軌道車輛防火標準及技術研究

吳堅

（浙江省臺州消防支隊，浙江臺州 318000）

0 引言

由于軌道車輛的特性，防火系統(tǒng)分為主動和被動防火安全系統(tǒng)，相互補充、協(xié)同。在被動防火系統(tǒng)中，防火封堵系統(tǒng)占據(jù)重要地位。防火封堵用于封堵各種貫穿物，避免火勢通過開口和結構縫隙蔓延。選擇哪種防火材料和技術成為重點關注的內(nèi)容。如果設計考量不到位，缺少合理的防火封堵措施，一旦發(fā)生火災則會快速蔓延擴散，造成更加嚴重的事故。因此，明確軌道車輛防火標準，做好防火系統(tǒng)設計和建構至關重要。

1 軌道車輛防火標準

1.1 防火標準

1.1.1 歐標EN 45545

在軌道車輛防火標準發(fā)展中，以歐標EN 45545 最具代表性，誕生于20 世紀80 年代。在歐洲，1980 年以前，每年發(fā)生軌道車輛火災事故超過15 起，多數(shù)情況是車輛完全燒毀。在1980 年，每年大概有5 起軌道車輛火災事故，多數(shù)車輛損壞并不嚴重，經(jīng)過維修后即可正常使用。在1990 年以后，軌道車輛火災事故每年不超過1 起，而且多數(shù)火災可以自行熄滅。從中可以看出，軌道車輛防火安全水平逐步提升，防火安全標準化在其中做出了重大的貢獻。

經(jīng)過了多年的編制和完善，從2016 年3 月開始，歐標EN 45545—2013 正式實施，代替了以往的英標、德標、法標。歐標的測試項目包括發(fā)煙性、燃燒性、毒性氣體濃度以及熱釋放速率[1]。對于軌道車輛危險等級的確定，主要依據(jù)是疏散時間，車輛的運行類別是影響疏散時間的主要因素。這一標準較為完善，綜合考量了車輛的運行類別，設計車輛對應的風險等級，車輛防火等級從低到高有HL1、HL2、HL3，相較于以往的標準更為合理。

EN 45545—2013 隨后經(jīng)過修訂和完善，對于座椅整椅測試以及材料毒性測試等內(nèi)容做出了新的調(diào)整，并且加入了主動防火要求，如滅火系統(tǒng)和噴淋細水霧等，旨在限制火焰、熱量和煙氣傳播，保護車輛內(nèi)部人員的生命財產(chǎn)安全。

1.1.2 鐵標TB/T 3237 與TB/T 3138

《動車組用內(nèi)裝材料阻燃技術條件》（TB/T 3237）的上一版本是2010 年版，是我國動車組防火阻燃的主要標準。目前，《動車組用內(nèi)裝材料阻燃技術條件》（TB/T 3237））逐漸朝著EN 45545—2013 過渡，將其作為框架結構來設計軌道車輛防火技術規(guī)范?！稒C車車輛用材料阻燃技術要求》（TB/T 3138）的上一版本是2006 年版，適合運行速度最高不超過200km/h 的鐵路機車、客車的防火阻燃標準。由于我國的軌道交通事業(yè)發(fā)展迅猛，配套的防火標準也需要同步更新完善，才能滿足市場發(fā)展需要，提供堅實可靠的防火保障?！稒C車車輛用材料阻燃技術要求》（TB/T 3138—2018）頒布實施后，同歐標EN 45545-2 相近，分類合理、內(nèi)容清晰明確。其差異表現(xiàn)在車輛內(nèi)部結構材料產(chǎn)品的劃分原則、材料煙密度測試的試驗條件以及車輛阻燃材料的要求等[2]。

1.2 防火封堵材料

軌道車輛所選擇的材料應該滿足防火標準要求。例如，歐標中規(guī)定，軌道交通車輛的防火系統(tǒng)可以在耐火時間內(nèi)同防火分隔構件協(xié)同運行，有效阻止火焰、熱量和煙氣蔓延，進而在最大程度上保護設備、乘客與工作人員的安全。防火封堵材料與不燃材料有著本質(zhì)上的區(qū)別，二者并非一種材料。防火封堵材料同防火構件協(xié)同作用，在發(fā)生火災時，在規(guī)定的防火時效內(nèi)有效控制延誤、火焰以及熱量蔓延，限制在防火分區(qū)內(nèi)[3]。

所以，防火封堵材料和不燃材料有明顯區(qū)別。防火封堵是系統(tǒng)概念，是指有一定耐火時效的防火構件和貫穿物，形成了完整的系統(tǒng)，能夠滿足防火設計要求；不燃材料并非防火封堵材料，如礦棉、水泥和金屬，無法封堵燃燒孔洞，不能直接用于防火封堵；防火封堵材料并不等同于不燃材料，當前市場上有很多高分子防火封堵材料，主要是在燒蝕技術基礎上實現(xiàn)，火災時短暫燃燒發(fā)生反應，體積膨脹，最終形成密炭化層，起到防火封堵材料的功能[4]。

防火封堵系統(tǒng)化是目前軌道車輛防火材料和技術發(fā)展的主要方向。在防火標準和防火技術方面，對于材料測試的重視程度較高，系統(tǒng)測試被忽視，重點關注材料的燃燒性能，未能立足整體系統(tǒng)化設計。通過系統(tǒng)構成的研究分析，選擇最佳的防火封堵材料，組成系統(tǒng)，經(jīng)過耐火測試確定最終防火封堵系統(tǒng)的耐火時效，后期材料選擇和系統(tǒng)設計均有所依據(jù)，實現(xiàn)防火全過程目標的一致化。

2 我國軌道車輛防火技術的發(fā)展歷程

2.1 軌道車輛防火研究起步晚

在計劃經(jīng)濟時代背景下，軌道車輛的材料以鋼材、木材為主，對于防火重視程度不高。軌道交通發(fā)生火災事故，通常認為是老鼠咬破電纜護套短路造成。而在20 世紀80 年代后，軌道車輛合成材料逐漸多樣化，帶來了新的火災隱患。1988 年1 月7 日，廣州到西安的272 次列車失火，造成了巨大的損失，社會影響極度惡劣，但同時也引起了相關部門對軌道車輛防火工作的認知和重視。相較于日本和法國，我國是在20 世紀90 年代才開始開展軌道車輛防火研究工作[5]。

2.2 軌道車輛防火技術滯后

軌道車輛防火安全至關重要，不僅局限于軌道車輛的自身防火性能，還與軌道交通大環(huán)境治理相關。關于大環(huán)境治理，需要積極完善列車運營調(diào)度、線路、車站等硬件設施，也要考慮到乘客的消防知識和團隊精神等因素。

軌道交通防火安全的一項重要內(nèi)容是車輛防火，受限于20 世紀相關因素影響，在關注車輛防火的同時，也要關注企業(yè)現(xiàn)狀，因此防火技術發(fā)展滯后。結合相關部門的防火標準來看，2004 年修訂的防火標準仍然存在一定的局限性，研究重點表現(xiàn)在材料阻燃要求[6]。在軌道車輛防火設計中，如果僅考慮材料的防火性能，無法從根本上解決火災問題，有待進一步完善。

2.3 基礎設施管理不到位

在21 世紀之前，我國軌道車輛主要采用法國防火標準。但這些標準并未規(guī)范、嚴謹實施，主要是因為標準需要相配套的儀器設備，但我國并未進口相應的儀器設備。如果基礎設施不完善，即使防火標準非常完美，也是紙上談兵，無法展現(xiàn)應有的積極效應。產(chǎn)品的性能試驗主要是模擬真實的工作環(huán)境，反映產(chǎn)品的性能是否符合要求。實際上，材料的防火性能檢測已經(jīng)成為我國軌道車輛防火工作的薄弱點，還有待進一步完善[7]。

3 軌道車輛防火標準的制定

3.1 制定強制性國家標準

軌道車輛防火標準的制定直接影響到防火標準的全面貫徹落實。為了提升軌道車輛的防火性能，保障人員的生命財產(chǎn)安全，應制定強制性的國家標準。早期鐵路車輛主要是用機車牽引，運行于地面上，而軌道車輛多用電動車組，運行于隧道內(nèi)，二者存在很大區(qū)別。

因此，要認識到二者的差異，分別制定行業(yè)標準?，F(xiàn)代鐵路已經(jīng)朝著城際區(qū)域延伸拓展，推行電氣化線路同樣適用于電動車組。鐵路車輛與軌道車輛的相同點逐步增加，即便功率大小、電壓高低、車輛長短等方面存在差異，但并不影響制定統(tǒng)一的、強制的軌道車輛防火標準[8]。因此，可以采用分級方法，制定軌道車輛防火標準，以此滿足不同類別的軌道車輛防火要求。

目前，軌道車輛以及鐵路車輛多是同一工廠生產(chǎn)，采用統(tǒng)一的防火標準，便于管理。如果分別制定不同的標準，則會出現(xiàn)同一材料的執(zhí)行標準不統(tǒng)一的問題，管理不便。從外貿(mào)角度來看，制定統(tǒng)一的軌道車輛防火標準很有必要。用戶如果同時采購鐵路車輛、軌道車輛，執(zhí)行標準不統(tǒng)一也是不合理的。所以，制定軌道車輛統(tǒng)一的、強制性的國家標準是必然選擇。

3.2 防火標準要達到目標

防火性能是軌道車輛的一項重要性能指標，受到人們重點關注，無論是零部件的防火性能還是車輛的整體防火性能等，均備受矚目。有明確目標的標準，用戶的認可度大大提升。

目前，多數(shù)軌道車輛防火標準是英標和德標，不難看出用戶對這兩個標準的認可。所以，在制定防火目標時，應控制在法律法規(guī)和標準允許的范圍內(nèi)，在最大程度上展現(xiàn)科技成果，旨在提升軌道車輛的防火性能。制定的防火性能指標要經(jīng)過檢測，符合要求后方可執(zhí)行。防火目標應普遍反映群眾關注的熱點問題，便于群眾接受、認可[9]。

所以，防火標準要明確以下目標：

其一，具有抵御外部火險的能力，車體結構有明確的耐火指標。

其二，車輛點火源的控制能力，避免燃燒器、電器以及電機成為起火點，將電氣裝置導致的火災事故消滅在萌芽。

其三，車輛內(nèi)部設備的部件低于火險能力，以及車輛隔離火源的能力。

其四，車輛失火后，能夠保證車輛安全運行的能力。

3.3 合理運用科技成果

3.3.1 隔絕火源

軌道車輛發(fā)生火災的技術原因，主要是車輛設計和制造層面考量不到位。初期軌道車輛失火是電纜保護套老化開裂，線路短路造成的。非技術因素，即人為因素。

比如，韓國大邱地鐵失火最具代表性。架空電線掉落到車頂，造成軌道車輛短路，車站失火，進而蔓延到軌道車輛。所以，了解起火原因，隔絕火源是軌道車輛防火的關鍵所在。

3.3.2 選擇阻燃材料

材料指標合理，能夠控制軌道車輛可燃物的總量，避免量變引發(fā)質(zhì)變[10-11]。

3.3.3 防火結構設計

軌道車輛的內(nèi)部結構要便于清掃，避免清掃不到的灰塵堆積成為易燃物；外露結構不容易燃燒；門窗結構便于火災后人員順利逃生；配備逃生結構與器具，便于火災發(fā)生時，救援人員展開救援。

3.4 整合社會資源做好軌道車輛防火

整合社會力量，制定科學合理的軌道車輛防火標準?？梢詫⒏黝悓I(yè)問題交由專家學者研究分析，如軌道車輛公司代表，車輛、電器、電機制造企業(yè)代表以及消防部門代表等。多方協(xié)商溝通，整合社會力量，能夠取得更加理想的效果。

4 軌道車輛防火技術的控制流程

軌道車輛防火技術控制流程，表現(xiàn)在以下幾點：

其一，設計階段。明確用戶需求和防護要求，遵循相應標準選擇合適的防火材料，設計合理的結構。

其二，驗證階段。零部件制造時，遵循防火標準進行檢驗，確定各類材料的防火性能要求，經(jīng)過專業(yè)機構驗證后方可生產(chǎn)。

其三，檢測階段。對產(chǎn)品全方位檢驗，復核防火報告等，促進防火技術落實。

其四，改進階段。產(chǎn)品防火性能不符合要求，需要優(yōu)化設計產(chǎn)品的結構和材料，直到符合要求為止。

5 結語

綜上所述，軌道事業(yè)飛快發(fā)展，安全是一項核心內(nèi)容，做好軌道車輛的防火安全十分重要。目前軌道車輛發(fā)生電氣火災事故的概率較高，電纜貫穿底板、電器柜柜體以及隔斷位置，很容易發(fā)生火災。如果未能及時隔離火源，或是撲滅火災，將會快速蔓延到其他區(qū)域，損壞設備，帶來嚴重的人員傷亡。因此，明確軌道車輛防火標準，選擇合適的防火材料、防火技術，有助于在最大程度上提升軌道車輛的安全性。