



受防火管控措施影響,日本近年發生的軌道交通火災事故多在每年10起左右(如圖1所示)。2011年,石勝線隧道內因車輛脫軌引發火災,導致79人受傷;2015年,東海道新干線發生一起人為汽油縱火火災,因為吸入高溫燃燒產生的氣體,釀成1死 27傷的慘劇。軌道交通乘客數量眾多,即使一次火災事故,也有可能帶來群死群傷危險,這正是軌道車輛火災的特征之一。
歐洲各主要國家都有一套各自的防火標準,如英國BS標準、法國NF標準。直至2013年出臺了統一的軌道車輛防火標準EN45545,經過一段時間的過渡,預計在2018年之前,將采用EN標準來替代各國獨立運行的標準,并統一實施。EN45545標準已經實現了標準化,它以材料燃燒為對象,特別是在車輛材料防火方面,不僅考慮到其發熱性,還從延燒性、煙霧濃度、氣體毒性等各種觀點出發,根據車輛及駕駛類別,綜合制定出防火方面的應對措施。因此,本文主要對日本與歐洲軌道車輛材料的防火標準(尤其試驗方法)進行了研究和比較。
日本火災措施標準
日本國土交通省頒布的《關于制定鐵路技術標準的省令》第8章第5節第83款“車輛火災措施”中規定了日本現行的火災措施標準。將軌道車輛應滿足的性能簡單闡釋為“客車車體可能發生的火災及防止火災蔓延必須具備的結構和材質”。具體內容在《關于制定鐵路技術標準省令的解釋標準(以下稱“技術標準”)》中進行了說明。技術標準中就軌道車輛使用的材料,以及每個部位應滿足的性能做出了規定。材料應滿足的性能可分為“不燃性”、 “極難燃性”及“難燃性”等三種特性。如表1所示,判斷這些特性的燃燒試驗方法及判斷標準,在技術標準中分別進行了規定。
可燃性試驗(45°燃燒試驗法)
判斷材料可燃性的試驗方法(以下稱45°燃燒試驗法)是1969年以《關于電車火災事故措施》通令(1969年5月15日鐵運第81號)的方式下達的,一直沒有變更,現行的火災措施標準中依然采用該辦法。
45°燃燒試驗法是指以評估材料可燃性為對象的試驗。它具體包括以下項目:模擬由車輛設備缺陷引發的火災、乘客攜帶的火源(香煙、火柴、打火機等),即由可燃物(報紙、雜志以及衣物和行李等)引發的火災,以及由小規模火源引發的火災(以下稱“小火源火災”),45°燃燒試驗法就是評估上述項目的試驗。該項試驗主要是評估材料的耐燃性,試驗時,符合標準的材料基本是不會燃燒的(或者即使燃燒,燃燒范圍也不會擴大),但因材料燃燒范圍擴大產生的危險性(由該材料燃燒導致對人體以及其它材料產生的熱影響,因冒煙影響疏散者的視認性,氣體毒性對乘客的影響等),這些危害并沒有得到人們足夠的重視。
根據2003年大邱地鐵火災模擬了由潑灑汽油縱火引發的大規模火源性火災(以下稱“大火源火災”)導致的車輛燃燒試驗,結果發現大火源火災發生時,天花板材料承受了大量的輻射熱。鑒于上述結果,又以天花板材料為對象,在試驗實施項目中,追加了評估輻射熱下的材料可燃性及發熱性,即ISO 5660-1(錐形量熱儀試驗)的內容。
評價標準
45°燃燒試驗法及其評價標準主要參考了纖維產品等高分子材料的防火性試驗。所參考的試驗方法與45°燃燒試驗法相同,完全是采用模擬香煙等小火源火災的方法,對于評價初期火災火源為小火源室材料的阻燃性具有重要意義。2003年,又以天花板材料為對象,增加了ISO 5660-1(錐形量熱儀試驗)的評價標準,同時參考了地鐵火災措施研討會所做的燃燒試驗結果,制定了日本技術標準。
歐洲軌道防火標準
1980年以前,歐洲各國大多擁有各自的軌道車輛防火標準。之后于1991年開始整理通用車輛安全方面的相關要求,相繼形成了各自的軌道車輛技術規范體系,如法國NF16-101,德國DIN5510系列,英國BS6853,波蘭PN-K02502,意大利UNI CEI11170。2013年3月制定了歐洲標準EN45545。歐洲目前正在對EN45545中的部分內容進行修訂,今后該標準有望成為國際標準,因此世界各國都在關注這方面的動向。
EN45545概要
EN45545以軌道車輛發生火災時保護乘務員和乘客為目的,制定了車輛火災措施方面所要求的相關標準,如表2所示,該標準由7個部分構成。
EN45545-2(以下稱EN-2標準)中,將軌道車輛使用的材料進行了詳盡的分類,并按照每個適用部位進行了分組,針對各組所要求的性能,規定了若干種燃燒試驗和標準值。從“FIRST”的觀點出發,對各種材料所要求的性能均做了全面的規定,這是該標準的主要特征。FIRST的涵意是指延燒性(F:Flame Spread)、可燃性(I:Ignitibility)、發熱性(R:Rate of Heat Release)、發煙性(S:Smoke)以及氣體毒性(T:Toxicity)這5種特性。另外,規定的燃燒試驗涉及諸多方面,由于模擬的火源大小以及評估對象燃燒特性的不同而各異,規定中引用的試驗種類達17種。
(1)評估標準
在EN45545-1當中,對隧道的長度進行了規定,并從容易疏散避難的觀點出發,規定了運營類別(OC: Operation Category),以及車輛種類等4個設計類別(DC: Design Category)。如表3所示,EN-2標準中各項試驗的評估標準,將二者組合在一起,其危險等級由HL1~3等3個階段構成。根據車輛的行駛區間,發生火災時車輛行駛能力以及乘客疏散場所的不同,可以將運營類別劃分為以下4種類型。
① OC1:在地上區間運行,有1km以下的隧道、高架橋區間、橋梁。行駛中的車輛可立即停車,可馬上到達安全區域的的環境,有軌電車、LRT(輕軌電車)等可劃入這一類。
② OC2:在地上及地下區間運行,有5km以下的隧道、高架橋區間、橋梁。可以疏散到車輛的側面,車輛可短時間(4分鐘以內)抵達火車站等安全場所,城市近郊線路可劃入這一類。
③ OC3: 在地上及地下區間運行,有超過5km長的隧道、高架橋區間、橋梁。可以疏散到車輛的側面,車輛可短時間(15分鐘以內)抵達火車站等安全場所,長大隧道可劃入這一類。
④ OC4: 在地上及地下區間運行,有超過5km長的隧道、高架橋區間、橋梁。不能疏散到車輛的側面,車輛可短時間(4分鐘以內)抵達火車站等安全場所,地鐵車輛、狹小隧道可劃入這一類。
在EN-2標準中,用于軌道車輛的材料,根據安裝位置及材料形狀、露出面積、可燃物重量及其厚度等因素進行了詳細的分類。根據安裝地點(內裝或者外裝)以及該材料固有的用途(裝飾品、電氣設備或者機械設備),將材料表格化,并根據各自的內容,對將火災蔓延控制在恰當水平的性能進行了定義,并根據應滿足的要件,將其劃分為R1~26。在該要件中,對于試驗項目以及各項試驗的基準值均做了相應的規定。表4所示的內容是各要件中具有代表性的材料以及規定的試驗項目。
EN-2標準中所規定的燃燒試驗,由于各要件的不同,所要求的性能也有所不同,針對“FIRST”來說,引入了各種試驗方法。表5所示的是具有代表性的試驗方法。EN-2標準中的各種試驗基準值,因要件的不同而不同(表9)。
根據此前的內容,將日本及歐洲的軌道車輛材料的燃燒試驗加以對比,并將各自的長處與缺點進行了整理,如表6所示。
劉筱璐,女,應急管理部沈陽消防研究所信息研究室副主任,助理研究員,長期從事消防科技情報信息研究,作為主要翻譯人編譯出版《美國國家防火規范摘要與目錄體系匯編》和《國際火災調查技術文獻摘要匯編》,參與《部分國家和地區消防法律法規概況》的編寫。
節選自《火災》2018年6月
(原作者:松山 賢 ? 翻譯:劉筱璐)