高壓細水霧系統在地鐵列車上的應用、選型及安裝配套研究

摘 要：通過介紹高壓細水霧系統在國內外地鐵列車中的應用現狀，分析其技術特點及滅火原理，與自動噴水滅火系統和氣體滅火系統進行技術參數比較，闡述該系統對于地鐵車輛火災救援能力的補強，驗證其設置的必要性。研究細水霧系統的具體技術方案，對比分析瓶組式細水霧系統和泵組式細水霧系統的優缺點，驗證高壓細水霧滅火系統在列車上應用的可行性。

關鍵詞：地鐵列車；車載高壓細水霧；泵組式細水霧；瓶組式細水霧

中圖分類號：TU472 " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2022）10-0104-03

1 高壓細水霧系統發展概況

1.1 高壓細水霧的起源和發展

細水霧（water mist）20世紀40年代開始應用于運輸工具等特殊場所。1996年，細水霧規范（NFPA 750 Standard on Water mist Fire Protection Systems）被美國消防聯合會批準[1]，并于同年被批準為美國家規范。

國內自2000年，上海消防研究所和天津消防研究所開始致力于高壓細水霧滅火系統的研究。2013年住建部頒布了《細水霧滅火系統技術規范》[2]規定該技術應用的主要參數，根據《建筑設計防火規范》中的規定“自動噴水、水噴霧、七氟丙烷、二氧化碳、泡沫、干粉、細水霧、固定水炮滅火系統等及其他自動滅火裝置……”，細水霧包含在自動滅火裝置范疇內。地鐵工程設置自動滅火裝置的場所包括地下車站的重要電氣設備房間、地下主變電所和控制中心的重要電氣設備房間，對于列車內的應用暫無明確要求。

1.2 高壓細水霧裝置在國內外地鐵的應用現狀

由于高效、輕便、經濟、環保的特點，該系統在國外城市軌道交通列車上已得到應用，如表1所示為其在國外軌道交通列車上的主要應用案例。

沈陽地鐵1、2號線部分列車已安裝高壓細水霧系統的[3，4]，常州地鐵[5]和天津地鐵正在進行相關的研究。

1.3 高壓細水霧的定義、滅火原理

細水霧是使用特殊噴嘴，高壓產生的水微粒，要求在最小設計工作壓力下，經噴頭噴出并在噴頭軸線下方1 m處得平面上形成直徑Dv0.50小于200 μm，Dv0.99小于400 μm的水滴[2]。

細水霧的滅火機理與傳統的水噴淋不同，主要包括：隔熱降低溫度、隔絕氧氣窒息、衰減熱輻射、洗滌煙霧廢氣等[6，7]。

1.4 高壓細水霧滅火功能的特點

自動滅火系統主要包括自動滅火系統、氣體滅火系統、細水霧滅火系統，如表2所示中闡述了各系統應用在地鐵車輛中的優缺點。

不難看出，高壓細水霧技術在地鐵車輛滅火中有更好的適應性。

2 車載蓄電池組+車載滅火系統，可提升地鐵列車火災的救援能力

列車在地鐵車站發生火災時，可及時開啟車載滅火裝置控制火勢，同時組織人員向站臺疏散，并開啟軌行區頂部通風排煙，利用站臺滅火栓滅火救災。

當列車行進在地鐵區間發生火災，及時開啟車載滅火裝置控制火勢，繼續將列車開行到下一車站（如喪失動力，則同時開啟備用車載電池組），組織人員向站臺疏散，并開啟車站軌行區頂部的通風系統排煙，利用站臺滅火栓滅火救災。

在車廂發生火災后，車載滅火系統可撲滅火焰或控制火情蔓延，從而保障列車順利駛入車站，有利于提高火災救助能力，提高疏散水平，挽救生命，減少財產損失。關鍵是找到適合的有效的車載滅火系統。

3 車載滅火系統選型

3.1 推薦高壓細水霧系統作為車載系統的理由

由于高壓細水霧冷卻性能好，抑制性強，且具有一定的穿透性，可防止火災復燃，所以滅火性能相對于其他滅火方式要好；其滅火只需傳統噴淋10%的水量，車載重量輕，還可減少水的侵害；對煙霧有擦洗作用，可減輕二氧化碳對乘客的傷害；相對于氣體滅火系統，安裝、維護簡單，沒有因滅火劑與燃燒物鏈式反應產生的有害氣體；與傳統的自動滅火裝置相比，重量減少90%，且安裝費用低；該系統的反應、啟動時間很短，符合車載滅火系統的要求。綜上，首選細水霧技術作為車載滅火系統。

3.2 泵組式細水霧與瓶組式細水霧系統的比選

目前，應用于地鐵車輛的細水霧滅火系統主要有泵組式和瓶組式細水霧兩種滅火系統，如圖1所示是泵組式系統設備示意圖，如圖2所示是瓶組式系統的瓶組實物圖。

如表3所示中表示了兩種系統的技術參數對比。

選擇泵組式細水霧系統需關注蓄電池的容量和安裝空間的大小。如選擇瓶組式細水霧系統，則需關注高壓氣瓶安裝位置及其維修及其安全性。

由于瓶組式細水霧系統有組合靈活、所需空間小的特點；國內外地鐵有成熟案例借鑒；沒有額外的動力需求，有利于推廣應用，本文重點對瓶組式細水霧系統應用做介紹。

4 高壓細水霧滅火系統在列車上的布置和安裝

鑒于本文推薦瓶組式細水霧作為車載滅火系統，下面主要介紹瓶組式細水霧在列車上的布置和安裝。

瓶組式細水霧系統配備1個氮氣瓶和三個水瓶，是可以撲滅一節車廂火災的用量，滅火時間可延續5～8 min。該系統的操作流程為：高壓氮氣瓶接到控制器的開啟命令后，開啟閥門，高壓氮氣流向水瓶，形成高壓水流，經分區閥、噴嘴，形成高壓細水霧滅火。該系統屬一次性耗盡。

4.1 瓶組式高壓細水霧在TC車上的布置方案

司機室設一個噴頭。客室內每隔3 m設一個噴頭，以保證每個噴頭負責的滅火面積不超過9 ㎡，共計設6個噴頭。每節車廂設置一或兩個分區閥，控制本車廂的滅火系統。滅火系統的控制器可設置在繼電器柜內，如圖3所示中表示了噴頭的布置方案。

4.2 瓶組式高壓細水霧在M車上的布置方案

客室內每隔3 m設一個噴頭，以保證每個噴頭負責的滅火面積不超過9㎡，共計設7個噴頭。每節車廂設置一個或兩個分區閥，控制本車廂的滅火系統。滅火系統的控制器設置在繼電器柜內，如圖4所示，表示了噴頭的布置方案。

4.3 從安全、成本、安裝難易等角度對瓶組式與泵組式高壓細水霧裝置的再探討

受篇幅限制，本文對泵組式高壓細水霧裝置的布置、安裝等介紹較少，如表4所示，從安全、成本、安裝空間等角度對兩種裝置再作一些簡介，供大家討論。

5 結語

高壓細水霧系統作為一種新型的滅火技術，具備傳統的自動噴水滅火系統和氣體滅火系統所不具備的技術優勢，能夠較好地適用于列車內的環境，能夠進一步補強車內的消防救援能力。與泵組式高壓細水霧系統相比，對額外動力需求少，初期投資低，安裝所需空間小，形式靈活，適合地鐵車輛推廣使用。

參考文獻

[1] 鮑飛.高壓細水霧滅火系統仿真建模及實驗研究[D].北京：北京建筑大學，2017.

[2] GB50898—2013，細水霧滅火系統技術規范[S].北京：中國計劃出版社，2013.

[3] 王冬雷，王鑫.沈陽地鐵車輛高壓細水霧滅火系統應用分析[J].鐵道機車車輛，2016，36（6）：96-98.

[4] 南景宏，劉錫順，朱姝媛，等.沈陽地鐵1號線增購車輛防火系統簡析[J].現代城市軌道交通，2016（4）：68-70+74.

[5] 江琴，高爽，孔曉旭.高壓細水霧滅火系統在地鐵列車上的應用分析[J].給水排水，2020，46（10）：76-80+85.

[6] 賈霖.地鐵車載高壓細水霧滅火系統研究及應用[D].成都：西華大學，2018.

[7] 呂科磊.受限空間內細水霧滅火系統的性能實驗研究[D].天津：天津商業大學，2020.