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1、高速動車組防火系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)
國內(nèi)高速動車組的防火設(shè)計基本是以EN45545《鐵路應(yīng)用–鐵道車輛防火》為指導(dǎo)，車內(nèi)非金屬原材料的選擇與應(yīng)用必須滿足TB/T3237的防火要求，另外DIN5510、NFF16-101、BS6853及UIC564-2等防火標(biāo)準(zhǔn)也被各高速動車組選擇性參考使用；根據(jù)EN45545第一部分的車輛運(yùn)行分類，高速動車組的運(yùn)行需滿足分類3的規(guī)定。
高速車組防火系統(tǒng)設(shè)計的主要目標(biāo)是：預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生；若意外發(fā)生火災(zāi)則能盡量減少火災(zāi)潛在的風(fēng)險；能及時快速地探測到車內(nèi)的煙火；避免火勢蔓延到列車的其他部位或其他車輛；及乘客的危害；最大可能地保障車輛及鐵路設(shè)施的安全。
2、高速動車組防火系統(tǒng)設(shè)計的主要環(huán)節(jié)
高速動車組的防火系統(tǒng)設(shè)計主要包括以下環(huán)節(jié)：防火標(biāo)準(zhǔn)、材料安全、防火結(jié)構(gòu)設(shè)計、防火設(shè)施配置、火災(zāi)安全監(jiān)測系統(tǒng)、火災(zāi)時的控制系統(tǒng)設(shè)計、火災(zāi)后動車組的持續(xù)運(yùn)行能力設(shè)計及火災(zāi)時的疏散與救援措施。
2.1 高速動車組的防火設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
國內(nèi)高速動車組常用的防火設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)主要有：EN45545《鐵路應(yīng)用-鐵道車輛防火》；DIN5510-2《材料和構(gòu)件的燃燒特性和燃燒并發(fā)現(xiàn)象-分類、要求和測試方法》；BS6853《鐵路客車設(shè)計和建造火災(zāi)預(yù)防實施規(guī)范》；UIC564-2《國際聯(lián)運(yùn)客車和類似客車防火，滅火的規(guī)定》；NFF16-101《軌道車輛材料選擇之防火要求》；國內(nèi)的防火設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)主要有TB/T3138《機(jī)車車輛阻燃材料技術(shù)條件》及TB/T3237《動車組內(nèi)裝材料阻燃技術(shù)條件》。各防火標(biāo)準(zhǔn)在防火性能要求方面各有側(cè)重，其中DIN5510、BS6853及NFF16-101不僅對材料的燃燒性方面有要求，而且對材料燃燒后的有害氣體產(chǎn)生的煙霧和毒性氣體也有較嚴(yán)格的規(guī)定。UIC564-2對材料的燃燒性有著較嚴(yán)格的規(guī)定，但對材料燃燒時的煙霧及產(chǎn)生毒性氣體均未做出要求。EN45545相比國外其他防火標(biāo)準(zhǔn)，適用于軌道交通機(jī)車車輛的類型范圍更廣，技術(shù)內(nèi)容更嚴(yán)、更全面，防火體系更完整，在未來幾年內(nèi)將逐步替代上述的其他國外防火標(biāo)準(zhǔn)。TB/T3138參照UIC564-2和NFF16-101，規(guī)定了200km/h以下機(jī)車車輛的材料和零部件防火性能，對材料的燃燒性和煙霧有嚴(yán)格規(guī)定，并要求材料的有害物質(zhì)限量應(yīng)滿足TB/T3139《機(jī)車車輛內(nèi)裝材料及室內(nèi)空氣有害物質(zhì)限量》的相關(guān)規(guī)定；而TB/T3237則規(guī)定了200km/h以上動車組內(nèi)裝材料和零部件的防火性能，是根據(jù)我國的具體情況、并結(jié)合國外先進(jìn)的防火標(biāo)準(zhǔn)制定的具有先進(jìn)性和安全性的非金屬材料防火標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中按照各種材料的具體應(yīng)用部位和部件功能詳細(xì)定義了材料的氧指數(shù)、燃燒性能及燃燒時的煙霧和毒性氣體的指標(biāo)，是目前國內(nèi)高速動車組內(nèi)裝材料防火設(shè)計的主要標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 材料安全
高速動車組運(yùn)行時相對外界環(huán)境是一個完全封閉的場所，一旦發(fā)生火災(zāi)，要絕對避免車內(nèi)材料發(fā)生燃燒現(xiàn)象或產(chǎn)生有毒有害的氣體，而危及乘客的安全。高速動車組設(shè)計選用材料的原則：結(jié)構(gòu)部件盡可能選擇金屬材料，非金屬材料則根據(jù)材料的應(yīng)用部位及其應(yīng)用功能，嚴(yán)格執(zhí)行TB/T3237的防火要求，對標(biāo)準(zhǔn)中沒有明確定義的部件及材料則參考上文所述的國外防火標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
2.3 防火結(jié)構(gòu)設(shè)計
高速動車組的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是指防火隔墻的設(shè)計，設(shè)置防火隔墻的目的是在意外發(fā)生火災(zāi)時防火隔墻能在規(guī)定的時間內(nèi)阻止火焰及煙毒氣體的蔓延，形成相對的安全區(qū)域，保證司乘人員能夠有足夠的時間安全撤離，防火隔墻主要設(shè)置在車端和司機(jī)室后墻，用于實現(xiàn)車輛間的防火及司機(jī)室與乘客區(qū)域間的防火；同時動車組車體與安裝在車體車頂和車體側(cè)墻的系統(tǒng)設(shè)備共同組成一道防火屏障，能有效阻止車內(nèi)與車外間的煙火蔓延。表2是EN45545第3部分列舉的典型防火隔墻的設(shè)計結(jié)構(gòu)及其能達(dá)到的耐火性能等級，采用此類結(jié)構(gòu)及材料時不再需要進(jìn)行耐火試驗驗證。否則必須對防火隔墻進(jìn)行系統(tǒng)的耐火試驗。
2.3.1 車輛間的防火隔墻設(shè)計
根據(jù)車輛運(yùn)行分類3的要求，高速動車組車端防火隔墻設(shè)計應(yīng)滿足E15、W15的防火性能等級，即要求車輛在發(fā)生火災(zāi)時，15分鐘之內(nèi)車端的防火隔墻結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠滿足耐火完整性及熱輻射的要求，防止煙火蔓延至相鄰的車廂，造成更大的生命及財產(chǎn)損失。
車輛間的防火隔墻結(jié)構(gòu)由車體端墻、端墻防寒材料、內(nèi)裝端墻、車輛端門門扇及車內(nèi)地板共同組成。車體端墻是鋁合金空心型材，從材料選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計上滿足防火隔墻的防火性能要求，內(nèi)裝端墻的防火墻部分通常也采用金屬材料或采用金屬材料與一定厚度的防火材料共同組成；車輛端門的門扇由鋁合金框架和防火安全玻璃組成，鋁合金框架上邊框及左右邊框內(nèi)設(shè)置凹槽，用于安裝防火膨脹膠條，同時邊框周邊設(shè)置毛刷，毛刷與車內(nèi)端墻之間的間隙為零；端門處的內(nèi)裝地板則通常采用玻璃鋼材質(zhì)，表面粘覆防火地板布；車內(nèi)端墻與車體端墻之間采用密貼式安裝，安裝后兩者之間的所有縫隙以及車內(nèi)端墻內(nèi)部間的所有縫隙均采用防火密封膠進(jìn)行密封，以保證車內(nèi)端墻與車體端墻之間形成一個完整的防火密封結(jié)構(gòu)；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時鑲嵌在車輛端門周邊框架內(nèi)的膨脹膠條會快速膨脹30倍左右，壓緊在車內(nèi)端墻上，從而在車內(nèi)端墻與端門之間形成一個封閉的防火隔墻結(jié)構(gòu)，而當(dāng)火災(zāi)遠(yuǎn)離端門時，門扇上的毛刷將能有效地防止煙霧蔓延至臨近的車箱；端門的底部導(dǎo)軌安裝在車內(nèi)地板上，導(dǎo)軌與地板間的接口處施密封膠密封，杜絕煙火的蔓延；車輛端門與其底部導(dǎo)軌之間采用迷宮式結(jié)構(gòu)，可以有效地阻止煙火穿過。
2.3.2 司機(jī)室與乘客區(qū)域間的防火隔墻設(shè)計
司機(jī)室是動車組的重點(diǎn)防火區(qū)域，司機(jī)的安全直接關(guān)系到車上所有乘客的安全，根據(jù)EN45545要求，司機(jī)室與客室間必須設(shè)置防火隔墻，防火隔墻的防火性能等級為E15、W15，保證在發(fā)生火災(zāi)時煙火在15min之內(nèi)不能蔓延至司機(jī)室，且在距離司機(jī)1m處的熱輻射值要小于2.5kW/m2，以確保火災(zāi)時司機(jī)能在15min內(nèi)將車輛行駛至安全的區(qū)域。司機(jī)室的防火隔墻由司機(jī)室后端墻、司機(jī)室門、內(nèi)裝地板、車體側(cè)墻、車體車頂、車體地板、內(nèi)裝地板及地板間的防火結(jié)構(gòu)共同組成。如果有空調(diào)風(fēng)道穿過防火隔墻，則必須設(shè)置防火閥，防止火災(zāi)從風(fēng)道內(nèi)蔓延至司機(jī)室內(nèi)；穿過防火隔墻的電纜，則在電纜與防火墻及電纜之間采用膨脹式防火材料進(jìn)行密封。
2.3.3高速動車組車內(nèi)與車外之間的防火設(shè)計
高速動車組運(yùn)行時，當(dāng)車廂內(nèi)意外發(fā)生火災(zāi)時，要嚴(yán)格防止車內(nèi)的火災(zāi)蔓延至車下設(shè)備，影響車輛的運(yùn)行安全；同時也要嚴(yán)格防止車外的火災(zāi)蔓延到車內(nèi)，影響乘客的生命及財產(chǎn)安全。高速動車組車內(nèi)與車外間的防火設(shè)計主要由車體及安裝在車體側(cè)墻、車頂?shù)南到y(tǒng)設(shè)備及部件共同組成，各系統(tǒng)在設(shè)計時嚴(yán)格按照定義的車輛防火標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，與車體共同形成一道完整的防火屏障。在這道防火屏障中，車輛地板區(qū)域的防火設(shè)計尤其需要注意，動車組的供排水系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)需要建立很多車內(nèi)設(shè)備與車下設(shè)備的連接，因此需要設(shè)計一種可靠的防火結(jié)構(gòu)密封內(nèi)裝地板與車體地板上的電氣穿線口及管路開口，動車組通常采用金屬材料輔以防火密封膠的結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行有效密封；此外動車組的內(nèi)裝設(shè)計盡可能地從結(jié)構(gòu)上形成天然的煙火屏障，如內(nèi)裝地板與側(cè)墻之間采用插接結(jié)構(gòu)，在不能采用插接結(jié)構(gòu)的區(qū)域則在側(cè)墻與地板之間施防火密封膠，從結(jié)構(gòu)上阻止車內(nèi)與車下設(shè)備間煙火的蔓延。
2.4 滅火設(shè)施配備
高速動車組在每節(jié)車廂內(nèi)均配備了一定數(shù)量的滅火器，滅火器的設(shè)置按照鐵公安（2010）89號文的規(guī)定，在每車兩端的通過臺區(qū)域各設(shè)置2個2kg的便攜式滅火器，一個為ABC干粉滅火器，一個為水基型滅火器；餐車內(nèi)除了在兩端的通過臺區(qū)域設(shè)置滅火器之外，在廚房或餐吧區(qū)域需要再設(shè)置2個4kg的干粉滅火器。另外在端部車輛的司機(jī)室內(nèi)需要設(shè)置1個5kg的二氧化碳滅火器。滅火器的設(shè)置位置要具備較好的可視性，并且可以快速方便地取用。
2.5 火災(zāi)安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計
高速動車組均裝設(shè)了火災(zāi)探測報警系統(tǒng)，可以在著火時快速地探測車內(nèi)的煙火，以便能及時發(fā)現(xiàn)并有效地控制火災(zāi)?；馂?zāi)報警系統(tǒng)由火災(zāi)報警主機(jī)、吸氣式煙探測器和煙/熱復(fù)合探測器組成一個圓形探測器回路，當(dāng)探測器回路發(fā)生斷點(diǎn)時，火災(zāi)檢測主機(jī)還可以對所有探測器進(jìn)行監(jiān)控。
火災(zāi)報警主機(jī)嵌裝在機(jī)械師室的間壁上，方便機(jī)械師的觀察；吸氣式煙探測器及其收集口設(shè)置在客室頂板，通過臺頂板及廚房外的走廊頂板上，能對煙霧進(jìn)行檢測。煙/熱復(fù)合探測器則安裝在司機(jī)室、交流電氣柜、空調(diào)控制柜、廚房內(nèi)、機(jī)械師室、乘務(wù)員室及廁所等獨(dú)立的區(qū)域，可以對煙/熱進(jìn)行檢測。全列每個探測器均有唯一的地址，探測器的靈敏度可以在主機(jī)上進(jìn)行連續(xù)調(diào)整。火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)以下操作功能：
1）報警：分火災(zāi)報警和故障報警?；馂?zāi)報警：檢測到火災(zāi)時，機(jī)械師室內(nèi)火災(zāi)控制主機(jī)進(jìn)行聲光報警并顯示具體報警位置、報警時間；激活司機(jī)室內(nèi)的聲光報警，IDU彈出A級報警界面并顯示報警位置、報警時間；火災(zāi)報警點(diǎn)探測器指示燈常亮；司機(jī)室內(nèi)火災(zāi)報警指示燈亮。
故障報警：火災(zāi)控制主機(jī)對任何已知的故障進(jìn)行檢測并報警，故障時火災(zāi)控制主機(jī)顯示報警類型、報警時間，如果是探測器故障則同時報故障探測器的位置；激活司機(jī)室內(nèi)的IDU彈出B級報警信息條并顯示故障信息、報警時間，如果是探測器故障則同時報故障探測器的位置。
2）消音：火災(zāi)控制主機(jī)消音按鈕可對系統(tǒng)內(nèi)報警進(jìn)行消音；司機(jī)室操縱臺消音按鈕可對A級報警進(jìn)行消音。
3）復(fù)位：報警和故障消失后可進(jìn)行復(fù)位操作；火災(zāi)報警控制主機(jī)復(fù)位。
4）診斷：火災(zāi)檢測主機(jī)可對任何已知的故障進(jìn)行診斷并報告故障。
5）自檢：主機(jī)上電時自檢；火警指示燈通過IDU的指示燈測試按鈕進(jìn)行自檢。
2.6 火災(zāi)時的控制系統(tǒng)設(shè)計
發(fā)生火災(zāi)后，車輛控制系統(tǒng)會控制著火車輛的其它系統(tǒng)作相應(yīng)動作：空調(diào)單元自動關(guān)閉，廢排風(fēng)扇以最大風(fēng)速運(yùn)行，排出車內(nèi)的煙霧；車端的風(fēng)擋門關(guān)閉，防止煙火蔓延到鄰近的車輛；如果客室內(nèi)或交流柜發(fā)生火災(zāi)，則客室內(nèi)的電源插座、開水爐等大功率電器設(shè)備將被斷電；如果是端部車輛發(fā)生了火災(zāi)，則會關(guān)閉司機(jī)室與客室之間的防火閥，防止火災(zāi)的蔓延，同時激活司機(jī)室風(fēng)擋玻璃的加熱斷電保護(hù)。
2.7 火災(zāi)后高速動車組的持續(xù)運(yùn)行能力設(shè)計
按照EN45545第一部分分類3的要求，當(dāng)車輛著火時，車輛運(yùn)行到安全位置的距離為20km，車輛的運(yùn)行時間15min。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，動車組能以最小平均速度80km/h的車速繼續(xù)運(yùn)行15min，滿足運(yùn)行能力要求。
2.8 應(yīng)急疏散及救援措施
高速動車組在設(shè)計時會根據(jù)車輛的防火等級、定員人數(shù)和客戶要求設(shè)置一定數(shù)量的緊急出口，包括司機(jī)室的逃生門、逃生窗和客室的緊急窗。緊急出口的設(shè)計尺寸及布置要符合EN45545或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，緊急出口要設(shè)置明顯的緊急逃生標(biāo)識或緊急操作標(biāo)識。
高速動車組的側(cè)門是首選的疏散與救援緊急出口，在側(cè)門附近的車內(nèi)車外位置均設(shè)有緊急開門裝置，在緊急情況下司乘人員、乘客及救援人員均可以按操作說明將門打開。
在火災(zāi)情況下，司乘人員可以通過列車廣播通知乘客，并有序地組織乘客通過以上緊急出口或側(cè)門疏散，動車組緊急出口的設(shè)置應(yīng)保證車上乘客在不攜帶行李的情況下在3min內(nèi)能安全撤離。
3、結(jié)束語
高速動車組的防火系統(tǒng)設(shè)計是列車安全運(yùn)行的重要組成部分，隨著新材料新工藝的開發(fā)和應(yīng)用，車輛防火系統(tǒng)的設(shè)計將會越來越完善。但預(yù)防車輛發(fā)生火災(zāi)是一項系統(tǒng)性的工程，涉及的范圍較廣，不僅車輛設(shè)計要具備完善的防火系統(tǒng)，在管理上也應(yīng)該完善各項防火安全措施，加強(qiáng)安全檢查及消防知識的培訓(xùn)，給乘客提供一個真正安全的出行環(huán)境。