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第三届铁路隧道年会论文集 88 2005-12 隧道防灾救援技术研究 高菊如 徐辰丁 文志勇 涂文轩 （中铁西南科学研究院 成都西月城街 118 号 610031） [摘 要] 本文对 20 世纪 50 年代以来，世界范围内的主要隧道火灾及我国 20 世纪后期有关隧 道防灾救援技术方面的研究进行了简要的回顾，并根据当前隧道防灾救援所面临的 新形势提出了隧道防灾救援技术方面尚待研究解决的新课题，介绍了我国对部分研 究新课题的初步探索情况。 [关键词] 隧道火灾 防灾救援技术 1 引言 截至 2003 年底，我国已建成铁路隧道 7400 多座，总延长 4200km；公路隧道 1970 多 座，总延长 1000km。随着国家中长期铁路 网规划的审议并获得通过，我国铁路建设迎 来第二个高峰，隧道的数量和长度将随之快速 增长。其中，铁路隧道总延长预计将以每年 300km 的速度增长，而公路隧道预计将以每年 150km 的速度增长。同时，单座隧道的长度记 录也在不断地刷新。如年底将建成的号称亚洲 第 一 长 山 岭 隧 道 的 “ 乌 鞘 岭 ” 隧 道 ， 全 长 20.05km，而在建的石太客运专线太行山隧道， 全长将达 27.895km。面对此种形势，对隧道的 火灾事故及其防灾救援技术的研究现状进行一 次较为系统的回顾，明确当前亟待研究和解决 的防灾课题对于保障铁路运输的安全和铁路运 输市场的快速、 健康发展无疑具有重大的意义。 2 隧道火灾事故 据不完全统计，到目前为止国内外铁路 隧道火灾多达数十起，造成了严重的人身伤亡 和巨大的经济损失以及难以估量的恶劣社会影 响。表 1 列出了 1947 年至 1996 年间国内外发 生的部分铁路隧道火灾事故的情况。 国内外部分铁路隧道火灾事故一览表 表 1 序 号 隧 道 名 称 列 车 类 型 时 间 中 断 行 车 时 间 伤[亡] 人数 1 丰沙线 46＃隧道 0211 次货物列车 1976.3.23 54h 34 min 无 2 宝成线 140＃隧道 1111 次货物列车 1976.10.18 382h 15min 23[75] 3 陇海线十里山 2＃隧道 1818 次货物列车 1987.8.23 201h 56min [2] 4 襄渝线梨子园隧道 0201 次货物列车 1990.7.3 550h 54min 14[4] 5 京广复线大瑶山隧道 247 次旅客列车 1991.7.18 不祥 20[12] 6 青藏线 18＃隧道 084 次货物列车 1992.9.15 82h 19min 无 7 西延线蔺家川隧道 3161 次货物列车 1993. 6.12 579h 17min 10[8] 8 日本生驹山隧道 1452 次旅客列车 1947.4.16 不祥 73[28] 9 日本 18＃隧道 旅客列车 1956.3 不祥 42[1] 10 日本奥白瀑布石北隧道 旅客列车 1961.1 不祥 不祥 第三届铁路隧道年会论文集 89 2005-12 续上 序 号 隧 道 名 称 列 车 类 型 时 间 中 断 行 车 时 间 伤[亡] 人数 11 美国赫德森河河底隧道 通勤车 1969.5 不祥 8[1] 12 日本北陆隧道 501 次旅客列车 1972.11.6 21h 32min 715[30] 13 美国康贾斯隧道 货物列车 1974.6.6 不祥 不祥 14 美国旧金山海湾海底隧道 117 次旅客列车 1979.1.17 7h 24min 17[1] 15 英国萨米特隧道 6M08 次货物列车 1984.12.20 不祥 16 日本生驹山隧道 旅客列车 1987.9.21 不祥 48[1] 17 英法海峡隧道 1996.11 2.1 英法海峡隧道火灾 1996 年 11 月 18 日晚 9 时许，一列由 29 节运载卡车的货车组成的高速列车，从法国驶 往英国。当列车还未全部进入隧道时，两名法 国工作人员便发现该列车的一节车辆正在冒 烟，并立即报告了控制中心，但此时已经无法 阻止列车进入隧道。火势随着列车的运行快速 发展，在驶入隧道约 2km 处时，隧道内的火灾 报警器开始报警。由于按照规定，列车不能退 出隧道，所以该列车只得继续前进，力争将列 车驶出隧道后再进行灭火（全程仅需 20 多分 钟） 。但当列车驶到距入口 17km 处时，司机室 内的信号灯显示列车桥板脱落。为了避免列车 继续行驶而发生失控撞车，按照紧急事故应急 程序，列车立即停止，紧急通风系统及所有应 急措施也相应启动。 34 名乘客及司乘人员在安 全系统的协助下，顺利地通过人行通道进入了 服务隧道，再经人行通道进入对面的运行隧道 内， 乘坐从英国方向驶来的救援列车撤出隧道。 此次火灾事故由于隧道防灾设施的齐全和扑救 的及时，没有造成人员伤亡，但造成了重大的 财产损失，隧道内的许多设备都遭到了严重破 坏，几百米长的拼装式钢筋混凝土衬砌被迫更 换，隧道在约半年时间内不能正常运营等。英 法海峡隧道的这次火灾是铁路隧道发生的具有 代表性的一起火灾事故。 2.2 襄渝线梨子园隧道火灾 1990 年 7 月 3 日 14 时 56 分，安康铁路 分局管内襄渝线梨子园隧道内发生了 0201 次 货物列车爆炸，发生重大火灾事故。 0201 次列车编组 55 辆，其中 46 辆汽油 罐车，棚车、敞车和守车 9 辆，总重 3379t， 由安康机务段韶山 1 型 605 号机车牵引。该次 列车自花楼坝站 14 时 45 分开，14 时 56 分行 至梨子园隧道内发生爆炸火灾事故。事故发生 后， 列车在隧道内分离成两段 机车至 27 位车 为第一段，28 位车至守车为第二段。这次事故 是我国隧道火灾事故当中较为严重的一次，造 成的直接经济损失约 500 万元，并造成 4 人死 亡，14 人受伤。 2.3 隧道火灾的特点 通过大量的对隧道火灾案例的统计分析 和隧道火灾的试验研究可以发现隧道火灾与其 它火灾有明显不同，具有如下一些特点。 （1）火灾发展迅猛。 隧道内火灾发生后 10s， 火源强度已充分 发展，7min 左右便发生轰然，约 10min，顶板 温度即达到 1200℃左右。 （2）火灾传播距离长。 由于火灾中产生的炙热气流可顺风传播 很远，而炙热的气流一旦遇到易燃物就将很容 易燃烧，这样，火源就很容易从一节车厢传播 到另一节车厢。试验中观测到的最远传播距离 是洞径的 50 倍左右。 （3）消防救援难度大。 由于隧道是一狭长的地下空间，一旦发 生火灾，消防救援工作只能从隧道两端入口处 着手，而隧道内火灾产生的高温、有毒气体和 第三届铁路隧道年会论文集 90 2005-12 浓烟所造成隧道火灾消防救援的难度较其它火 灾困难许多。 3 我国铁路隧道防灾救援技术研究的概况 隧道火灾是影响铁路安全运输的重要因 素，而隧道火灾有其自身的许多特点，要掌握 隧道火灾发生、发展的规律，做好隧道火灾的 防范等工作就必须进行有针对性的系统研究。 20 世纪后期，我国铁路隧道的防灾救援 技术研究大致分为四个阶段。 第一阶段，1987 年～1990 年 当时，在经历了 1987 年 8 月 23 日天兰 线十里山二号隧道火灾扑灭教训后，举世瞩目 的大瑶山隧道即将投入运营，为保障线路运营 的安全，避免大瑶山隧道发生类似的火灾，长 隧道的消防研究工作第一次摆在了广大科技工 作者的面前。 1987 年铁道部科学研究院西南研 究所首先向铁道部科技司申报了“长隧道火灾 报警与消防方法的研究”项目， 得到了铁道部各 级领导和部科技司的支持， 1988 年列为铁道科 技发展计划衡广线大瑶山“长隧道养护维修与 管理方法的研究”中的一个分项目 （铁道部科学 研究院西南研究所主持、铁道部广州铁路局科 研所、 铁道部科学研究院铁建所参加） ， 其主要 研究内容是长隧道消防方案论证； 消防方法； 1 3 模型试验；设计、制造活动式隔断灭火装置 并在单线隧道中进行 1l 灭火试验；提出大瑶 山隧道消防系统的设计及经费概算等。至此， 中国铁路隧道消防技术的第一个研究课题诞生 了。但由于课题研究内容丰富，属于多学科系 统工程，许多问题必须分成若干子项并经过多 次试验研究才能有所认识。另外，经费上也存 在很大缺口，难于达到课题预期目标。经有关 部门批准，1990 年 8 月课题工作暂告结束，取 得了阶段研究成果。 第二阶段，1989 年～1991 年 这一时期，开展了有关“长隧道火灾救援 列车”方面的调查研究和项目论证工作。 由于在每座隧道中均设置固定式消防设 施极不经济，1989 年，宝鸡工程机械厂、长沙 铁道学院、武汉工程机械研究所受铁道部委托 首先开展了长大隧道列车火灾救援问题的调研 工作，当年 11 月完成了调研报告“关于用救援 灭火列车扑救长大隧道火灾的意见”， 报告认为 在长大隧道或隧道群的两端设置可移动的救援 灭火列车是扑灭隧道火灾有效可行的措施之 一。 之后的 1990 年 6 月， 当时的铁科院西南分 院受铁道部的资助开始了“长隧道火灾救援列 车”的可行性论证工作，1991 年 6 月完成了“长 隧道火灾救援列车可行性论证报告”， 报告确定 了长隧道火灾救援列车应有的技术功能及所需 配套的相应设备。 第三阶段，1992 年～1995 年 这一时期除进一步开展有关“长隧道火 灾救援列车”的研究“长隧道火灾移动式救 援列车初步设计方案的研究”以外， 还分别进行 了“长隧道消防常备技术措施的设计研究”和 “运营隧道消防技术条件”的研究。 第四阶段，1994 年～1996 年 铁道部科技发展计划于 1994 年 4 月设立 了 6 个子项委托铁科院西南分院等单位进行研 究，它们分别是D 子项隧道火灾事故发 生的原因（92G19D） ，主要进行模拟试验， 调查研究隧道火灾（特别是油类火灾）发生的 原因及基本规律。E 子项隧道油类火灾封 堵现场快速检测及防范措施（92G19E） ，通 过油类物质在室内和地下巷道中封闭不完全燃 烧，快速检测燃烧中产生的主要有害气体及其 对人体危害，研究快速检测方法及配套仪器， 编制快速检测手册和现场操作手册。F 子项 火灾隧道洞口的简易封堵灭火方法及设备 的研究设计（92G19F） ，通过巷道火灾模拟 试验，比选简易、快速地封堵隧道洞口的灭火 方案，研究简易封堵设备的主要功能和技术参 数，进行设备技术设计。G 子项隧道自反 应灭火器具的研究（92G19G） ，通过灭火器 具对隧道中火灾的温度、烟尘和光感因素，识 别火灾发生地点，试验研究隧道中的移动式悬 挂自反应灭火装置初型。H 子项长隧道熔 缆式定温自动报警系统（92G19H） ，利用熔 缆中线路在受局部高温溶化短路的特性进行隧 道火灾探测，研制采用恒流源驱动和计算定位 第三届铁路隧道年会论文集 91 2005-12 检测系统。I 子项隧道衬砌结构火灾损伤 评定方法及加固措施的研究（92G19I） ，通 过模拟隧道中火灾试验对衬砌结构损伤进行了 各种探测并分级提出衬砌结构各级损伤的加固 措施。 4 隧道防灾救援面临的新形势 21 世纪之前有关隧道防灾救援的一系列 研究对于保证我国铁路隧道的运营安全起到了 非常积极的作用。但近年来，由于铁路运输的 发展和变化，隧道的防灾救援面临着许多新的 情况。 （1）隧道长度不断增加、长大隧道比例 不断加大 纵观世界各国，20 世纪之后新建的铁路 隧道普遍超过 20km。如我国的乌鞘岭隧道 20.05km，太行山隧道 27.895km，西班牙的瓜 达拉玛隧道 28km，瑞士勒岐山隧道 34km，瑞 士圣哥达隧道 57km 等。表 2 在一定程度上反 映了我国隧道长度增长的趋势。而长大隧道在 我国隧道建设中的比例也呈快速增长之势。仅 以 20 世纪 90 年代为例， 这一时期共修建长 8～ 10km 的隧道 3 座，10km 以上隧道 3 座，3km 以上单线隧道 66 座， 1km 以上双线隧道 43 座， 为以前各年代所未有。 我国部分长隧道情况一览表 表 2 序号 隧道名称 所在线路 隧道长度（m） 建成年份 1 云台山Ⅱ线 候月 8178 1996 2 米花岭 南昆 9392 1996 3 秦岭Ⅰ线 西康 18456 2000 4 乌鞘岭 兰新 20050 2005 年底 5 太行山 石太 27895 在建 （2）隧道的环境条件差异加大 由于西部大开发战略的实施和我国东部 地区经济的持续、快速发展，我国铁路网的覆 盖面积和密度均在不断加大，由此导致隧道分 布的地域更加广泛，加之全国范围内气候等自 然条件本身有着很大的差异，这就造成了隧道 环境条件的差异日益加大。 （3）列车运行速度不断提高、运行间隔 时间进一步缩短 我国铁路提速的帷幕自 1997 年 4 月 1 日 起正式拉开， 目前已进行了前后共五次大提速。 预计在明年的4月份或10月份铁路第六次提速 后，列车时速将达到 200km，待全国铁路第六 次大面积提速后，时速 120 公里以上的线路延 展长度将达到 22000 多公里， 其中 5300 多公里 将达到时速 200 公里，列车运行间隔也将进一 步缩短。而国家中长期铁路网规划建设的客运 专线，其客车速度目标值远期更达到每小时 300 及 350km。 5 隧道防灾救援技术研究的新课题 新形势下，铁路的安全运输对隧道的防 灾救援技术提出了许多新的课题，这些课题主 要涉及 （1）严寒区隧道火灾报警系统 目前，由于隧道分布地域更广，隧道防 灾救援的环境条件差异加大，适合于寒冷地区 使用的隧道线型感温火灾报警系统比较缺乏。 现有的分布式光纤火灾探测器的铺设长度较 短， 无法满足越修越长的隧道火灾报警的需要。 因此，有必要开发更多、更好的适合于低温环 境下可靠工作的隧道火灾报警系统。 （2）特长隧道火灾灭火系统 国外已经开展了大量对细水雾灭火系统 的试验研究工作，该系统作为控制和扑灭油类 等液体燃料火灾的有效措施已在国外的隧道消 防上得到了应用。将该系统作为油类火灾消防 策略当中缩小封堵空间的一项技术措施无疑有 第三届铁路隧道年会论文集 92 2005-12 着良好的应用前景，但目前国内对其研究的广 度和深度还不够，更缺乏在隧道消防中使用的 经验， 故有必要加强对此项技术的研究和试验， 以期为长大隧道的消防救援提供更好的技术措 施和手段。 （3）“定点”消防策略 “定点”消防与疏散是特长隧道防灾救援 的一项重要技术措施，简易形式的“定点”较适 合当前我国的国情，但随着国力的增强和隧道 长度的不断增加， 科学合理、 设施完备的“定点” 将是必然的选择。因此，加强“定点”的消防与 疏散策略实施条件的研究，加强定点结构与形 式变通设计的研究具有重要的意义。 （4）着火列车安全运行时间 掌握着火列车安全运行时间是进行隧道 “消防定点”设计及整个隧道防灾救援设计的基 础，因此，必须加强国产各类型列车着火后继 续行驶时间或距离的研究，获得第一手的试验 数据，为“定点”和整个隧道的防灾救援设计提 供更加科学的依据。 （5）隧道专用消防救援列车 隧道专用消防救援列车是隧道消防的一 项经济有效的技术措施，这在国外的消防实践 中已得到了证明，国内也曾对其进行了较为系 统的研究，并取得了一定的成果，但由于各种 原因至今仍未能服务于我国隧道的消防工作。 因此，建议立项进行更深入的研究并力争将研 究成果转化为科技产品，服务于隧道的防灾救 援。 （6）隧道消防设计规范 我国隧道建设长度增长很快，而与长大 隧道或隧道群相适应的消防设计规范尚未建 立，在既有的相关规范中也未涉及。此外，一 些基础数据也很缺乏。因此，必须加强长大铁 路山岭隧道或隧道群防灾救援系统的研究，集 中人力和物力进行实体模型的火灾试验研究， 研究建立我国的隧道火灾风险评估方法和隧道 火灾损害评价体系，确定不同类别隧道的最低 安全水平，制定全国统一的隧道安全标准和长 大铁路山岭隧道或隧道群的消防设计规范及管 理规定，为经济合理的设置隧道防灾救援系统 奠定基础。 6 隧道防灾救援技术新课题的初步探索 显然，在当前铁路大发展的新形势下， 只有充分作好隧道防灾救援方面的研究工作， 特别是加快对隧道防灾救援技术新课题的研究 力度，才能更有效地避免长大隧道及隧道群火 灾事故的发生，避免隧道火灾事故带来的一系 列严重后果，适应隧道防灾救援的新特点和新 要求。 目前，国内主要以中铁西南科学研究等 科研机构为主体初步开展了对隧道防灾救援技 术新课题的研究。 中铁西南科学研究凭借在铁路隧道防灾 救援方面的丰厚积累自 20 世纪后期以来， 先后 为秦岭隧道、乌鞘岭隧道和太行山隧道等许多 国内知名的长大隧道提供了防灾救援方面的技 术咨询。 并通过“特长隧道运营综合防灾技术应 用方案的研究”、“太行山隧道防灾救援与安全 疏散技术研究”和“乌鞘岭隧道运营防灾（火） 及救援系统研究”等一系列课题的研究， 对隧道 防灾救援新课题中的部分内容如严寒区隧道火 灾报警系统、特长隧道火灾灭火系统和“定点” 消防策略等进行了一些初步的研究和探索，同 时也为这些知名隧道的防灾救援提出了许多有 针对性的建议，为这些隧道的安全运营提供了 一定的技术保障。 7 结 论 （1）在隧道越修越多、越修越长、行车 速度越来越快的新形势下， 隧道一旦发生火灾， 后果不堪设想。因此，隧道防灾救援的设置是 非常必要的。 （2）隧道防灾救援技术的研究是一个综 合性强、涉及面广的重大课题，必须进行广泛 深入的研究，并逐步形成规范，以便更好地为 铁路的运输安全提供技术保障。 第三届铁路隧道年会论文集 93 2005-12 参考文献 [1] 中国铁路隧道史.北京中国铁道出 版社.2004.3 [2] 陈宜吉.隧道列车火灾案例及预防. 北京中国铁道出版社.1997.10 [3] 涂文轩.我国铁路隧道消防技术的 研究.消防技术与产品信息1997.733～35 [4] 高菊如，涂文轩，徐辰丁. 太行山 隧道防灾救援与安全疏散技术研究报告.中铁 西南科学研究院.2005.1 [5] 高菊如，徐辰丁，涂文轩.乌鞘岭隧 道运营防灾（火）及救援系统研究报告. 中铁 西南科学研究院.2005.11 作者简介 高菊如，女，1963 年出生于四川成都， 中铁西南科学研究院副总工程师， 教授级高工； 联系电话028-86649202，13980091076；单位 地址四川省成都市西月城街 118 号；邮编 6100311。