地铁火灾特点分析及预防措施

摘要：近年来，地铁交通作为大城市的交通主体已成为趋势，虽然较于西方四通八达的地铁交通系统，我国的地铁交通起步滞后，但目前处于飞速发展的阶段。由于地铁运行方式的特殊性及火灾事故后果的严重性，各国都特别重视地铁安全问题。本文基于地铁火灾的成因特点及其严重后果提出了一些预防措施，希望能为地铁的防火工作提供一定的指导。

关键词：地铁火灾；特点分析；预防措施

地铁系统的结构复杂、环境密闭、设备集中、人员密度大，一旦发生火灾，其扑救非常困难，所以地铁火灾是城市消防工作的重点和难点。本文在相关文献的基础上，对地铁火灾的特点和预防措施做了较为详细的分析。

1 地铁火灾的特点

1.1 烟气危害大

    有关资料表明，火灾燃烧的产物烟气是火灾致死人命的主要原因，其具体的危害性如下：

    （1）烟气的毒害性。天然物质如木材、羊毛以及人工生产的塑料和橡胶等在燃烧时，烟雾的主要成分是微粒和一些有毒有害气体。国际卫生组织认定，对人体产生有害生理作用的浓度界限：CO（一氧化碳）为0.15%-0.20% ，CO₂（二氧化碳）为5%-6.7%，在此浓度环境下，人最长可以逗留时间为30-60 min；较危险的气体有HCN（氰化氢）、丙烯醛、HCl（氯化氢）、氨、SO₂（二氧化硫）、H₂S（硫化氢）、硝酸和硫酸，以及甲酸和醋酸。当它们达到一定浓度时，就会使人中毒，甚至瞬间死亡。

    （2）烟气的减光性。可见光的波长λ为0.4-0.7μm，而烟粒子的粒径d为几μm到几十μm，由于d>2λ，烟粒子对可见光是不透明的。由于地铁的特定构造，烟气不易散出，因此疏散指示器照明作用降低，甚至失去指示功效。据日本自治省消防厅研究所资料表明： 当烟气浓度按减光系数达到0.1 m^{- 1}时，人的行进速度急剧下降，人的思考力和判断力也随之下降；当减光系数达到0.6 m^{- 1}时，人的步行速度接近于零，已无法自行脱险；当疏散走道上照明强度小于1 lx 时，人员就会开始发生心理动摇，产生轻生的思想。

    （3）烟气的爆炸性。烟气中的不完全燃烧产物，如CO、H₂S、HCN等一般都是易燃物质，而且这些物质的爆炸下限都不高，极易与空气形成爆炸性的混合气体。

    （4）地铁火灾容易形成气浪。由于地铁工程散热排烟口少，燃烧产生的热会加热地铁内烟气，使其膨胀，加快烟气流动速度，形成高温气浪，使人员逃生更加困难。

    （5）烟气流动速度快。地铁发生火灾时，烟气的前锋流速约为1.75-2.40 m/s，由于地铁烟气的排出口亦是人员的逃生口，而在照明系统正常的情况下，人员的疏散速度只有烟气速度的一半，因而更易受到烟气的危害。

    （6） 火灾烟雾中的潜在危险大。由于地铁系统的特殊性，一旦遭遇火灾，烟雾不易扩散，特别是地铁系统中使用的有机高分子装饰材料，一旦遇到火灾，很容易产生有毒气体（表1）。但当达到一定浓度时，就会使人中毒，特别是某些高毒类的有害气体，甚至会引起人员的瞬间死亡。另外，由于烟雾粒子对光具有很强的吸收和散射作用，使人员疏散变得困难。

表1. 可燃物燃烧时产生的有毒气体

可燃物名称	有毒气体
人造纤维	CO2、CO
聚四氟乙烯（特氟陶）	CO2、CO
聚苯乙烯（PS）	苯、甲苯
聚氟乙烯	CO2、CO
聚氯乙烯（PVC）	HCl、CO
酚树脂	氨、氰化物、CO
三聚氰胺-醛树脂	氨、氰化物、CO
环氧树脂（EP）	丙酮

 

1.2 疏散难度大

（1） 客流量大。地铁作为现代城市的主要交通工具之一，其便利快捷受到广大市民的青睐，因此客流量非常大。据统计，莫斯科地铁日均客运量达800万人次，高居世界首位；北京市地铁日均客流量达125万人次；上海已建成运营的地铁一号、二号线和明珠线日均客流总量为100万人次，其中，地铁人民广场站日均客流量为25万人次，地铁的满载率和单车运行均居世界第一。因此地铁发生火灾事故时，要组织有序的疏散相当困难。

（2）逃生途径少。地铁运营环境的特殊性，使其提供给乘客安全逃生途径单一。地铁的安全出口较少，一般是进出两用通道，除此之外既没有供乘客使用的垂直电梯（设计上仅考虑残疾人专用电梯），也没有紧急避难场所。

（3）垂直高度大。世界上仅考虑商业运营的地铁，一般建在地下15米左右，如上海地铁一号线的垂直深度为地下7至25米。考虑商业和战备兼顾的地铁，则一般建在深达30－70米左右的地下，如日本东京都营大江户地铁线，其中六本木车站共七层，深入地下达42.3米，光台阶就有200多级。突发火灾事故后，乘客从站台及站厅层仅凭体力往地面逃生，既耗时又耗力，再加上不安全因素，安全逃生的把握不大，对老弱病残乘客而言更是凶多吉少。

（4）逃生距离长。由于地铁站长度一般都在50米以上，地铁从乘客下车到走出地铁口，平均4-5分钟，一旦突发火灾事故，乘客会习惯性地选择平常行走相对熟悉的路线或盲目跟随他人逃生。这对选择较长路线逃生的乘客来说，被困受害的可能性就很大。以上海地铁人民广场站为例，该站共有12个出入口，其中5个直通地面，7个通道连通地下商场（4个通道中间设有防火卷帘），12条疏散通道中有10条逃生距离在100 m 以上，最远的达260 m，一旦突发火灾事故，地铁内人员被困受害的可能性相当大。

（5）允许逃生的时间短。试验证明，允许乘客逃生只有五分钟左右的时间。针对地铁火灾事故，日本消防部门曾做过实验，日本地铁的车厢虽被确认具有不易燃烧性（与上海、北京相似），但起火后，快则1分半钟，慢则8分钟就会出现对人体有害的气体。2至5分钟内，车厢内烟雾弥漫就无法看清楚逃生出口，相邻的车厢在5至10分钟内也会出现相同情形。另外，车内乘客的衣物一旦引燃，火势能在短时间内扩大，允许逃生的时间则更短。

（6）障碍物阻隔。突发火灾事故中，大量乘客会同时涌向狭窄的通道及楼梯，另外，一般在入口处设置的自动检票装置等障碍物严重也影响了乘客的快速逃生。这样就严重阻碍了人员的疏散，延滞了人员的疏散时间。而列车若在隧道内发生火灾，乘客逃生的唯一通道是列车首尾一扇宽度仅为80 cm的直通式紧急疏散门，其后果可想而知。

（7）乘客逃生意识差异大。地铁站台（厅）或列车内突发火灾事故后，险恶的灾害环境，使乘客容易产生恐慌及焦虑心理。这对逃生意识较强、通道较熟悉的乘客来说，还能冷静判断险情，相对准确的采取自救措施，安全逃生的可能性也就较大。但就自救意识较差的乘客而言，从众是多数人的选择，争先恐后拥向出口处时，被踩、挤、压倒地后，易导致群死群伤。另外，因恐惧迷失方向后，易导致被困直接致伤或致死。

1.3 灭火救援难度大

   （1）浓烟阻挡视线。火灾中产生的大量浓烟，火场指挥员无法迅速确定起火点。并且地上建筑着火时可借助门窗排烟和排热，但地铁内封闭的空间里一旦发生火灾，大火产生的烟雾很难通过自然排烟的方式排出去。而地铁的进排风只靠少量的风口，自然通风差，烟雾生成量远远大于排出量，烟雾的控制和排除都比较复杂，所以烟雾很难在短时间内排散。并且浓烟积聚不散，对人员逃生和火灾扑救都带来很大的困难。不熟悉建筑内部情况的人，要找到安全出口时相当困难。

    （2）不完全燃烧导致毒气弥漫。虽然地铁的地下站厅、站台和运行隧道的面积非常大，但庞大的地下空间仅有少量的出入口与地面连接，不像地面建筑有门、窗与大气连通。因此，地铁内部一旦发生火灾，极容易缺氧，导致易燃物、可燃物和难燃物的不完全燃烧，便会产生大量如CO、HCl、HCN等的有毒气体，对人体有麻醉、窒息、刺激作用。

    （3）高温灼烤。虽然地铁的建筑主体大部分为非燃烧体，但在车站装修设备以及工作人员办公、生活用具等方面都有一定数量的可燃物，易造成火势蔓延。隧道内还有大量电缆，火易沿着电缆铺设走向迅速蔓延。而且国外针对钻孔隧道衬砌火灾试验研究表明，混凝土表面温度达到200℃时，在10-15 min内混凝土衬砌就会发生爆裂、崩落。地下建筑失火后，如果燃烧的是普通固体可燃物质，虽然其产生的温度和气体火灾相比要低得多，但也高达800 -1200℃，灼热的烟气在地下建筑内很难散出，消防人员也难以进入。

    （4）内攻困难。地下建筑的出入口一般较少，而且内部通道弯曲狭窄，火情不明，使火场指挥员决策困难。火灾情况下，地下建筑的出入口向外冒着高温烈焰和滚滚浓烟，水枪射流往往鞭长莫及或击不中火点，在这种情况下的攻击往往要经历很长时间才能奏效。

    （5）泄爆能力差。由于地下建筑基本上是个封闭体，很难像地面建筑那样设置泄压面或泄压口，易燃易爆的物品发生爆炸时，泄爆的能力差，爆炸产生的强大压力对地下建筑的结构及内部人员、设施的破坏作用要远远超过地面上的建筑物。

    （6）通讯指挥困难。地下建筑多为钢筋混凝土结构，结构中的钢筋网及周围的土体或岩石对电磁波有一定的屏蔽作用，妨碍使用无线通信，如果接收天线在火灾初期即遭破坏，将直接影响到内部防灾中心的指挥和通讯工作。另外，浓烟、高温和低能见度，以及内部复杂的空间布置，都大大增加了消防人员通讯指挥的难度。

2 预防措施

2.1 引发地铁火灾的原因

    自地铁投入使用以来，火灾从未间断过，究其原因主要有地铁隧道中违章作业；乘客违反有关安全乘车规定，携带易燃易爆品上车或在车上吸烟；电器短路；纵火等等。

2.2 地铁火灾预防措施

    （1）积极选用非燃化材料

    现代的地铁车辆的车体材料多为铝合金材料或不锈钢，铝合金材料和不锈钢本身是不会燃烧的，因此，除车体材料以外的其它材料是影响整车防火性能的关键点，需要在车辆设计中着重考虑。这些材料主要包括：玻璃钢装饰件，如座椅、墙板、其它装饰用盖板等等；橡胶件，PVC材料及其它有机材料，如地板系统、电缆槽；电线、电缆；保温材料；电气系统设备，如牵引系统、辅助系统、控制柜等等；只有这些材料达到了一定的防火性能等级，才能保证整车达到相应的火灾防护等级。同时，地铁车站建筑装修材料和列车车厢内装饰材料的不燃、难燃化，是预防火灾发生和阻止火势蔓延扩大的有效措施，应给以高度重视。地下车站的站台、站厅以及安全通道的吊顶、墙面和地面均应采用不燃材料装修，禁止采用可燃和易燃材料装修装饰。

    （2）强化消防设施的设置

    1）报警监控系统。除在地铁车站设置火灾自动报警系统外，还应在列车的每节车厢内设置与列车驾驶室通信系统相连的图像监控、火灾报警或应急呼叫报警系统，并通过无线平台与地铁控制中心直接联网，提高列车驾驶员和控制中心对列车安全动态信息的监控能力。

    2）自动灭火系统。我国地下铁道设计规范（GB50157-92）规定下列场所应设置自动喷淋灭火系统：与地下铁道同时修建的地下商场；与地下铁道同时修建的地下可燃物品仓库和I、II、III类地下汽车库。在重要的设备机房应设置灭火效率高、环境污染少、对人体无毒无危害的灭火系统，增强地铁车站火灾的防控能力。

    3）设置足够的应急照明装置和疏散指示标志。实验表明，足够的应急照明装置和疏散指示标志能大大提高火灾时人员的安全逃生系数。若采用较少数量且照度不足的事故照明和疏散指示标志，就不能满足火灾时疏散的需要。所以应按照《地下铁道设计规范》的规定，在必要地点设置带电源或蓄电池的应急标志，同时在其他部位设置自发光的疏散标志。

    4）消防通信系统。应在每个地铁车站设无线中转台，并在地铁车站的地面出口处设置反馈信号接口设备，配置2个以上的频点，以实现地上与地下、车站与隧道之间的无线通信。在地铁出口处还宜设置有线电话的端口，通过无线和有线相结合，确保火灾时地下与地上、车站与隧道之间消防通信联络的畅通。

    （3）完善地铁的通风排烟

    由于地铁运行的环境为完全封闭的地下隧道，加上地铁车厢构造的特殊性，地铁的通风便尤为重要。因此，有效的排烟已成为地铁火灾时救援的重要措施。以下是针对防排烟系统设计的一些看法：

    1）合理划分防烟分区。在车行隧道与站台之间设置挡烟垂壁或屏蔽门系统实现防烟分区，在站台与站厅相通的开口部位设置挡烟垂壁进行防烟分区，站台和站厅层平面分别划分防烟分区，其面积不宜大于1500m²。

    2）明确防排烟方式。机械排烟系统与通风排气系统兼用的应进一步简化操作程序，确保通风排气系统在火灾时能及时转换为排烟系统。

    3）提高排烟设备的耐热能力。车站排烟设备应在250℃条件下能够连续运行0.5 h，区间隧道的排烟设备应在150℃条件下连续运行1 h。

    4）设置移动排烟机用的排烟口。在车站固定机械防排烟系统失效的情况下，如果盲目采用移动机械排烟设备在车站出入口处进行排烟，会造成烟气流沿着疏散方向流动，从而影响人员疏散和消防人员灭火救援行动。所以宜结合车站风亭的设计，设置可供移动机械排烟机进行排烟的管道口。

    5）设置隧道紧急自然排烟口，在区间隧道宜每隔400m左右设置直通地面的排烟口，以利于隧道的应急排烟。

    （4）做好安全疏散工作

    1）车站内火灾分为站台火灾和站厅火灾。地铁站发生火灾类似于地下建筑物发生火灾，所以可以参考我国现行的相关安全疏散用规范制定相应的防火措施和车站站台、站厅紧急疏散程序。但由于地铁站是人员高度集中的地区，出入口不多，所以制定疏散程序时应该结合这些特点，主要考虑将火灾报警、疏散乘客等措施的实施与地铁及地铁站工作人员的职责结合起来，明确责任，提高效率；关掉非疏散指引所需的广告灯箱等的电源，启动火灾情况下的通风系统模式等等。

    2）列车在车站发生火灾的安全疏散。如果列车在车站发生火灾，应立即执行火灾紧急疏散计划，停止路线上的其他地铁开行和其他乘客进入火场，并利用车站楼梯、出入口疏散乘客。其疏散的具体程序基本与“车站内火灾的安全疏散”相同。

3）列车在区间隧道内火灾的安全疏散。如果列车在运行过程中在区间隧道内发生火灾，应尽量驶入前方车站，利用前方车站来疏散乘客。如果列车无法驶入前方车站，停在区间隧道，必须紧急疏散乘客。车头着火时，乘客必须迅速从车尾下车后步行至后方的车站；列车中部着火时，乘客必须从两端下车后分别步行至前后方车站；车尾着火时，乘客必须从车头迅速下车后步行至前方车站。此时，隧道通风系统迅速启动，排除烟气，并向乘客提供必要的新风，形成一定的迎面风速，诱导乘客安全撤离。

    （5）制订科学的应急预案

    地铁运营管理单位及消防救援人员应针对实际情况，制定完善的事故应急预案，规范应急处置程序，并根据预案进行演练，使每个岗位的人员都明确事故情况下自己的职责和行动的步骤，培养紧急应变能力，提高事故初期灭火抢险和疏散乘客的效能。鉴于地铁的特殊性，地铁运营管理单位宜建立应急抢险专业队伍，配置可在轨道上行驶的专用于地铁灭火救援

的特种救援车。

    （6）健全地铁消防安全管理制度

    地铁管理部门要明确各级领导及各岗位员工的消防安全职责，建立健全消防安全管理制度，制定适应各种火灾事故的灭火和应急疏散预案，加强对员工的消防培训和预案演练，使每位员工做到发现火情会报警，会扑救初期火灾，会组织逃生自救，会引导人员安全疏散，确保消防安全责任、防火制度和措施真正落实到每个岗位和员工身上。

3 结束语

随着城市经济的飞速发展和亟待解决的日益增涨的人口数量而导致的出行问题，地铁的建设高潮已经来临。我们应吸取国内外地铁火灾事故教训，加强研究，不断学习先进的地铁管理经验，制订适合我国的预防措施，从设计、制度、监管等方方面面消除火灾隐患，防患于未然，让地铁成为城市中最舒适、快捷、安全的主运线。

 

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