市域列車客室電氣柜防火結(jié)構(gòu)設(shè)計

劉 寧，劉暉霞

(中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

市域列車是城市中心城區(qū)連接周邊城鎮(zhèn)組團及其城鎮(zhèn)組團之間的通勤化、快速度、大運量的軌道交通車輛。市域列車具有運行站間距長、運行速度快等特點，車輛一旦發(fā)生火災(zāi)極易造成群死群傷的悲慘事故，也給救援帶來一定的困難。因此，設(shè)計時不僅要求車輛使用的材料具有優(yōu)良的防火性能，而且其結(jié)構(gòu)還應(yīng)能阻止或延緩火災(zāi)蔓延，能最大限度降低火災(zāi)帶來的危害。

市域列車客室電氣柜通常布置了大量的電氣設(shè)備，在運行時各電氣設(shè)備散發(fā)出大量熱量，容易引起火災(zāi)。為了保護乘客安全，降低火災(zāi)帶來的危害，本文以某市域列車項目防火要求對客室電氣柜進行防火設(shè)計，并進行防火試驗以驗證設(shè)計方案是否符合標準EN 45545-3規(guī)定的15 min結(jié)構(gòu)完整性要求和15 min隔熱性要求。

1 防火結(jié)構(gòu)設(shè)計

客室電氣柜主要由柜體、柜門、端部隔斷板、頂部隔斷板、鉸鏈、鎖具等部件組成(見圖1)，柜體采用中空鋁型材和12 mm厚鋁蜂窩板復(fù)合結(jié)構(gòu)，柜門和隔斷板采用12 mm厚鋁蜂窩板，柜門鉸鏈和鎖具均采用不銹鋼材質(zhì)。電氣柜所有零部件均使用不燃或阻燃低煙材料，嚴禁使用木質(zhì)和其他易燃材料。

電氣柜起火主要由安裝在內(nèi)部的電氣設(shè)備引起，起火位置在電氣柜內(nèi)部，受火面為電氣柜內(nèi)表面，外表面則為背火面。因此，為了使電氣柜結(jié)構(gòu)滿足完整性和隔熱性要求，需要對電氣柜內(nèi)表面進行防火設(shè)計。在柜體、柜門、端部隔斷板、頂部隔斷板的內(nèi)表面敷設(shè)15 mm厚陶瓷纖維棉，陶瓷纖維棉的受火面使用鋁箔包裹。陶瓷纖維棉使用不銹鋼固定釘進行緊固，固定釘使用耐高溫粘接膠粘貼在電氣柜內(nèi)表面上。在鉸鏈、鉸鏈安裝處的內(nèi)空腔、鎖體，以及防火薄弱地方均噴涂至少2 mm厚防火涂料。在柜門與柜體框接觸面上粘貼2 mm厚防火膨脹條，電氣柜所有縫隙均填充耐高溫防火膠。

圖1 電氣柜受火面防火結(jié)構(gòu)示意圖

2 防火試驗

2.1 試驗方案

電氣柜安裝在車體上后，與鋁合金車體側(cè)墻組合成封閉結(jié)構(gòu)，根據(jù)電氣柜實際安裝情況，試驗時將試樣安裝在普通磚墻剛性結(jié)構(gòu)框架中，樣件底部距離爐口地面500 mm，試樣安裝方案如圖2所示。為了測量電氣柜背火面溫升情況，需要在背火面布置35個熱電偶測試溫度變化情況。

2.2 測試結(jié)果

試驗按照EN 1363-1規(guī)定的程序進行，爐內(nèi)溫升按照附錄G執(zhí)行，試樣背火面平均溫升和最大溫升測試結(jié)果如圖3所示。

30 min試驗期間試樣背火面沒有出現(xiàn)明火，也沒有出現(xiàn)裂縫，電氣柜更沒有出現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)坍塌，試驗結(jié)束后試樣保持完整，如圖4所示。

圖2 試樣安裝示意圖

圖3 背火面溫升/時間曲線圖

(a)背火面 (b)受火面

2.3 試驗評判標準

如果試樣出現(xiàn)以下情況則視為完整性試驗失敗:①背火面出現(xiàn)10 s以上持續(xù)火焰。②探棒測試:直徑為6 mm的探棒穿過裂縫進入爐內(nèi)且沿裂縫長度方向移動的距離大于150 mm；φ25 mm的探棒能穿過裂縫進入爐內(nèi)。

如果試樣出現(xiàn)以下情況則視為隔熱性試驗失敗:①試樣背火面所有測試點的平均溫度超過140℃。②背火面任一測試點的溫度超過180℃。③出現(xiàn)結(jié)構(gòu)完整性失敗。

2.4 試驗結(jié)果分析

在測試30 min后試樣背火面沒有出現(xiàn)明顯裂縫和火焰，試樣保持完整，滿足標準EN 45545-3規(guī)定的15 min完整性要求。從圖3試樣背火面溫升/時間曲線圖可以看出，測試15 min后試樣背火面所有測試點的平均溫度沒有超過140℃，背火面任一測試點的溫度均沒有超過180℃，滿足標準EN 45545-3規(guī)定的15 min完整性要求。

3 結(jié)語

通過對客室電氣柜進行防火設(shè)計以及防火測試結(jié)果可以得出，本文設(shè)計的客室電氣柜滿足防火標準EN 45545-3規(guī)定的15 min完整性要求和15 min隔熱性要求，試驗結(jié)果也符合列車總體設(shè)計要求，可以有效保護乘客安全。該電氣柜防火結(jié)構(gòu)也為其他軌道交通車輛設(shè)計提供了參考。