高壓細水霧自動滅火系統(tǒng)在地鐵列車中的應用

李曉東

(北京消防總隊軌道支隊，100007，北京∥高級工程師)

地鐵列車火災是地鐵火災類型中最為復雜的一種。列車在運行過程中發(fā)生火災，不僅人群的疏散困難，消防人員的施救也同樣困難。在1980年至2005年間全球發(fā)生的30起地鐵重特大火災中，車輛原因占70%，多達20多起(其中電路短路或者電氣設備故障是引發(fā)火災的主要原因);車站設備故障原因占23%;人為或恐怖襲擊占7%。重特大地鐵火災所造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失都是巨大的。

隨著我國地鐵的快速發(fā)展，地鐵消防工作也得到了各級政府的重視和關切。運用先進的自動滅火系統(tǒng)，能夠有效防范各種突發(fā)火災隱患，有助于在火災發(fā)生時快速控制火情、疏散群眾。高壓細水霧自動滅火系統(tǒng)在歐美各國地鐵列車中的應用相當廣泛。這種系統(tǒng)既有氣體滅火的優(yōu)勢，體現(xiàn)為流動性和淹沒性，又有水系統(tǒng)的快速降低火場能量和溫度的特點;同時又具有系統(tǒng)輕便、可有效降解有毒氣體和煙塵等的獨特優(yōu)勢，能維持良好的火場視線，為快速疏散人群創(chuàng)造條件。無論從應用實踐上，還是從規(guī)范化認證上，高壓細水霧自動滅火系統(tǒng)都是目前全球地鐵列車滅火的主要方式。

1 地鐵列車火災的復雜性

地鐵列車火災的復雜性體現(xiàn)在以下幾方面:

1)火災多發(fā)生在地鐵列車的運行過程中，人員疏散困難。

2)火災發(fā)展的速度很快，現(xiàn)有消防方式的非主動性滅火，導致延誤最佳滅火時間，火勢很可能蔓延到列車的其他車廂。

3)列車車廂內(nèi)外的裝飾，如墻板、座椅、地板、油漆、玻璃纖維等均含有可燃成分，有些甚至遇火焰后會產(chǎn)生有毒氣體和濃煙，造成乘客中毒和窒息。

4)火場的高溫會造成車體結構變形，車門無法正常打開，人員無法自救。

5)消防人員需要一定時間才能趕到火場，現(xiàn)場缺乏專業(yè)人士指揮和引導，易引發(fā)人群心理恐慌，很可能導致更大人身傷亡。

6)火災起因是多樣的，火災種類也很多，此外，還有一些火源是被遮擋的，因此，地鐵列車的防火系統(tǒng)對滅火劑的性能要求很高。

7)地鐵列車上的自動滅火系統(tǒng)無論是體積還是自重都會受到很大的限制。

8)目前，安裝在列車上的干粉滅火器冷卻效果差，無法降低火場溫度和對外的輻射作用，既容易引燃周圍物體又可能產(chǎn)生復燃;另外，干粉噴出后現(xiàn)場視線差，滅火后需要后續(xù)處理。

2 主流的自動消防方式

目前，主流的自動消防方式主要有氣體滅火、水噴淋/低壓細水霧等。

1)氣體滅火:是現(xiàn)今最流行的自動消防方式，但其在使用中存在很大的制約性，比如，必須是在密閉環(huán)境中才能實現(xiàn)全淹沒。地鐵列車是開放式貫通的，又有空調(diào)和通風設備，所以滅火氣體無法達到設計滅火的濃度;而在每節(jié)車廂上都要安裝大量高風險的高壓氣瓶，造成綜合風險高;氣體滅火對火場基本沒有冷卻作用，火場能夠通過對外輻射能量使火災向周邊隔空蔓延;同時，昂貴的重新灌裝氣體成本以及易發(fā)生誤噴現(xiàn)象，也是氣體滅火無法應用于地鐵列車的原因。

2)水噴淋/低壓細水霧:其最大的問題是水量太大，是高壓細水霧的10～20倍;過大的水量會造成列車電氣部分的巨大損害，使列車很難在短時間內(nèi)恢復運行;其龐大的水箱和粗大的管道，不僅大量增加地鐵車輛的自重，改變車體動力學性能，同時也存在無法找到合適的安裝位置等情況;作為直接滅火方式，水噴淋和低壓細水霧系統(tǒng)無法產(chǎn)生氣體滅火的淹沒性，對于受阻空間或者阻隔形式的火災就有很大的局限性;不能應用在B類液體火災和電氣類火災也是這種系統(tǒng)的致命缺陷。

3 高壓細水霧自動滅火系統(tǒng)

高壓細水霧系統(tǒng)作為目前國外主流的地鐵列車滅火系統(tǒng)，已經(jīng)過充分的技術論證和長期大量的試驗和實踐，無論在可靠性和安全性角度，還是系統(tǒng)的響應速度和滅火的效果，都完全符合地鐵列車滅火的要求。這是地鐵滅火領域具有前瞻性的技術，為地鐵火災防范提供了新的理念。

高壓細水霧自動滅火系統(tǒng)是純物理滅火系統(tǒng)，通過水從液態(tài)常溫到高溫蒸發(fā)變成氣態(tài)的物理作用，達到吸收火場能量的目的。水蒸氣快速膨脹還能降低火場氧氣濃度，無污染，絕對環(huán)保。此系統(tǒng)通過高壓和噴嘴將通過管道的水霧化成具有高動能的100μm以下的毛細水珠。在火場中，毛細水珠龐大的接觸表面積能夠快速充分地吸收火源附近的能量，通過毛細水珠在火場中從液態(tài)到氣態(tài)的蒸發(fā)，置換火場中的氧氣，達到使火源窒息的作用。同時，此系統(tǒng)具有高加速度的毛細水珠可實現(xiàn)對火場的全淹沒，并可以用于遮擋和受阻空間的火災;此外，毛細水珠氣化所產(chǎn)生的水蒸氣還可以吸附煙塵粒子，而較大的水霧作用面積則可對有毒煙氣進行過濾和降解。

3.1 在地鐵列車滅火中的優(yōu)勢

1)高壓細水霧系統(tǒng)有著超強的火場冷卻效果，能阻止使車輛變形的火源向外輻射熱量或使火災擴散到其他區(qū)域。

2)可以有效地分隔火源，降低火場中心氧氣濃度，直至火災熄滅。降低氧氣濃度只在火源高溫處發(fā)生，不會造成其他地區(qū)氧氣濃度的降低，對車廂內(nèi)乘客無任何影響。

3)無密閉空間要求，是其區(qū)別和優(yōu)于氣體滅火的特色，處于空調(diào)排風狀態(tài)或者全開放的車廂內(nèi)部均可實現(xiàn)滅火和控火效果。

4)其降塵和過濾煙氣作用，也是諸多滅火系統(tǒng)中的佼佼者，可防止地鐵列車車廂內(nèi)乘客因吸入燃燒產(chǎn)生的煙氣而中毒或窒息。

5)在系統(tǒng)構造上，高壓細水霧系統(tǒng)以霧化方式操作，對水量要求小，系統(tǒng)結構簡單，不會造成車輛自重的大幅增加:對于6節(jié)編組的地鐵列車，總水量僅需要150 kg，不銹鋼主管道外徑為12 mm，整個系統(tǒng)增加的列車自重僅500 kg左右。

6)不需要預警，系統(tǒng)探測到火災后直接響應，滅火無時間上的滯后，體現(xiàn)了自動滅火系統(tǒng)的特點;同時，適用于A類固體、B類液體、C類化學品火災以及電氣類火災。

7)安全環(huán)保，無污染、無分解產(chǎn)物，災后能快速恢復運行，避免長時間停運給地鐵運營帶來損失。

8)由于滅火劑為水，獲取容易，重新填充成本低廉，也是高壓細水霧系統(tǒng)的長處。

3.2 高壓細水霧自動滅火系統(tǒng)的組成

1)火災探測系統(tǒng):與高壓細水霧系統(tǒng)聯(lián)動，在關鍵區(qū)域設置煙霧或者溫度感應探頭，智能分析和識別火災發(fā)生，并及時響應和觸發(fā)滅火系統(tǒng)工作。

2)高壓細水霧系統(tǒng):噴嘴和基座;管道和區(qū)間閥;鋼瓶，包括高壓氮氣瓶和水瓶(有內(nèi)膽);輔助配件，包括防震、耐溫配件。

3.3 地鐵列車高壓細水霧自動滅火系統(tǒng)的方案制定和認證檢測

地鐵列車涉及到諸多安全問題，而且列車運行過程中的情況千變?nèi)f化，尤其是牽扯到人民生命和財產(chǎn)安全的大事，所以，系統(tǒng)的安全性和可靠性必須經(jīng)過極其嚴格和全方位的評估和檢測，并通過權威機構的認證。

1)對于車輛燃燒風險的分析:包含車輛潛在的風險評估，測試火災負載，確定火災參數(shù)(比如空調(diào)效率、通風量等)。

2)對于車輛運行條件的參數(shù)分析:運行坡度、地下隧道、跨江隧道等特殊條件。

3)制定滅火系統(tǒng)的技術說明書:從車輛的詳細情況(如幾何尺寸、空間情況、通道情況、通風方案等)，到列車運行區(qū)段情況(如路段動力等級、防火等級)，再到系統(tǒng)安裝空間及位置，以及機械、電氣、通信接口的定義，最后到認證標準的依據(jù)，直至系統(tǒng)安全性計劃。

4)除此之外，還包括報警系統(tǒng)測試、煙霧測試、機械性測試、耐候性測試、冶金學測試、極限溫度下的細水霧噴霧測試、防凍液測試、系統(tǒng)功能型布局測試、滅火性能測試、高電壓下滅火測試，直至高速運行時和靜止時的1∶1實體車輛滅火測試。

4 結語

目前全球流行的地鐵列車高壓細水霧自動滅火系統(tǒng)，有著非常嚴謹?shù)募夹g測試標準。國外的先進經(jīng)驗，有助于我們建立防范火災、減少和杜絕火災傷亡事故的長期有效機制和系統(tǒng)。本文也嘗試性地引入一些相關的理念和觀點，為地鐵列車消防技術的革新和發(fā)展提供參考。

［1］ 羅一新.關于地下鐵道火災防治措施的思考［J］.中國安全科學學報，2004，14(7):70.

［2］ 張培紅，占歡.高壓細水霧滅火系統(tǒng)抑制地鐵列車車廂火災的有效性［J］.沈陽建筑大學學報，2009，25(5):42.