軌道車(chē)輛防火標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)研究

李研

摘? 要：近年來(lái)，我國(guó)的交通行業(yè)有了很大進(jìn)展，軌道建設(shè)越來(lái)越完善，軌道車(chē)輛也在不斷增加，在軌道車(chē)輛中，防火是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容。本文首先分析了軌道交通行業(yè)的防火標(biāo)準(zhǔn)，其次探討了防火標(biāo)準(zhǔn)制定的方法，然后研究了防火封堵材料的核心技術(shù)，最后就火災(zāi)控制方案設(shè)計(jì)以及其他非金屬件進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：軌道交通;防火安全;防火標(biāo)準(zhǔn);防火系統(tǒng);遇熱膨脹

引言

隨著我國(guó)軌道車(chē)輛事業(yè)的快速發(fā)展，海外項(xiàng)目不斷增多，然而多數(shù)海外項(xiàng)目均不認(rèn)可國(guó)內(nèi)車(chē)輛的防火標(biāo)準(zhǔn)，在這種形勢(shì)下，有必要認(rèn)真研究車(chē)輛的防火工作，制定切實(shí)可行且普遍認(rèn)可的防火標(biāo)準(zhǔn)。

1軌道交通行業(yè)的防火標(biāo)準(zhǔn)

1.1歐標(biāo)

英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS6853—1999首先提出“面”的概念，提出外露表面朝向是火焰擴(kuò)展和加大火災(zāi)危險(xiǎn)的關(guān)鍵因素。選用阻燃材料時(shí)按車(chē)輛防火等級(jí)和外露表面朝向確定材料的防火性能。防火性能包括材料的燃燒性、發(fā)煙性和氣體毒性等方面。燃燒性包括火焰?zhèn)鞑ィy(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：BS476—6）和火焰表面蔓延（測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：BS476—7）。發(fā)煙性和氣體毒性分別按BS6853AnnexD及BS6853AnnexB進(jìn)行測(cè)試。該標(biāo)準(zhǔn)將車(chē)輛按運(yùn)行環(huán)境分為Ⅰa、Ⅰb和Ⅱ類(lèi)，并用大量圖表將車(chē)輛上各部件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、選材要求、試驗(yàn)方法一一列出，對(duì)Ⅰa類(lèi)車(chē)輛將電纜分為內(nèi)部電纜和外部電纜，對(duì)發(fā)煙性和氣體毒性作了不同的規(guī)定。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN5510根據(jù)車(chē)輛線路設(shè)施條件，把車(chē)輛分為4個(gè)防火等級(jí)。選用阻燃材料時(shí)按車(chē)輛防火等級(jí)和零部件的特點(diǎn)確定材料的防火性能。材料的防火性能包括易燃性、冒煙等級(jí)、滴落物等級(jí)和氣體毒性指數(shù)等方面。易燃性分為S1～S5（測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：DIN53837），地板分為SF1～SF3（測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：DIN4102—14）。易燃等級(jí)在S2～S5時(shí)要加測(cè)冒煙量，根據(jù)冒煙量，煙霧擴(kuò)散等級(jí)分為SR1、SR2;在按DIN53837試驗(yàn)時(shí)，確認(rèn)材料是否產(chǎn)生溶滴滴落，并將滴落性分為ST1、ST2兩個(gè)等級(jí)。可見(jiàn)阻燃性能的幾項(xiàng)指標(biāo)可以在1個(gè)試驗(yàn)中完成。DIN5510第2部分2009版增加了氣體毒性的要求，規(guī)定了對(duì)8種氣體毒性的控制。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)最大優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)DIN5510可以查到對(duì)應(yīng)防火等級(jí)不同材料的各項(xiàng)防火指標(biāo)值。法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)NFF16—101根據(jù)車(chē)輛線路的設(shè)施條件，把車(chē)輛分為A1、A2和B類(lèi)。材料的防火性能按材料燃燒時(shí)對(duì)火的反應(yīng)、發(fā)煙性和氣體毒性來(lái)確定。對(duì)火的反應(yīng)分為M0～M4，對(duì)煙的反應(yīng)分為F0～F5，氣體毒性控制是對(duì)7種毒性氣體在人體臨床測(cè)試15min后，控制對(duì)人體無(wú)害的含量（測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：NFX70—100）。材料的選擇依據(jù)車(chē)輛種類(lèi)及使用部位來(lái)確定坐標(biāo)位置。NFF16—101對(duì)小部件依據(jù)氧指數(shù)和熱燈絲試驗(yàn)劃分為I0～I(xiàn)4五個(gè)等級(jí)，同時(shí)對(duì)導(dǎo)線和電器電纜劃分為A、B、C、D、NC五個(gè)等級(jí)（測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：NFC32—070）。

1.2鐵標(biāo)TB/T3237和TB/T3138

TB/T3237上一份標(biāo)準(zhǔn)版本是2010年版，即TB/T3237—2010，是我國(guó)適用于動(dòng)車(chē)組的防火阻燃標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)正逐漸向EN45545—2013過(guò)渡，并以此為框架結(jié)構(gòu)，起草動(dòng)車(chē)組防火技術(shù)規(guī)范。TB/T3138的上一份標(biāo)準(zhǔn)版本是2006年版，即TB/T3138—2006，是我國(guó)適用于最高運(yùn)行速度不大于200km/h的鐵路機(jī)車(chē)及客車(chē)的防火阻燃標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)軌道交通技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速，標(biāo)準(zhǔn)也需要及時(shí)更新，才能跟上市場(chǎng)發(fā)展步伐。TB/T3138—2018《機(jī)車(chē)車(chē)輛用材料阻燃技術(shù)要求》于2018年7月16日發(fā)布，已于2019年2月1日正式實(shí)施。新版標(biāo)準(zhǔn)的分類(lèi)與歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN45545—2較為相似，這樣的分類(lèi)更加合理，也更加清晰。主要差異為修改了車(chē)內(nèi)用結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)品的劃分原則;修改了附錄A中的試樣數(shù)量、判定條件;增加了機(jī)車(chē)車(chē)輛用阻燃材料成品取樣要求;增加了材料煙密度測(cè)試的試驗(yàn)條件;刪除了材料的物理力學(xué)性能要求。

2防火標(biāo)準(zhǔn)制定的方法

可以建立以下標(biāo)準(zhǔn)：《軌道車(chē)輛防火與安全》、《軌道車(chē)輛非金屬材料阻燃要求》和《軌道車(chē)輛電器設(shè)備非金屬材料阻燃要求》?！盾壍儡?chē)輛防火與安全》是總則，規(guī)定車(chē)輛防火等級(jí)、防火安全與目標(biāo)。對(duì)車(chē)體、內(nèi)裝、電器設(shè)備、可燃?xì)怏w和液體設(shè)備的預(yù)防性安全設(shè)計(jì)提出總體要求，對(duì)預(yù)防性輔助設(shè)施、應(yīng)急疏散及救援措施作出規(guī)定?！盾壍儡?chē)輛非金屬材料阻燃要求》在總則的引導(dǎo)下，按車(chē)輛防火等級(jí)和使用部位確定材料的防火指標(biāo)，包括：燃燒性、煙密度、滴落物等級(jí)和氣體毒性，對(duì)小部件、復(fù)合材料也要作出規(guī)定?！盾壍儡?chē)輛電器設(shè)備非金屬材料阻燃要求》規(guī)定“點(diǎn)”火源所用非金屬材料的阻燃要求，防止電路起火是車(chē)輛防火的關(guān)鍵。

3防火封堵材料的核心技術(shù)

（1）遇熱膨脹技術(shù)，防火封堵材料遇火時(shí)膨脹，對(duì)孔洞和縫隙進(jìn)行密封，阻止火焰和火災(zāi)中產(chǎn)生的有毒煙氣蔓延至鄰近區(qū)域;（2）吸熱技術(shù)，燃燒時(shí)釋放結(jié)晶水，對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)降溫;（3）燒蝕技術(shù)，防火封堵材料經(jīng)過(guò)灼燒后，形成致密炭化層，對(duì)火焰、煙氣以及熱量的沖擊進(jìn)行阻擋;（4）隔熱技術(shù)，利用材料熱的不良導(dǎo)體的性質(zhì)，阻止熱量傳遞，防止背火面的可燃物受熱燃燒。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，遇熱膨脹的防火密封膠在溫度超過(guò)200℃時(shí)能夠吸熱膨脹，膨脹后的體積足以封堵管線設(shè)備穿孔周?chē)目障恫糠郑⑶夷軌蚍忾]各種塑料管、電纜絕緣層和管道保溫層被燒毀所造成的空隙和孔洞，達(dá)到防火、防煙的效果。當(dāng)燃燒溫度繼續(xù)升高時(shí)，膨脹后的材料能形成高強(qiáng)度的隔熱炭化保護(hù)層，其耐火時(shí)間可達(dá)EN45545—3標(biāo)準(zhǔn)的要求而不致被破壞，從而使各個(gè)防火分區(qū)之間互不影響，將火勢(shì)控制在火源的防火分區(qū)之內(nèi)，使火災(zāi)的損失降低到最低。

4火災(zāi)控制方案設(shè)計(jì)

軌道車(chē)輛空調(diào)的火災(zāi)控制方案設(shè)計(jì)通常分為車(chē)內(nèi)火災(zāi)和車(chē)外火災(zāi)2種。當(dāng)空調(diào)機(jī)組收到列車(chē)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的“車(chē)內(nèi)火災(zāi)”模式信號(hào)時(shí)，本節(jié)車(chē)廂空調(diào)機(jī)組停止工作，此時(shí)回風(fēng)閥、新風(fēng)閥全關(guān);當(dāng)空調(diào)機(jī)組收到列車(chē)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的“車(chē)外火災(zāi)”模式信號(hào)時(shí)，整列車(chē)空調(diào)機(jī)組新風(fēng)閥關(guān)閉，壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)正常工作。當(dāng)車(chē)內(nèi)、車(chē)外突發(fā)火災(zāi)時(shí)，司機(jī)室操作屏顯示相應(yīng)的“車(chē)內(nèi)、車(chē)外火災(zāi)”模式，司機(jī)及乘務(wù)人員根據(jù)提示疏散乘客，以最大限度地保護(hù)車(chē)內(nèi)乘客不受傷害。

5其他非金屬件

軌道車(chē)輛空調(diào)常用的其他非金屬件包括保溫材料、吸聲材料和密封件。對(duì)于不與其他非金屬接觸且可燃質(zhì)量小于10g的非金屬件不考慮防火測(cè)試。其他非金屬件的防火設(shè)計(jì)要求為：保溫材料和吸聲材料根據(jù)車(chē)內(nèi)、車(chē)外使用位置，測(cè)試等級(jí)分別為R1、R7;密封件根據(jù)車(chē)內(nèi)、車(chē)外使用位置，防火測(cè)試等級(jí)分別為R22、R23。

結(jié)語(yǔ)

防火封堵材料在國(guó)內(nèi)外有著成熟的應(yīng)用，不僅是在軌道交通行業(yè)，而且在建筑、電力、醫(yī)療以及食品等行業(yè)具有超過(guò)30年的使用經(jīng)驗(yàn)，獲得全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的認(rèn)證和測(cè)試。軌道交通列車(chē)作為人類(lèi)目前主要的交通工具之一，其防火封堵材料選用非常關(guān)鍵，直接影響了整個(gè)線路的安全運(yùn)營(yíng)。所以，設(shè)計(jì)時(shí)選用正確的材料和系統(tǒng)，安裝時(shí)按照合理的、經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的工法，以確保整體防火系統(tǒng)的安全可靠。

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