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极端天气下城市轨道交通防汛安全措施研究
刘欢
北京市地铁运营有限公司运营三分公司
引用格式：刘欢.极端天气下城市轨道交通防汛安全措施研究[J].中国防汛抗旱，2023，33（1）：80-84.
摘要：极端恶劣天气对城市轨道交通运营安全产生严重影响。为提高轨道交通运营安全主动防控水平，以郑州地铁5号线2021年“7·20”重大事故为基础，分析事故原因，阐述城市轨道交通防汛工作重点任务及雨天面临的风险，从预警响应机制、风险隐患管控、应急处置等方面详细梳理防汛措施，针对防汛措施存在的不足，从挡水设计、险情感知、联动处置等方面给出优化建议，以期提高城市轨道交通应对恶劣天气的防控能力，保障运营组织安全。
关键词：城市轨道交通；车站；防汛
0 引 言
全球气候变化正在加剧，气候变化诱发极端天气，部分城市强降水及其诱发的洪水事件增加。近年来武汉、北京、郑州等多个城市因暴雨发生严重内涝，致使部分区域出现严重积水，城市排水管网设计规划能力无法满足排水需求，导致道路积水倒灌进车站，城市轨道交通车站或线路受到影响。2012年7月21日北京特大暴雨，造成部分轨道交通地下车站进水，严重影响了市民出行；2021年7月20日郑州地铁5号线列车因特大暴雨进水受淹，造成 14 名乘客不幸遇难。随着各城市轨道交通路网不断发展，乘客出行对轨道交通愈发依赖，尤其是下雨、下雪等恶劣天气时，由于路面交通湿滑、拥堵，轨道交通客流需求增加，此时轨道交通的运营安全、平稳变得至关重要。
陈波从对象、人员、物资、 培训等方面进行地铁防汛工作措施的总结探讨；叶健、聂景东对保证汛期地铁人员及设备安全方法进行探讨；柏喜红等结合地铁淹水事故，从外部、内部环境两个角度分析雨天对地铁运营的影响；周顺基于IC卡刷卡数据对雨天轨道交通客流波动开展研究；田二亮开展了防汛设施机械自动化研究并提出设计方案。本文探讨城市轨道交通既有防汛工作措施的同时，提出未来对防汛工作的优化建议，以期提高极端天气情况下城市轨道交通运营保障与应急救援能力。
1 典型事故分析
1.1 事故经过
2021年7月20日，河南郑州持续极端特大暴雨，致郑州地铁5号线五龙口停车场及其周边区域发生严重积水，积水冲垮出入场线挡水墙进入正线区间，导致5号线一列车在沙口路站—海滩寺站区间内迫停，车厢乘客被洪水围困。
1.2 事故原因分析
2022年1月，国务院防灾调查组发布了河南郑州“7·20”特大暴雨灾害调查报告，结合报告分析事故原因如下：
（1）停车场设计违规。相关单位为了物业开发将五龙口停车场运用库东移30米、地面布置调整为下沉1.97米，使停车场处于较深的低洼地带，导致自然排水条件变差，不符合《地铁设计规范》（ GB 50157—2013）相关规定，属于重大设计变更，但未经上报审批。
（2）挡水围墙建设质量把关不严。建设单位用施工临时围挡替代停车场西段新建围墙，长度占四成多，几乎没有挡水功能，施工期间，围墙未按图纸做基础。
（3）隐患排查、风险评估不足。运营单位对于五龙口停车场围墙的隐患未能有效排查，对该隐患未制定有效的监控措施。面临暴雨过程长、总量大的极端天气及恶劣环境下，郑州地铁运营单位未能对面临的风险有效评估，以至于造成后续应急处置不力。
（4）预警后未及时响应。气象部门多次发布暴雨红色预警后，地铁运营单位未按有关预案要求加强检查巡视，在五龙口停车场多处临时围挡倒塌、地铁5号线多处进水的情况下，未成立相应指挥机构，缺乏线网控制中心总指挥以及现场指挥。
（5）应急救援不得力。运营单位未及时发布线网停运指令，造成列车因失电迫停，乘客被困车厢后，消息未能及时上报，未及时组织力量启动疏散，延误救援时机。
（6）行车指挥调度失误。涝水冲倒五龙口停车场出入场线洞口上方挡水围墙、急速涌入地铁隧道后，因道岔发生故障报警，列车在海滩寺站停车，在没有了解险情的情况下调度员继续放行列车。水淹过轨面后，司机按照规定停车，但调度员在未研判现场险情的情况下，令列车退行约30米后列车失电迫停，导致列车所在位置标高比原位置标高低约75厘米，增加了车内水深，加重了车内被困乘客险情。
2 轨道交通防汛工作
2.1 防汛工作任务
防汛是人们对于季节性洪水进行的安全防范活动，即为防御洪水，预防或者减轻洪水灾害所进行的各项工作。
城市轨道交通防汛工作贯穿“雨前、雨中、雨后”3个阶段。雨前需要对各类防汛隐患进行排查整治，制定应急预案、加强培训和演练，为隐患部位配置有效的挡水、排水物资，根据降雨情况及时发布预警信息；雨中启动预案，加强现场巡视巡查，及时加装挡水设施预防雨水倒灌，雨水倒灌后及时排除积水，及时根据险情调整线路、车站运营组织；雨后做好总结，及时更新隐患数据库，完善应急预案，补充应急物资。
2.2 面临的风险
城市轨道交通车站分为地下站、地面站、高架站，雨天时对不同类型车站均带来不同程度的风险，同时车辆段（停车场）同样面临风险。
（1）车辆段（停车场）积水。短时强降雨时，地势低洼或周边市政排水能力不足等原因会造成积水灌入。
（2）异物侵限。一般暴雨将伴随大风，易造成高架线路周边树木弯折、建筑设施脱落等导致异物侵入限界，影响列车正常运行。
（3）车站发生雨水倒灌。地下站、地面站出入口、疏散通道、直梯等部位易发生雨水倒灌，造成站厅、站台积水。
（4）车站站前广场积水。站前广场因地势低洼易积水，积水后影响乘客正常进出站。
（5）车站渗漏。地面积水、车站结构缺陷将引发渗漏，渗漏严重会造成车站运营设备故障、公共区域乘客无法通行。
（6）车站地面湿滑。雨天造成车站出入口台阶湿滑，易造成乘客摔伤等人身伤害。
（7）客流波动。有研究表明，降雨天气对刚性出行（基于家工作出行及基于工作返程出行）影响较小，对弹性出行（基于家其他出行、非基于工作返程出行及非基于家出行）影响较为显著。雨量较小时，轨道交通刚性出行会增加；雨量较大时所有出行目的均会减少，但刚性出行减小幅度较小。刚性出行大多集中在早晚高峰客流本就集中的时段，因此雨天会增加高峰时段客流组织的压力。
（8）线路发生雨水倒灌。线路轨行区会因为车辆段（停车场）积水向线路倒灌。
（9）发生雷击。车站可能发生雷击，造成运营设备损坏，从而影响正常运营。
（10）边坡坍塌、路基下沉。持续强降雨对于线路结构带来边坡坍塌、路基下沉风险，从而影响列车正常运行。
3 轨道交通既有防汛措施分析
3.1 预警及响应
轨道交通运营单位与气象部门联动，收集气象信息，依据降雨程度，由低到高划分预警级别。运营单位防汛办按照预警级别发布启动应急响应，应用信息化管理平台实现预警信息发布一键式、统一化、快速化。不同级别对值班值守、巡视检查、信息上报、物资准备、运力配备做出相应要求，各级指挥机构，按照职责分工，快速响应、做好应对。
3.2 指挥机构
成立不同级别防汛指挥机构，明确不同机构成员及职责，不同预警级别对各级防汛组织机构指挥人员值守、专兼职抢险队人员值守部位明确要求，实现各级防汛组织机构和责任制体系的全覆盖。各防汛分指挥部及时将雨情、险情、抢险救灾等现场情况通过信息化等技术手段上报总指挥部。
3.3 风险隐患管控
（1）风险隐患排查。汛前开展风险、隐患排查整治。总结上一年度汛情，建立防汛风险、隐患台账并开展治理，对不能解决的隐患问题建立监控措施。排查重点：①建筑结构，包括线路以及车辆段（停车场）桥梁、隧道、涵洞、路基、护坡、排水沟、车站出入口，地面和高架线路周边树木侵限风险，降雨后渗漏部位、雨篦子、排水沟渠等；②设备设施，包括风亭处的排雨站、给排水、防雷设施等；③重点部位，包括线路、车辆段、停车场洞口、车站出入口、站前广场、疏散通道等地势低洼部位。降雨后将新发现的风险、隐患纳入台账，治理完毕的及时销账，形成管理闭环。
（2）风险隐患控制。预警启动后，密切监视风险、隐患重点部位，不同预警级别按照频次对风险、隐患部位、洞口、站前广场、车辆段场围墙周边等积水情况进行巡视，出现险情时立即上报防汛指挥部。采取雨水倒灌防止措施，在车站出入口、疏散通道口等安装挡水板、放置沙袋和提示牌，将大功率排雨泵放置在重点防汛隐患车站，处于待命状态，随时准备应对险情。
3.4 应急处置措施
（1）车站封闭及线路停运标准。明确险情到达何种程度时采取车站封闭及线路停运标准，以北京地铁为例：当车站站前广场、出入口积水，采取措施后积水仍影响乘客进出车站时封闭出入口；当车站站厅、站台出现雨水倒灌，无法满足正常运营条件时，车站封闭；当各种原因造成运营线路进水，积水漫过走形轨轨面时，线路停运。
（2）行车组织。根据降雨造成客流波动情况，平峰时段加开临客，延长早晚高峰最大运力投放时长。当个别车站或区段出现雨水倒灌，行车组织在受影响车站或区段进行跳停、扣车、交路跑车等。
（3）客运组织。针对车站漏雨情况，对漏雨点进行有效防护，疏导宣传乘客走行安全路径；针对暴雨客流在出入口堆积，及时向乘客发放雨衣，避免拥堵严重、秩序混乱；针对站前广场积水，使用排水泵抽排积水，码放渡板，方便乘客出行，出入口码放沙袋和挡水板防止雨水倒灌；针对出入口雨水倒灌，调集移动挡水板和沙袋，阻止水继续流入，关闭扶梯、自动售检票等服务设备电源，采取封闭出入口措施，必要时采取封站措施；针对线路积水，区间积水上涨至走行轨上轨面时，组织列车尽快驶离该区段，区段停运封闭车站，疏散车内站内乘客，对于进入区间的列车尽量运行至就近车站疏散乘客，对无法在车站疏散乘客的，组织区间疏散乘客，必要时拨打119请求社会力量协助疏散。
（4）排除积水。及时清理已经灌入车站的雨水，将雨水排到排水沟和积水坑内。如排水沟和积水坑排水能力不足时，采用移动排水泵等将积水排至排水袋内或站外市政排水管网中。
3.5 应急物资保障
为了做好挡水、排除积水等工作，车站各出入口、隐患重点部位在历年防汛工作物资使用评估的的基础上做好储备，建立物资、器材台账，按照台账动态补充，物资包括便携式电锯、移动排水泵、沙袋、挡水板、防滑垫、渡板、一次性雨衣等。
3.6 预案管理及演练
根据每年汛期降雨情况、措施有效性评估情况完善防汛预案，对信息上报、物资使用、应急处置、客运组织等方面加强演练，确保突发情况下，能够按照既定预案和措施及时正确处置。
4 防汛能力提升建议
4.1 优化设计
城市轨道交通防汛工作的重点首先在于挡水，其次在于排水，设计建设中应着重提高这两方面能力。
（1）提高自身挡水能力。要避免积水流入轨道和车站，需要车站出入口、疏散通道、风亭等超过地面一定的高度，部分车站在设计建设过程中未将周边地势及道路积水情况考虑在内，导致以上部位高度不足，在暴雨等外部积水严重情况下倒灌车站。建议对现有积水严重的站前广场、倒灌频发的出入口等进行改造，在新线设计中，对防汛能力进行专项评估，提高车站挡水能力。
（2）提高自身排水能力。轨道交通排水通过车站排水泵房、区间排水泵站设置排水泵，再通过排水沟、排水管渠等将车站和区间的污水、废水和雨水排入城市排水系统。因此地铁车站设计建设阶段排水设施设备或者排水泵能力需满足排水需求，同时周边城市排水管网应与地铁排水能力匹配，快速地将地铁水排入城市排水系统，对于排水能力严重不足的车站、区段建议改造。
4.2 预判险情，果断处置
2021年“7·20”郑州地铁5号线事故中，停车场挡水墙处于人工值守和监控盲区，运营单位人员对于挡水墙冲毁情况未能及时掌握，积水水位不断在线路区间上升，调度人员没有及时掌握险情程度，未能及时下达线路停运指令，造成列车被困区间。交通运输部《城市轨道交通行车组织管理办法》第三十二条：“线路积水超过轨面时，列车不得通过。”为此各城市轨道交通运营单位防汛总指挥部、行车调度、车站应及时获取现场险情，并果断采取封闭车站、线路停运、疏散乘客等措施，确保乘客人身安全。建议考虑采取在挡水墙、地势低洼出入口、区间等隐患部位加装摄像装置、积水水位监测装置等，并通过信息化手段实现现场险情的感知、报警，以便指挥人员快速、准确做出决策。
4.3 联合处置
城市轨道交通运营单位应与市政排水主管部门联系，收集城市水文气象、地面径流量、暴雨洪水特性、现状排水管网布局和能力、周边积水等数据，用于判断汛期洪水对轨道交通产生危害程度；与气象部门沟通，做好雨情的预报预警，提前做好防汛准备；与城市防汛指挥部联动，确保在应急情况下迅速反馈、响应。车站与属地街道政府做好对接，共同开展抢险。
4.4 推进防汛设施自动化
目前车站使用的挡水设施大多为挡水板，挡水板一般采用分块式设计，拼装使用，需要固定的存储空间，使用时搬运和安装费时费力，建议研发自动化挡水设施，可与出入通道土建结构结合设置，无需存储空间，采用嵌入式、电动挡水板，可一键控制挡水板的上升、下降，方便快捷。
5 结 论
气候变化诱发极端天气事件加剧给城市轨道交通安全运营带来越来越大的威胁，此前外部天气对轨道交通的影响仍不凸显，因此此方面的研究较少，但近几年各大城市因强降雨造成的轨道交通车站淹水、线路停运甚至人身伤亡使我们意识到城市轨道交通应对极端天气方面的研究需要加以重视。本文以分析2021年“7·20”郑州地铁5号线事故原因及城市轨道交通雨天面临风险为基础，对现有城市轨道交通防汛工作中的有效措施进行总结，并提出措施优化建议，能够为建设阶段防汛专项设计、运营阶段风险辨识、评估、应急策略制定等提供有效依据。本文研究基于现有典型事故及工作经验总结，但随着极端天气演变对城市轨道交通的影响及运营单位的应对都是一个动态的过程，过程中受到降雨量、车站及周边排水能力、乘客个体特征及行为、防汛设施、应急策略等多方面影响，十分复杂，因此针对极端天气下城市轨道交通应对仍需从前期预防阶段的规划设计、中期控制阶段的风险辨识、能力评估、后期处置阶段的应急策略等各环节开展更加系统性的深入研究。
参考文献
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来源：《中国防汛抗旱》
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