单轨的救援与消防对策.docx
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单轨的救援与消防对策
单轨的救援与消防对策
轨道交通支队支队长张铁英
摘要：
单轨在我国是一种城市轨道交通的新形式，其建设周期短、建造成本较低、缓解交通拥挤见效快、爬坡能力强、转弯半径小、地形适应性强，是近年继有轨电车快速大规模发展之后，又一种可以一定程度上广泛应用的轨道交通方式。
但是，单轨自身的消防隐患和疏散缺陷一直制约着其发展，借鉴国外的先进经验和理念，结合高压细水雾主动灭火系统和无机陶瓷涂层内装材料，提出改善和弥补建议，共同防范火灾风险，使单轨成为一种更安全和可靠的公共交通出行方式。
关键词：
单轨消防疏散高压细水雾火灾报警陶瓷涂层
在各种轨道交通方式中，单轨——作为一种独特的轨交方式，已广泛地为全球各大城市轨道当局所接受，我国第一条单轨线路是从2000年末兴建，并于2005年通车的重庆二号线。
随后又有了2011年通车的重庆三号线，这两条线不仅创造了中国单轨的历史，而且在运营里程和载客数量上荣居世界领先水平。
建设成本低、施工周期短、疏导交通见效快、新城市景观效应都成为单轨技术最为突出的优势，我国在很多地区正在或者将要规划单轨项目。
然而，面对目前纷繁复杂的国内外反恐形势，车辆电气或者偶发因素产生的火灾已被人为恶意纵火所替代，2009年6月5日、2013年6月7日和2014年2月27日分别发生在成都、厦门和贵州的公交车人为纵火事件，都给人民群众的生命财产带来了巨大损失，它们不仅向我们提示了公共交通脆弱性的一面，更为各大城市轨道交通的消防安全敲响了警钟。
由于救援困难、消防和疏散条件较差使得单轨这种轨交方式易于被犯罪分子利用。
本文结合单轨技术的现状，对单轨消防及疏散隐患提出可能的改善意见和方式。
1.单轨简介
1.1.单轨的简介：
从1825年英国第一列单轨列车运营至今，单轨技术不仅有着悠久的历史，也有着各种突出的优势，噪音小、爬坡能力强、转弯半径小、占地面积小、抗震能力强、适合多种复杂地形，是轨道交通不可缺少的重要组成部分。
除了观光线路，在全球许多大城市都把单轨作为较大运量的公共交通方式，如日本、加拿大、中国、德国、巴西、美国、澳大利亚、马来西亚、韩国、印度等国家；
1.2.什么是单轨：
单轨铁路（Monorail）是使用单一的混凝土轨道的公共交通方式，主要应用于中等城市的特殊地形或者城市人口密集地区。
按照单轨走行部的结构，单轨可分为跨座式单轨（如图1所示）和悬挂式单轨（如图2所示）；跨座式单轨在载重上比悬挂式优势明显，是单轨主型车辆，目前全球有四家跨座式单轨车辆厂家，来自于加拿大、日本、马来西亚和中国。
图1跨座式单轨列车
图2悬挂式单轨列车
2.单轨火灾隐患分析：
2.1.轮胎火灾：
单轨的走行部有4个走行轮、4个导向轮和2个稳定轮，而且都是高压轮胎，如图3所示。
图3跨座式单轨走行部轮胎布置
轮胎具有高热值、高毒性、发烟量大等特点。
轮胎的引燃比较困难，100ml汽油点燃轮胎到开始快速燃烧需要3分钟时间，可是一旦点燃后，轮胎具有燃烧速率快、释放烟气量大、释热速率快的特点。
多个轮胎燃烧的热释放速率是随着轮胎数目增加呈阶梯增长，而非线性增长；
在实际运营中，单轨的轮胎火灾并非罕有，夏季是雷电的多发季节，单轨走行部分被雷电击中引发轮胎火灾并引燃整列车辆轮胎起火，造成巨大财产损失，甚至危及车厢内乘客安全。
2.2.电气火灾：
电气类火灾由电缆负载过热、电气短路、漏电等情况造成，多发生在电器柜和空调机内；
单轨在高空中运行，夏季暴露在日光下，比地铁车辆所承受的热负荷大很多，电气设备散热条件较差，更容易引发火情。
此外供电系统的接地性差，也是电气类火灾的隐患之一。
2.3.人为纵火：
近年来，人为纵火已经不是简单地由个人对社会不满而引发，而是有计划有预谋的带有恐怖主义色彩的纵火，因而会造成更大的成规模的人员伤亡，进一步会摄动社会安全感和制造社会恐慌心理，我们国家已经把防范恐怖主义纳入国家安全层面和范畴；
低闪电、高度易燃的液体类物质携带方便，易于混过安全检查，1升左右即可制造一场大火，引燃轨交车辆的内装和其他易燃物（主要是人群穿着的衣物），引发有机涂料、化学材料燃烧产生的有毒烟气，危及人员安全，而恐慌性踩踏也会造成巨大的人员伤亡。
人为纵火具备突发性和爆燃性，广大人民群众缺乏基本的消防知识和训练，一旦犯罪分子在高峰时段拥挤的车厢内得逞，产生的后果不堪设想。
3.单轨的救援和疏散方式（以重庆单轨车辆为样本）
3.1.基本情况：
单轨为高架PC轨道梁结构，不像地铁、轻轨或者有轨电车那样，打开车门就可以快速跳下后者跑下地面逃生。
尽管重庆单轨三号线创新性地发明了利用T字梁结构，安装横在两座轨道梁之间的检修通道，兼顾可以作为人员疏散通道，但从车门到检修通道的高度仍高达3100mm以上（如图4和图5所示），对于急于消防疏散的人群来讲，直接会形成二次伤害，必须借助梯子才能组织人员疏散；
图4跨座式单轨车辆地板和疏散通道高度示意
图5重庆的跨座式单轨列车在运行中
目前单轨车辆为单侧2扇门，且救援时只能单侧进行救援，相比地铁车辆4-5扇车门，疏散能力明显不足；每节车厢靠近车门的座椅下面有2套救生器材，有绳索和升降器。
3.2.纵向救援：
事故列车与同线救援车辆头尾连接，联通端部的紧急疏散车门，乘客通过扶梯从事故扯断不进入救援列车，完成救援（如图6所示）。
救援时间长，救援效率较低。
图6单轨纵向救援示意图
3.3.横向救援：
事故列车与异线救援车辆车门对齐，乘客通过水平扶梯搭桥从事故车辆单侧车门进入救援列车，完成救援（如图7所示）。
如果联通的车门数量多，那么救援时间较纵向救援会有所缩短。
图7单轨横向救援示意图
3.4.垂直救援：
3.4.1.事故车辆打开车门缓降装置，乘客通过缓降装置下降到地面或者紧急疏散（检修）通道（如图8所示）；垂直救援疏散时间较长，并需要依靠乘客自觉按秩序进入缓降装置，否则会大大降低缓降装置的效率，在紧急情况下老幼病残孕等人员无法使用；
图8单轨垂向救援示意图a
3.4.2.两端车站救援人员携带扶梯，徒步从疏散（检修）通道奔跑到达事故车辆车门下方，乘客通过扶梯下降到疏散通道，再等待后续救援（如图9所示）。
疏散时间取决于车站救援人员的反应速度和装备，以及现场组织能力。
图9单轨吹响救援示意图b
3.5.各种轨道交通模式的救援时间和自救方式对比：
3.5.1.自救方式对比：
如表1所示
表1各种轨交方式自救方式对比表
自救可能
自救行为
自救伤害
车门数量
自救通道
车辆地板距离疏散通道高度
地铁
√
跳下
手脚骨折，踩踏
8-10扇
两侧车门均可疏散
1200mm
有轨电车
√
跑下
脚扭伤，踩踏
2扇，车窄门宽
两侧车门均可疏散
350mm
单轨
╳
有限自救
重伤或死亡
2扇
单侧，只有2扇车门
3100mm
3.5.2.救援时间对比：
如表2所示
表2各种轨交方式救援时间对比表
逃生方式
自救时间
救援时间
疏散时间
备注
地铁
自救+外救
0
--
全列5分钟
两侧车门
有轨电车
自救+外救
0
--
全列3分钟
两侧车门
单轨
外救，基本无法自救
╳
＞10分钟
单节车辆10分钟
单侧车门
3.5.3.综上所述，根据单轨各种疏散方式的描述和演练实例，可以得出如下结论，单轨的消防应以等待救援为主、其他救援手段为辅。
4.国外单轨消防介绍：
4.1.单轨车辆生产厂家和火灾救援方式对比：
如表3所示
表3国外单轨厂家及火灾救援方式对比表
国家
最新线路
时间
车门距疏散通道高度
内装材料
报警系统
主动灭火系统
辅助设备
庞巴迪BOMBARDIER
加拿大
巴西圣保罗
2013年
650mm
普通材料
有
高压细水雾
无
日立HITACHI
日本
韩国大邱
2013年
无
玻璃纤维
有
细水雾
无
斯高米SCOMI
马兰西亚
巴西玛瑙斯
2014年
无
普通材料
有
高压细水雾
无
4.2.针对单轨消防缺陷的特殊性，如今各国都对单轨提出了更高的消防要求：
4.2.1.韩国2003年大邱地铁火灾造成198死146伤的惨剧，自此，韩国大幅度提高地铁车站设施和轨道车辆的防火等级，例如在地铁车辆内装中普遍使用耐温2000摄氏度以上的不燃无机陶瓷漆铝板材料。
在大邱轨道三号线引入日立单轨技术之后，韩国铁路研究院KRRI组织了详细的单轨防火调研报告和火灾试验，要求业主在大邱单轨车辆内装材料中使用玻璃纤维以提高耐火等级，同时增加细水雾主动灭火系统；
4.2.2.巴西因为举办2014年世界杯，这几年大张旗鼓地建设轨道交通，单轨因为复杂地势的适应性、建造周期短、施工队地面交通影响小等优势，成为几个大城市主要的轨道交通方式。
为了解决消防隐患，在庞巴迪和斯高米单轨车辆上均使用了火灾报警系统和全球最先进的高压细水雾主动灭火系统；
4.2.3.可以看到，单轨车辆使用高阻燃材料如无机陶瓷涂料、玻璃纤维材料增加车辆内装材料防火等级，延长车辆火灾轰然时间，保障人群有秩序疏散。
在韩国KRRI的测试报告中，使用陶瓷涂料内装车辆比普通内装材料车辆的轰然时间延长100分钟之多；
4.2.4.轨道交通车辆的主动灭火系统（如图10所示）是一个非常新兴的领域，而高压细水雾则以无可替代的优势成为唯一的可选方式。
不仅如此，在欧盟最新版本的EN45545、美国NFPA130：
14中，允许在安装主动灭火系统的车辆的线路中，可以降低线路防火要求和车辆内装材料的防火等级和要求，这进一步使得更多的轨道交通当局采用高压细水雾灭火系统。
2006年以来，高压细水雾灭火系统在全球轨道车辆中应用越来越广泛。
图10烟雾报警和高压细水雾图示
5.我国单轨消防和疏散改善建议：
5.1.根据单轨消防疏散以等待救援为主的特点，引入火灾报警和车辆主动灭火系统：
针对人为恶性纵火和恐怖袭击，加大对于乘客区的主动保护措施，在原有辅助消防疏散设施和装备的基础上，在乘客区加装火灾报警器，并联动主动灭火系统——即高压细水雾系统。
5.1.1.高压细水雾灭火系统的优势在于灭火剂是水，易于获取且环保清洁，以一列6编组的单轨车辆，仅用50-80升的水即可维持5-10分钟的喷放，整个系统重量仅为300公斤左右。
雾滴直径小于50μm的细水雾产生的巨大表面积能够充分与火场接触，吸收能量、减少对外辐射、加速烟气冷却、局部置换氧气；同时极低的水量不会对车辆电气产生影响，使火灾之后尽快恢复运营成为可能。
同时低水量也使轨道车辆即使发生报警误报现象，不会给乘客造成负面影响。
5.1.2.高压细水雾释放，在火灾初期对火场进行控制，快速降低局部温度和能量，降解有毒烟气，消除车厢内发生轰然的隐患，同时压制火场能量，大幅度降低燃烧条件（火源氧气供给和火场能量），避免回燃的发生。
5.1.3.高压细水雾作为一套安装在运行车辆上的系统设备，它必须遵循严格的国际标准，以及1：
1的实体火灾试验，确保其安全和有效性。
5.2.提高车辆内装防火等级，使用陶瓷无机涂层的铝合金内装也是一个全面解决单轨车辆消防缺陷的办法之一。
5.3.增加和完善走行部分的避雷设施，防止被雷电击中点燃轮胎进而威胁车厢内人员安全。
5.4.在电气和空调部分添加线性感应为主的火灾报警器。
由于这类火灾燃烧比较缓慢，可以使用辅助疏散方式和就地等待救援，当火灾危及车厢时，主动灭火系统会开始工作，保护乘客区安全。
2006年8月11日，在同样有着单轨结构的磁悬浮由于电气过热原因发生火灾，车内烟雾报警停车，乘客通过缓降装置紧急疏散，没有造成人员伤亡。
5.5.检修平台作为一条乘客的逃生通道，其必要性应在设计和建设中体现。
6.结语：
通过对单轨技术的消防隐患的归纳和总结，结合国外先进消防经验和理念，建议在我国单轨车辆开发中，进行高压细水雾主动灭火系统和内装无机陶瓷涂层的测试、试验和研究，找到一条符合中国国情和现状的消防解决方案，为广大人民群众更安全地出行提供保障。
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