1.1　典型狭长受限空间

1.1.1　地铁[3-21]

地铁是地下铁道交通的简称，大多运行在地下隧道，也有地面路段。地铁采用有轨电力机车牵引，是城市现代化进程的产物。随着城市化进程的不断加快，城市人口日趋增长，尤其是大中型城市，对交通运输的需求不断增长，地铁以其独有的优势成为解决城市交通拥挤的重要工具。

由于地铁通常位于地下，地铁与城市路面交通工具相比具有以下优点：一是地铁的运载量非常大，由于地铁列车一般由5~6节列车厢组成，地铁的运输能力往往是地面公共汽车（或称公交车）的几倍；二是速度快，地铁大多位于地下运行，不受地面交通拥挤的影响，并且地铁列车在特定轨道上行驶，因此地铁的速度往往是地面公交车的几倍。

世界上第一条地铁“伦敦大都会铁路”，就是为了解决当时伦敦地面交通拥挤问题而建的。伦敦地铁于1856年开始修建，1863年1月10日正式投入运营。至今伦敦地铁总长402千米，运营总长排名全球第四。地铁线路四通八达，几乎覆盖了伦敦的大部分区域。

纽约地铁要稍晚于伦敦地铁，1868年纽约市建成高架铁道并投入运行。1907年纽约市第一条建于地下的铁路系统建成通车。纽约地铁可24小时运营，对于运载量比较大的线路实行多条轨道并行运营，是世界上运营效率最高的地铁系统之一。经过一个多世纪的发展，纽约地铁站数约472个，商业营运路线长度为394千米（245英里），用以运营的轨道长度约为1070千米（665英里），总铺轨长度达1370千米（850英里）。地铁基本贯穿了整个纽约市，极大地促进了纽约市的发展。

东京是亚洲最早开通地铁的城市。东京地铁于1927年开通，1955年以后，为了解决城市迅速发展带来的人口出行问题，东京地铁得到了快速发展。东京地铁呈放射状分布，目前由两家公司运营。据2018年12月8日东京地铁官网显示，东京地铁共开通13条线路，包括东京地下铁9条路线，都营地铁4条路线，线路总长312.6千米，共计290座车站投入运营。

柏林第一条地铁于1902年建成通车，是世界上第五个拥有地铁系统的城市。目前柏林地铁由柏林运输公司经营。

国内地铁的建设相对较晚，北京地铁规划于1953年，建于1965年，运营于1969年，北京是我国第一个拥有地铁系统的城市。截至2019年12月，北京市轨道交通路网运营线路达23条、总里程699.3千米、车站405座（包括换乘站62座）。截至2019年12月，北京地铁在建线路15条。

上海地铁于1995年正式开通运营，上海是中国大陆第三个拥有地铁系统的城市。截至2018年12月，上海地铁运营线路共16条，共设车站415座（含磁浮线2座），运营里程共705千米（含磁浮线29千米）。

深圳地铁始建于1999年，2004年深圳地铁一期工程通车运营。据2019年12月深圳地铁官网信息显示，深圳地铁已开通运营线路共有8条，分别为1号线、2号线、3号线、4号线、5号线、7号线、9号线、11号线。全市地铁运营线路总长303.44千米，构成覆盖深圳市罗湖区、福田区、南山区、宝安区、龙华区、龙岗区六个市辖行政区的城市轨道网络。

南京地铁第一条线路于2005年开通，使南京成为中国大陆第六个拥有地铁的城市。截至2019年12月，南京地铁已开通的运营线路共有10条，包括1号线、2号线、3号线、4号线、10号线、S1号线、S3号线、S7号线、S8号线及S9号线，均采用地铁系统，共174座车站（换乘站重复计算），地铁线路总长378千米，线路总长居中国第4（仅次于上海、北京、广州）、世界第5位，构成覆盖南京全市11个市辖区的地铁网络，南京成为中国第一个区县全部开通地铁的城市。

西安地铁第一条线路于2011年9月16日开通试运营，使西安成为中国西北地区第一个开通地铁的城市。截至2019年9月，西安市开通运营的地铁线路共有5条，分别为1号线、2号线、3号线、4号线、机场城际线，均采用地铁系统，共计161.46千米；共设车站107座，其中换乘车站7座。

青岛地铁第一条线路——青岛地铁3号线于2015年12月16日开通试运营。截至2019年12月，青岛地铁开通运营线路共有4条，即青岛地铁3号线，共设车站22座，全长25.2千米；青岛地铁2号线一期，共设车站21座，全长25.2千米；青岛地铁11号线，共设车站22座，全长58.4千米。青岛地铁13号线一期和二期南段，共设车站21座，全长67.0千米。

合肥地铁第一条线路于2016年12月26日正式开通运营，使合肥成为安徽省第1个、长三角第7个开通地铁的城市。截至2019年12月，合肥轨道交通运营线路共有3条：合肥轨道交通1号线、合肥轨道交通2号线、合肥轨道交通3号线，线网覆盖合肥瑶海区、包河区、蜀山区、庐阳区、肥西县，运营线路总长89.58千米，全线共设77座站点。

随着我国城市化的发展和城市人口的不断增多，越来越多的城市地铁正在建设和规划中，地铁已成为一个城市现代化的象征。然而，地铁在给城市交通带来便利的同时，地铁系统由于自身特殊结构和功能，应对火灾的能力相对较弱，这也给地铁消防安全带来了新的挑战。20世纪80年代以来，群死群伤的重特大地铁火灾事故不断出现，这些事故以其惨痛的教训警示我们地铁火灾形势非常严峻，开展地铁火灾研究势在必行。

1.1.2　隧道

隧道是埋置于地层内的一种特殊工程建筑物，空间结构相对狭长而封闭。根据用途的不同，隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道和人防隧道等。交通隧道是一种供车辆和行人通行的隧道，包括公路隧道、铁路隧道、地铁区间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划分，可以分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道；按照长度划分，可以分为短隧道、中长隧道、长隧道和特长隧道。按照施工方法分类，隧道可以分为明挖法隧道、盖挖法隧道、暗挖法隧道、盾构法隧道、沉管法隧道、掘进机法隧道和顶管法隧道。

公元前2180~前2160年，在幼发拉底河下修建的一条约900m长的砖衬砌人行通道，是迄今已知的最早用于交通的隧道。中国最早用于交通的隧道是古褒斜道上的石门隧道，建成于东汉永平九年（公元66年）。在中世纪，隧道主要用于开矿和军事。17世纪和18世纪，随着运输事业的发展和技术的进步，尤其是工程炸药的应用，修建通航隧道和道路隧道的工程也发展起来。20世纪以来，汽车运输量不断增加，公路路线标准相应提高，公路隧道也逐渐增多。2007年建成通车的秦岭终南山隧道，是世界上第一座采用双洞单向行驶的特长山岭公路隧道。据交通运输部发布的《2018年交通运输行业发展统计公报》显示，截至2018年末，全国公路隧道17738处、1723.61万米。

自英国于1826年起在蒸汽机车牵引的铁路上开始修建长770米的泰勒山单线隧道和长2474米的维多利亚双线隧道以来，英、美、法等国相继修建了大量铁路隧道。19世纪共建成长度超过5千米的铁路隧道11座，有3座超过10千米，其中最长的为瑞士的圣哥达铁路隧道。1892年通车的秘鲁加莱拉铁路隧道，海拔4782米，是现今世界最高的标准轨距铁路隧道。在20世纪初期，欧洲和北美洲一些国家铁路形成铁路网，建成的5千米以上长隧道有20座，其中最长的是瑞士和意大利间的辛普朗铁路隧道，长19.8千米。至1950年，世界铁路隧道最多的国家有意大利、日本、法国和美国。日本至20世纪70年代末共建成铁路隧道约3800座，总延长约1850千米，其中5千米以上的长隧道达60座，为世界上铁路长隧道最多的国家。

我国铁路隧道起步相对较晚，于1887~1889年在台湾省台北至基隆窄轨铁路上修建的狮球岭隧道，是中国的第一座铁路隧道，长261米。自20世纪50年代以来，隧道修建数量大幅度增加，1950~1984年期间共建成标准轨距铁路隧道4247座，总延长2014.5千米，成为世界上铁路隧道最多的国家之一。2014年全线贯通的青藏铁路新关角隧道是目前世界最长的高原铁路隧道，建成通车后，青藏铁路列车通过关角山的时间将从2个小时缩短为20分钟。

随着城市交通运输的发展，城市水下公路隧道和地铁隧道发展迅速[23-27]。全世界已建成和计划建设的海底隧道有20多条，主要分布在日本、美国、西欧、中国香港等国家和地区。从工程规模和现代化程度上看，当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年通车运营的翔安隧道是我国大陆第一条海底隧道，青岛胶州湾隧道是大陆第二条海底隧道。港珠澳大桥海底隧道全长5.6千米，是世界最长的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道，也是我国第一条外海沉管隧道，海底部分约5664米，由33节巨型沉管和1个合龙段最终接头组成，最大安装水深超过40米。