城市軌道交通車輛緊急疏散坡道技術研究

單玉兵 李 平

城市軌道交通車輛緊急疏散坡道技術研究

單玉兵1，2李 平2

（1.南京康尼機電股份有限公司，210038，南京；2.南京工程學院數理部，211167，南京∥第一作者，工程師）

城市軌道交通列車在運行過程中，難免會因故障或者突發性事件導致列車非正常停在隧道內或高架上。為解決故障或突發性事件發生時列車上人員的緊急逃生問題，系統地研究和分析了目前運用的車輛緊急逃生設備，針對現有緊急逃生設備存在的不足，提出了適合復雜車頭端面的折疊式緊急疏散坡道的解決方案，其實用性與可靠性均高于同類國內外現有產品。該技術方案已經推向市場，已應用于北京、上海等城市的多個城市軌道交通項目。

城市軌道交通；車輛；緊急疏散坡道

隨著近年來我國城市軌道交通的快速發展，城市軌道交通已成為人們出行的首選交通方式。城市軌道交通因其具有行駛范圍大、承載人數多等特點，使得列車的運行故障及事故往往會引起社會更廣泛的關注［1-2］。從被動安全角度來看，如何在列車出現故障或事故時，能有效地保護乘客免受或減輕傷亡的能力非常重要，保證乘客安全、快速撤離封閉狹小的空間區域是城市軌道車輛設計中需要重點考慮的課題［3-5］。

1 車輛緊急疏散技術現狀

城市軌道交通列車大多是在地下或高架上運行，當列車在運行中出現故障或事故時，即便是列車兩側的乘客車門能夠順利打開，乘客也無法在隧道或高架上迅速下車進入軌道區逃生。因此，設計時大多考慮在列車首尾設置逃生通道，即在列車首尾設置可以開啟的門，當出現緊急情況，乘客需要逃生時，乘客可由列車首尾開啟的車門撤離至軌道區域，等待進一步救援。

列車首尾開啟的車門撤離至軌道區域的主要方案有［6-7］：①在車輛地板與軌道之間，借用一個簡易可伸縮的梯子作為下車的臺階；②在車輛地板與軌道之間用一可折疊的臺階；③開啟翻開門后，通過聯動裝置將翻開的門變成可以下車的臺階；④開啟翻開門后，通過聯動裝置將翻開的門變成可以逃生的坡道。

以上幾種方案，在一定程度上解決了應急狀態下，疏散人員的需要，但均存在一定的局限性。方案①中，乘務人員打開緊急逃生門后，將梯子拿出并展開，一端鉤住車輛端部，另一端搭在軌道區域。但在緊急狀態下，很難做到每一個動作都不出錯，當大量乘客涌向車輛端部，很有可能出現，在梯子尚未安裝到位時，乘客已經被擠出車輛而墜落軌道區。即便乘務人員將梯子安裝到位，用這種梯子逃生，乘客只能一個一個地按次序下車，在緊急情況下，很容易出現踩踏事故，造成二次人員傷亡。方案②中，折疊臺階解決了需要手工安裝梯子的不足，但是逃生臺階容易使人摔跤，特別是車輛在隧道中出現故障時，昏暗的視野容易出現踩踏事故。同時在設計中，折疊臺階會占據較大的駕駛室空間，且由于是結構較強的金屬臺階，打開臺階需要較大力量才可完成，有時需多人才能完成。方案③中，駕駛室前面的門向下翻轉，翻轉后，形成逃生臺階，該方案較方案②來說，在臺階打開效率上有了較大的提升，而且較為方便。由于臺階集成在緊急逃生門背面，占據駕駛室空間較小。但是，在逃生過程中依然會出現逃生效率不高以及臺階出現踩踏事故的風險。方案④是較為先進的應用方案，將緊急逃生門向下打開后，自動展開成兩倍于門體長度的坡道，在滑輪組件的拉動下，將隱藏在門下部的坡道面板平鋪到門體框架上，從而形成一個平緩的行走坡道，一直從車端部延伸到軌道區。相對復雜的伸展機構，該方案打開效率極高，僅需十幾秒就可以完成坡道的打開與鋪設工作，且整個過程只需要人工操作一次即可。

通過構建緊急逃生坡道逃生，逃生效率及安全性都有了極大的提升。仿真計算表明，采用該方案，可以在半小時內完成全列車的人員疏散，且大大降低因臺階問題而導致踩踏事故的二次風險。但是，該方案一般只適應車頭為比較規則的矩形形狀的車頭，且與地面形成的夾角較大（接近垂直）。而現在車輛設計考慮風阻與美觀因素，車頭多設計為流線型，車頭為曲率較大的曲面，導致車頭緊急逃生門形狀不規則，且車頭空間較小。因此，方案④很難在這樣的列車上應用。另外，方案④尚處于專利保護期內，要使用該技術需要與權屬方進行溝通，獲得授權。

2 車輛緊急疏散坡道新技術研究

2.1 基本技術參數

（1）環境、溫濕度，為城市軌道交通車輛運行環境。

（2）當坡道展開時，緊急通道與軌道面形成的夾角為18°±2°，這是業主方經過實驗驗證后得出的安全通過角度。

（3）坡道長度與折疊寬度為坡道折疊后的最大高度，否則會影駕駛員響視線，或受車頭空間限制。

（4）承載，是考慮在逃生狀態下單位面積上所能承受的質量，主要是以人數為參考。

（5）沖擊與振動，為車輛零部件統一要求。

（6）運行，在故障狀態下，沒有動力與照明，因此，疏散坡道應考慮為手動操作。但是，緊急情況下，既要打開逃生門，又要啟動疏散坡道，對操作人員要求偏高，同時，易出錯，所以，只要求操作人員把門打開，而坡道在門開到位后，通過機械聯動方式自動打開，而不需要操作人員干預；但同時要考慮其本身鎖閉的可靠性，即在車輛正常運行時，坡道必須可靠鎖閉。

（7）所謂可以重復使用，是考慮坡道在展開后，不受到任何損傷，且易于回收，因此，在設計時，需要考慮回收裝置。

通過對目標軌道車輛進行分析，本方案緊急疏散坡道的基本技術參數如表1所示。

2.2 基本功能設計

考慮到空間及緊急情況逃生坡度問題，緊急疏散坡道采用三折或三折以上的折疊設計方案。城市軌道交通列車的運行環境特殊，對其緊急疏散裝置的基本功能要求如下：

表1 緊急疏散坡道基本技術參數

（1）為保證車輛在運行過程中緊急疏散坡道不能被打開，應考慮設置鎖閉裝置。

（2）在緊急逃生門打開后，緊急疏散坡道應能自動打開，則設計中應考慮門開到位后，鎖閉裝置自動解鎖，同時通過設置儲能裝置促進緊急疏散坡道自動伸展。

（3）基于打開過程的平緩要求，應考慮設置緩沖裝置（或與儲能裝置一并考慮）；為能夠快速、方便回收，以利重復使用，應設置回收裝置。

2.3 實施方案

折疊式緊急疏散坡道采用三級折疊機構組成。坡道完全折疊后，固定于緊急前門的前面，占用空間較小，不影響緊急前門窗戶的可見度；在緊急情況下，打開緊急前門，解開緊急疏散坡道的鎖緊裝置，疏散坡道自動打開，完全展開使其末端處于距軌面80 mm處，乘客可以方便地從距軌面1 100 mm的車上快速下車。圖1為緊急疏散坡道的三維方案圖。

在緊急疏散坡道展開后，兩側設有安全軟扶手，可保證乘客疏散時的安全。設計時充分考慮到緊急疏散坡道的安全性和可靠性，對設備整體的靜態承載性能進行了力學計算和安全性校核，均滿足使用要求。

圖1 緊急疏散坡道的三維方案圖

3 車輛緊急疏散坡道樣機的試驗驗證

對車輛緊急疏散坡道樣機從基本功能、通過能力、載荷狀態、耐久性以及沖擊振動等多個方面進行了定型試驗驗證（見表2）。

對樣機通過表1所示的5個方面的綜合性試驗驗證可知，緊急疏散坡道（實物圖見圖2）可以滿足既定的技術要求和實際的使用要求。

新型折疊式緊急疏散坡道研究成功后，先后在北京、上海等城市的軌道交通項目上廣泛應用，產品的便捷性、安全性、可靠性得到了運營商的一直好評。基于這一設計，正在研制相關衍伸產品，為更大范圍推廣應用提供技術儲備。

表2 緊急疏散坡道的試驗驗證內容、目的與結論

4 結語

新型折疊式緊急疏散坡道的設計，全面分析考慮了各種城市軌道車輛緊急逃生技術、環境、車輛設計及運營商的相關要求，通過側開平行擺動式技術，構建了外擺式緊急疏散門，適應了各類造型復雜車頭工況下緊急疏散坡道的快速打開。坡道采用自動展開設計，方便了乘客的快速疏散。通過分級拉桿式設計，使緊急疏散坡道承載能力強、穩定性高，同時拉桿在坡道兩側形成了扶手，使乘客在下坡疏散過程中更為安全。三節折疊式緊急疏散坡道，也充分節省了車內空間。新型折疊式緊急疏散坡道的研發成功不僅打破了國外技術的壟斷，也解決了國外產品的不足之處，大幅提高了國產產品的市場競爭能力和市場占有份額，為城市軌道交通車輛緊急逃生產品的多元化選擇提供了技術保障。

圖2 折疊式緊急疏散坡道實物圖

［1］ 羅俊金.城市軌道交通突發事件應急疏散的研究［J］.建筑工程技術與設計，2016（22）：1607.

［2］ 陳利安.城市地鐵突發事件應急救援系統與人員安全疏散研究［D］.武漢：中國地質大學，2008.

［3］ 賀晉平.城市軌道交通應急疏散支持系統的研究［D］.武漢：華中科技大學，2008.

［4］ 殷瑞忠，俞太亮.地鐵車輛的緊急疏散門系統［J］.現代城市軌道交通，2007（4）：28-30.

［5］ 石芳.地鐵車輛緊急疏散門系統方案設計分析［J］.科技與創新，2016（6）：118-119.

［6］ 夏國偉.地鐵車輛緊急疏散門系統結構分析［J］.科技創新與應用，2017（7）：79.

［7］ 杜兆波，李淑俊.地鐵車輛緊急疏散門系統結構研究與選型建議［J］.鐵道機車車輛，2012，32（4）：65-68.

［8］ 盧文龍.城市軌道交通應急疏散的研究［D］.北京：中國鐵道科學研究院，2012.

［9］ 邢湘利.城市軌道交通應急疏散能力研究現狀的探討［J］.才智，2013（7）：319.

Research on Emergency Escape Ramp Technology for Urban Rail Vehicles

SHAN Yubing，LI Ping

Due to technical failures or emergencies,urban rail transit vehicles will stop abnormally inside tunnels or on viaduct bridges.In order to solve the problems of passenger and crew evacuation during emergencies,the evacuation system currently used in operating vehicles is systematically studied and analyzed，a new technical solution of folding emergency escape ramp adaptable to complicated car head face is proposed，in view of the insufficient emergency evacuation devices at present.The new solution is better than the products of this kind in the world in terms of availability and reliability，and has been applied to the market of urban rail transit vehicles in Beijing，Shanghai and other major Chinese cities.

urban rail transit；vehicle；emergency escape ramp

U270.38+9

10.16037/j.1007-869x.2017.11.022

First-author′s address Nanjing Kangni Mechanical&Electrical Co.，Ltd.，210038，Nanjing，China

2017-04-25）