冷映麗 薛淑勝 張 琳

(南車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司，210031，南京∥第一作者，工程師)

火災(zāi)是危及地鐵車輛安全的一項(xiàng)重要隱患。自1863年第一條地鐵建成以來，世界范圍內(nèi)發(fā)生過多起嚴(yán)重的地鐵火災(zāi)事故，最嚴(yán)重的是2003年韓國大邱市的地鐵火災(zāi)事故，因人為縱火導(dǎo)致近200人喪生［1］。這起事故為各國地鐵車輛防火安全敲響了警鐘。

1 地鐵車輛防火設(shè)計(jì)框架

地鐵車輛防火是一個(gè)系統(tǒng)工程，貫穿于車輛的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營等過程中。在地鐵車輛設(shè)計(jì)中，防火設(shè)計(jì)主要包括兩部分內(nèi)容(見圖1)。第一部分是從材料防火試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)耐火性試驗(yàn)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三方面考慮如何防止火災(zāi)發(fā)生。即:不使用易燃材料，要考慮車廂內(nèi)結(jié)構(gòu)件的耐火時(shí)間，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避免火源的存在。第二部分，在車輛上配備火災(zāi)探測、報(bào)警及滅火系統(tǒng)，以確保能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并撲滅;保證必要設(shè)備的正常運(yùn)行，且當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)車輛能夠以受控方式運(yùn)行至車站;車輛上有明顯的疏散指引標(biāo)志，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)能指導(dǎo)乘客或乘務(wù)人員有序地逃離火災(zāi)區(qū)域。

圖1 地鐵車輛防火工作框架圖

2 地鐵車輛防火設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

2.1 地鐵車輛材料防煙火

在國內(nèi)的地鐵項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，對車輛上使用的非金屬材料是按照項(xiàng)目要求的材料防煙火標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。其工作流程為:結(jié)合車輛運(yùn)行條件確定車輛的防火等級;將用于不同位置的非金屬材料按照防煙火標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行防煙火試驗(yàn);車輛制造商將根據(jù)部件的各項(xiàng)要求，對其系統(tǒng)供應(yīng)商提出防煙火要求，只有滿足防煙火標(biāo)準(zhǔn)要求的非金屬材料才可以安裝使用。

根據(jù)BS6853—1996《英國軌道車輛材料防火測試標(biāo)準(zhǔn)》［2］規(guī)定，運(yùn)行于無疏散邊道的隧道中的某地鐵項(xiàng)目車輛地板布應(yīng)滿足的防煙火要求見表1。

表1 地鐵車輛地板布應(yīng)滿足的防煙火要求

2.2 車輛結(jié)構(gòu)件耐火試驗(yàn)

在國內(nèi)地鐵車輛項(xiàng)目中，一般借助BS 476—20/22—1987或ISO 834—2009等建材耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對車體底架、司機(jī)室隔門、側(cè)墻等結(jié)構(gòu)件進(jìn)行試驗(yàn)，獲得結(jié)構(gòu)件的耐火時(shí)間和冷面溫度，以反映其結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的完整性和隔熱性能，確保車輛具有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)耐火能力。

圖2為某項(xiàng)目中列車底架耐火試驗(yàn):將樣件安裝在水平爐內(nèi)，在冷面放置7個(gè)冷面熱電偶。圖3為7個(gè)溫度探頭測得的平均冷面溫度曲線，經(jīng)過1 h后，地板仍保持完整，且客室地板布溫度在120℃以下。

圖2 底架耐火試驗(yàn)圖

2.3 地鐵車輛火災(zāi)隱患措施

2.3.1 客室防火措施

在乘客可接觸到的區(qū)域內(nèi)，減少非金屬材料的使用，避免向上開口的凹槽和尖銳物，以防止垃圾、油脂、粉塵等易燃物沉積［2］。貫通道連接處或側(cè)窗等縫隙處應(yīng)進(jìn)行密封，以避免乘客將垃圾等雜物塞入縫隙中，消除火災(zāi)隱患。

2.3.2 機(jī)電設(shè)備防火措施

盡量將機(jī)電設(shè)備安裝在車外并放置在具有一定密封等級的金屬箱體內(nèi);對必須安裝在客室內(nèi)的機(jī)電設(shè)備，應(yīng)放置在電氣柜內(nèi)或乘客無法接觸到的區(qū)域。電氣柜和金屬箱體應(yīng)采用耐火材料，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能夠抵擋外界火焰并確保設(shè)備在一定時(shí)間內(nèi)能正常工作。

圖3 平均冷面溫度時(shí)間曲線

為防止高壓設(shè)備因機(jī)械摩擦或使用時(shí)間過長等導(dǎo)致局部溫升過高，采用冷卻或內(nèi)部風(fēng)機(jī)降溫，且在高溫點(diǎn)附近避免非金屬材料或易燃物的存在。為防止設(shè)備中的潤滑油等易燃物泄漏，盛放油品的容器要有良好的密封性并盡量減少輸油管道接口，且接口處應(yīng)進(jìn)行防漏處理。

2.3.3 車輛電路防火設(shè)計(jì)

電線電纜的老化、選型不當(dāng)或質(zhì)量等原因會(huì)導(dǎo)致短路或接觸不量，產(chǎn)生電火花、電弧或局部發(fā)熱，引起電線電纜著火，使車輛供電設(shè)備無法正常運(yùn)行等。為避免此類問題的出現(xiàn)，可采取的措施為:①對電線電纜進(jìn)行選型計(jì)算，保證所選電線電纜能夠滿足設(shè)計(jì)要求的負(fù)荷;②計(jì)算出高壓設(shè)備的最大短路電流，配備過流保護(hù)和滅弧裝置以防止電路短路時(shí)出現(xiàn)電弧或電火花;③對超過500 V的電線電纜應(yīng)采用金屬護(hù)套保護(hù)(護(hù)套散熱快)，并能夠防止水或液體的滲入;④確保電線電纜的可靠性，防止出現(xiàn)松動(dòng)、接觸不良等狀況，接口盡量安裝在便于維護(hù)且乘客無法接觸到的區(qū)域，接口處要能防止水汽或油脂類易燃物滲入。

2.4 車輛的滅火及救援措施

火災(zāi)隱患可以減少但無法消除。通過配置必要的應(yīng)急系統(tǒng)和救援設(shè)施能確保乘務(wù)員或乘客及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并將其撲滅，同時(shí)能引導(dǎo)乘客有序疏散，并保證車輛可以在一定時(shí)間內(nèi)以受控方式運(yùn)行至車站。應(yīng)急系統(tǒng)包括火災(zāi)報(bào)警及滅火系統(tǒng)、乘客緊急通信系統(tǒng)和應(yīng)急設(shè)備(如緊急照明、緊急通風(fēng)、緊急逃生等設(shè)備)。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，應(yīng)急系統(tǒng)應(yīng)能夠正常工作并可以跨過火災(zāi)發(fā)生的區(qū)域工作(如車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng))。

3 地鐵車輛防火控制建議

3.1 完善地鐵車輛防火標(biāo)準(zhǔn)

目前，在地鐵車輛項(xiàng)目中實(shí)施的防火標(biāo)準(zhǔn)均為國外的標(biāo)準(zhǔn)，我國暫無完整的地鐵車輛防火標(biāo)準(zhǔn)體系。我國需要從材料、設(shè)計(jì)、滅火、救援等幾個(gè)方面建立一個(gè)“消與防”相結(jié)合的完整防火標(biāo)準(zhǔn)體系。表2為國內(nèi)外部分現(xiàn)行的地鐵車輛防煙火標(biāo)準(zhǔn)。由于國外的防火工作起步早，其列車防火標(biāo)準(zhǔn)更加系統(tǒng)和完善。國內(nèi)地鐵車輛項(xiàng)目的防火要求應(yīng)參考或等效采用國外的防煙火標(biāo)準(zhǔn)。

表2 國內(nèi)外地鐵車輛防煙火標(biāo)準(zhǔn)

3.2 建立地鐵車輛防火實(shí)驗(yàn)室

地鐵車輛防火工作中的一項(xiàng)重要工作就是根據(jù)車輛防火標(biāo)準(zhǔn)要求對非金屬材料進(jìn)行試驗(yàn)，滿足一定要求的非金屬材料方可使用在車輛上。在以往的地鐵車輛項(xiàng)目中，車輛防煙火標(biāo)準(zhǔn)以BS 6853/NF F16 101/DIN 5510為主，均按國外的材料試驗(yàn)或建筑試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，供應(yīng)商需將材料送至國外實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，其中存在試驗(yàn)花費(fèi)高、試驗(yàn)周期長，以及試驗(yàn)報(bào)告的真?zhèn)巍㈥惻f等問題。

為解決此類問題，我國在編制地鐵車輛防火標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，建議引用國內(nèi)現(xiàn)有的建筑防火試驗(yàn)或材料阻燃試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，如 GB/T 2406—2008、GB/T 2408—2008、GB/T 8323—2008等，利用國內(nèi)原有的實(shí)驗(yàn)室資源或建立相應(yīng)完善的車輛防火實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行材料防煙火試驗(yàn)。此項(xiàng)工作的開展，不僅能降低試驗(yàn)費(fèi)用，也能縮短試驗(yàn)周期。車輛制造商還可以與實(shí)驗(yàn)室合作，對非金屬材料進(jìn)行抽檢或通過試驗(yàn)跟蹤等方式保證試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和有效性。供應(yīng)商在改進(jìn)產(chǎn)品力學(xué)性能的同時(shí)也應(yīng)進(jìn)行防煙火試驗(yàn)，以滿足材料防火的要求。

3.3 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)防火試驗(yàn)工作

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的目的在于利用地鐵車輛上的部件或車輛一角模擬火災(zāi)發(fā)生的情形進(jìn)行防火試驗(yàn)。根據(jù)其試驗(yàn)結(jié)果獲得火災(zāi)發(fā)生時(shí)可能出現(xiàn)的問題，并獲得一定時(shí)間內(nèi)的煙密度、表面溫度變化、結(jié)構(gòu)完整性破壞時(shí)間等數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，估計(jì)有效的疏散時(shí)間并確定疏散方案，保證乘客在有效時(shí)間內(nèi)均能夠疏散至安全區(qū)域。

目前，在國外地鐵車輛結(jié)構(gòu)防火試驗(yàn)中，較廣泛的試驗(yàn)有“整體模型阻燃試驗(yàn)”和“結(jié)構(gòu)件完整性和隔熱性試驗(yàn)”。

“整體模型阻燃試驗(yàn)”是利用客室車廂或客室車廂模型(材料及座椅等配件擺放與真實(shí)車廂一致)進(jìn)行試驗(yàn)。如圖4所示，將特制的煙頭或紙團(tuán)放置于座椅上或其附近，通過視頻或圖片的方式了解火災(zāi)發(fā)生時(shí)的現(xiàn)場狀況，并測得閃弧的時(shí)間點(diǎn)、墻壁和地板的溫度時(shí)間變化曲線以及客室內(nèi)的煙密度。

“結(jié)構(gòu)件完整性和隔熱性試驗(yàn)”［3］的目的在于獲得底架或客室內(nèi)著火時(shí)結(jié)構(gòu)件能夠保持完整性的時(shí)間。利用與地板、司機(jī)室隔墻或司機(jī)室座椅等結(jié)構(gòu)相同且使用相同材料制成的試驗(yàn)樣件進(jìn)行試驗(yàn)。在受火面加熱，溫度變化模擬火災(zāi)發(fā)生時(shí)的溫升變化，得到結(jié)構(gòu)件能夠維持完整性的時(shí)間以及冷面的時(shí)間溫度變化曲線。試驗(yàn)參見圖2和圖4。在國內(nèi)地鐵車輛項(xiàng)目中，地板進(jìn)行結(jié)構(gòu)件完整性和隔熱性試驗(yàn)，一般能夠達(dá)到30～45 min的完整性要求，且客室面的最高溫度低于300℃，平均溫度低于250℃。

圖4 整體模型阻燃試驗(yàn)

3.4 利用社會(huì)有效資源做好火災(zāi)預(yù)警及防范工作

地鐵車輛防火不僅僅是車輛制造商在車輛設(shè)計(jì)制造過程中以及運(yùn)營商在運(yùn)營過程中的工作，也需要消防、設(shè)計(jì)院、實(shí)驗(yàn)室等社會(huì)團(tuán)體的配合。消防部門對建筑火災(zāi)及消防有對應(yīng)的審核及評估標(biāo)準(zhǔn)。地鐵車輛也可被視為微縮的建筑物，通過與消防部門建立合作關(guān)系，定時(shí)與消防部門專業(yè)人士進(jìn)行交流，能夠獲得合理的防火設(shè)計(jì)意見。車輛制造商可通過與設(shè)計(jì)院、實(shí)驗(yàn)室合作，研究地鐵火災(zāi)的成因，模擬地鐵火災(zāi)煙霧濃度等，并結(jié)合車輛、隧道、站臺(tái)的設(shè)計(jì)，綜合評估地鐵車輛防火的安全性。

在地鐵車輛的運(yùn)營中存在許多不確定因素，很多因素都會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)事故的發(fā)生。為此，應(yīng)建立火災(zāi)安全隱患分析制度，以起到較好的火災(zāi)預(yù)警作用。對于火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較大的區(qū)域及部件，應(yīng)通過制度化的風(fēng)險(xiǎn)分析以及實(shí)時(shí)監(jiān)測或檢查能夠及時(shí)消除火災(zāi)隱患。還可借助于消防部門的配合，通過定期的消防培訓(xùn)或演習(xí)，提高乘務(wù)人員的消防意識和事故處理能力，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，使乘務(wù)人員能夠做到不慌不亂，有條不紊地安排滅火以及疏散工作，保證乘客的安全。

3.5 建立防火工程師資格認(rèn)證體系

在地鐵車輛項(xiàng)目合同中，均要求有一名防火專家對車輛的火災(zāi)控制進(jìn)行管理，但目前在軌道交通行業(yè)尚無防火工程師的資格認(rèn)證。在建筑行業(yè)中，只有經(jīng)過特定專業(yè)培訓(xùn)并獲得消防工程師資格認(rèn)證的人員方可從事建筑防火工作。因此，建議結(jié)合建筑消防認(rèn)證的內(nèi)容并與軌道交通行業(yè)實(shí)際相結(jié)合，建立完善的防火工程師認(rèn)證體系，使從事該項(xiàng)工作的人員能夠得到系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)。

4 結(jié)語

“火患猛于虎，防范于未然”。只有認(rèn)真做好防范措施，不忽視任何小隱患，才不會(huì)導(dǎo)致大事故。在我國軌道交通行業(yè)快速發(fā)展的時(shí)期，應(yīng)高度重視完善的地鐵車輛防火規(guī)范體系的建立。根據(jù)目前的國外防火標(biāo)準(zhǔn)，一套完善的地鐵車輛防火規(guī)范應(yīng)包含以下要求:①列車材料防煙火要求以及測試標(biāo)準(zhǔn);②車體的結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì);③機(jī)電設(shè)備的防火設(shè)計(jì);④電回路以及電線電纜的防火設(shè)計(jì);⑤車輛結(jié)構(gòu)耐火試驗(yàn);⑥車輛火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和滅火裝置;⑦緊急疏散時(shí)的注意事項(xiàng)以及需配備的應(yīng)急設(shè)備的要求。

［1］ 孫爽.從韓國大邱市地鐵火災(zāi)談地鐵的防火安全消防［J］.科學(xué)與技術(shù)，2004，23(增刊):109.

［2］ BS 6853:1999 Code of practice for fire precautions in the design and construction of passenger carrying trains［S］.

［3］ BS476 －20:1987 Fire test on building materials and structurespart 20:Method for determination of the fire resistance of elements of construction(general principles)［S］.

［4］ 孫末囡.歐洲軌道車輛材料防火標(biāo)準(zhǔn)及其啟示［J］.城市軌道交通研究，2010(4):79.