1.1　典型狹長受限空間

1.1.1　地鐵[3-21]

地鐵是地下鐵道交通的簡稱，大多運行在地下隧道，也有地面路段。地鐵采用有軌電力機車牽引，是城市現代化進程的產物。隨著城市化進程的不斷加快，城市人口日趨增長，尤其是大中型城市，對交通運輸的需求不斷增長，地鐵以其獨有的優勢成為解決城市交通擁擠的重要工具。

由于地鐵通常位于地下，地鐵與城市路面交通工具相比具有以下優點：一是地鐵的運載量非常大，由于地鐵列車一般由5~6節列車廂組成，地鐵的運輸能力往往是地面公共汽車（或稱公交車）的幾倍；二是速度快，地鐵大多位于地下運行，不受地面交通擁擠的影響，并且地鐵列車在特定軌道上行駛，因此地鐵的速度往往是地面公交車的幾倍。

世界上第一條地鐵“倫敦大都會鐵路”，就是為了解決當時倫敦地面交通擁擠問題而建的。倫敦地鐵于1856年開始修建，1863年1月10日正式投入運營。至今倫敦地鐵總長402千米，運營總長排名全球第四。地鐵線路四通八達，幾乎覆蓋了倫敦的大部分區域。

紐約地鐵要稍晚于倫敦地鐵，1868年紐約市建成高架鐵道并投入運行。1907年紐約市第一條建于地下的鐵路系統建成通車。紐約地鐵可24小時運營，對于運載量比較大的線路實行多條軌道并行運營，是世界上運營效率最高的地鐵系統之一。經過一個多世紀的發展，紐約地鐵站數約472個，商業營運路線長度為394千米（245英里），用以運營的軌道長度約為1070千米（665英里），總鋪軌長度達1370千米（850英里）。地鐵基本貫穿了整個紐約市，極大地促進了紐約市的發展。

東京是亞洲最早開通地鐵的城市。東京地鐵于1927年開通，1955年以后，為了解決城市迅速發展帶來的人口出行問題，東京地鐵得到了快速發展。東京地鐵呈放射狀分布，目前由兩家公司運營。據2018年12月8日東京地鐵官網顯示，東京地鐵共開通13條線路，包括東京地下鐵9條路線，都營地鐵4條路線，線路總長312.6千米，共計290座車站投入運營。

柏林第一條地鐵于1902年建成通車，是世界上第五個擁有地鐵系統的城市。目前柏林地鐵由柏林運輸公司經營。

國內地鐵的建設相對較晚，北京地鐵規劃于1953年，建于1965年，運營于1969年，北京是我國第一個擁有地鐵系統的城市。截至2019年12月，北京市軌道交通路網運營線路達23條、總里程699.3千米、車站405座（包括換乘站62座）。截至2019年12月，北京地鐵在建線路15條。

上海地鐵于1995年正式開通運營，上海是中國大陸第三個擁有地鐵系統的城市。截至2018年12月，上海地鐵運營線路共16條，共設車站415座（含磁浮線2座），運營里程共705千米（含磁浮線29千米）。

深圳地鐵始建于1999年，2004年深圳地鐵一期工程通車運營。據2019年12月深圳地鐵官網信息顯示，深圳地鐵已開通運營線路共有8條，分別為1號線、2號線、3號線、4號線、5號線、7號線、9號線、11號線。全市地鐵運營線路總長303.44千米，構成覆蓋深圳市羅湖區、福田區、南山區、寶安區、龍華區、龍崗區六個市轄行政區的城市軌道網絡。

南京地鐵第一條線路于2005年開通，使南京成為中國大陸第六個擁有地鐵的城市。截至2019年12月，南京地鐵已開通的運營線路共有10條，包括1號線、2號線、3號線、4號線、10號線、S1號線、S3號線、S7號線、S8號線及S9號線，均采用地鐵系統，共174座車站（換乘站重復計算），地鐵線路總長378千米，線路總長居中國第4（僅次于上海、北京、廣州）、世界第5位，構成覆蓋南京全市11個市轄區的地鐵網絡，南京成為中國第一個區縣全部開通地鐵的城市。

西安地鐵第一條線路于2011年9月16日開通試運營，使西安成為中國西北地區第一個開通地鐵的城市。截至2019年9月，西安市開通運營的地鐵線路共有5條，分別為1號線、2號線、3號線、4號線、機場城際線，均采用地鐵系統，共計161.46千米；共設車站107座，其中換乘車站7座。

青島地鐵第一條線路——青島地鐵3號線于2015年12月16日開通試運營。截至2019年12月，青島地鐵開通運營線路共有4條，即青島地鐵3號線，共設車站22座，全長25.2千米；青島地鐵2號線一期，共設車站21座，全長25.2千米；青島地鐵11號線，共設車站22座，全長58.4千米。青島地鐵13號線一期和二期南段，共設車站21座，全長67.0千米。

合肥地鐵第一條線路于2016年12月26日正式開通運營，使合肥成為安徽省第1個、長三角第7個開通地鐵的城市。截至2019年12月，合肥軌道交通運營線路共有3條：合肥軌道交通1號線、合肥軌道交通2號線、合肥軌道交通3號線，線網覆蓋合肥瑤海區、包河區、蜀山區、廬陽區、肥西縣，運營線路總長89.58千米，全線共設77座站點。

隨著我國城市化的發展和城市人口的不斷增多，越來越多的城市地鐵正在建設和規劃中，地鐵已成為一個城市現代化的象征。然而，地鐵在給城市交通帶來便利的同時，地鐵系統由于自身特殊結構和功能，應對火災的能力相對較弱，這也給地鐵消防安全帶來了新的挑戰。20世紀80年代以來，群死群傷的重特大地鐵火災事故不斷出現，這些事故以其慘痛的教訓警示我們地鐵火災形勢非常嚴峻，開展地鐵火災研究勢在必行。

1.1.2　隧道

隧道是埋置于地層內的一種特殊工程建筑物，空間結構相對狹長而封閉。根據用途的不同，隧道可分為交通隧道、水工隧道、市政隧道、礦山隧道和人防隧道等。交通隧道是一種供車輛和行人通行的隧道，包括公路隧道、鐵路隧道、地鐵區間隧道以及地下人行通道等[1，2，22]。

交通隧道按照其所在的位置劃分，可以分為山嶺隧道、水下隧道和城市隧道；按照長度劃分，可以分為短隧道、中長隧道、長隧道和特長隧道。按照施工方法分類，隧道可以分為明挖法隧道、蓋挖法隧道、暗挖法隧道、盾構法隧道、沉管法隧道、掘進機法隧道和頂管法隧道。

公元前2180~前2160年，在幼發拉底河下修建的一條約900m長的磚襯砌人行通道，是迄今已知的最早用于交通的隧道。中國最早用于交通的隧道是古褒斜道上的石門隧道，建成于東漢永平九年（公元66年）。在中世紀，隧道主要用于開礦和軍事。17世紀和18世紀，隨著運輸事業的發展和技術的進步，尤其是工程炸藥的應用，修建通航隧道和道路隧道的工程也發展起來。20世紀以來，汽車運輸量不斷增加，公路路線標準相應提高，公路隧道也逐漸增多。2007年建成通車的秦嶺終南山隧道，是世界上第一座采用雙洞單向行駛的特長山嶺公路隧道。據交通運輸部發布的《2018年交通運輸行業發展統計公報》顯示，截至2018年末，全國公路隧道17738處、1723.61萬米。

自英國于1826年起在蒸汽機車牽引的鐵路上開始修建長770米的泰勒山單線隧道和長2474米的維多利亞雙線隧道以來，英、美、法等國相繼修建了大量鐵路隧道。19世紀共建成長度超過5千米的鐵路隧道11座，有3座超過10千米，其中最長的為瑞士的圣哥達鐵路隧道。1892年通車的秘魯加萊拉鐵路隧道，海拔4782米，是現今世界最高的標準軌距鐵路隧道。在20世紀初期，歐洲和北美洲一些國家鐵路形成鐵路網，建成的5千米以上長隧道有20座，其中最長的是瑞士和意大利間的辛普朗鐵路隧道，長19.8千米。至1950年，世界鐵路隧道最多的國家有意大利、日本、法國和美國。日本至20世紀70年代末共建成鐵路隧道約3800座，總延長約1850千米，其中5千米以上的長隧道達60座，為世界上鐵路長隧道最多的國家。

我國鐵路隧道起步相對較晚，于1887~1889年在臺灣省臺北至基隆窄軌鐵路上修建的獅球嶺隧道，是中國的第一座鐵路隧道，長261米。自20世紀50年代以來，隧道修建數量大幅度增加，1950~1984年期間共建成標準軌距鐵路隧道4247座，總延長2014.5千米，成為世界上鐵路隧道最多的國家之一。2014年全線貫通的青藏鐵路新關角隧道是目前世界最長的高原鐵路隧道，建成通車后，青藏鐵路列車通過關角山的時間將從2個小時縮短為20分鐘。

隨著城市交通運輸的發展，城市水下公路隧道和地鐵隧道發展迅速[23-27]。全世界已建成和計劃建設的海底隧道有20多條，主要分布在日本、美國、西歐、中國香港等國家和地區。從工程規模和現代化程度上看，當今世界最有代表性的跨海隧道工程有英法海底隧道和日本青函隧道。2010年通車運營的翔安隧道是我國大陸第一條海底隧道，青島膠州灣隧道是大陸第二條海底隧道。港珠澳大橋海底隧道全長5.6千米，是世界最長的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道，也是我國第一條外海沉管隧道，海底部分約5664米，由33節巨型沉管和1個合龍段最終接頭組成，最大安裝水深超過40米。