(guī)

1.3.2 相關的規(guī)范、規(guī)程及標準

相關的規(guī)范、規(guī)程等標準主要有《鐵路安全管理規(guī)定》、《鐵路技術管理規(guī)程》(普速鐵路部分、高速鐵路部分)、《地鐵設計規(guī)范》及《鐵路工程防火設計規(guī)范》等。相關的規(guī)范內容見表2。

1.3.3 國外的規(guī)范標準

(1)歐洲

《國際鐵路聯(lián)盟(UIC)規(guī)程779-9/R〈鐵路隧道安全〉(2003版)》和《關于與跨歐洲普通鐵路和高速鐵路系統(tǒng)“鐵路隧道安全”相關的互通技術規(guī)范》(TSIs2008/163/EC)，規(guī)程和規(guī)范對緊急出口等提出了相關要求。

聯(lián)盟規(guī)程建議：特長隧道是長度超過15 km的隧道，特長隧道與一般隧道相比，建議加強預防事故措施，采用2條單線隧道，緊急救援站使用消防系統(tǒng)，設置橫通道，采用列車控制系統(tǒng)參與救援，采用無砟軌道及高架線路分離等措施。

表2 國內與鐵路隧道防災疏散救援工程設計相關的規(guī)范

(2)日本

日本新干線非常重視火災對策的研究[17]。東北新干線提出了如下列車火災對策：

①將明線小于400 m相鄰隧道設定為一個火災對策分區(qū)，統(tǒng)一設置相應的火災對策設施和設備；

②隧道內發(fā)生列車火災的場合，如能在15 min內駛出隧道，原則上應在洞外停車處理；

③萬一列車火災和列車故障同時發(fā)生，不得不在隧道內停車，應考慮相應對策，確保安全。

1.3.4 小結

預防列車火災事故列為鐵路隧道防災的主要對象，特長隧道疏散救援設施的設置應作為隧道工程安全設計的重點。

2 鐵路隧道防災疏散救援工程設計規(guī)范定位

2.1 防災疏散救援工程設計規(guī)范的層次

2.1.1 災害預防

災害預防是消防工作的重中之重，鐵路工程中有關災害預防的法規(guī)及文件有消防法、鐵路法、鐵路安全管理條例、安全管理規(guī)定及鐵路技術管理規(guī)程等。

2.1.2 減災措施

(1)長隧道火災事故下的停車問題

隧道是空間狹長的半封閉結構，不利于事故列車停車疏散，特別是發(fā)生列車火災事故，停在隧道內的列車疏散救援條件十分有限，災害后果不堪設想。

為了減輕災害事故影響，《鐵路技術管理規(guī)程》規(guī)定，列車發(fā)生火災、爆炸或接到列車發(fā)生火災、爆炸的通知及報警時，須立即停車，但停車地點應盡量避開長大隧道等，并選擇便于旅客疏散的地點。

(2)隧道內疏散的提出

以往，長大隧道較少，鐵路防災主要貫徹“以防為主，防消結合”的工作方針，和《鐵路工程防火設計規(guī)范》相一致，側重點在“防”和“消”，對事故列車不得已停在隧道內時，人員如何安全疏散，是特長隧道面臨和需要解決的課題。

隨著中國高速鐵路的迅猛發(fā)展和隧道工程技術的進步，長大隧道越來越多，以長度為27.38 km石太客運專線太行山隧道為依托，進行了《特長隧道防災救援、安全疏散及通風技術研究》[18]，石太客運專線太行山、南梁隧道防災救援設計首次將防災救援設計原則進行了明確，將“以防為主，防消結合，方便自救，安全疏散”作為防災救援設計原則?！耙苑罏橹?，防消結合”是我國《消防法》規(guī)定的消防工作方針，也是相關規(guī)范貫徹的消防工作指導原則。在依托太行山、南梁隧道防災救援設計而展開的研究“以防為主，防消結合”的基礎上，增加了“方便自救，安全疏散”的內容，充分體現(xiàn)了“以人為本”的減災理念，也是消防方針在鐵路隧道工程中的貫徹和發(fā)展。

(3)緊急救援站設置

《鐵路隧道防災救援有關技術標準的研究》成果認為，事故列車的殘余運行速度約為80 km/h，運行時間約為15 min，其運行距離約為20 km。由此，事故列車運行在長度超過20 km的隧道或隧道群時，不能完全駛離隧道，需要設置有利于停車疏散的“緊急救援站”，滿足災害事故列車不能駛出隧道或隧道群時停車疏散的情形，減輕災害事故。

圣哥達隧道的安全研究者按照幾率對比的方法，對列車發(fā)生火災這一本身就是極小概率的情況，在不同距離的“緊急救援站”下不能到達的幾率，通過模擬分析進行了對照[19]。

表3表明，如果“緊急救援站”的距離按30 km考慮，則列車出事后不能到達的幾率是20 km間距的3 000倍，而“緊急救援站”間距在20 km的情況下，列車出事后不能到達的幾率僅為間距12 km的4倍。

表3 圣哥達隧道模擬事故列車不能到達“緊急救援站”的幾率

從以上的分析結果及趨勢圖(圖1)可以看出，除非設置全隧道通長的“緊急救援站”，隧道內發(fā)生火災事故的列車總是有一個不能到達“緊急救援站”的幾率，而對于長度57 km的圣哥達隧道，行進在隧道內的列車發(fā)生火災事故后，列車不能到達隧道內設置的緊急救援站的幾率，隨著救援站個數(shù)的增加呈現(xiàn)降低趨勢，但設置2座緊急救援站是幾率降低趨勢由顯著降低到緩慢降低的轉折點，這個轉折點就是圣哥達隧道設置緊急救援站的依據，圣哥達隧道在Sedrun和Faido設置了緊急救援站。

圖1 火災事故列車不能到達緊急救援站的幾率與救援站的數(shù)量關系

2.1.3 關于疏散

疏散是本規(guī)范的核心，規(guī)范的土建工程設計(含緊急救援站、緊急出口、避難所、橫通道、疏散通道、防護門等)、通風設計、人員疏散設計及機電設備等都是關乎疏散的內容。

2.1.4 關于救援

鐵路運輸部門結合疏散設施布置情況，制定應急預案及災害相應機制，當行駛在隧道內的列車發(fā)生火災事故時，啟動應急預案，控制事故列車，合理利用疏散設施進行救援。

2.2 規(guī)范的定位

通過前面所述，可以看出，規(guī)范定位重點在于隧道內發(fā)生列車火災事故后通過在適當位置停車疏散，以減輕災害損失。歐洲相關技術規(guī)范對各層次的定位有明確的定位。見圖2。

圖2 隧道內風險化解示意

《關于與跨歐洲普通鐵路和高速鐵路系統(tǒng)“鐵路隧道安全”相關的互通技術規(guī)范》(TSIs2008/163/EC)明確了為了保障隧道內的安全，防線由4個連續(xù)的層面組成：阻止、減輕、疏散以及救援。

因此，通過預防措施阻止事故的發(fā)生。合理設置疏散設施、人員及救援等綜合作用，可降低殘余風險。

2.3 小結

(1)《鐵路隧道防災疏散救援工程設計規(guī)范》是為了降低隧道內列車火災事故風險而針對人員疏散設計的規(guī)范，通過合理設置疏散設施，可以滿足事故列車停在隧道內后的停車疏散。

(2)通過預防措施阻止火災事故發(fā)生，合理設置疏散設施、人員疏散及救援等綜合作用，可降低殘余風險。

3 鐵路隧道防災疏散救援工程設計的指導思想與原則

3.1 設計指導思想

原規(guī)范的設計指導思想是：列車在隧道內發(fā)生火災事故后，首先應將事故列車拉到洞外進行疏散；如果事故列車不能駛出洞外，應控制列車停靠在最近的緊急救援站進行疏散；如果隧道沒有緊急救援站，則應控制列車停靠在最近的緊急出口、避難所等疏散設施進行疏散。

可以看出，原規(guī)范將列車發(fā)生火災事故后的控車行為分為3個層級：第一層級，控制事故列車到洞外；第二層級，控制事故列車到緊急救援站；第三層級，控制事故列車到緊急出口或避難所。

規(guī)范修編過程中，認為火災事故列車的殘余運行能力能夠滿足其行駛到隧道洞外或緊急救援站，緊急出口或避難所不應作為火災事故列車停車疏散的場所，可以作為故障列車停車后疏散的出口，因此將指導思想修改為：列車在隧道內發(fā)生火災時，應控制列車駛出隧道進行疏散；當列車不能駛出隧道，應控制列車?？吭诰o急救援站進行疏散和救援。

3.2 首版規(guī)范的設計原則

首版規(guī)范定位為隧道內發(fā)生列車火災事故后，以采取何種措施達到安全疏散為重點的設計規(guī)范。在規(guī)范的編制過程中，設計原則開始是“以防為主，防消結合，立足自救，安全疏散”基本是合適的，但同時認為，規(guī)范既然是以救援疏散為中心的規(guī)范，就要突出該規(guī)范的特色，充分體現(xiàn)自救特點。為此，首版《防災救援疏散工程設計規(guī)范》的設計原則最終確定為“以人為本，應急有備，方便自救，安全疏散”。

3.3 修編對原則的再認識

修編過程中，編制組認為，既然規(guī)范內容充分體現(xiàn)了疏散在本規(guī)范的核心地位，設計原則也應進行調整，突出疏散地位和發(fā)生災害后進行自救的行為，因此，將設計原則修訂為：以人為本、安全疏散、自救為主、方便救援。

鑒于設計原則的調整，修編認為，疏散發(fā)生在救援的前面，因此將規(guī)范名稱由首版時的《鐵路隧道防災救援技術規(guī)范》改為《鐵路隧道防災疏散救援工程設計規(guī)范》，進一步凸顯了疏散作為本規(guī)范的核心地位。

4 疏散救援工程設施

4.1 緊急救援站

原規(guī)范編制時，考慮設置緊急救援站的超過20 km的隧道群情況較少，僅有石太客運專線太行山南梁隧道群和武廣客運專線大瑤山隧道群，這兩個隧道群分別采用了隧道內緊急救援站和隧道口疏散通道系統(tǒng)。隧道內緊急救援站采用兩條隧道間加密橫通道的方法，屬于最簡單的緊急救援站，利用隧道群兩隧道之間的明線設置緊急救援站也缺乏研究與實踐，因此，隧道內緊急救援站型式多樣化研究和隧道洞口緊急救援站設置標準是修編規(guī)范的重點。

4.1.1 進一步優(yōu)化了隧道群的界定標準

關于隧道群的界定，歐洲按1列車長的基礎上增加50 m，日本則明確為400 m，在原規(guī)范編制過程中，認為1列車長增加50 m的標準過于嚴格，如客貨共線鐵路SS9單機牽引19節(jié)車廂時達到604 m，客運專線重聯(lián)動車組時則達到約470 m，在我國山區(qū)鐵路項目中可能出現(xiàn)大量的隧道群，因此將隧道洞口之間的距離≤400 m的毗連隧道視為隧道群。

規(guī)范修編時，對隧道群的標準進行了重新研究，將相鄰隧道洞口間距小于一列旅客列車長度的一組隧道作為隧道群。

4.1.2 細化了隧道內緊急救援站

根據成蘭、敦格等鐵路項目的設計實踐，隧道內緊急救援站除了原規(guī)范的加密橫通道型，又增加了兩側平導型和單側平導型，其中兩側平導型，適用于單洞雙線隧道；單側平導型，則適用于單洞單線隧道。

同時，根據線路標準的不同，隧道內緊急救援站的長度也進行了細化，高速鐵路采用450 m；客貨共線鐵路采用550 m；城際鐵路列車為8輛編組時采用230 m。

4.1.3 補充了隧道口緊急救援站的設置要求

隧道口緊急救援站是為了適應隧道群設置緊急救援站的需求而產生的，由于隧道口明線的存在，使得救援站的疏散條件較隧道內有利，將著火車廂停在明線段時，人員疏散時間不再受控。

(1)隧道口緊急救援站類型

按照明線長度，一般將隧道口緊急救援站分為3種類型：洞口疏散型適用于明線段長度大于250 m的隧道群；洞口輔助坑道型適用于明線段長度小于250 m的單、雙洞隧道群；洞口橫通道加密型適用于明線段長度小于250 m的雙洞隧道群。

(2)隧道口緊急救援站長度

隧道口緊急救援站的長度應包括明線段與兩端洞口段長度之和，且明線段與任意一端隧道洞口緊急救援站段的長度之和不小于列車長度，其長度范圍涵蓋了控制任意著火車廂(含普速列車的車頭)都可以?？吭诿骶€范圍的情況。例如：某隧道群內設置緊急救援站的明線長度為300 m，列車長度為500 m，則隧道口緊急救援站長度為700 m。

(3)隧道口緊急救援站站臺寬度、高度等標準

當人員疏散時間不受控制時，緊急救援站站臺寬度、高度等不特殊規(guī)定。

4.2 緊急出口與避難所

緊急出口和避難所的土建工程設計標準修編過程中并沒有實質的變化，主要的變化是通風設計要求，原規(guī)范規(guī)定緊急出口和避難所應設置防災通風，修編認為火災事故列車在長度20 km以下的隧道或隧道群時，均控制列車在洞外進行停車疏散，火災事故列車在長度20 km及以上的隧道或隧道群時，首先控制列車在洞外停車疏散，當列車不能到達洞外時，則在緊急救援站停車疏散。因此，緊急出口和避難所的通風按故障列車停車疏散進行設計，也就是達到換氣目標即可，不再考慮火災工況。

由于緊急出口和避難所定位為一般事故列車停車疏散的功能要求，因此，取消了原規(guī)范規(guī)定的緊急出口和避難所間距不宜大于5 km的要求。

5 防災疏散救援設施的有關標準與類似規(guī)范的對比

關于在疏散方面的標準，將《鐵路隧道防災救援疏散工程設計規(guī)范》與《防災避難場所設計規(guī)范》進行對比，有關標準對比見表4。

可以看出，兩個規(guī)范在設計原則、設計內容、待避場所的設備設施標準、供電標準及標志等方面相同或相近。

表4 防災疏散設施有關標準與類似規(guī)范對比

6 結論

通過剖析，關于《鐵路隧道防災疏散救援工程設計規(guī)范》，可以得到以下主要結論。

(1)預防列車火災事故列為鐵路隧道防災的主要對象，特長隧道(群)疏散救援設施的設置應作為隧道工程安全設計的重點。

(2)《鐵路隧道防災疏散救援工程設計規(guī)范》是為了降低隧道內列車火災事故風險而針對人員疏散設計的規(guī)范，通過合理設置疏散設施，可以滿足事故列車停在隧道內后的停車疏散。

(3)通過預防措施阻止火災事故發(fā)生，合理設置疏散設施，人員疏散及救援等綜合作用，可降低殘余風險。

(4)《鐵路隧道防災疏散救援工程設計規(guī)范》設計原則是：以人為本、安全疏散、自救為主、方便救援。疏散設計是本規(guī)范的核心。

(5)隧道或隧道群內列車發(fā)生火災事故后，應首先將列車控制到洞外停車疏散，當事故列車不能駛出隧道時，應控制列車在緊急救援站停車疏散。

(6)隧道內緊急救援站適用于單個長度超過20 km的隧道，隧道口緊急救援站適用于長度超過20 km的隧道群。

(7)緊急出口和避難所的通風按故障列車停車疏散進行設計，應滿足換氣要求。