軌道車輛防火端墻設(shè)計(jì)

朱榮香

摘要：根據(jù)世界各地軌道車輛火災(zāi)事件，引出軌道車輛內(nèi)部設(shè)置防火端墻的重要性，以及防火端墻設(shè)計(jì)難點(diǎn)，重點(diǎn)介紹現(xiàn)有軌道車輛內(nèi)部防火端墻設(shè)計(jì)原則和通過對(duì)已有防火端墻組成部分墻體和防火門的結(jié)構(gòu)分析，指出防火端墻現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的不足之處，并對(duì)相關(guān)部分從對(duì)旅客生命財(cái)產(chǎn)安全以及軌道車輛作為交通工具提供舒適性出發(fā)，對(duì)防火端墻各組成部分進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，改進(jìn)設(shè)計(jì)后的防火端墻經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證滿足門系統(tǒng)防火要求，以供設(shè)計(jì)者參考。

關(guān)鍵詞：軌道車輛、端墻、防火、端面密封

自1825年英國(guó)史蒂芬遜發(fā)明火車以來(lái)，軌道交通工具逐漸發(fā)展成為人類最重要的旅行方式之一，時(shí)至今日，動(dòng)車組在全世界蓬勃發(fā)展，大大縮短了世界各地的時(shí)空，成為旅客出行的首選交通工具，但由于軌道交通容量大、人流超密集，在如火災(zāi)、爆炸、毒氣等軌道交通事故發(fā)生時(shí)，對(duì)生命財(cái)產(chǎn)的保護(hù)也提上日程。從1915年英國(guó)奎恩蒂希爾鐵路撞擊后大火導(dǎo)致227人死亡，247人受傷。到1944年意大利巴爾瓦諾山區(qū)阿米隧道燃燒產(chǎn)生的大量煙霧令列車上521名乘客隧道窒息而死事故。再到2002年埃及宰牲節(jié)因氣罐爆炸大火迅速蔓延導(dǎo)致373人喪生火海事件。近兩百年間，由火災(zāi)引起的事故在整個(gè)軌道交通事故中占較大比例。尤其是當(dāng)?shù)罔F、高鐵等軌道交通工具處于地下或高架橋半封閉空間這些具有隱蔽性、封鎖性、人員和設(shè)備高度密集等地方，一旦發(fā)生火災(zāi)或爆炸等突發(fā)事件，旅客疏散和救援困難，處置不當(dāng)將造成巨大的人身和財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)和生活都將造成重大影響。因此對(duì)每一個(gè)軌道車輛設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，軌道交通除縮短世界各地時(shí)空，提高旅客出行舒適性外，更應(yīng)著重考慮如何保證旅客生命財(cái)產(chǎn)安全，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，如何阻隔火災(zāi)從一節(jié)車廂蔓延至另一節(jié)車廂，保證旅客能安全撤離或使軌道車輛能夠駛離封閉區(qū)便于人員疏散和撤離是設(shè)計(jì)的重中之重，因此防火端墻成為軌道車輛內(nèi)部必備的基礎(chǔ)設(shè)施。

1.防火端墻設(shè)計(jì)原則

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

防火端墻是指安裝在軌道車輛內(nèi)部，隔離列車車廂之間的結(jié)構(gòu)，由固定墻體和安裝在墻體上的防火門組成，見圖1。墻體屬于車輛骨架為固定部分，防火門能打開和關(guān)閉，打開時(shí)便于乘務(wù)員和旅客通過實(shí)現(xiàn)從一節(jié)車廂至另一節(jié)車廂?；馂?zāi)時(shí)關(guān)閉防火門阻隔火勢(shì)蔓延，保護(hù)旅客生命財(cái)產(chǎn)安全。

防火門為活動(dòng)體，其在保證重點(diǎn)防火性能外，為方便乘務(wù)員旅客通過，在設(shè)計(jì)時(shí)還可增加輔助功能，如自動(dòng)防火門還需有自動(dòng)開門功能、自動(dòng)關(guān)門功能、障礙檢測(cè)防夾傷功能、手動(dòng)電動(dòng)轉(zhuǎn)換功能、火警功能、斷電情況下的自復(fù)位功能和相聯(lián)防火門的聯(lián)動(dòng)功能等，這些輔助功能根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行配置。

防火端墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需符合UIC566《客車車體及其部件的承載》要求，根據(jù)IEC61373-2010《鐵路應(yīng)用-機(jī)車車輛-振動(dòng)和沖擊試驗(yàn)》防火端墻能承受軌道車輛運(yùn)行方向5g的動(dòng)態(tài)沖擊，車輛橫向和高度方向3g的動(dòng)態(tài)沖擊。

1.2防火端墻設(shè)計(jì)原理

防火端墻在其組成防火門關(guān)閉前提下，須能保證至少15min火勢(shì)和煙霧不蔓延至相鄰車廂，保證火災(zāi)不擴(kuò)散，保護(hù)旅客生命財(cái)產(chǎn)安全。組成防火端墻的材料需符合TB/T3237-2010《動(dòng)車組用內(nèi)裝材料阻燃技術(shù)條件》和TB/T3139-2006《機(jī)車車輛內(nèi)裝材料及室內(nèi)空氣有害物質(zhì)限量》或BS EN45545-2：2013《軌道車輛的防火保護(hù)第2部分：材料和元件的防火要求》R1要求。防火端墻的防火試驗(yàn)須按EN1363-1-2012《耐火試驗(yàn)-第1部分：總體要求》、EN1363-2-1999《耐火試驗(yàn)-第2部分：替換和添加程序》和EN1634-1-2008《門、百葉窗和可開窗組合及建筑五金元件的耐火性和煙霧控制試驗(yàn)-第1部分：門、百葉窗和可開窗組合的耐火試驗(yàn)》進(jìn)行防火實(shí)驗(yàn)。

1.3防火端墻設(shè)計(jì)難點(diǎn)

防火端墻是車輛出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)為乘務(wù)員和旅客撤離提供必要的撤離時(shí)間，撤離時(shí)須保證通道暢通，撤離完畢則須便于操作關(guān)閉通道或通過裝置實(shí)現(xiàn)門系統(tǒng)的自動(dòng)關(guān)閉，因此防火端墻須保證其可通過性和可操作性。受車輛結(jié)構(gòu)空間限制，若防火門設(shè)置為鉸鏈結(jié)構(gòu)門系統(tǒng)，則在未完全打開時(shí)會(huì)影響通道的暢通性如圖2，為更好地保證生命通道的暢通，防火端墻的防火門一般為拉門結(jié)構(gòu)，拉門結(jié)構(gòu)的防火門與固定墻體及車輛地板間必須留有一定間隙，才能實(shí)現(xiàn)防火門的開關(guān)門移動(dòng)，眾所周知有間隙就存在火焰和煙蔓延至相鄰車廂的可能性，如何實(shí)現(xiàn)防火門系統(tǒng)可通過性、可操作性和防火性三者統(tǒng)一，是為防火端墻設(shè)計(jì)的重中之重，也是防火端墻的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

2.現(xiàn)有防火端墻

2.1現(xiàn)有防火墻體

現(xiàn)有軌道車輛防火端墻墻體采用不銹鋼焊接骨架中間填充防火材料，內(nèi)外側(cè)裝配不銹鋼蒙皮組成見圖3，為滿足車輛內(nèi)部環(huán)境，提高車輛舒適性，不銹鋼蒙皮通常采用1.2mm或1.5mm的不銹鋼材質(zhì)，因此不銹鋼防火墻體重量大，不僅安裝維護(hù)困難，且不利于車輛提速，隨著旅客出行越來(lái)越快捷，軌道車輛提速呼聲不斷，防火端墻的減重勢(shì)在必行；

2.2現(xiàn)有防火門

現(xiàn)有軌道車輛防火門有手動(dòng)和自動(dòng)兩種結(jié)構(gòu)。手動(dòng)防火門通過手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)開門和關(guān)門。自動(dòng)防火門通過驅(qū)動(dòng)裝置和控制裝置自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開門和關(guān)門。防火門上部承載驅(qū)動(dòng)裝置一般安裝在兩防火墻體之間，其防火性能由墻體承擔(dān)，故對(duì)防火門而言，防火結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是對(duì)旅客可接觸面門體的設(shè)計(jì)。

現(xiàn)有軌道車輛防火門門體前沿與墻體或兩門體間采用端面配合結(jié)構(gòu)形式（見圖4），該種防火結(jié)構(gòu)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，防火元件膨脹產(chǎn)生開門方向力F加劇左右門體之間或門體與端墻的縫隙加大，導(dǎo)致火勢(shì)竄過門體，使門體失去防火性能（見圖5）。

3.防火端墻改進(jìn)設(shè)計(jì)

根據(jù)BS EN45545-3：2013《鐵路應(yīng)用-鐵路車輛防火-第3部分：耐火性要求的防火屏障》設(shè)計(jì)的軌道車輛內(nèi)部防火端墻，采用火災(zāi)導(dǎo)向安全思想，使用新型防火連接結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化防火端墻結(jié)構(gòu)，便于安裝和維護(hù)，最大程度的保護(hù)旅客生命財(cái)產(chǎn)安全。防火端墻改進(jìn)設(shè)計(jì)主要從墻體、防火門、墻體與防火門之間的連接三方面進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。