地鐵電客車細水霧消防系統(tǒng)淺析

邵國棟

摘要：隨著我國城市化的高速發(fā)展，各地城市軌道項目落地開花，地鐵電客車安全性及可靠性相當重要，其中細水霧消防系統(tǒng)代表了國際地鐵車輛消防的最先進技術(shù)，可有效防止電客車火災(zāi)發(fā)生及蔓延。本文對主流地鐵電客車細水霧消防系統(tǒng)的形式及其特點進行重點分析。

關(guān)鍵詞：細水霧;電客車;模塊化;高集成度

Abstract： With the rapid development of urbanization in our country， the urban rail projects in different places are blooming， the safety and reliability of subway electric bus is very important， and the fine water fog fire fighting system represents the most advanced technology of international subway vehicle fire fighting， which can effectively prevent the occurrence and spread of electric bus fire. This paper focuses on the analysis of the form and characteristics of the fine water fog fire control system of the mainstream subway electric bus.

Key words： Water mist system; Electric bus; Modularization; High integration

1.引言

軌道交通火災(zāi)是火災(zāi)中較為復(fù)雜的一種。列車在高速運行中發(fā)生火災(zāi)，不僅人群的疏散困難，消防人員的施救也同樣困難。重大的列車火災(zāi)所造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失都是巨大的。

隨著我國軌道交通的快速發(fā)展，軌道交通的安全也得到了各級政府的重視和關(guān)切。運用先進的自動滅火系統(tǒng)，各種能夠有效的防范各種突發(fā)的火災(zāi)隱患，有助于在火災(zāi)發(fā)生時快速控制火情、疏散群眾。高壓細水霧安全系統(tǒng)在歐洲軌道交通上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。這種系統(tǒng)既具有氣體滅火的優(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、可有效的降解有毒氣體和煙塵等的獨特優(yōu)勢，能維持現(xiàn)場良好的視線，為快速疏散人群創(chuàng)造條件。無論從應(yīng)用實踐，還是從規(guī)范化認證，高壓細水霧安全系統(tǒng)都是目前軌道交通滅火的最有效方式之一。

1.1.國內(nèi)外地鐵火災(zāi)情況

近100年來，隨著世界各地軌道交通快速發(fā)展以來，電客車火災(zāi)就時有發(fā)生。下面是國內(nèi)外地鐵火災(zāi)的案例。

?1903年，法國巴黎二號線地鐵列車在運行中起火，84人死亡;

?2003年2月，韓國大邱市地鐵一號線，由于人為縱火，死亡198人，傷146人，失蹤289人;

?1974年1月，加拿大蒙特利爾，由于地鐵車輛內(nèi)廢舊輪胎引起電路短路，9輛車被燒毀，300m電纜被燒斷;

?1976年5月，葡萄牙里斯本地鐵由于車頭牽引失敗，引發(fā)火災(zāi)，共計毀車4輛;

?2004年2月，俄羅斯莫斯科，由于自殺式恐怖襲擊，爆炸引發(fā)大火，共造成50人死亡，100多人受傷;

?2017年2月，中國香港尖沙咀地鐵火災(zāi)，造成14人受傷。

2.電客車細水霧消防系統(tǒng)總體描述

電客車相對于干線列車，相對車體結(jié)構(gòu)空間小、載重量低，這就要求細水霧消防系統(tǒng)設(shè)備的集成要考慮小型化問題。為了提高整體系統(tǒng)的集成及減少系統(tǒng)間干擾，細水霧系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，具備如下特點：

?地鐵由于空間和載重量的限制，無法使用氣體或儲存大量滅火用水，高壓細水霧系統(tǒng)將成為提供滅火保護的最佳選擇。

?由于細水霧系統(tǒng)天生具備防止有毒氣體的擴散功能，在地鐵車輛密閉的空間里此系統(tǒng)將是最好的安全設(shè)備。

?細水霧可以有效地抑制燃燒的擴散，阻隔熱輻射，對于地鐵車輛密閉空間中產(chǎn)生火焰周圍有比較優(yōu)秀的保護作用。

?由于高壓細水霧良好的電絕緣性，滅火過程中不會造成電氣設(shè)備的短路，在電氣設(shè)備火災(zāi)中有良好的的應(yīng)用前景。

3.電客車細水霧消防系統(tǒng)滅火機理

3.1電客車細水霧消防系統(tǒng)滅火機理

按照水霧中水為例的大小，細水霧分為3個等級，具體如下：

I級水霧：DV0.5<100微米DV0.9≤200微米;

Ⅱ級水霧：DV0.5<200微米DV0.9≤400微米;

Ⅲ級水霧：DV0.5>400微米DV0.9≤1000微米;

細水霧通過在火災(zāi)發(fā)生過程中進行高效吸熱、阻斷窒息、阻隔輻射熱，以此進行高效滅火，其滅火機理如下圖所示：

3.1冷卻降溫，吸收火災(zāi)熱量（圖3.1）

3.2窒息作用，阻斷氧化反應(yīng)（圖3.2）

3.3阻隔熱輻射（圖3.3）

當細水霧噴入火場后，蒸發(fā)形成的蒸汽迅速將燃燒物、火焰及煙霧籠罩，對火焰的輻射熱具有極佳的阻隔能力，有效地阻斷因強烈輻射而造成火災(zāi)蔓延或危及人員生命財產(chǎn)安全。

4.電客車細水霧消防系統(tǒng)關(guān)鍵硬件部件

在項目設(shè)計時考慮到首先地鐵電客車相比干線車輛車體較小，導(dǎo)致車輛內(nèi)部對細水霧消防系統(tǒng)設(shè)備的安裝空間做出了諸多的限制，全系統(tǒng)硬件設(shè)備組成：高壓泵組、電磁閥、主控電氣箱、水箱、細水霧噴頭、連接管路、火焰探測器、視頻監(jiān)控器、工控觸摸屏電腦、手動報警器等。

4.1高壓泵組

高壓泵組是整個系統(tǒng)的核心部件之一，其中包含高壓水泵、直流電機、主控電氣箱及水箱。泵組流量35-42L/min，壓力設(shè)計為10Mpa。電機采用DC110V無刷直流電機200W，轉(zhuǎn)速1000±10r/min。水箱容量不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)，容量120L，其被安裝于電客車車體底架橫梁上，采用托舉式結(jié)構(gòu)并通過高強度螺栓進行緊固，吊掛橫梁與底架邊梁采用環(huán)槽鉚釘相連。

4.2管路

將水流通至各個系統(tǒng)部件。全系統(tǒng)管路采用耐高壓、耐腐蝕的不銹鋼管路連接件及雙層高壓橡膠軟管組成，充分考慮了電客車底部及頂部復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性。

4.3細水霧噴頭

在8Mpa高壓下使水微粒達到200μm的外徑，無限擴大了水滴的表面積，快速吸附熱量。噴頭按照矩形均衡布置，排間距約1.5m（圖4.3）。

4.4電磁閥

電磁閥采用常閉式結(jié)構(gòu)，其與火災(zāi)報警控制中心相集成，在接收到電腦指令后打開，向噴頭進行供水。

4.5監(jiān)控設(shè)備

視頻監(jiān)控器采用高清晰度攝像頭，分辨率130萬像素，鏡頭焦距2.8毫米，最小聚焦距離0.3米。用于車內(nèi)報警位置圖像監(jiān)控及自動切換功能。

4.6火焰探測設(shè)備

火焰探測器采用紅外+紫外線復(fù)合探測模式，探測距離25米。其通過分析火焰的跳躍特性和火焰紫外光和紅外光的特性來探測著火點。

4.7火災(zāi)報警控制設(shè)備

每個車廂底部中間位置安裝一臺火災(zāi)報警控制主機，每個Tc車2位端電氣柜中安裝一臺硬盤錄像機，每個客室端部安裝一臺攝像機和一個火焰探測器，每個司機臺上安裝一臺工控電腦。

當客室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，司機室工控電腦上會有聲光報警提示，屏幕上會自動顯示報警點的聯(lián)動視頻畫面，所有的監(jiān)控視頻存儲在硬盤錄像機中。

司機判斷情況后，可在工控電腦上點擊重發(fā)按鈕，當滅火系統(tǒng)被觸發(fā)后，為了避免車輛其他系統(tǒng)故障及車廂內(nèi)人員安全，車輛將自動降弓，并停止輔助逆變器工作，切斷車上AC380V中壓供電，整個滅火系統(tǒng)由蓄電池進行供電。

5.系統(tǒng)軟件

為對細水霧消防系統(tǒng)進行科學(xué)管理并提高適用性，其針對不同設(shè)備及應(yīng)用場景提供各類服務(wù)線程。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)分為應(yīng)用層及底層兩大層級，應(yīng)用層軟件主要對細水霧消防系統(tǒng)進行管理及功能調(diào)用;底層軟件主要對系統(tǒng)各類硬件設(shè)備進行驅(qū)動。

6.結(jié)語

城市軌道交通由于具有大運量、高效率、低污染等優(yōu)勢，在世界各國城市公共交通的建設(shè)和發(fā)展中越來越受到重視。城市軌道交通系統(tǒng)涉及專業(yè)多，技術(shù)復(fù)雜，系統(tǒng)的安全性和可靠性非常重要，其中安全系統(tǒng)的設(shè)置尤為重要。

細水霧安全系統(tǒng)是一項預(yù)防、撲救火災(zāi)的新技術(shù)，在國外城市軌道交通上運用廣泛。國內(nèi)軌道交通應(yīng)用很少，特別是車輛上。隨著國內(nèi)高壓細水霧安全系統(tǒng)的開發(fā)和運用。

參考文獻

[1]劉翠艷.方力.郭志方.等對我國城市有軌電車技術(shù)發(fā)展的思考[j]城市軌道交通研究，2000（1）：17-19

[2]俞展猷.現(xiàn)代化的低地板輕軌車輛[j]中國鐵路，2004（3）：52-54

[3]陳培風(fēng).大連市有軌電車的主導(dǎo)作用及發(fā)展歷史[j].城市公共交通，1991 （3）

[4]王伯銘.城市軌道交通車輛工程[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2007.