地鐵工程公共安全技術(shù)評估和對策研究.ppt

1、1,城市地鐵工程公共安全 技術(shù)對策研究,周豐峻 院士,2010中國城市軌道工程技術(shù)論壇-重慶,2010.12.26,2,一、研究重要性和意義,為了實現(xiàn)節(jié)能高效、環(huán)境友好的現(xiàn)代化城市發(fā)展目標，我國地鐵建設(shè)正以突飛猛進的態(tài)勢和規(guī)模發(fā)展。到2015年，北京、上海和廣州計劃建設(shè)地鐵的總里程均超過500km。 城市地鐵交通, 由于人群密集、流動性大,是人們社會生活集中的場所, 它常常成為國際國內(nèi)恐怖分子襲擊的首選目標，造成的危害巨大。當前城市地下設(shè)施和地鐵工程防恐怖爆炸、防核生化恐怖襲擊研究成為國家城市地鐵安全最為迫切的任務(wù)之一。 公共安全已列入我國12年科技發(fā)展規(guī)劃中.,3,Explosive Bas

2、ics: Detonation is more deadly than fire,The ability to support a shock front makes the power output of detonation, much more effective than that from a rapid burn (deflagration).,W/cm2 =J/sec cm2,爆炸危害遠遠超過火災(zāi),4,Organic Peroxides-TATP J. C. Sanchez, R. E. Dugan, W. C. Trogler, J. Forensic Sci., 52, 79

3、-83 (2007). Correlation of the Electronic Structures of High Explosives with Their Detection by Fluorescence Quenching, J. C. Sanchez, A. D. DiPasquale, and W. C. Trogler, Mater. Chem., in press. Selective Detection of Trace Nitroaromatic, Nitramine and Nitrate Ester Explosive Residues Using a Three

4、-step Fluorimetric Sensing Process: A Tandem Turn-off, Turn-on Sensor, J. C. Sanchez, S. J. Toal, Z. Wang, R. E. Dugan, and W. C. Trogler, J. Forensic Sci., in press.,濾紙涂層指紋檢測TNT技術(shù),14,2）能量型爆炸物探測技術(shù)主要有以下三種： 雙能量X射線爆炸物探測技術(shù) 這種技術(shù)可以檢查鞋底暗藏的炸藥，呈以紅色顯示出來。 CT技術(shù)爆炸物探測 根據(jù)對被檢測物進行全方位掃描所得到的三維數(shù)據(jù)，可探測出體積與數(shù)量較小的炸藥或裝置。,15,

5、Sample X-ray Image (),Explosives hidden in shoes,雙能量X射線檢測鞋跟處炸藥,16,3）微量炸藥探測技術(shù) 化學(xué)試劑法 當化學(xué)試劑添加到樣品上時，樣品會變色。向樣品里加入一系列的化學(xué)試劑,觀察每一次樣品顏色的變化，以確定有無炸藥。 質(zhì)譜分析技術(shù)(MS)與二次質(zhì)譜技術(shù) 質(zhì)譜技術(shù)使用兩層次質(zhì)譜儀。這種技術(shù)可以精確測定多種炸藥，檢測準確率很高。,17,Flame Test is a quick method of assessing hazard on small quantity,RDX,Sugar,TATP,sugar salt AN

6、HMX RDX TNT PETN TATP HMTD,炸藥塵粒火焰檢測,18,地鐵作為地下交通樞紐，一直是恐怖襲擊的主要目標之一 。 （1）地鐵安全脆弱性日漸突出 1987年倫敦地鐵站內(nèi)電梯失火，導(dǎo)致32人死亡；1995年阿塞拜疆首都巴庫市地鐵列車失火，300多人喪生；1999年6月白俄羅斯地鐵站發(fā)生意外，54人被踩死。 恐怖破壞活動對地鐵安全的威脅越來越大。1995年3月，日本奧姆真理教在東京地鐵施放沙林毒氣，使12人死亡，5500多人中毒受傷；1995年7月，巴黎多個地鐵站連續(xù)發(fā)生爆炸，造成8人身亡，200多人受傷；2003年2月18日，韓國大邱市地鐵縱火案，造成2列列車全被燒毀，126人

7、死亡。,2. 國際地鐵安全研究的重點問題,19,Fig 1 Terrorism explosion accidents in Madrid of Spain,Fig 2 Looping-explosion in Egypt,西班牙馬德里列車恐怖爆炸,埃及連環(huán)爆炸,20,（2）各國強化地鐵安全、積極采取措施防范 首先是強化設(shè)施建設(shè)。德國提出相鄰地鐵車站間的行駛時間都應(yīng)控制在安全時間以內(nèi)，車道每300米設(shè)有緊急疏散出口。日本規(guī)定，每座車站必須附有兩個安全通道。莫斯科地鐵始建于20世紀30年代，以戰(zhàn)備標準修建，站臺寬闊，且上下均有2-3道快速扶梯，可提高疏散速度。 其次是加強地鐵反恐怖措施。美國制定

8、了一整套包括探測、反應(yīng)、通訊、決策等諸多環(huán)節(jié)的技術(shù)防范措施。一旦探測并確認發(fā)生核化恐怖事件，該系統(tǒng)將自行啟動早有預(yù)案的應(yīng)變措施。,21,（3）國際地鐵突發(fā)事件的應(yīng)對措施研究 1）倫敦地鐵突發(fā)事件 倫敦地鐵爆炸事后的安檢和技術(shù)問題調(diào)查表明，有三個車站均是由炸彈爆炸所引起，炸藥均未被發(fā)現(xiàn)。 倫敦地鐵的結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠完善。地鐵出入口通道與消防人員救援通道為同一通道，當災(zāi)情發(fā)生時通道的矛盾，嚴重妨礙了救援工作順利進行。,22,在美國隨機安全檢查仍是重要手段,23,2）英國于地鐵突發(fā)事件應(yīng)對措施 主要集中在完善地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進行了改進： 增設(shè)救援專用通道。當?shù)罔F發(fā)生突發(fā)事件后，救援人員可以通過救援專用通

9、道快速進入地鐵。 增設(shè)地鐵與臨近高層建筑物的轉(zhuǎn)移通道，并設(shè)置相應(yīng)的隔斷門。當?shù)罔F出現(xiàn)突發(fā)事件后，乘客可通過聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)移通道進入臨近建筑物或地面。 設(shè)置安全隔斷門或密閉門。隔斷門在發(fā)生爆炸時可以起到阻隔火焰、控制煙氣流動方向的作用，為人員疏散創(chuàng)造條件。 設(shè)立地鐵安全裝置包括列車監(jiān)控系統(tǒng)和防恐怖襲擊監(jiān)測系統(tǒng)。,24,新澤西州應(yīng)急排除彈藥轉(zhuǎn)運車和工程搶修專用車,25,三、我國開展地鐵反恐研究內(nèi)容和重點,1）地鐵公共安全反恐怖襲擊檢測監(jiān)測系統(tǒng)研究 （1）建立安全高效的地鐵反恐怖襲擊檢測系統(tǒng) 目前，在地鐵交通樞紐和地下商場廣場空間布設(shè)常規(guī)X射線、鈷60銥192-射線檢測系統(tǒng)，不符合當前國內(nèi)外安全檢測有關(guān)對人

10、體健康的技術(shù)要求，必須發(fā)展基于電磁波技術(shù)、光電技術(shù)、紅外技術(shù)、復(fù)合光纖技術(shù)、光纖感溫火災(zāi)探測技術(shù)和有毒氣體探測技術(shù)等公共安全檢測技術(shù)，以滿足我國反恐怖爆炸的緊迫要求。,1、地鐵公共安全反恐怖襲擊研究內(nèi)容,26,（2）建立主要核生化危險品和爆炸品特性和檢測技術(shù)數(shù)據(jù)庫 反恐怖爆炸所涉及的主要爆炸品包括：TNT、黑索金、硝化甘油、碳酸氫銨、黑色火藥以及用過氧化氫為原料的TATP炸藥等。應(yīng)當建立進入我國境內(nèi)恐怖分子所有可能使用的爆炸品數(shù)據(jù)庫，給出爆炸品的物理化學(xué)特性和檢測方法，以便在檢測時能夠快速、準確發(fā)現(xiàn)目標，通過比對加以確認，防范于未然。 我國核生化危險品和爆炸物品特性研究已經(jīng)有很好的基礎(chǔ)，可以針

11、對反恐需要建立專用數(shù)據(jù)庫。,27,ANFO UK, US UN US, Palestine, Peru ClO3- Indonesia, Jakarta TATP/HMTD Israel, UK H2O2 attempts-Karachi, UK, Germany, Jordon,Chemicals used in homemade mass-destruction bombs,Precursors: AN, nitric acid, chlorate, hydrogen peroxide, urea, nitromethane,What concentration is hazardous?

12、 Only 100% No, then what? What amount is a security risk? Any quantity? A gram? A pound? A ton?,各國恐怖分子常用炸藥種類,28,Urea Nitrate,It was used in the bombing of the World Trade Center in New York City (Feb.1993) and in many car bombings in Palestine. In 1992 use of urea nitrate became so prevalent in bomb

13、ings by the Shining Path that sales of urea were outlawed in Peru.,It is reported to have a TNT equivalence of 86%. 尿素作為炸藥使用很容易獲取，目前還缺少嚴格管理。,29,Bojinka Plot involved three parts: assassinating Pope John Paul II during visit to Philippines Jan 15. bombing of eleven airliners on Jan. 21 believed to be

14、 NG Assembled device enroute & deplane at an intermediate stop Device killed one Japanese passenger & injuring ten Plan would work but needed more explosives Arreste,Use of Liquid Explosive on Aircraft,NG,菲律賓航線馬尼拉經(jīng)塞班島到東京發(fā)生液體炸藥爆炸。,30,Use of Liquid Explosive on Aircraft,Korean Air Flight #858 Nov29, 1

15、987 Baghdad to Abu Dhabi to Bangkok Device: radio as the container 350g C-4 liquor bottle with liquid explosive-PLX or methyl nitrate ester Emplaced & left behind by a couple- a man & a woman Killed 115,韓國航空公司1987年巴格達經(jīng)阿布扎比到曼谷發(fā)生液體炸藥爆炸，115人遇難。,31,（3）發(fā)展具有安全穿透力成像技術(shù)的檢測系統(tǒng) 研制雙線能量X光機檢測結(jié)果和爆炸品數(shù)據(jù)庫儲存的物理化學(xué)特性數(shù)據(jù)進行

16、比對后，爆炸品在X光機掃描顯示屏上以紅色顯示便于識別，可以快速發(fā)現(xiàn)爆炸危險品的隱藏位置。研制X射線背散射掃描儀可以提升對于有機物和塑料材料的穿透能力，在雙線能量傳輸X射線儀發(fā)現(xiàn)不了危險品的情況下，背散射掃描儀都可以發(fā)現(xiàn)手槍和液體炸藥。,32,Sample X-ray Backscatter Image,Plastic explosive,Glock handgun,Liquid explosive,www.as-,背散射X射線可以發(fā)現(xiàn)隱藏在線路板后面的液體炸藥和手槍。,33,（4）太赫茲波（亞毫米電磁波）檢測技術(shù) 近年來，美國快速發(fā)展的太赫茲波技術(shù)（亞毫米電磁波）已經(jīng)成為檢測恐怖分子攜帶炸藥和

17、其他危險品的有效手段，太赫茲波劑量為體檢X光劑的1/1000，對人體無傷害，可以在人員穿過安全檢測門時使用；太赫茲波能穿透衣服和包裹物顯示隱藏的危險物品，太赫茲波還可以發(fā)現(xiàn)隱藏在電子設(shè)備線路板后的液體炸藥，而X光對液體炸藥的檢查無能為力。 目前，我國已經(jīng)形成背散射X射線研究和太赫茲波檢測技術(shù)研究兩個團隊，背散射X射線系統(tǒng)完成中式試驗和樣機制造。,34,Microwave Imaging,ESA.int, First commercial version from Smiths Detection,太赫茲波檢測可以發(fā)現(xiàn)隱藏在衣服后面的手槍和刀具。,35,被動式亞毫米波成像技術(shù)有兩種：第一種是門式

18、掃描儀，當接受檢查的人通過入口檢測時，門掃描儀可以揭示在衣服里面隱藏的武器和禁運品。第二種是遠區(qū)照相機，可以檢查100m距離的恐怖分子攜帶的禁運品和武器。操作檢測儀器的人員可在進行掃描的安全距離上工作。這種儀器用來檢測人體炸彈非常合適。 目前我國太赫茲波發(fā)生器源已經(jīng)研制成功，需要集中力量進行應(yīng)用研究。,36,（5）適用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的高強度傳感光纜（復(fù)合光纖）的研制 分布式傳感光纖的核心技術(shù)首先要解決傳感光纖的強度問題，其次，要研究如何采用該種光纜進行分布式溫度監(jiān)測，又要研究應(yīng)變分離測試方法，需要設(shè)計合適的光纜結(jié)構(gòu)并選擇適當?shù)墓饫|材料。 用復(fù)合光纖技術(shù)測試溫度分布和應(yīng)變分布，測試技術(shù)已經(jīng)成熟。

19、,37,（6）光纖拉曼散射感溫和光纖光柵感溫火災(zāi)探測技術(shù) 光纖拉曼散射感溫火災(zāi)探測技術(shù)采用連續(xù)布線，安裝在被測環(huán)境頂部，抗電磁干擾、免維護，非常適用于地鐵隧道反恐火災(zāi)探測。光纖光柵傳感器通過一種光纖光柵解調(diào)裝置，對波長移動進行監(jiān)測，即可知道溫度的變化情況。這種傳感器具有很多優(yōu)勢，如本質(zhì)防爆、抗電磁干擾、抗輻射、抗腐蝕、靈活方便等，針對地鐵的特殊環(huán)境將其應(yīng)用于反恐防災(zāi)監(jiān)測。 實際監(jiān)測試驗結(jié)果數(shù)據(jù)可信，效果良好。,38,（1）地鐵工程總體公共安全對策 1）近期地鐵公共安全問題。要解決交通量密度過大，車站間隔過長的問題，必須考慮車站人員的疏散通道、站間橫向安全聯(lián)接通道距離以及人防疏散通道對于解決地鐵

20、公共安全問題中的關(guān)鍵作用。 2）遠期地鐵公共安全問題。遠期地鐵公共安全應(yīng)當充分研究重要干線地鐵深地下復(fù)線建設(shè)和增加地下多層地鐵中心樞紐站的數(shù)量。根據(jù)美、歐、日本、俄羅斯的經(jīng)驗要發(fā)展地下3060m地鐵、地下環(huán)形鐵道、便捷換乘交通樞紐和地下商場，對于可持續(xù)發(fā)展建設(shè)要求是非常有利的。,2、地鐵工程設(shè)計和運營過程中防恐怖襲擊對策研究,39,3）發(fā)展深地下大空間地下中心樞紐站很有必要。我國重慶直轄市的地質(zhì)條件具備發(fā)展地下大空間地鐵中心樞紐站的條件，一方面可以達到高效緩解地面交通擁堵困難，滿足快速垂直換乘要求；另一方面，有利于防空隱蔽和防恐怖襲擊快速疏散要求。同時，我國深地下鉆巖爆破機械開挖施工跨度已達到

21、40m，大直徑盾構(gòu)（16m）技術(shù)已成熟，可以保證目標的實現(xiàn)。,40,（2）地鐵工程防恐怖襲擊對策研究 1）地鐵防護門和密閉門 目前，我國已有地鐵車站屏蔽門的設(shè)置對于保障平時地鐵運行區(qū)間站臺的封閉和人員安全乘車非常有效，現(xiàn)已得到推廣運用。為防護掩蔽人員不受突發(fā)火災(zāi)、毒氣和偶然爆炸的傷害，在地鐵工程設(shè)計中充分利用地鐵防護門和密閉門的作用，進行合理設(shè)計和布置。,41,地鐵分叉過渡段適合于構(gòu)建隔斷門,42,單洞雙線柔性接觸網(wǎng)地鐵的隔斷門設(shè)置,43,2）疏散通道結(jié)構(gòu) 在地鐵兩個車站之間的區(qū)間段要設(shè)置疏散人員安全通道，當恐怖突發(fā)事件或偶然事故出現(xiàn)時，能在預(yù)定的數(shù)分鐘時間內(nèi)，人員通過疏散通道轉(zhuǎn)移到安全地點。 增設(shè)救援專用通道。當?shù)罔F發(fā)生突發(fā)事件后，救援人員可以通過救援專用通道快速進入地鐵。 增設(shè)地鐵與臨近高層建筑物的聯(lián)絡(luò)通道，并設(shè)置相應(yīng)隔斷門。當?shù)罔F出現(xiàn)突發(fā)事件后，乘客可通過聯(lián)絡(luò)通道進入臨近建筑物或地面。,44,（3）反恐怖襲擊應(yīng)急救援措施和對策 1）根據(jù)對爆炸物的探測和識別的結(jié)果，提出反爆炸恐怖襲擊的主要措施，并給出爆炸坍塌事故的預(yù)報和處理方法。 2）對地鐵運營防突發(fā)恐怖襲擊的預(yù)防措施和受恐怖襲擊后的處理對策。 3）解決地鐵工程應(yīng)對反恐的裝備器材，強化監(jiān)控設(shè)備設(shè)施，設(shè)置車站的安全檢測傳感器自動化指揮系統(tǒng)。 4）完善地鐵運營、消防、反恐、應(yīng)急救援共用的通信與警報系統(tǒng)，給出疏散路線標記和安全