为缓解当前及将来日益恶化的城市交通问题,我国一些大城市已经或正在着手修建地铁。目前已经投入运行的有北京、天津、上海、广州四个城市,正在建设的有南京和深圳,地铁将成为我国各大城市的主要交通工具。本文主要介绍我国已建和在建地铁的消防设施,并分析我国地铁存在的主要消防问题。

1我国地铁的主要消防设施

1.1上海地铁

上海地铁有两套自动防火设施:两级自动监控系统,一级设在车站,一级设在中央控制室;自动灭火喷淋系统,有水喷和气喷两种,可以针对不同的火灾原因进行调控。在隧道内设有消火栓,应急照明和报警电话。地铁列车车厢内改造了车载灭火器支架,增设了256套灭火器材,并在车厢内的醒目位置设置发光指示标志,注明取用方法,方便乘客在紧急状态下使用。

配置防毒面具178套,己分发到23座地下车站,地铁隧道内还设有专门的排烟装置,一旦发生火灾,隧道内的事故风机系统就会启动,在最短时间内排出有毒烟雾,防止窒息。另外,倘若列车车厢内发生意外,在车门不能开启的情况下,车头前面特设的“逃生门”可以通过人工开启,疏散客流。地下车站设应急灯光疏散标志,同时设有安全禁令标。

1.2广州地铁

1.2.1控制系统可靠

列车上有紧急报警按钮,发生火灾、爆炸等意外事故时,乘客可迅速按压此按钮通知司机。在处理事故时司机尽可能将列车开到前方车站处理,这样可以依靠车站的消防力量进行救灾(列车通常只需1.5min左右就可行驶到下一车站)。如果列车已停在车站,乘客可自行拉开对应站台位置车门上方的红色紧急机械解锁手柄和屏蔽门上绿色解锁按钮开门进行疏散(即使没有电源供应,列车车门和屏蔽门也可手动打开),不会出现像韩国地铁事故中乘客不能打开车门的情况。

当发生火灾、爆炸等意外事故,列车在隧道中无法运行时,司机将通知乘客通过列车两端的紧急疏散门进行疏散,同时启动车内的紧急照明和通风系统(车内应急备用电源可保证车内照明、送风45min)。乘客可在工作人员的组织下,迎着新风方向进行疏散。

广州地铁自动化程度很高,当车站列车着火,烟感系统迅速将信息传到控制中心,并启动信号闭塞系统,避免邻线列车进入车站。同时,各车站也具备扣车的功能,并且操作简单。广州地铁站内有可靠的排烟设施,排烟能力远远大于火灾产生有毒气体的能力。在排烟设计上,按照“以人为本”的原则,系统在2s内就可收集到火灾信息,2min就可完成设备的启动,排烟设备启动后大量新鲜空气从出入口涌入,通过合理的气流组织,烟气从车站两端的通风井排出,保证乘客始终能迎着新鲜空气疏散。

1.2.2 双路供电系统确保万无一失

广州地铁提供火灾重要信息及排烟等设备均采用一类负荷,“双电源、双回路”,并且车站两端的设施也是独立设置,互为备用。一路电源失电时,另外一路电源立即自动投入供电,确保排烟设备可靠运行。即使双回路电源供应全部中断,车站应急电源仍可提供导向标志和紧急照明等基本用电1h,确保万无一失。

1.2.3 四套通讯设备确保火灾信息畅通无阻

广州地铁可从四个渠道迅速收集到有关信息。一是自动报警系统,车站内的FAS火灾自动报警系统非常灵敏,可自动收集辖区的火灾信息,并迅速传输到车站控制室和控制中心,自动触发火灾排烟模式;二是无线电通讯,车站工作人员和地铁司机可通过无线系统向控制中心传递事故信息;三是有线通讯紧急电话,工作人员可通过有线电话与控制中心联系;四是站台内的CCTV视频传输系统。车站内装设全方位的监视器,实时收集站内各方位视频信息。

1.2.4管理制度严格

广州地铁有严格的管理制度,能有效地预防和控制火灾的发生。广州地铁工作人员每天运营前都会对排烟设备进行启动检查,确保设备的正常运行。公司对员工进行准军事化的管理,并定期进行相应的消防演练,工作人员对各种应急处理技能掌握熟练,并在运行实践中制定了一整套完善的事故应急处理方案。

1.2.5消防设施完善

列车上每节车厢都配备有两只灭火器,足以应付车厢内的初期火灾。在车站内,消防设施非常完善,按规范配置足够的消火栓和灭火器。重要设备房都配置了自动气体灭火系统。在车站的出入口附近设有与外部消防车接口的消火栓,方便外部救援力量的支援。
 
1.2.6建筑装饰耐火材料

广州地铁的列车座椅采用不锈钢材料制作,地铁隧道内的光纤电缆采用耐火阻燃、低烟无卤材料,列车、车站的装饰材料均采用无毒不燃材料,车站区间工程采用钢筋混凝土结构。这些设计将车站自身着火的可能性降低到最低点。

1.3北京地铁

北京是我国第一个建成地铁的城市。当时北京一线地铁的修建不是为了城市发展交通,而是为了应对当时的国际环境而进行的战争准备。因而,其内部的各项建设及设计标准都已远远不能满足当前的使用要求。北京地铁建筑结构采用钢筋混凝土结构,一线地铁每100m设一个消火栓,二线300m～500m设一个。机房设有自动灭火系统,各站点均设有便携式灭火器,防排烟通风与正常通风共用一套系统。车站设有应急照明,列车上设有应急广播。

1.4深圳地铁

1.4.1防排烟设计

车站设计有防火防烟分区系统,在车站天花板上部安装若干个存烟区,每个存烟区都安装排烟风道,排烟风道可迅速将烟雾、有毒气体抽入排除,阻止烟雾火势的蔓延。

1.4.2自动控制及火灾报警系统

深圳地铁的自动控制系统、火灾报警系统是目前世界上最先进的。紧急情况发生时报警系统可在几秒钟内可靠、准确、迅速报警。接到报警信号后,自动控制系统将自动开启并操作风机、水泵、紧急照明、气体灭火装置等各种紧急救援设备。若电路中断,蓄电池将启动以上救援设备,因而不会发生打不开车门的情况。

1.4.3 消防给水系统

深圳地铁的消火栓系统为湿式系统,管网环状布置,其服务范围为车站及车站相邻区的线路坡度最低点(联络通道处)。由城市自来水管接出消防管,布置在站厅、站台层的下部以及区间、人行通道内,根据消火栓位置设置消防支管。消火栓箱的设置间距:站厅层30m～40m;站台层40m～50m;站厅层、站台层的设备区及人行通道按要求设置。

在车站外给水引入管上设置消防水泵接合器,并在接合器40m范围内设室外低压消火栓。

1.4.4 紧急疏散系统

深圳地铁紧急疏散系统完善,在火灾发生时,所有闸机、车门会自动向安全方向敞开,所有电梯会同方向朝安全方向行驶,疏散通道宽敞,在紧急情况下可保证6min内将乘客及工作人员全部疏散到安全地带。同时,深圳地铁设计利用软件管理系统来预防应急火灾。设计时将所有车站、车厢可能发生的火灾状况模拟成100多个火灾状况输入计算机系统,计算机系统根据实际情况迅速启动灭火紧急疏散系统。

1.4.5 装饰装修材料

深圳地铁所有车辆、车站材料全部选用经消防局认证通过的防火材料,车辆的车厢、扶手、座位、设备管线,车站站台、墙壁、天花板等材料全部为不燃或阻燃材料。

2我国地铁存在的消防问题

2.1老地铁火灾隐患较多

2.1.1安全疏散能力严重不足

北京地铁原设计日客运量30万人次,现在最高日客运量已经达到200余万人次,高峰每小时为2.4万人次,高峰小时最大进站量可达4581人次,严重超出设计能力。北京地铁设计有215个出入口,绝大多数地铁站的出口楼梯和疏散通道的宽度,无法达到“在发生火灾情况下,6min内将一列车乘客和站台上候车的乘客及工作人员疏散完毕”的能力,对客流量的迅猛增长估计不足。特别是一线西部的几个车站,有的只有两个出口,一旦发生火情,疏散能力明显不够。况且有些站台疏散通道步行距离长,严重影响了疏散的速度。

2.1.2 电线电缆敷设错乱

在北京地铁一些隧道两侧墙电缆托架上,各种电压级别的电缆杂乱的叠加在一起,只要有一根电线起火,就必然会造成整个系统的停电事故,扩大事故影响范围。另外,一些无防护的电缆直接敷设在接触轨的防护板后面,或者有的被水浸泡,甚至有的电缆头不经处理直接埋在水泥里。这些电缆大多以没有经过阻燃处理的聚氯乙烯作绝缘材料,在火灾或短路时,会产生大量烟雾和有毒气体,严重危害乘客及抢险人员的生命安全。此外,地下鼠害严重,多次发生老鼠啃咬电线,造成电缆短路,设备烧毁的事故。

2.1.3 电气设备隐患严重

在北京一、二线地铁内共有变电站50余座,除少数几个设在地面上外,其余均设在地下沿线各站。地下发电站除发电设备外,还有6座35kV变电站采用油浸变压器和油浸消弧线圈。一旦电站变压器或消弧线圈发生火灾油箱爆裂,油则会泄漏四处溢流,从吊装口或电缆孔流入地铁隧道,将直接危及运行车辆安全,并会使火灾蔓延。另外,变压器室的吊装口与隧道之间未设防火隔断措施,使火灾更易蔓延。

2.1.4设备运转过负荷

北京地铁内排风机、空调机、自动扶梯、通信信号控制机、照明设备等用电设备,在长期过负荷运行情况下,容易引发火灾。

2.1.5通风、排烟设施差

北京各线现有通风排烟机114个,在火灾事故情况下,可以将正常排风系统转换为排烟系统,但风机正常温度却限定在80℃,且不具备短时间迅速排烟的能力。此外,在站台与站台厅的楼梯口处没有设挡烟垂壁,未划分防火、防烟分区。

北京地铁风亭被严重圈占封堵也构成了一定的危害。一、二线地铁共有95个地面风亭,有些风亭被圈占,有些风亭被部分封堵,无法保证在高温浓烟下有效运转,势必对人员的安全疏散和灭火救援造成很大的困难。

2.1.6火灾荷载较大

北京地铁一、二号线有28个车站,设置了227个商业服务网点,在各线的站厅、站台厅、通道内、车厢内设置了14000多块灯箱、图板、墙贴等广告宣传载体。这些设施不仅占用了有限的疏散空间,还增加了地铁站内的火灾荷载,增加了引发火灾的可能性。

2.1.7消防设施不完备

北京地铁一、二号线的消防设备十分简陋。其车站站台、站厅均未设置火灾自动报警系统及火灾自动灭火设施。地铁车站虽有消火栓系统,但维护保养不善,个别站区地铁消防管网未与市政管网连接,部分消火栓锈死无法使用。地铁隧道内的疏散指示标志没有达到“区间隧道及疏散通道每隔100m设一处”、“其高度距地面1m～1.2m”的要求;事故照明灯没有达到“疏散通道和区间隧道内每隔20m左右处”设置的要求。

2.1.8 电客车安全性能不高

北京地铁现有电客车117列、579节,全部采用玻璃钢材质。但是由于我国还未制定地铁车辆专用的防火等级细则,所以,对电客车的设计只能参照现有的消防技术标准来进行设计,而这些技术标准并不完全适合地铁车辆的特殊要求,车厢内装饰材料阻燃性能不高。此外,车厢内报警通话装置,事故状态下开启门装置等设备配备不一,不便于乘客与司机之间进行灾情通报或采取相应的措施。

2.1.9 私搭乱建房屋

北京地铁的建筑主体大部分为非燃烧体,但在厅、室等装修时采用了相当数量的可燃材料,一些重要机房、设备间、值班室采用了木质的地板、护墙、吊顶和塑料泡沫吸音材料。在地下车间还搭建了一些临时性房间,以保证工作人员的生活需要。与此同时,地铁内工作人员大量使用除湿器、电热器、电炉等用电设备,私拉电线,增大了火灾的危险性。

2.2 设备区安全设计不合理

北京地铁设置的休息室、办公室等非工作场所较多,且其安全疏散设计在出口的数量和安全距离上均不能满足要求。上海地铁在设备区无安全出口,其工作人员疏散问题成为较大隐患。由于设备用房小而零乱,各种房屋的使用功能以及火灾性质差异很大,其内部各种各样的系统,管理多而复杂,因而给消防安全设计很大的困难。以广州地铁某站为例,仅在一个设备管理用房区内就设有大大小小的通风、空调风管系统11个,同时还有众多的电力电缆桥架、通信电缆桥架和各种大口径的水管。各个系统还由于功能的要求频繁的交错。在一个有限的空间内将这些系统合理地布置下来已是相当困难了,如何做好消防安全设计是一个值得关注的问题。

2.3 地铁站防排烟设计难以把握

地铁车站是一种非常特殊的建筑物,是否应该划分防烟分区,在哪些位置需要划分防烟分区,如何依靠有组织的气流控制和充足的排风量来保证满足排烟的要求没有可靠的理论支持。

3 对我国地铁消防设计的几点建议

针对我国地铁存在的上述问题,考虑可从以下几方面进行改进。

3.1地铁车厢

(1)地铁的车厢应采用非燃烧性材料,并满足低烟、无毒、耐高温、易清洁的要求。此外,车厢内要配有备用电源,在发生火灾停电时,要保证相当的照明亮度,与此同时,自动推拉门在停电时能够自动开启,利于人员的疏散。

(2)车厢内要安装通讯设备,便于在发生火灾时,乘客与司机进行灾情通报;安装广播系统,便于发生火灾时,告知乘客起火部位和应该疏散的方向。

3.2　安全疏散

(1)在车站至少要有一个出入口作无障碍设计,供残疾人和妇幼乘客使用。在设计时可根据具体地形的可能,设计成斜坡道或坡度小的自动人行道或垂直电梯,直达站台。无障碍坡道宽度不得小于1.60m,坡度不得大于8%。

(2)对已经设置的商业广告和服务设施,要进行严格审核,对影响安全疏散的要坚决拆除,确保疏散安全。

(3)在地铁车站乘客流动频繁的大厅,通道等部位或超过防火分区使用面积设置防火墙或防火门有困难的地方,可以采用防火卷帘代替防火墙或防火门,防火卷帘应具有延时下降功能或设置小门。

(4)有附设建筑的地铁车站的安全疏散设计,其总的安全出口的宽度一定要保证在发生火灾时,6min内将地铁的乘客及工作人员和商业服务建筑中的顾客和销售人员疏散完毕。此外,对于像北京西单站地下二层为商业服务网点,地下三层为地铁站台的车站,应在地下三层地铁站台开设直接通往地面的安全出口,数量不应少于两个,以利于人员的疏散。

3.3自动报警系统

地铁隧道内必须用能探测两种以上环境参数的探测器进行探测以防止误报,同时,采集参数要随时间的变化设定“预报警/报警”参数值。只有当控制器软件对各种参数综合处理分析后,才能发出准确的报警信号。

3.4 重要设备用房

(1)对于地铁维修维护材料及其库房,应单独设在地面之上。

(2)对于一些没有必要的地下临时搭建的生产生活用房,可进行适当的拆除。同时进一步建立健全消防安全管理制度,明确各级人员消防安全责任,普及扑救初起火灾和疏散知识,加强消防设施检查,定期进行维修保养,补充配备个人防护设备,增添抢险救援设备。

(3)对于控制室、变、配电室、空调机房等重要设备用房,要采用有效的防火措施将其隔离。既要考虑到平时机器能够散热通风,又要考虑到火灾时空间绝对安全。因此,可将这些重要机房的门或窗改用带有平时可通风,火灾时关闭的通风口的防火门、窗。

3.5地铁排烟

尽快的进行地铁的烟气控制实验及火灾模拟,从理论上给出符合火灾事故运行的通风模式,使得在发生火灾时能形成较好的气流形态,为人员的逃生创造条件。

3.6设置安检系统

对于地铁站台的安全出口应加设安检系统,特别是人员聚集的较大车站。设置安全检查系统,可以防止一些乘客把易燃、易爆物品带进车站和车内,以免增加火灾隐患。

4 结束语

通过以上的分析,对于我国地铁的消防安全设计,应从防火分区的划分、装修材料的不燃化处理、火灾报警系统和自动灭火系统的设置、防排烟设施、疏散标志和事故照明灯的配备等方面进行控制。同时,应正确处理好运营与安全、合理设计与经济发展的关系。在此基础上,建立科学的防火管理体制,增强地铁企业消防人员的安全素质,建立一种能应对地铁火灾,统一指挥,运转高效,分工明确的地铁灭火抢险救援机制;加大投入,增强装备,充分做好灭火抢险救援工作,做到防患于未然。