城市軌道車輛客室防火隔斷方案分析與設計

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.上海交通職業技術學院，上海 201101)

0 引言

目前軌道交通車輛的防火設計普遍采用EN 45545標準，EN 45545-1-2013[1]對車輛的運行類別進行了規定，其中對運行類別3(OC3)的車輛規定為：“運行在滿足以下條件的地下區域、隧道以及高架設施中的車輛：可進行側面疏散，且能夠在較長的行駛時間內到達，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EN 45545-3-2013[3]標準要求，須設置結構防火隔斷。防火隔斷包含底架結構(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)。關于地板結構的耐火方案[7]及司機室后端墻的耐火方案[8]已有相關的論述。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計。

1 案例分析

以某六節編組運行類別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EN 45545-3-2013第5.5.1章節要求(見表1)，對于運行類別3(OC3)的車輛，應在列車上每隔不超過30 m，設置一個全斷面的防火隔斷墻，其結構抗火能力須滿足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

根據標準的上述要求，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計。

2 客室防火隔斷方案設計

2.1 防火隔斷裝置的位置

依據標準規定，同時考慮到車輛的實際情況，將客室防火隔斷設置在2節車廂聯接處附近(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，一列車至少需要設置5套防火隔斷裝置，其間距滿足整列車每隔30 m內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。在車輛出現火災情況下，避免及限制火災的蔓延，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]，通過對卷簾結構和材質的優化改進，將其應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，其主要的組成結構有導軌、防火卷簾、驅動機構、收納及檢修結構、限位裝置、控制系統等部分。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。

當車內發生火災時，車內火災報警系統將火災信號傳輸給卷簾機構，卷簾落下。卷簾及安裝在導軌兩側的防火密封膠條在遇火時會產生膨脹。通過膨脹、固化，端部可形成整體的防火隔斷結構，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—收納及驅動機構；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構，在門頁周邊的縫隙處設置防火膨脹膠條，當隔斷門遇火時，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構。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。此外，TCMS 通過I/O 監控防火隔斷門的開閉，并在HMI上顯示狀態。司機可通過操作HMI上對應的軟按鈕，對防火隔斷門的開閉進行遠程控制。

2.2.3 防火隔斷裝置標準符合性確認

EN 45545系列標準對于客室耐火隔斷，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構，都應滿足EN 45545標準體系的各項要求。在設計完成之后，應依據標準，對相關的設計結構進行檢查確認。EN 45545標準對客室耐火隔斷的設計要求如表2所示。

1—端部電氣柜；2—門頁；3—下導軌；4—上導軌；5—驅動機構；6—車體。

表2 EN 45545標準對客室耐火隔斷的設計要求

3 設計方案分析

在進行上述隔斷方案的設計和選擇時，須考慮以下幾種因素的影響。

1)由于隔斷裝置設置在車輛端部，在設計時，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規格書的要求，若設置隔斷門，在開門狀態，門頁一般不能完全收納于客室端墻或電氣柜內，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計。

4)在車輛設計時，需要在車輛端部預留隔斷裝置的安裝空間，端部結構(如墻體、屏柜以及端部布線等)須進行相應的適應性設計調整。

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構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，容易引發機構故障，增加車輛維護工作量。

因此，在進行客室端部防火隔斷設計時，應結合車輛相應的技術指標以及客戶對車輛的運營要求，選擇合適的設計方案。

結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EN 45545標準體系對應的德國大鐵法律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等效安全措施，用來補償未設置客室隔斷帶來的風險，并保證車輛區間運行時間內相對安全的滯留空間。

表3 安全法律規范等效要求

根據上述安全法律規范等效要求的描述，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計，梳理相應的等效條件，如表4所示。

表4 客室耐火隔斷安全等效條件

根據EN 45545-1-2013保護乘客安全設計導向以及EBO 和BOStrab 對于等效安全的指導性要求，結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初期火情的火警布置，可以保證在客室發生火災時，相對滯留空間的安全性，保護乘客的安全。

4 結語

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