城市軌道車輛客室防火隔斷方案分析與設(shè)計

莊文鋒，徐 園，聶文斌，曾 彬

(1.中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000；2.上海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，上海 201101)

0 引言

目前軌道交通車輛的防火設(shè)計普遍采用EN 45545標(biāo)準(zhǔn)，EN 45545-1-2013[1]對車輛的運行類別進行了規(guī)定，其中對運行類別3(OC3)的車輛規(guī)定為：“運行在滿足以下條件的地下區(qū)域、隧道以及高架設(shè)施中的車輛：可進行側(cè)面疏散，且能夠在較長的行駛時間內(nèi)到達，可為乘客提供安全場所的車站或救援站”。車輛定義為運行類別3(OC3)時，根據(jù)EN 45545-3-2013[3]標(biāo)準(zhǔn)要求，須設(shè)置結(jié)構(gòu)防火隔斷。防火隔斷包含底架結(jié)構(gòu)(至地板布)的耐火隔斷(E15、I15)；司機室后端墻的耐火隔斷(E15、W15)；客室與客室之間的耐火隔斷(E15)。關(guān)于地板結(jié)構(gòu)的耐火方案[7]及司機室后端墻的耐火方案[8]已有相關(guān)的論述。因此，本文重點針對客室與客室之間的防火隔斷方案進行分析與設(shè)計。

1 案例分析

以某六節(jié)編組運行類別3(OC3)的車輛項目為例，該項目為全地下線路，最大站間距為6.297 km。根據(jù)EN 45545-3-2013第5.5.1章節(jié)要求(見表1)，對于運行類別3(OC3)的車輛，應(yīng)在列車上每隔不超過30 m，設(shè)置一個全斷面的防火隔斷墻，其結(jié)構(gòu)抗火能力須滿足E15要求。

表1 EN 45545-3-2013對各運行類別車輛客室防火隔斷的要求

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的上述要求，對本案例中車輛客室與客室間防火隔斷方案進行分析與設(shè)計。

2 客室防火隔斷方案設(shè)計

2.1 防火隔斷裝置的位置

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，同時考慮到車輛的實際情況，將客室防火隔斷設(shè)置在2節(jié)車廂聯(lián)接處附近(車廂端部)。其位置如圖1所示。

如圖1所示，2個單元之間(C1、C2車之間)可以共用一套防火隔斷裝置，因此，一列車至少需要設(shè)置5套防火隔斷裝置，其間距滿足整列車每隔30 m內(nèi)布置一個耐火隔斷墻的要求。

圖1 客室防火隔斷布置位置示意

該防火隔斷裝置須滿足EN 45545-3-2013 完整性15 min的要求。在車輛出現(xiàn)火災(zāi)情況下，避免及限制火災(zāi)的蔓延，可在列車到達下一站前，為乘客提供相對的保護空間，有效地保護乘客安全。

2.2 防火隔斷裝置的設(shè)計

客室的防火隔斷可采用防火卷簾或隔斷門的形式。本章節(jié)分別針對防火卷簾及隔門隔斷裝置進行分析。

2.2.1 防火卷簾

防火卷簾多用于建筑消防隔斷[9]，通過對卷簾結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的優(yōu)化改進，將其應(yīng)用于軌道車輛的防火隔斷。防火卷簾安裝于客室端墻或端部電氣柜處，其主要的組成結(jié)構(gòu)有導(dǎo)軌、防火卷簾、驅(qū)動機構(gòu)、收納及檢修結(jié)構(gòu)、限位裝置、控制系統(tǒng)等部分。可采用半機械方式(或整體電動方式)對卷簾進行升降操作。若需要落下卷簾，可以打開對應(yīng)的檢修門，手動向下拉卷簾端部扣手位置至地板面(也可采用電動方式放下卷簾)；在收起卷簾時，可以長按電機控制按鈕，直至卷簾尾板卡入限位槽中。

當(dāng)車內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，車內(nèi)火災(zāi)報警系統(tǒng)將火災(zāi)信號傳輸給卷簾機構(gòu)，卷簾落下。卷簾及安裝在導(dǎo)軌兩側(cè)的防火密封膠條在遇火時會產(chǎn)生膨脹。通過膨脹、固化，端部可形成整體的防火隔斷結(jié)構(gòu)，起到隔離明火和煙霧，防止火勢蔓延的作用。防火卷簾裝置如圖2所示。

1—端部電氣柜；2—防火卷簾；3—收納及驅(qū)動機構(gòu)；4—車體。

2.2.2 隔斷門

客室隔斷門采用耐火玻璃加金屬邊框結(jié)構(gòu)，在門頁周邊的縫隙處設(shè)置防火膨脹膠條，當(dāng)隔斷門遇火時，膠條會迅速膨脹、固化，與門頁、車輛端部形成整體的防火隔斷結(jié)構(gòu)。防火隔斷門的門控器通過硬線控制門的開閉以及輸出門的狀態(tài)。此外，TCMS 通過I/O 監(jiān)控防火隔斷門的開閉，并在HMI上顯示狀態(tài)。司機可通過操作HMI上對應(yīng)的軟按鈕，對防火隔斷門的開閉進行遠程控制。

2.2.3 防火隔斷裝置標(biāo)準(zhǔn)符合性確認

EN 45545系列標(biāo)準(zhǔn)對于客室耐火隔斷，除了有耐火完整性的要求，還包括材料的阻燃、控制等方面的要求，無論是采用何種形式的防火隔斷結(jié)構(gòu)，都應(yīng)滿足EN 45545標(biāo)準(zhǔn)體系的各項要求。在設(shè)計完成之后，應(yīng)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，對相關(guān)的設(shè)計結(jié)構(gòu)進行檢查確認。EN 45545標(biāo)準(zhǔn)對客室耐火隔斷的設(shè)計要求如表2所示。

1—端部電氣柜；2—門頁；3—下導(dǎo)軌；4—上導(dǎo)軌；5—驅(qū)動機構(gòu)；6—車體。

表2 EN 45545標(biāo)準(zhǔn)對客室耐火隔斷的設(shè)計要求

3 設(shè)計方案分析

在進行上述隔斷方案的設(shè)計和選擇時，須考慮以下幾種因素的影響。

1)由于隔斷裝置設(shè)置在車輛端部，在設(shè)計時，須評估隔斷裝置對車輛軸重偏差的影響。

2)通常情況下，由于受限于車輛的實際寬度及技術(shù)規(guī)格書的要求，若設(shè)置隔斷門，在開門狀態(tài)，門頁一般不能完全收納于客室端墻或電氣柜內(nèi)，存在占用一部分端部通道寬度的情況，不利于乘客的通行，尤其是在地鐵車輛客流量大的情況下，此類影響更加明顯。

3)隔斷裝置僅在極為特殊的情況下使用，利用率低，且隔斷裝置重量較大，不利于車輛輕量化設(shè)計。

4)在車輛設(shè)計時，需要在車輛端部預(yù)留隔斷裝置的安裝空間，端部結(jié)構(gòu)(如墻體、屏柜以及端部布線等)須進行相應(yīng)的適應(yīng)性設(shè)計調(diào)整。

5)需要對隔斷裝置定期進行檢查和維護；此外，如果隔斷裝置部分結(jié)構(gòu)外置于乘客可接觸的位置，在乘客通過或靠扶時，存在磕碰、擠壓的情況，容易引發(fā)機構(gòu)故障，增加車輛維護工作量。

因此，在進行客室端部防火隔斷設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合車輛相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)以及客戶對車輛的運營要求，選擇合適的設(shè)計方案。

結(jié)合車輛的實際情況以及用戶的特殊需求等因素，針對特殊情況下的車輛，根據(jù)EN 45545標(biāo)準(zhǔn)體系對應(yīng)的德國大鐵法律EBO[10]以及城市軌道交通法律BOStrab[11]所述要求(見表3)，可以通過提高材料的防火性能以及配置滅火系統(tǒng)等效安全措施，用來補償未設(shè)置客室隔斷帶來的風(fēng)險，并保證車輛區(qū)間運行時間內(nèi)相對安全的滯留空間。

表3 安全法律規(guī)范等效要求

根據(jù)上述安全法律規(guī)范等效要求的描述，以及本項目的實際情況，擬采用安全等效措施對本項目的車輛進行設(shè)計，梳理相應(yīng)的等效條件，如表4所示。

表4 客室耐火隔斷安全等效條件

根據(jù)EN 45545-1-2013保護乘客安全設(shè)計導(dǎo)向以及EBO 和BOStrab 對于等效安全的指導(dǎo)性要求，結(jié)合運營方安檢進站背景，通過選擇滿足上述要求的材料以及響應(yīng)初期火情的火警布置，可以保證在客室發(fā)生火災(zāi)時，相對滯留空間的安全性，保護乘客的安全。

4 結(jié)語

目前，我國尚未有系統(tǒng)性的針對城市軌道交通車輛防火相關(guān)的設(shè)計和要求，城市軌道交通車輛的防火設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系還有待補充和完善。此外，在車輛線路設(shè)計時，建議綜合考慮減小站間距或者在運行區(qū)間增加設(shè)置相應(yīng)的救援站，以盡可能避免因標(biāo)準(zhǔn)的要求，將車輛定義為運行類別3(OC3)，而增加相應(yīng)的防火隔斷設(shè)計。本文通過對EN 45545標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求的分析，提出客室端部防火隔斷設(shè)計方案，針對本案例中特殊情況下的車輛，從相關(guān)的法律規(guī)范方面入手，分析提供相應(yīng)的等效安全補償方案，為車輛的多樣化設(shè)計提供思路和方法。