地铁防灾

城市地下空间防灾减灾研究案例--地下铁道防灾减灾研究同济大学地下空间研究中心彭芳乐教授2007年P2/T63内容提纲概述地下铁道火灾的特性地下铁道火灾的危害地下铁道火灾的预防地下铁道火灾的报警地下铁道火灾的救援地下铁道火灾的灭火总结P3/T63一、概述地下铁道最近几年快速发展，有效缓解城市交通压力P4/T63一、概述地下铁道人员集中，一旦发生灾害，后果严重P5/T63一、概述从1965年到1995年的30年间，世界各国的地铁线路灾害不断，其中发生了近百起火灾2005年8月6日，法国巴黎北部辛普朗因地铁车厢电路短路发生火灾，造成19人死亡2005年7月7日，英国伦敦，发生一起地铁爆炸事故，造成80余人死亡2003年2月18日，韩国大邱地铁因人为纵火，126人死亡，318人失踪2003年1月，英国伦敦地铁列车撞月台引发大火，造成32人受伤2000年6月，美国纽约地铁列车出轨，89位乘客受伤P6/T632000年3月，日本日比谷线地铁列车出轨，造成了3人死亡、44人受伤1999年6月，俄罗斯圣彼得堡发生地铁车站意外，造成6人死亡1999年5月，白俄罗斯发生地铁车站人数过多意外，54人被踩死1995年3月20日，东京地铁车站发生沙林毒气事件，12人死亡，5000多人受伤1991年6月，德国柏林发生地铁火灾，18人送医院急救1990年8月，法国巴黎发生一起地铁车祸，43人受伤。P7/T63一、概述根据地下铁道结构特点和火（水）灾特性建立起有效的防灾系统至关重要车辆信号供电消防环境控制自动售检票安全门地铁安全系统建筑安全设备安全运营管理安全通信照明P8/T63二、地下铁道火灾特性2.1火灾发生原因具备三个条件：可燃物、助燃物、火源电气故障、车轴高温起火、动力电路短路、信号失灵列车冲撞等携带危险品、吸烟、违章作业、恐怖主义等采暖、照明等电气设备不符合规定使用或发生故障车辆线路电气设备人为事故电缆配置不合理、超负荷供电等产生电火花直接原因P9/T63二、地下铁道火灾特性近十多年来，隧道内火灾的发生频率呈上升的趋势原因：行车密度增长行车速度的提高及隧道内线路质量的下降，造成列车在隧道内脱轨颠覆引发的火灾事故增多隧道内电气设备增多，增大了电气起火的概率人为破坏增多(如违章作业、抽烟、纵火、恐怖主义等)P10/T63二、地下铁道火灾特性2.2隧道火灾的特点燃烧猛烈，温度高，容易复燃，灭火难度大火势发展快，失火爆发成灾的时间一般为5-10分钟产生大量的烟雾并充满整个隧道，能见度低；同时，有毒烟雾的传播，将使人员中毒而死亡。火灾将影响隧道内空气压力的分布（火风压）安全疏散困难，极易发生次生灾害P11/T63二、地下铁道火灾特性2.3火风压定义：隧道发生火灾时，通风网路中出现的附加风压性质：在水平坑道内，火风压很小；只有在火灾及高温气体流经倾斜或垂直的坑道，才会出现明显的火风压，其在坑道中的作用总是向上的影响因素：热空气柱在井筒或倾斜巷道中的高度，即取决于火灾发生的地点和通风网路的结构P12/T63二、地下铁道火灾特性火风压对隧道防火的影响：导致通风系统紊乱，在火风压作用下，火烟继续流向各个坑道、污染坑道，使灾害扩大针对火风压应采取的措施：减少火源的供风量若火风压是正值，进行反向通风可利用短路风流将火烟直接排至风井P13/T63二、地下铁道火灾特性2.4温度、压力及烟雾扩散规律横断面上温度场的分布：拱顶处温度最高，拱腰次之，边墙和底部最低火场附近，地表最高温度为300oC左右，人体高度处大约350oC，而在隧道顶部则可达800～1000oCA、B、C三断面温度分布P14/T63二、地下铁道火灾特性2.4温度、压力及烟雾扩散规律纵断面上温度场的分布：冷热空气对流和隧道壁冷却作用，使得热烟气流的温度沿程下降随着离火源点距离的增加，温度降低分布受通风条件的影响P15/T63二、地下铁道火灾特性压力分布规律：主要受火风压的影响，与巷道高度也有关系。巷道越高，则顶部的火风压越大火风压沿程按以e为底的指数函数(其指数为绝对值大于1的负数)变化规律而减少在同一隧道断面中，顶部的压力最大，拱腰和拱脚次之，边墙和底部最低对于隧道纵向来说，越靠近火区温度越高，压力变化越大P16/T63二、地下铁道火灾特性烟雾扩散规律：火灾时，空气总是低口进、高口出，产生烟囱效应VaVaVsVs典型的不通风隧道火灾烟流扩散规律P17/T63二、地下铁道火灾特性烟雾扩散规律：VaVs不产生产生回流-充分通风隧道火灾烟流扩散规律VaVsVs产生回流-不充分通风隧道火灾烟流扩散规律P18/T63二、地下铁道火灾特性吸风对隧道中烟雾扩散的影响：无排气管吸风开始后8分钟800m60m3/sP19/T63二、地下铁道火灾特性吸风对隧道中烟雾扩散的影响：吸风80m3/s.km60m3/s吸风开始后15分钟700m60m3/s吸风80m3/s.kmP20/T63二、地下铁道火灾特性烟的毒性：含有大量的一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氰化氢等有毒气体在坑道内不完全燃烧，危害更大隧道内谨慎使用塑料制品人在烟雾中窒息大体分三种类型：(1)单纯性窒息；(2)化学性窒息；(3)粘膜刺激性窒息P21/T63二、地下铁道火灾特性2.5火灾规模划分：通过温度—时间曲线表征火灾规模根据火源放出的热确定火灾规模P22/T63三、地下铁道火灾的危害3.1一些严重火灾实例地铁名称火灾时间原因后果北京地铁古城工区1965.12焊接火花引起可燃物起火烧毁保温棚架2600平方米，搅拌机8台，水泥板10节纽约地铁1985.8.28人为纵火烧毁16节车厢，伤15人阿塞拜疆巴库地铁1995.10.28电气老化短路起火伤269人，死5581人，大火至次日清晨扑灭日本名古屋地铁1983.8变电所整流器短路起火停电4小时，152辆车停开，死3人，伤4人。韩国大邱地铁2003.2.18人为纵火196人死亡、147人受伤P23/T632003年2月，韩国大邱地铁火灾中，196人死亡、147人受伤，大火对隧道衬砌造成了一定的损坏。P24/T63韩国大邱地铁火灾模拟图P25/T63无有效应急救援预案车内装饰材料和座椅不是阻燃材料玻璃纤维和硬化塑料遇火焰和高温产生有毒烟雾地铁站台内没装灭火装置没有荧光标识引导乘客逃生紧急指挥系统失灵紧急安全措施根本没起到作用韩国大邱地铁火灾经验教训P26/T63P27/T63三、地下铁道火灾的危害3.2地铁火灾危害的表现人员伤亡，车辆、设备焚毁；衬砌受损，结构的承载力降低或完全丧失；防水体系被破坏，造成不同程度的渗水；导致动力、照明、通讯、通风及给排水设备无法运转，救援难度增大；造成恶劣的社会影响，污染环境P28/T632005年2月13日，M8线Ⅶ标段盾构隧道进行旁通道冷冻法施工前的准备工作时，由于电焊工不慎引起火灾。火灾持续了约10min，火源起向下风侧约260m，向上风侧约170m隧道衬砌管片表面被熏黑，造成约15m范围内混凝土管片受到轻度到中度损伤，损伤层厚度最大达25mm。火灾事故对衬砌结构的损坏P29/T631984年，英国萨米特（SummitTunnel）铁路隧道火灾中，隧道内最高温度达到1200℃，隧道衬砌混凝土严重崩落。P30/T63四、地下铁道火灾的预防4.1地铁防灾救灾特点空间封闭性，易失去方向感，心理压力更大；通风、排烟困难；自下而上的疏散路线更消耗体力，且与内部的烟、热气流自然流动方向一致高程低，更容易受到水害；由于屏蔽作用，无线通讯受影响，给救灾指挥带来困难P31/T63四、地下铁道火灾的预防4.2地下铁道的防灾规范原则：预防为主，防消结合建筑防火技术要求对以下一些方面作了规定：地下工程及出入口、通风亭的耐火等级防火墙、防火分区及安全出口装修材料及结构防火楼梯和疏散通道单线隧道之间设联络通道P32/T63四、地下铁道火灾的预防4.2地下铁道的防灾规范消防给水和灭火装置以下场所应设置自动喷水灭火装置：1）与地下铁道同时修建的地下商场；2）与地下铁道同时修建的地下可燃物仓库和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地下汽车库。P33/T63四、地下铁道火灾的预防4.2地下铁道的防灾规范事故通风与排烟1）地铁车站及区间隧道内必须配备事故机械通风系统2）排烟系统宜与正常排风系统合用，当火灾发生时应确保将正常排风系统转换为排烟系统P34/T63五、地下铁道火灾的报警5.1防灾报警与监控要求地下铁道应设置防灾自动报警与监控系统，并应设置中心和车站两级控制室火灾自动报警系统中的信号装置和联动控制装置，应采用自动和手动两种方式地下铁道主排水泵站和排雨水泵站，应设危险水位自动报警装置P35/T63五、地下铁道火灾的报警5.2防灾报警(FAS)系统三大部分：防灾报警、防灾控制、防灾通信FAS系统构成框图P36/T63五、地下铁道火灾的报警5.2防灾报警(FAS)系统系统方案：分散管理系统全线分控级相互联网，无主次管理系统集中管理系统地铁有关防灾规范还不完善，防灾报警设计应与当地有关部门密切合作，确定适于本地的系统方案P37/T63五、地下铁道火灾的报警5.2防灾报警(FAS)系统报警器：主要是水灾和火灾自动报警器的选择，水灾仅设危险水位报警地铁内可燃烧物质，在燃烧时大部分首先放出烟雾，因此，主要应采用感烟探测器探测器的布置P38/T63五、地下铁道火灾的报警5.2防灾报警(FAS)系统防灾控制：地铁防灾一般为就地、距离、远程三级控制就地控制在防灾设施电源配电柜处设手动启停按钮和运行信号灯，并设就地操作的转换开关，置于自动位时受各种报警信号控制，置于手动位时受就地手动启停按钮控制。P39/T63五、地下铁道火灾的报警5.2防灾报警(FAS)系统距离控制为车站等分控级防灾控制室对管辖区内防灾设施的监控，是三级控制中的主要控制。监控范围一般为车站所有部位及至区间风道的区间隧道部分，区间风道由距相邻较近的车站监控水灭火的消防泵、喷淋泵防排烟设备地铁自动扶梯非消防电源的切除应设距离控制的设施P40/T63五、地下铁道火灾的报警5.2防灾报警(FAS)系统远程集中控制1）防灾专用风机和风阀由防灾中心监控，中央指令发送至车站后完全经由车站的距离自控系统进行2）环控、防灾两个系统共用基础设施，确保防灾系统的指令优先P41/T63五、地下铁道火灾的报警5.2防灾报警(FAS)系统防灾通信全线防灾专用电话系统；分控级范围内对讲电话系统；列车无线电话；车站防灾广播；防灾闭路电视监视；主分控级防灾值班室电话。通常设置的通讯设备P42/T63五、地下铁道火灾的报警5.2防灾报警(FAS)系统防灾监控中心考虑因素：①监控中心位置的选择②几个行车线路设一个监控中心③中心与监控范围间具备良好的网路通道P43/T63五、地下铁道火灾的报警5.2防灾报警(FAS)系统车站防灾控制室1）应设置在站厅层出入口附近，也可和通信、信号、BAS等合建成综合控制室2）对于车辆段和商业区应布设在通往地铁外部的方便醒目的地方P44/T63五、地下铁道火灾的报警5.2防灾报警(FAS)系统防灾通道1）地铁工程中防灾报警可不设网路专用通道，由通信系统提供通道较合理，但防灾报警系统应根据选用的设备提出传输信息通道的要求2）考虑到地铁空间狭小、存在较强的随机干扰，选用抗干扰性能较高的网路P45/T63五、地下铁道火灾的报警5.2防灾报警(FAS)系统接地1）工作接地采用直流牵引的地铁，由于存在迷流，不能将主体结构作为接地体；受市政规划给定的环境限制；一般与地铁通信系统结合采用联合接地较为合理；2）保护接地P46/T63六、地下铁道火灾的救援6.1救援要点若火源出现在运行中的车辆中，应及时报警，控制火源，待乘客撤离到两端无火车厢后将门关闭，非万不得已不能停车，应尽快驶向前方车站如果火情发生在车站内，除控制火源外，应封闭防火单元以阻隔火势蔓延车站中的各种厅、室和售票处的可燃物最多，是重点防范的地点通风系统进行有效排烟P47/T63列