埃及齋月十日城鐵路項目車站緊急疏散計算分析

文 吳蔚藍

中鐵二院地下鐵道設計研究院 埃及齋月十日城鐵路項目勘察設計項目部總體組 建筑副總體

埃及齋月十日城鐵路項目為中資企業在埃及執行的第一個鐵路項目，在設計之初中方及業主就本項目適用的規范做了長久詳細的分析研究。車站緊急疏散計算是設計工作中的重要環節，其不同的計算方法將直接影響到車站的建筑規模，從而影響項目的投資。

一、關于NFPA 規范

經過研究分析且尊重業主的訴求，最終雙方決定采用以NFPA (National fire protection association)規范為主，當地規范及中國規范為輔的形式開展設計。美國國家消防協會頒布的“NFPA”標準，是發展應用最長久，分析最全面的消防規范。美國國家消防協會是成立于1896年的一個非營利性組織，旨在促進防火科學的發展，改進消防技術，組織情報交流，建立防護設備，減少由于火災造成的生命財產的損失。該組織在發展的120 多年共頒布了383本標準，涉及跟火災防護有關的消防設施、材料使用、疏散等各種詳細條款規定。該組織頒布的規范以平均兩年至三年的速度進行更新、擴展，使其內容更加完善。

因NFPA 規范中的很多條款僅適用于美國當地國情，如果完全套用其規范中的所有條款，對于經濟較為落后的國家及地區存在較難實施或需花費極大代價才能實現的情況。因此，本項目主要遵照的規范為NFPA 中對于鐵路方面的專業規范《Standard for fixed guideway transit and passenger rail system》NFPA130（譯：固定導軌運輸和有軌客運系統標準），為減少因規范條款更新而產生的不必要的變動，最終確定以NFPA130-2017 為最終規范版本。

二、車站疏散設計數據對比分析

消防是車站建筑設計階段的重要一環。車站公共區的整體布局、樓/扶梯尺寸及數量以及其布置方式、自動扶梯的運行方式、附屬出入口的設置情況能否滿足將乘客在規定的時間內疏散至安全地點，對保障乘客的人身、財產安全至關重要。本項目采用前文提到的規范進行疏散計算，確定了車站規模、疏散方式。其疏散計算方式和國內規范存在一定差異。

（一）緊急疏散計算

根據NFPA130-2017（簡稱“NFPA130”）中涉及疏散計算的一些參數確定的要求，車站的緊急疏散要滿足兩個時間條件：

（1）站臺層疏散口的設置是否滿足疏散人群在4 分鐘內離開站臺層。

（2）計算疏散人群從站臺上的最不利點（最長走行距離點）疏散出車站或者疏散到安全區域的時間能否控制在6分鐘內。

第一條是檢驗車站站臺上設置的疏散口（樓梯、扶梯、通道、門等）的位置及數量是否合理。在“NFPA130”中規定了在火災情況下，需考慮在每層均有一臺扶梯處于檢修狀態無法使用。還定義了在站臺上最遠走行距離不能超過100m。驗算疏散口的通過能力是直接使用高峰小時疏散人數除以所有疏散口的疏散能力之和，所得數字小于等于4 分鐘即為滿足要求。

在驗算第二條時，“NFPA130”中對安全區域也下了定義。即如果站廳層在距離、幾何、防火上完全不受站臺火災影響，或者帶有在“NFPA130”定義的緊急排煙系統（本文不詳細討論），或者通過了合適的工程分析（如CFD模擬），這些站廳層都可以定義為安全區。如果站廳層滿足了上述條件，疏散人群只要疏散到站廳層就能滿足規范要求。這6 分鐘時間是疏散人群的走行時間和在每個疏散口堆積等待時間之和。

以兩層標準站為例，走行時間是：站臺層走行到疏散口的時間、上行/下行到站廳層的時間、站廳層走出車站的時間之和。等待時間是疏散人群在每個疏散口，如站臺的樓梯、扶梯前、站臺層的閘機前等的堆積等待時間之和。

可以通過以上對“NFPA130”條款分析看出本規范的疏散計算是考慮的一個動態過程，考慮到了乘客在每個區域不同走行距離所用的時間以及在不同疏散口等待的時間，這種疏散計算方式更貼近真實的疏散情況。同時規范中對于安全區有明確的界定，定義何處為安全區對于疏散計算至關重要。

中國國家標準《地鐵設計防火標準》（GB 51298-2018，簡稱“GB 51298”）緊急疏散計算較為明確，本文不再贅述。

（二）參數對比

《地鐵設計規范》（GB 50157-2013）和“NFPA130”均對疏散涉及的疏散部位參數進行了定義。下表對“GB 50157-2013”中的參數和“NFPA130”做出對比。

如上文提到的，“NFPA130”疏散驗算是個動態的驗算過程，所以乘客在不同區域、不同疏散方式下的速度是不同的。

三、緊急疏散計算方法的優化和最終確定

“NFPA130”和“GB 51298”均要求乘客在4 分鐘內撤離站臺和6分鐘內疏散至安全區。但兩類計算又存在許多不同。

首先“4 分鐘”計算中，兩個規范的計算方式相同，均是在驗算疏散口的通過能力，僅是在取值上有一定差異?！癎B51298”在計算疏散口時僅考慮疏散口總能力的90%參與疏散，且在計算樓梯寬度時取值樓梯寬度的0.55m 整倍數來計算?！癗FPA130”雖然是按樓梯實際寬度以及疏散口的100%的能力來計算疏散，但樓梯、扶梯的通過能力相同。兩個規范均根據各自國家地區情況不同在計算上考慮了不同的安全系數。

“NFPA130”與“GB 50157-2013”參數對比Comparison of parameters of NFPA130 and GB 50157-2013 （張稚妍 制圖）

在“6 分鐘”計算中，“NFPA130”的計算考慮到了疏散人群的走行距離，同時考慮了人群在不同情況下的走行速度；人群走行的距離不同，直接影響疏散時間的長短，同時還考慮了疏散口的數量以及設置形式對人群疏散的影響（在疏散口堆積的等待時間），這樣更貼近于實際的疏散情況?！癎B 51298”對“6 分鐘”做出了定義，但并未明確如何計算“6 分鐘”，一般設計人員計算完“4 分鐘”及確定“6 分鐘”即滿足要求?！癎B 51298”明確界定了疏散至站廳公共區或其他安全區域，但如何界定該區域是否為安全區無具體的闡述，后文解釋到了“站廳公共區內的可燃物極少，且封閉的地下車站均設置事故通風和排煙系統，當站臺層或區間隧道發生火災時，站廳公共區在一定時間內能為站臺層上的人員疏散提供較高的安全保障”，這條根據中國實際的軌道交通車站系統設置情況優化了“NFPA130”中對于安全區的界定。

另外值得注意的是“NFPA130”在計算“6 分鐘”疏散時間時，總疏散人數需要考慮不同站臺上的人員同時疏散到站廳層。而“GB51298”僅考慮一列車的乘客疏散，即在計算時僅計算最大客流數的站臺是否滿足規范要求，這一條與“NFPA130”中的疏散人數定義差別很大?！癗FPA130”條款5.3.2.5 中對站臺的疏散人數的確定做出了明確定義，即站臺的疏散人數為車輛人數和候車人數之和；站臺上的候車人數需要考慮不同軌道上的候車人數之和；車輛人數是到達該站的高峰小時最大載客車輛的載客數，到達站臺的車輛數是由服務于該站臺的軌道數決定的。如果是島式站臺，那該站臺需要計算兩條軌道的車同時到達站臺疏散；如某條軌道上運行了多條線路，該條軌道需要考慮多條線路上的車輛也到達該站臺進行疏散。同時根據業主要求車站的疏散應該考慮所有軌道的車輛同時到達車站疏散。但在實際情況下，車站是不存在多輛車同時到達車站緊急疏散的情況。

雖然“NFPA130”規范在明確了疏散人數是由高峰小時最大載客車輛的載客數決定的，但在和業主對接過程中要求列車的疏散人數不考慮高峰小時的客流，直接使用車輛最大額定載客數計算（最不利客流數量），客流報告中的乘客數量存在不確定性，要求直接按最不利的客流量來計算也契合了現在國內某些城市的要求，該要求也變相增加了疏散計算中的安全系數。

根據埃及當地運營要求，在緊急疏散情況下扶梯需要停運且禁止人員通行。在上文說到的加大計算客流等要求下，這造成了在現有設計下僅靠樓梯將乘客在6 分鐘內疏散至室外是不可行的，除非加大樓梯寬度，這將會加大車站規模，增加投資。在經過各系統專業和不同專業業主的多輪艱難的協調討論下，中方證明了站廳為安全區的可行性，業主同意將站廳層定義為安全區，即6 分鐘將乘客疏散至站廳層就滿足要求，但業主出于安全考慮要求只有乘客疏散至車站非付費區后即為安全（出了閘機以后），安全區至地面則再次計算“6 分鐘”。最終車站方案經過兩次“6 分鐘”的計算滿足疏散要求。

四、結語

消防疏散是車站建筑設計的基礎，以上舉例僅為項目執行中不同規范差異碰撞的縮影，對于兩種不同體系的規范運用，勢必存在大量學習、理解、協調、對接、運用的過程，埃及業主對于規范的解讀是較為靈活的，部分條款可根據業主各自理解進行調整，但均是經過多輪溝通最終達成一致。