马上
上海市隧道工程轨道交通设计研究院 200235
摘要：地铁因具有运量大、速度高、准点率高、能耗低和污染少等优点而成为城市客流输送的主要工具。由于地铁车站一般是密闭地下空间，人员密集、空间闭塞，且车站多位于道路下方，一般无法设置从站台直达地面的疏散楼梯间，具有疏散救援困难的特点，一旦发生火灾等灾害易造成群死群伤事故。因而，对于地铁的设计、建设与运营而言，安全始终是地铁设计的重点，而火灾安全又是安全设计的重中之重。基于此，本文就对中新两国地铁车站防火疏散进行了一些分析探讨。
关键词：地铁车站；防火疏散；探讨
引言：
在安全方面，新加坡MRT(Mass Rapid Transport大众捷运系统，下同)对火灾应急进行了较为缜密的研究，目前实施的规范为由SCDF(Singapore Civil Defence Force，下同）组织发布的《捷运系统防火规范（2017）》(Code of Practice for Fire Precautions in Rapid Transit Systems 2017，下称《捷规》)，作为其地铁车站的防火设计指导。根据统计，新加坡地铁是世界上最安全的地铁之一，其每公里年伤亡事故数不足伦敦地铁的1/10。
2018年，我国发布了《地铁设计防火标准》（GB51298-2018）（下称《标准》），以“预防为主，防消结合”为原则，为地铁的防火设计提供了用以遵循的规范。这一规范参照了国外的一些相应标准和规范，基于国内经验进行了总结。该标准中对车站的防火疏散时间、各部位的通过能力等提出了明确的指标。
我国标准与新加坡规范间，在疏散时间计算、通过能力指标和其他细节上均有一定出入。本文通过对我国地铁防火标准和新加坡捷运防火规范中关于火灾安全疏散部分的对比与分析，探讨其中存在的差异，为完善地铁防火设计提供一定的参考，也为将来规范的修订提供一些意见。
1.中新地铁防火规范简介
一直以来，新加坡MRT均以其安全性著称。MRT系统始建于1983年，截至2017年10月21日，新加坡已在营运5条线路（不计LRT线），119个轨交车站，线路长度199.6公里。该系统穿行整个新加坡，为全国接近一半的人口（即差不多200万人）服务。每天平均搭乘人数为195.2万。
2017年，SCDF发布了《捷规》,取代《捷运系统防火安全标准（2012版）》（Standard for Fire Safety in Rapid Transit Systems 2012 Edition），较为详尽地规定了地铁火灾的预防、疏散、耐火、系统、管理和一系列针对性细节问题。
我国地铁系统防火规范与新加坡相比发布较晚，在《标准》发布前，我国地铁设计长期以来没有专门的防火规范，主要以《地铁设计规范》作为防火设计方面的指导，同时对《建筑设计防火规范》进行一定的参考使用。在《地铁设计规范》更新和《地铁设计防火标准》发布后，防火疏散设计有了较为明确的指导性规范，但在部分细节和地铁独立于其他建筑的特殊问题（包括疏散楼梯定义等一系列轨交车站与其他建筑有所不同的方面），仍有一定程度的缺失。
2.地铁防火规范疏散计算对比
2.1疏散核心规定对比
在火灾或类似风险情况下，疏散的及时性和疏散路径的可靠性是防火设计的两个核心指标。以基本定义而言，我国和新加坡的规范均要求在火灾情况下，将人员自站台通过具保障的方式及时疏散至站厅、而后经闸机或疏散门进一步疏散至安全区。受疏散的乘客数以一列进站列车及站台上的候车乘客之和为准，两部规范仅在站台候车乘客数的计算方法上有局部差异。
根据我国《标准》第5.1.1条，一列进站列车及站台上的候车乘客应能在4min内全部撤离站台，并应能在6min内全部疏散至站厅公共区或其他安全区域。该条参照NFPA130-2014《固定导轨运输和有轨客运系统标准》制订，其计算主要控制自站台到达站厅的楼扶梯数量和宽度等疏散瓶颈，走行时间并不作为研究对象。除楼扶梯疏散能力外，另一纳入计算考虑的指标为站厅层自动检票机与疏散门的通过能力。
除以上两条纳入计算范围的指标外，对站台至安全区的疏散，规范中虽然提出了总用时不得超过6min，但并未相应提出计算方法。由于在地铁设计中，根据《地铁安全疏散规范》（GB/T 33668-2017）规定，认为在火灾时，无烟气进入或烟气得到有效控制的区域、楼层、隧道和疏散楼梯间一样，均可认定为临时安全区，同时一般车站设计中站厅层楼扶梯口部与闸机距离十分接近，故在一般情况下，进行车站的疏散计算时只计算站台至站厅的疏散时间≤4min，同时复核闸机、安全门的通过能力不小于疏散楼扶梯通过能力，当两者皆满足时，就认为已满足相应规范要求，不再复核疏散总用时不得超过6min的要求。
《标准》中对站厅层闸机、疏散门数量和宽度进行了计算，在进行闸机疏解能力的计算时，其通过能力套用了站台-站厅疏解的数据，采用了一台自动扶梯因检修停用的假设。但实际运营过程中，多数时间内车站的自动扶梯均为正常运转。若严格按照《标准》对出入站闸机和疏散门宽度进行控制，则在火灾时反而有一定概率出现站厅层闸机通过能力小于自单位时间内站台疏散至站厅的人数，导致疏散人群在闸机前堆积而产生危险的情况。此外，我国的安检流程与他国存在一定差异，在进站口前一般设有用于安检的X光机和约1m宽度的通道。在火灾情况下若通道围栏未能得到及时移除，乘客在通过闸机后前方仍然存在通过能力瓶颈。故规范中仅仅规定闸机和疏散门的通过能力，并简单地将公共区认定为安全区，并不能完全符合实际应用情况。对于进站口设于车站站中，靠近楼扶梯口部的车站而言，一旦客流因此产生堆积，更有阻碍自动扶梯上行逃生路径，使自动扶梯处产生踩踏二次事故而造成伤亡的可能。
《捷规》对火灾情况下疏散时间的计算一定程度上与《标准》相近，同样以4min和6min作为将人员撤离站台和到达安全区域的时间，但在具体的计算方式上有所不同。在火灾工况下，分别对两类撤离时间进行复核。
对于撤离站台时间计算与《标准》基本一致。对于撤至安全区的时间，需根据车站布置取最不利点，根据人员的不同疏散路径根据单路径疏散人数计算行进时间T和各个瓶颈口等候时间，并取全程的行进时间和最长等候时间之和作为疏散总时间。
值得注意的是，《捷规》在计算上行楼扶梯处等候时间Wp时取一部疏散扶梯停运工况，但在计算闸机通过能力时，并不考虑上行扶梯的情况，而是以相应疏散路径上的总人数与通行能力的比值计算相应位置的等候时间。同时，《捷规》对安全区的定义除通过公共区闸机外，还要求在后续疏散路径上不存在阻碍疏散的瓶颈口。对火灾疏散而言，这一定义相对而言是更为精确的。
2.2疏散时间计算方法对比
根据我国《标准》规定，对撤离站台的疏散，其公式为T=(Q1+Q2)/0.9[A1(N-1)]+A2B]≤4min。其中T为自站台疏散至站厅的时间，Q1为客流控制期高峰小时一列列车乘客数，Q2为根据客流预测得出的远期高峰小时站台最大候车乘客数，A1为自动扶梯通过能力，N为用于疏散的扶梯总数，A2为单位宽度疏散楼梯通过能力，B为疏散楼梯总宽度（取0.55的倍数）。该式主要基于楼扶梯的总通过能力和总疏散人数，计算乘客通过楼扶梯疏散总计需要等候时间。考虑到各地对下行扶梯是否能够参与疏散的相应管理规定不一，故在定义中仅明确扶梯数为参与疏散的扶梯数，并将扶梯故障或维修的情况纳入考虑，在相应扶梯数中进行了减少1部的处理。同时，由于火灾工况影响，通过能力计算较平时数据作了0.9倍折减。
根据新加坡《捷规》规定，将疏散划分为撤离站台和疏散至安全区两类。对撤离站台的疏散，其公式为Time to clear platform = Platform exits flow time = Platform Occupant Load / Platform Exit Capacity， 即撤离站台时间为站台总乘客数除以站台疏散能力。该式中未考虑因扶梯停用而导致的损失。
对《捷规》而言，更重视的是将人员疏散至安全区的时间指标，即总疏散时间不得超过6min的要求。其公式为TOTAL EXIT TIME=T + Wp + Wf +Wc (T=T1+T2+T3+T4+T5)。其中，T为全程步行时间,T = L/V（步行总距离/步行速度）。T1为站台层步行时间，T2为站台至站厅步行时间，T3为站厅层步行时间，T4为站厅至地面步行时间，T5为出地面后撤离至安全区域步行时间。Wp、Wf、Wc分别为楼扶梯、疏散门、出入口处的等候时间，并在计算楼扶梯等候时间时按一部疏散用扶梯不可用进行计算。等候时间：W = Q/（C x S)-Ti，即乘客数/（单位宽度通过能力x通行宽度）-步行时间。疏散时，步行速度取60m/min，经楼扶梯上行速度取15m/min。单位宽度通行能力平地取80p/m/min，楼扶梯取60p/m/min。该公式表示，车站的疏散时间是由步行总长度和瓶颈处等候时间决定的。
2.3乘客数量计算
《标准》与《捷规》在疏散人员数量计算上基本一致，存在的主要差异为我国计算站台人员数量时按客流报告最高值选取，新加坡则按每0.5㎡站台一人进行计算。此外，《捷规》对上下叠加式站台等特殊形式中站台乘客数量的计算提出了相对具体的规定。
3.以上海地铁18号线龙阳路站为例进行疏散时间计算
为进一步明确中新两国地铁防火规范的差异，现以上海地铁18号线龙阳路站为例，按中新两国地铁相关防火规范中的规定计算疏散时间并进行比对，以便形成对两国规范疏散方面异同的直观印象。
3.1龙阳路站基本情况
龙阳路站为地下三层岛式站台车站，车站规模为507.961米×22.568米，车站总建筑面积：44772平方米，其中主体建筑面积：34575平方米，车站附属建筑面积：10141平方米，站厅付费区内均匀布置4组楼扶梯组，其中45-46轴楼扶梯组共设2部扶梯加1部楼梯，48-49轴楼扶梯组设3部扶梯，51-52轴扶梯组共设2部扶梯，54-55轴楼扶梯组共设3部扶梯加1部楼梯。车站设有进出站闸机各1组，包括10台进站闸机、10台出站闸机和2台宽通道闸机，并设有两扇1500宽的疏散门。站台和站厅平面布置如图3.1-1和3.1-2。
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3.2按我国规范进行计算
根据《规范》，站台层撤离时间为T=(Q1+Q2)/0.9[A1(N-1)]+A2B]。其中Q1为车上乘客数即1480人，Q2为站台乘客数即297人，A1为单台自动扶梯通过能力取8190人/小时即137人/分钟，A2为楼梯通过能力取3700人/（m×min）即61人/（m×min），本站超高峰系数按1.4计算。事故发生时可用上行自动扶梯按6部计算。
按公式计算可知撤离站台时间T=（1480+297）x 1.4 / 0.9[137 x 6 + 61 x 3.85]=2.6 min，满足疏散时间不超过4min要求。
3.3按新加坡规范进行计算
根据《捷规》，首先仍复核站台层撤离时间。《捷规》中关于撤离时间公式如下：Tcp (Time to clear platform) = Platform Occupant Load / Platform Exit Capacity。
式中Platform Occupant Load为列车乘客数量与根据站台面积折算候车人数之和，即Platform Occupant Load = 1480 + 1503 x 0.5 = 2232 人。Platform Exit Capacity为根据楼扶梯宽度折算通过能力，即Platform Exit Capacity = 60 x （2.5 + 1.5）+ 60 x 6=600人/min。
按式计算可知站台层撤离时间为3.72分钟，满足撤离站台不超过4分钟的要求。
其次，复核撤离车站时间。根据公式，TOTAL EXIT TIME=T + Wp + Wf +Wc。根据《捷规》相关定义，首先计算站台最不利点（按该站平面布置，最不利点定义为站台左右两端距离楼扶梯最远点）自首选路径撤离车站所用时间。因该站将安全区定义于闸机处，故不计撤离出闸机后后续撤离时间T4、T5，以及出入口楼扶梯等候时间Wc。按式可知，总走行时间T=T1+T2+T3= 34/60+11.89/15+20.5/60=1.71 min。Wp为站台楼扶梯处排队等候时间。根据公式可知,Wp = Tcp - T2 = 3.72 - 0.79 = 2.93 min。Wf为闸机处等候时间，根据其定义，Wf = 2232/（80 x 14）- Wp = 1.99 - 2.93 = - 0.94 min ＜ 0，取Wf = 0 min。故对首选路径，总撤离时间TOTAL EXIT TIME=T + Wp + Wf = 1.71 + 2.93 = 4.64 min。同时，站台两端的楼扶梯组分别为两扶一楼、三扶一楼的楼扶梯组，有效疏散总宽度均为4.5m，可知自首选路径撤离的乘客人数为N = 3.72 x 60 x 9 = 2008人。
除首选路径疏散人数外，对其余224人，按转向次选路径进行计算。按次选路径撤离走行长度计算可知，整体疏散时间增加约0.34 min，即沿次选路径撤离人员总撤离时间为4.98 min。按《捷规》计算，龙阳路站人员全部撤离至安全区所需用时为4.98 min，满足总疏散时间不小于6 min要求。
3.4对比与结论
中新两国对于计算依据的取值方式不同，以上计算在取值方面的主要差异包括：按《标准》计算疏散人数时，根据国家规定计取超高峰系数1.4，按《捷规》计算时不计取超高峰系数；按《标准》计算疏散人数时根据相关客流预测对站台乘客数进行计取，按《捷规》计算时根据相应规定以候车面积折算最大候车人数；计算楼扶梯通过能力时，《标准》按楼梯3700人每米每小时、扶梯8190人每米每小时计取，《捷规》统一按3600人每米每小时计取；计算人流宽度时，《标准》单股人流宽度按0.55m计取，《捷规》按0.50m计取。另《捷规》要求安全区定义为至室外无其他通行瓶颈口的位置，为计算简便起见，计算时假设在火灾发生时闸机外安检围栏已被及时移除，不影响人员通行。
由于以上取值变化，导致虽两者得出结论均为满足规范，但按《捷规》计算出撤离站台时间约比《标准》长1.12min。根据《捷规》，按步行速度和等候时间总值可知人员全部撤离的时间及人员分流情况、首批和末批人员到达安全区的时间，均满足不得超过6 min的要求。该时间指标《标准》未提供相应计算方法，故本文对此不进行比较。
4.结论与建议
我国的现行《标准》是地铁防火疏散中的重要设计依据，对地铁设计起到十分重要的指导作用，是防火救火、乘客疏导的重要保障。《标准》中关于疏散的核心规定之一为将乘客撤离站台的速度，这部分计算在原本的相关规范基础上，对安全要求进行了进一步的提升。与此前相比，《标准》规范的严密度、对地铁防灾的重视度、对地铁设计的指导作用已上了一个大的台阶，但在部分情况下仍需要参照《建筑设计防火规范》相关规定。
根据对新加坡《捷规》疏散部分的分析，可以发现其除根据通过能力确认人员撤离站台的速度之外，更重视将人员撤离至安全点的能力。为确保计算结果的准确，《捷规》提供了较为完善的计算方法，根据计算方法去计算整体疏散时间，相对我国《标准》而言更具有可操作性，值得我们借鉴与学习。
此外，新加坡《捷规》考虑到地铁所具有的特殊性，对规范中涉及的术语整体进行了重新定义。《捷规》重要的特征是涉及的范围广泛，除建筑设计、结构耐火性、各项系统等《标准》涵盖的因素外，还同时包括了灭火救援设施、救援疏散模式、应急运营管理、特殊救援、火灾时应确保的环境因素和其他风险等，充分结合地铁系统的特殊性，提出了一系列独立术语和标准，使《捷规》可独立于新加坡《建筑防火规范》（Code of Practice for Fire Precautions in Buildings 2018）使用而无需参照使用，其完整性和独立性是值得我国《标准》加以借鉴的。
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