上海市城市建设设计研究总院 上海 200125
摘要：上海市轨道交通徐家汇枢纽是地铁1号线、9号线、11号线的重要换乘节点，预计使用这一枢纽的人流每天达五十万人。防火安全己成为建设者面临的一个重要问题。本文运用疏散模拟程序SIMULEX对徐家汇枢纽方案的人员疏散时间开展模拟分析，研究模拟徐家汇枢纽在发生火灾时的人流疏散情况。结果表明，按建议的逃生设计方案，徐家汇枢纽方案在火灾工况下的人流逃生时间能满足国家规范要求，有效保障乘客安全。
关键词：轨道交通；徐家汇枢纽；火灾；疏散模拟
1 引言
火灾作为地下空间中发生灾害次数最多，损失最为严重的一种灾害，对其机理与防灾研究已成为相关学科研究的热点问题，引起世界各国的重视。
尽管我国己修建数量众多的地下工程，但却没有系统、完善的关于地下空间火灾的规范和标准，往往需要借用专用技术标准如《建筑设计防火规范》、《地铁设计规范》等。此外，关于性能化防火设计在地下空间火灾的应用仍处于初级阶段，尚未形成专门针对功能复杂的城市地下空间性能化设计指南。因此，随着地下空间开发的深入进行，地下空间防火安全己成为城市建设面临的一个重要问题。
2 工程背景
上海市轨道交通徐家汇枢纽方案是地铁1号线、9号线、11号线的重要换乘节点，估计使这一枢纽的人流每天达五十万人。必须为它提供一个安全的环境，体现以人为本、安全至上、面向未来、适度预留的设计理念。
三条轨道交通线形成以港汇广场为中心的总体平面布局，通过1号线西侧商场向下加层及利用港汇地下二层部分空间形成三线的付费区换乘大厅，9、11号线与1号通过换乘大厅付费区换乘，9号线与11号线实现节点换乘。
图1 徐家汇枢纽总平面图
3 逃生时间要求
下表分别给出了国标地铁设计规范及美国消防协会National Fire Protection Association(NFPA）发布的轨道交通系统的防灾设计标准130号（NAPA 130）有关地铁车站的逃生时间要求。
表1 逃生时间准则
NFRPA 130的逃生准则比国标严格，不建议直接用于徐家汇枢纽的设计，建议车站设计上必须满足国标的逃生要求，而NFPA 130逃生准则只作参考。
除时间要求外，根据《地铁设计规范》要求须假设其中的一条逃生通道因火灾而不能疏散使用的工况，同时参考NFPA 130的准则，假设疏散路径中一个自动扶梯因维修关系不能用作逃生使用的情况。以上两种要求均会同时在逃生模拟分析时一起考虑，设置相应参数。
4 火灾疏散模拟分析
从逃生分析角度看，徐家汇枢纽基本上可分为港汇广场内部换乘通道段及轨道交通车站段两大方面。逃生方案必须认真考虑枢纽的特性，例如客流量大且相互连接。如因车站火灾等单一事故而要求大规模的疏散，从而影响三线地铁及港汇广场的运营方式将不能接受。因此在本次的疏散方案设计上希望能控制疏散的规模，同时又保持合理的安全运营水平。
基于大型地铁枢纽设计，需要作重点逃生分析的区域如下：1)港汇广场地下换乘通道（付费区及非付费区）；2)9号线车站：3)11号线车站。1号线为已建车站，不再作分析。
为研究徐家汇枢纽在发生火灾时的人流疏散情况，运用疏散模拟程序SIMULEX 进行人员疏散时间模拟分析。根据NFPA 130之中的疏散要求，人员疏散的速度为1m/s,因此采用 SIMULEX计算程序可根据该步行速度设定人群速度。
4.1港汇广场地下换乘通遭（付费区及非付费区）
在港汇广场地下一层非付费区及地下二层付费区为三线地铁枢纽的集散及换乘通道。其中方案拟设置一个直径达30m的大型中庭将上下两层连通。但由于两层是不同的防火分区，因此在此处火灾时会以防火卷帘将其上下分开。同时按照国标规范及实际要求，需要在通道上加装防火卷帘。并在这两个地方需要作独立的逃生安排。在逃生通道布置时，建议利用港汇广场的部分楼梯逃生。这些楼梯在正常情况下不会用作地铁的正常运营通道，只有在地铁事故时才用于逃生。
港汇广场地下一层非付费区及地下二层付费区处于不同的防火分区，因此两区不会同时逃生。如港汇广场地下一层非付费区需要逃生时，共有四组楼梯可用作逃生通道直通地面，而且相对地下二层付费区离地面较近。但地下二层人员逃生时，只有三个楼梯可用，显然火灾发生在地下二层时所需的逃生时间远比地下一层长。因此在港汇广场地下换乘通道的逃生模拟时，只需对地下二层作分析，己足够反映该区域的安全性。
4.2地铁9号线车站
9号线车站是一座典型常规车站，站台层及站厅层通过自动扶梯和人行楼梯相连接。模拟过程中，根据9号线高峰客流量计算，主要的SIMULEX模拟输入设定如下：
表2 9号线车站SIMULEX输入设定
根据模拟分析结果，当车站需要逃生时，建议的逃生方案可在3分35秒内将所有下站台层人员疏散至上站台层。所有人员至站厅层则共需5分45秒，而车站的总逃生时间需9分28秒。参考11号线车站火灾模拟的分析结果，在最不利的情况下（稳态），车站内仍能 保持在远优于建议中的可接受维生环境内。虽然较NFPA130建议的6分钟的逃生时间长，但是乘客的安全还是能有效保障，仍可接受。
图8 11号线站厅层模型
5小结
针对上海市轨道交通徐家汇枢纽研究比选方案，运用疏散模拟程序SIMULEX分别进行地下换乘通道、9号线车站、11号线车站的人员疏散时间模拟分析，研究类似徐家汇大型地铁枢纽在发生火灾时的人流疏散情况。主要研究结论如下：
1）当大型枢纽的长大换乘通道发生火灾需要逃生时，提出的逃生方案能有效在3分4秒时间内将所有人员疏散至安全地区；
2）当9号线车站本体发生火灾需要逃生时，提出的逃生方案能在3分50秒内将所有站台人员疏散至站厅，而车站的总逃生时间为8分17秒。
3）当11号线车站本体发生火灾需要逃生时，提出的逃生方案可在3分35秒内将所有下站台层人员疏散至上站台层。所有人员至站厅层则共需5分45 秒，而车站的总逃生时间是9分28秒。
通过对上海市轨道交通徐家汇枢纽研究比选方案的得出，大型复杂的地铁枢纽火灾疏散可以在执行现行设计规范的基础上，同时开展计算机逃生模拟（Simulex）分析，实现先行对建筑方案进行科学化分析，可以为密集大客流的工程设计和建设先期提供可视化的优化建议和参考。
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论文作者:王卓瑛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/9
标签：枢纽论文; 地下论文; 车站论文; 火灾论文; 地铁论文; 徐家汇论文; 人员论文; 《防护工程》2018年第16期论文;