轨道车辆防火标准及技术研究

李研

摘  要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，轨道建设越来越完善，轨道车辆也在不断增加，在轨道车辆中，防火是非常重要的一项内容。本文首先分析了轨道交通行业的防火标准，其次探讨了防火标准制定的方法，然后研究了防火封堵材料的核心技术，最后就火灾控制方案设计以及其他非金属件进行研究，以供参考。

关键词：轨道交通;防火安全;防火标准;防火系统;遇热膨胀

引言

随着我国轨道车辆事业的快速发展，海外项目不断增多，然而多数海外项目均不认可国内车辆的防火标准，在这种形势下，有必要认真研究车辆的防火工作，制定切实可行且普遍认可的防火标准。

1轨道交通行业的防火标准

1.1欧标

英国标准BS6853—1999首先提出“面”的概念，提出外露表面朝向是火焰扩展和加大火灾危险的关键因素。选用阻燃材料时按车辆防火等级和外露表面朝向确定材料的防火性能。防火性能包括材料的燃烧性、发烟性和气体毒性等方面。燃烧性包括火焰传播（测试标准：BS476—6）和火焰表面蔓延（测试标准：BS476—7）。发烟性和气体毒性分别按BS6853AnnexD及BS6853AnnexB进行测试。该标准将车辆按运行环境分为Ⅰa、Ⅰb和Ⅱ类，并用大量图表将车辆上各部件的设计标准、选材要求、试验方法一一列出，对Ⅰa类车辆将电缆分为内部电缆和外部电缆，对发烟性和气体毒性作了不同的规定。德国标准DIN5510根据车辆线路设施条件，把车辆分为4个防火等级。选用阻燃材料时按车辆防火等级和零部件的特点确定材料的防火性能。材料的防火性能包括易燃性、冒烟等级、滴落物等级和气体毒性指数等方面。易燃性分为S1～S5（测试标准：DIN53837），地板分为SF1～SF3（测试标准：DIN4102—14）。易燃等级在S2～S5时要加测冒烟量，根据冒烟量，烟雾扩散等级分为SR1、SR2;在按DIN53837试验时，确认材料是否产生溶滴滴落，并将滴落性分为ST1、ST2两个等级。可见阻燃性能的几项指标可以在1个试验中完成。DIN5510第2部分2009版增加了气体毒性的要求，规定了对8种气体毒性的控制。德国标准最大优点在于通过DIN5510可以查到对应防火等级不同材料的各项防火指标值。法国标准NFF16—101根据车辆线路的设施条件，把车辆分为A1、A2和B类。材料的防火性能按材料燃烧时对火的反应、发烟性和气体毒性来确定。对火的反应分为M0～M4，对烟的反应分为F0～F5，气体毒性控制是对7种毒性气体在人体临床测试15min后，控制对人体无害的含量（测试标准：NFX70—100）。材料的选择依据车辆种类及使用部位来确定坐标位置。NFF16—101对小部件依据氧指数和热灯丝试验劃分为I0～I4五个等级，同时对导线和电器电缆划分为A、B、C、D、NC五个等级（测试标准：NFC32—070）。

1.2铁标TB/T3237和TB/T3138

TB/T3237上一份标准版本是2010年版，即TB/T3237—2010，是我国适用于动车组的防火阻燃标准。现正逐渐向EN45545—2013过渡，并以此为框架结构，起草动车组防火技术规范。TB/T3138的上一份标准版本是2006年版，即TB/T3138—2006，是我国适用于最高运行速度不大于200km/h的铁路机车及客车的防火阻燃标准。中国轨道交通技术近年来发展迅速，标准也需要及时更新，才能跟上市场发展步伐。TB/T3138—2018《机车车辆用材料阻燃技术要求》于2018年7月16日发布，已于2019年2月1日正式实施。新版标准的分类与欧盟标准EN45545—2较为相似，这样的分类更加合理，也更加清晰。主要差异为修改了车内用结构材料产品的划分原则;修改了附录A中的试样数量、判定条件;增加了机车车辆用阻燃材料成品取样要求;增加了材料烟密度测试的试验条件;删除了材料的物理力学性能要求。

2防火标准制定的方法

可以建立以下标准：《轨道车辆防火与安全》、《轨道车辆非金属材料阻燃要求》和《轨道车辆电器设备非金属材料阻燃要求》。《轨道车辆防火与安全》是总则，规定车辆防火等级、防火安全与目标。对车体、内装、电器设备、可燃气体和液体设备的预防性安全设计提出总体要求，对预防性辅助设施、应急疏散及救援措施作出规定。《轨道车辆非金属材料阻燃要求》在总则的引导下，按车辆防火等级和使用部位确定材料的防火指标，包括：燃烧性、烟密度、滴落物等级和气体毒性，对小部件、复合材料也要作出规定。《轨道车辆电器设备非金属材料阻燃要求》规定“点”火源所用非金属材料的阻燃要求，防止电路起火是车辆防火的关键。

3防火封堵材料的核心技术

（1）遇热膨胀技术，防火封堵材料遇火时膨胀，对孔洞和缝隙进行密封，阻止火焰和火灾中产生的有毒烟气蔓延至邻近区域;（2）吸热技术，燃烧时释放结晶水，对火灾现场降温;（3）烧蚀技术，防火封堵材料经过灼烧后，形成致密炭化层，对火焰、烟气以及热量的冲击进行阻挡;（4）隔热技术，利用材料热的不良导体的性质，阻止热量传递，防止背火面的可燃物受热燃烧。在发生火灾时，遇热膨胀的防火密封胶在温度超过200℃时能够吸热膨胀，膨胀后的体积足以封堵管线设备穿孔周围的空隙部分，并且能够封闭各种塑料管、电缆绝缘层和管道保温层被烧毁所造成的空隙和孔洞，达到防火、防烟的效果。当燃烧温度继续升高时，膨胀后的材料能形成高强度的隔热炭化保护层，其耐火时间可达EN45545—3标准的要求而不致被破坏，从而使各个防火分区之间互不影响，将火势控制在火源的防火分区之内，使火灾的损失降低到最低。

4火灾控制方案设计

轨道车辆空调的火灾控制方案设计通常分为车内火灾和车外火灾2种。当空调机组收到列车网络发送的“车内火灾”模式信号时，本节车厢空调机组停止工作，此时回风阀、新风阀全关;当空调机组收到列车网络发送的“车外火灾”模式信号时，整列车空调机组新风阀关闭，压缩机、冷凝风机、通风机正常工作。当车内、车外突发火灾时，司机室操作屏显示相应的“车内、车外火灾”模式，司机及乘务人员根据提示疏散乘客，以最大限度地保护车内乘客不受伤害。

5其他非金属件

轨道车辆空调常用的其他非金属件包括保温材料、吸声材料和密封件。对于不与其他非金属接触且可燃质量小于10g的非金属件不考虑防火测试。其他非金属件的防火设计要求为：保温材料和吸声材料根据车内、车外使用位置，测试等级分别为R1、R7;密封件根据车内、车外使用位置，防火测试等级分别为R22、R23。

结语

防火封堵材料在国内外有着成熟的应用，不仅是在轨道交通行业，而且在建筑、电力、医疗以及食品等行业具有超过30年的使用经验，获得全球多个国家和地区的认证和测试。轨道交通列车作为人类目前主要的交通工具之一，其防火封堵材料选用非常关键，直接影响了整个线路的安全运营。所以，设计时选用正确的材料和系统，安装时按照合理的、经过检验的工法，以确保整体防火系统的安全可靠。

参考文献

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