高速動(dòng)車組用典型乘客座椅阻燃耐久性研究

張術(shù)　孫勇　李俊紅

摘 要：針對(duì)典型的高速動(dòng)車組一等乘客座椅，采取EN 45545-2和DIN 5510-2整體座椅燃燒試驗(yàn)方法及要求，對(duì)原始狀態(tài)，座椅面料經(jīng)水浸泡后、座椅坐墊和靠墊經(jīng)高溫濕處理后和座椅座位和靠背經(jīng)疲勞沖擊后的燃燒性能進(jìn)行測(cè)定，分析乘客座椅的阻燃耐久性，為座椅防火設(shè)計(jì)和座椅的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估給予指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：高速動(dòng)車組 乘客座椅 阻燃耐久性

中圖分類號(hào)：U266 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（a）-0030-04

一般來說，高速動(dòng)車組壽命要求30年，在整個(gè)壽命周期內(nèi)，乘客座椅，由于受到長(zhǎng)期的環(huán)境溫度、濕度、機(jī)械作用、光照等交變重疊條件作用，非金屬材料會(huì)出現(xiàn)分解，阻燃劑會(huì)發(fā)生遷移，彈性材料的結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生變化等，都可能導(dǎo)致整體座椅的阻燃性能隨著時(shí)間逐漸降低，有必要確認(rèn)在經(jīng)過一定周期的使用后，整體座椅阻燃性能是否還能滿足設(shè)計(jì)要求。然而，國(guó)內(nèi)外法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如TB/T 3237[1]，EN 45545[2]，DIN 5510-2[3]，BS 6853[4]，NF F16-101[5]等車輛防火保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于乘客座椅的材料或整椅提出防火要求，但都是基于新座椅的測(cè)試，未對(duì)座椅阻燃耐久性進(jìn)行要求，僅NFPA 130[6]對(duì)于座椅的面料，要求進(jìn)行必要的洗滌，對(duì)于座椅的海綿，需要進(jìn)行疲勞沖擊后再進(jìn)行防火測(cè)試。

因而，選擇典型的高速動(dòng)車組用一等座椅，通過對(duì)原始狀態(tài)，座椅面料經(jīng)水浸泡后、座椅坐墊和靠墊經(jīng)高溫濕處理后和座椅座位和靠背經(jīng)疲勞沖擊后按照EN 45545-2和DIN 5510-2的方法，測(cè)定整椅阻燃性能，確定其阻燃性能的符合性，為國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)工程技術(shù)人員提供指導(dǎo)。

1 高速動(dòng)車組乘客座椅介紹

高速動(dòng)車組乘客座椅作為車輛內(nèi)裝中重要的設(shè)備之一，從結(jié)構(gòu)上看，由金屬骨架、坐墊、靠墊、扶手、外罩、小桌板、踏腳板和音視頻接受組件組成，從材料上看則由面料，海綿填充材料，塑料扶手，塑料小桌板、線纜等非金屬材料組成。由此可見，座椅中含有大量的非金屬材料，如，面料、擋火層、彈性填充材料、塑料扶手、塑料桌板、搭扣布等，其火災(zāi)載荷超過整體車輛的30%，是控制動(dòng)車組車輛火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵產(chǎn)品之一。

乘客座椅阻燃耐久性研究選用典型的一等乘客座椅（見表1）。

2 座椅阻燃性能耐久性前處理方法介紹

2.1 座椅面料水浸泡

參考EN 1021-1[7]水浸泡程序，采用硬度為8～10 dH水，水溫控制在（40±1）℃，試樣與水質(zhì)量比為1∶20，對(duì)典型動(dòng)車組一等座椅面料浸泡30 min，取出試樣。用試樣與水質(zhì)量比為1∶20的水漂洗2 min，然后取出面料垂直懸掛晾干。按照要求裝配于座椅上，置于23±2 ℃和相對(duì)濕度為50±5%的環(huán)境中調(diào)節(jié)至質(zhì)量平衡，按照DIN 5510-2進(jìn)行整椅燃燒測(cè)試（僅不切開模式）。

2.2 座椅坐墊和靠墊的高溫濕處理

一般來說，乘客車廂最高溫度不超過40 ℃，最大環(huán)境相對(duì)濕度不大于95%。溫度越高，濕度越大越容易導(dǎo)致阻燃劑的遷移，因而選擇最不利的條件進(jìn)行耐環(huán)境高溫濕試驗(yàn)。

動(dòng)車組座椅的靠墊和坐墊放置在溫度為40±2 ℃和相對(duì)濕度為（95±3）%的環(huán)境溫濕度箱，并保持1 000 h；高溫濕處理結(jié)束后，將樣品在（23±2）℃和相對(duì)濕度為（50±5）%的環(huán)境調(diào)節(jié)至質(zhì)量平衡，直到按照EN 45545-2進(jìn)行整椅燃燒測(cè)試。

2.3 座椅坐墊和靠墊的疲勞沖擊試驗(yàn)

乘客座椅在使用中，座位和靠背長(zhǎng)期受到乘客的機(jī)械作用，填充材料如多孔海綿，在受到長(zhǎng)期反復(fù)擠壓后，海綿結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變形或者破壞，進(jìn)而影響產(chǎn)品的阻燃性能。參考TB/T 3263[8]的座椅的耐久性試驗(yàn)，對(duì)座椅進(jìn)行105次的疲勞沖擊試驗(yàn)，具體要求見表2，測(cè)試示意圖見圖1。經(jīng)過疲勞沖擊試驗(yàn)后的座椅，按照EN 45545-2測(cè)定整椅阻燃性能。

3 高速動(dòng)車組座椅燃燒性能測(cè)定

3.1 初始狀態(tài)座椅EN 45545-2整椅試驗(yàn)

按照EN 45545-2規(guī)定的整椅試驗(yàn)程序，采取7 kW的方形丙烷火焰點(diǎn)火源，對(duì)切開的座椅座位區(qū)點(diǎn)火180 s，監(jiān)控整個(gè)測(cè)試過程的熱釋放速率、火焰高度和火焰蔓延情況，測(cè)試結(jié)果見表3，測(cè)試過程熱釋放速率曲線見圖2。

從測(cè)試結(jié)果看，隨測(cè)試開始，由于引火源的作用，座椅被點(diǎn)燃，180 s火源作用后，座椅熱釋放快速下降，在30 s內(nèi)接近0，說明燃燒基本全部熄滅。整體座椅防火設(shè)計(jì)滿足EN 45545-2整椅阻燃要求，防火氈對(duì)坐墊和靠墊海綿起到有效的保護(hù)作用。

3.2 座椅面料水浸泡后DIN 5510-2整椅試驗(yàn)

坐墊和靠墊的面料經(jīng)過水浸泡后，為了充分地評(píng)估面料的阻燃耐久性，采取DIN 5510-2整椅測(cè)試中不切割的模式，執(zhí)行整椅燃燒測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表4，測(cè)試后照片見圖3。

從測(cè)試結(jié)果看，座椅由于受100 g紙墊火源作用發(fā)生引燃，火源消耗完畢后，座椅燃燒逐漸熄滅，面料未出現(xiàn)進(jìn)一步燃燒或者蔓延，說明水浸泡后的座椅面料仍然保持良好的阻燃性能，水浸泡對(duì)座椅面料阻燃性能的沒有本質(zhì)影響。此外，與EN 45545-2測(cè)試結(jié)果類似，測(cè)試中，防火氈保持完成，對(duì)坐墊和靠墊海綿起到有效的保護(hù)作用。

3.3 座椅高溫濕處理后EN 45545-2整椅試驗(yàn)

座椅坐墊和靠墊經(jīng)過1 000 h的高溫濕處理后，采取EN 45545-2對(duì)整體座椅進(jìn)行燃燒測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表5，測(cè)試過程熱釋放速率曲線見圖4。

從測(cè)試結(jié)果看，高溫濕處理后座椅EN 45545-2整椅燃燒與初始的座椅類似，在測(cè)試過程中，隨著火源的作用，座椅被點(diǎn)燃，在180 s火源作用完畢后，座椅熱釋放快速下降，在30 s內(nèi)接近0，說明燃燒基本全部熄滅。整體座椅防火設(shè)計(jì)滿足EN 45545-2整椅阻燃要求，防火氈對(duì)坐墊和靠墊海綿起到有效的保護(hù)作用；說明高溫濕處理對(duì)于座椅的整體防火和擋火層沒有明顯影響，座椅具備高溫濕阻燃耐久性。

3.4 座椅疲勞沖擊試驗(yàn)后EN 45545-2整椅試驗(yàn)

座椅坐墊和靠墊經(jīng)過105次疲勞沖擊處理后，采取EN 45545-2對(duì)整體座椅進(jìn)行燃燒測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表6，測(cè)試過程熱釋放速率曲線見圖5。

從測(cè)試結(jié)果看，對(duì)座位和靠背105次耐久沖擊后，EN 45545-2的整椅燃燒測(cè)試結(jié)果中與初期座椅基本一致，在180 s火源作用完畢后，座椅熱釋放快速下降，在30 s內(nèi)接近0，說明燃燒基本全部熄滅。整體座椅防火設(shè)計(jì)滿足EN 45545-2整椅阻燃要求，防火氈對(duì)坐墊和靠墊海綿仍起到有效的保護(hù)作用；說明特定的疲勞沖擊處理對(duì)于座椅的整體防火和擋火層沒有明顯影響，座椅具備疲勞沖擊阻燃耐久性。

4 結(jié)語

（1）初期座椅采取防火氈對(duì)坐墊和靠墊海綿進(jìn)行保護(hù)，測(cè)試過程防火氈未發(fā)生破損，整體座椅防火設(shè)計(jì)滿足EN 45545-2整椅阻燃要求。

（2）通過對(duì)座椅的面料進(jìn)行水浸泡、對(duì)座椅的坐墊和靠墊進(jìn)行高溫濕處理、對(duì)座椅的坐墊和靠墊進(jìn)行疲勞沖擊處理后燃燒測(cè)試結(jié)果顯示符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，座椅仍具備良好的阻燃性能。

（3）對(duì)不同條件下的燃燒測(cè)試，座椅防火氈保持完整，對(duì)海綿起到良好的保護(hù)作用。

參考文獻(xiàn)

[1] TB/T 3237：2010動(dòng)車組用內(nèi)裝材料阻燃技術(shù)條件[Z].2010.

[2] EN 45545-2：2013 Railway applications - Fire protection on railway vehicles –Part 2： Requirements for fire behaviorof materials and components[Z].2013.

[3] DIN 5510-2：2009 Preventive fire protection in railway vehicles Part 2： Fire behaviour and fire side effects of materials and parts； Classification， requirements and test methods[Z].2009.

[4] BS 6853：1999+A1：2002Incorporating Amendment 1， Code of practice for fire precautions in the design and construction of passenger carrying trains[Z].2002.

[5] NF F16-101：1988 Railway rolling stock-Fire behaviour-Choice of materials[Z].1988.

[6] NFPA 130：2014 Standard forFixed Guideway Transit andPassenger Rail Systems[Z].2014.

[7] EN 1021-1：2014 Furniture - Assessment of the ignitability of upholstered furniture - Part 1： Ignition source smouldering cigarette[Z].2014.

[8] TB/T 3263：2011，動(dòng)車組乘客座椅[Z].2011.