淺談地鐵車輛防火安全控制

劉小霞+黃雪飛+陳煜+汪星華+霍文彪

摘要：文章結(jié)合防火標(biāo)準(zhǔn)DIN 5510、BS 6853，從地鐵車輛材料、結(jié)構(gòu)及防火輔助措施三方面進(jìn)行了防火安全設(shè)計(jì)說(shuō)明，并重點(diǎn)分析了熱釋放速率、結(jié)構(gòu)耐火試驗(yàn)以及應(yīng)急疏散，提出了地鐵車輛防火安全控制的建議。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；防火設(shè)計(jì)；車輛安全

中圖分類號(hào)：D631 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）01-0119-03

在有效控制地鐵車輛火災(zāi)發(fā)生的情況下，如何延遲火災(zāi)發(fā)展和蔓延是車輛制造商應(yīng)考慮的重點(diǎn)。車輛防火設(shè)計(jì)都是基于著火時(shí)保護(hù)人身安全這一基本目的，包括防止車輛著火，遏止火勢(shì)蔓延，降低火災(zāi)損失，并將車內(nèi)主要材料燃燒釋放的熱量、煙毒性控制在可接受的范圍之內(nèi)。

1 地鐵車輛防火安全設(shè)計(jì)

地鐵車輛防火貫穿于車輛的研發(fā)設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)營(yíng)管理的整個(gè)過(guò)程之中。地鐵車輛防火設(shè)計(jì)方案如圖1所示，首先從材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面考慮如何防止火災(zāi)發(fā)生，其次在車輛上配置一定的防火輔助措施，一旦發(fā)生火災(zāi)，便可啟動(dòng)火災(zāi)報(bào)警、滅火系統(tǒng)、應(yīng)急疏散等一系列安全預(yù)案，以減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。

圖1 地鐵車輛防火設(shè)計(jì)方案

1.1 地鐵車輛材料防火

地鐵車輛材料防火主要指：在車輛設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到一旦所選用的材料著火，應(yīng)能控制材料的燃燒及其蔓延，以便對(duì)乘客造成的傷害和損失達(dá)到最小，主要從可燃性、煙霧性、煙毒性、火焰蔓延速度以及熱釋放速率等方面進(jìn)行考慮。

根據(jù)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN 5510-2規(guī)定，車輛材料測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn)要求見(jiàn)表1。

標(biāo)準(zhǔn)DIN 5510未涉及材料熱釋放速率，但其大小直接影響火災(zāi)溫度分布以及煙氣流動(dòng)，溫度、煙毒性對(duì)人體健康都將構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此對(duì)于具有相同防火等級(jí)的非金屬材料，建議優(yōu)先選擇熱釋放速率較低的材料，以降低整車熱釋放速率。

目前已有多種熱釋放速率的計(jì)算方法，本文建議根據(jù)可燃物的火焰蔓延速度以及燃燒特性參數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其公式如式（1）所示：

（1）

式中：

—第i種可燃物的單位面積質(zhì)量損失速率，kg/m2s

Hi—第i種可燃物的燃燒熱值，kJ/kg

—第i種可燃物的燃燒效率，%

A—第i種可燃物的燃燒表面積，m2

1.2 地鐵車輛結(jié)構(gòu)防火

在進(jìn)行車輛結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到以下四點(diǎn)：（1）增加人為縱火的難度；（2）防止由于技術(shù)故障或由于熱量沒(méi)有散出而引起的火災(zāi)；（3）電氣設(shè)備、裝運(yùn)可燃?xì)怏w或液體設(shè)備設(shè)置要求；（4）防火隔離區(qū)設(shè)置要求。

對(duì)于車輛結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)，在DIN 5510-4標(biāo)準(zhǔn)中均有詳細(xì)說(shuō)明，本文不再贅述，關(guān)于車輛結(jié)構(gòu)耐火試驗(yàn)，在DIN 5510中并未提出相關(guān)要求。根據(jù)BS 6853標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，車輛結(jié)構(gòu)耐火試驗(yàn)相關(guān)要求見(jiàn)表2。

在國(guó)內(nèi)地鐵車輛項(xiàng)目中，一般借鑒BS 476-20/22等建筑中的耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)規(guī)定的火災(zāi)試驗(yàn)程序，對(duì)地板、隔墻等結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)，從而評(píng)估結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的完整性和隔熱性，并根據(jù)此試驗(yàn)評(píng)估，得出有效救援時(shí)間，確定合理疏散方案。

1.3 地鐵車輛防火輔助措施

前兩點(diǎn)主要側(cè)重如何防止火災(zāi)發(fā)生，然而火災(zāi)隱患雖可減少卻無(wú)法消除，因此本節(jié)主要側(cè)重車輛防火輔助措施，一旦火災(zāi)發(fā)生，能夠通過(guò)配置必要的應(yīng)急設(shè)備和救援設(shè)施來(lái)確保人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并能將其及時(shí)撲滅，同時(shí)能夠引導(dǎo)乘客進(jìn)行有順序的疏散，并保證車輛在一定時(shí)間內(nèi)能以受控方式運(yùn)行到安全區(qū)域。車輛防火輔助措施，主要包括緊急維持功能、緊急制動(dòng)功能、信息系統(tǒng)、火災(zāi)探測(cè)預(yù)警、消防設(shè)備以及應(yīng)急疏散的安全要求，以達(dá)到防火與安全的目的。

在DIN 5510-6標(biāo)準(zhǔn)中，針對(duì)緊急維持、緊急制動(dòng)、信息系統(tǒng)、火災(zāi)探測(cè)、消防等均有詳細(xì)的防火要求，然而并未涉及應(yīng)急疏散的相關(guān)要求。

應(yīng)急疏散與火災(zāi)發(fā)展是同時(shí)沿著一條時(shí)間線并且不可逆轉(zhuǎn)的進(jìn)行，如圖2所示：

圖2 人員疏散與火災(zāi)發(fā)展時(shí)間線示意圖

圖3 列車疏散設(shè)計(jì)步驟

由圖2可知，保證列車內(nèi)人員安全疏散關(guān)鍵是列車到達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間必須大于人員全部疏散完成所需時(shí)間，這樣才能保證有足夠的時(shí)間使人員疏散到安全區(qū)域，最大可能地減少人員傷亡，因此本文提出如圖3所示的列車疏散設(shè)計(jì)方法。

1.3.1 列車達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)間。車廂內(nèi)煙氣的高度、溫度、能見(jiàn)度、有害氣體濃度是影響人員疏散與救援行動(dòng)的主要障礙，在疏散過(guò)程中，本文采用的臨界危險(xiǎn)條件如下：在1.7m高度處溫度不超過(guò)60℃，時(shí)間表示為T1；在1.7m高度處能見(jiàn)度不低于5m，時(shí)間表示為T2；在1.7m高度處CO濃度不超過(guò)0.25%，時(shí)間表示為T3。

當(dāng)火災(zāi)發(fā)展到超過(guò)上述任一條件時(shí)，則認(rèn)為人員所處的環(huán)境是危險(xiǎn)的，因此列車達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間由確定。

1.3.2 人員疏散完成時(shí)間。人員疏散完成時(shí)間=探測(cè)報(bào)警時(shí)間+準(zhǔn)備疏散時(shí)間+疏散行動(dòng)時(shí)間，根據(jù)人員疏散時(shí)間相關(guān)理論及統(tǒng)計(jì)結(jié)果，本文取探測(cè)到火災(zāi)發(fā)生，人員聽(tīng)到報(bào)警并準(zhǔn)備疏散的時(shí)間為60s。疏散行動(dòng)時(shí)間按計(jì)算。

式中：

L—距出口端最遠(yuǎn)乘客的距離

V—人群步行速度，取0.18m/s

P—疏散人數(shù)

N—通過(guò)門的疏散人流數(shù)，取0.55人/m·s

B—門的寬度

此疏散方法確保了人員能在列車達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)之前逃離列車，但地鐵車輛大多數(shù)運(yùn)行在隧道中，疏散到車外只是到達(dá)相對(duì)安全地點(diǎn)，并不是絕對(duì)安全地點(diǎn)，因此還需結(jié)合地鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)及設(shè)施，按照同樣的方法分析是否有足夠的時(shí)間逃出隧道，到達(dá)絕對(duì)安全地點(diǎn)。

2 地鐵車輛防火安全控制建議

2.1 完善地鐵車輛防火標(biāo)準(zhǔn)體系

目前，地鐵項(xiàng)目防火均采用國(guó)外防火標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)還沒(méi)有完善的防火標(biāo)準(zhǔn)體系。雖然TB/T 3138、TB/T 3237都是新發(fā)布的防火標(biāo)準(zhǔn)，但只是針對(duì)內(nèi)裝非金屬材料及電纜等阻燃性要求，因此需要深入開展防火技術(shù)研究，以DIN 5510系列標(biāo)準(zhǔn)為主線，結(jié)合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際情況及未來(lái)防火安全技術(shù)發(fā)展需要，并同時(shí)借鑒EN 45545等標(biāo)準(zhǔn)中適宜防火要求，形成適應(yīng)國(guó)內(nèi)地鐵發(fā)展的防火與安全標(biāo)準(zhǔn)體系。

2.2 地鐵車輛火災(zāi)危險(xiǎn)分析與評(píng)估

隨著新型復(fù)合材料及產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，地鐵車輛整體防火要求越來(lái)越高，因此車輛防火設(shè)計(jì)不僅要滿足防火標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的防火設(shè)計(jì)要求，還需要對(duì)著火車輛進(jìn)行危險(xiǎn)分析與評(píng)估，對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行有效控制，預(yù)防重大火災(zāi)發(fā)生，確保人員生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.3 建立防火工程師資格認(rèn)證體系

地鐵車輛防火工作需要具備防火經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人士才能勝任，然而我國(guó)并沒(méi)有車輛防火工程師的資格認(rèn)證體系，因此，我們需要參照建筑消防認(rèn)證體系，建立適應(yīng)軌道車輛的防火工程師認(rèn)證體系，使得防火工作人員能夠系統(tǒng)地學(xué)習(xí)防火理論知識(shí)，更好從事車輛防火安全設(shè)計(jì)工作。

3 結(jié)語(yǔ)

地鐵車輛防火安全工作是安全行車的重要組成部分，本文比較系統(tǒng)地給出了車輛防火安全控制與建議，為列車安全運(yùn)行提供了技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 李晶才.現(xiàn)代地鐵車輛的整車防火性能要求[J].中國(guó)

城市軌道交通，2004.

[2] 常樹民.城市軌道防火與安全撤離[J].裝備機(jī)械，

2009.

[3] 孫忠選.城軌車輛非金屬材料的防火控制[J].鐵道車

輛，2012.

[4] 鐵道機(jī)車車輛的預(yù)防性防火（第2部分）：材料和結(jié)

構(gòu)部件的防火性能和燃燒并發(fā)現(xiàn)象分類、要求及測(cè)試

方法（DIN 5510-2：2009）[S].

[5] 旅客列車設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)方面防火實(shí)施規(guī)程（BS6853：

1999）[S].

作者簡(jiǎn)介：劉小霞（1986—），女，河北唐山人，唐山軌道客車有限責(zé)任公司產(chǎn)品技術(shù)研究中心工程師，工學(xué)碩士，研究方向：城市軌道車輛系統(tǒng)集成及防火設(shè)計(jì)。endprint

摘要：文章結(jié)合防火標(biāo)準(zhǔn)DIN 5510、BS 6853，從地鐵車輛材料、結(jié)構(gòu)及防火輔助措施三方面進(jìn)行了防火安全設(shè)計(jì)說(shuō)明，并重點(diǎn)分析了熱釋放速率、結(jié)構(gòu)耐火試驗(yàn)以及應(yīng)急疏散，提出了地鐵車輛防火安全控制的建議。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；防火設(shè)計(jì)；車輛安全

中圖分類號(hào)：D631 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）01-0119-03

在有效控制地鐵車輛火災(zāi)發(fā)生的情況下，如何延遲火災(zāi)發(fā)展和蔓延是車輛制造商應(yīng)考慮的重點(diǎn)。車輛防火設(shè)計(jì)都是基于著火時(shí)保護(hù)人身安全這一基本目的，包括防止車輛著火，遏止火勢(shì)蔓延，降低火災(zāi)損失，并將車內(nèi)主要材料燃燒釋放的熱量、煙毒性控制在可接受的范圍之內(nèi)。

1 地鐵車輛防火安全設(shè)計(jì)

地鐵車輛防火貫穿于車輛的研發(fā)設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)營(yíng)管理的整個(gè)過(guò)程之中。地鐵車輛防火設(shè)計(jì)方案如圖1所示，首先從材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面考慮如何防止火災(zāi)發(fā)生，其次在車輛上配置一定的防火輔助措施，一旦發(fā)生火災(zāi)，便可啟動(dòng)火災(zāi)報(bào)警、滅火系統(tǒng)、應(yīng)急疏散等一系列安全預(yù)案，以減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。

圖1 地鐵車輛防火設(shè)計(jì)方案

1.1 地鐵車輛材料防火

地鐵車輛材料防火主要指：在車輛設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到一旦所選用的材料著火，應(yīng)能控制材料的燃燒及其蔓延，以便對(duì)乘客造成的傷害和損失達(dá)到最小，主要從可燃性、煙霧性、煙毒性、火焰蔓延速度以及熱釋放速率等方面進(jìn)行考慮。

根據(jù)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN 5510-2規(guī)定，車輛材料測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn)要求見(jiàn)表1。

標(biāo)準(zhǔn)DIN 5510未涉及材料熱釋放速率，但其大小直接影響火災(zāi)溫度分布以及煙氣流動(dòng)，溫度、煙毒性對(duì)人體健康都將構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此對(duì)于具有相同防火等級(jí)的非金屬材料，建議優(yōu)先選擇熱釋放速率較低的材料，以降低整車熱釋放速率。

目前已有多種熱釋放速率的計(jì)算方法，本文建議根據(jù)可燃物的火焰蔓延速度以及燃燒特性參數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其公式如式（1）所示：

（1）

式中：

—第i種可燃物的單位面積質(zhì)量損失速率，kg/m2s

Hi—第i種可燃物的燃燒熱值，kJ/kg

—第i種可燃物的燃燒效率，%

A—第i種可燃物的燃燒表面積，m2

1.2 地鐵車輛結(jié)構(gòu)防火

在進(jìn)行車輛結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到以下四點(diǎn)：（1）增加人為縱火的難度；（2）防止由于技術(shù)故障或由于熱量沒(méi)有散出而引起的火災(zāi)；（3）電氣設(shè)備、裝運(yùn)可燃?xì)怏w或液體設(shè)備設(shè)置要求；（4）防火隔離區(qū)設(shè)置要求。

對(duì)于車輛結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)，在DIN 5510-4標(biāo)準(zhǔn)中均有詳細(xì)說(shuō)明，本文不再贅述，關(guān)于車輛結(jié)構(gòu)耐火試驗(yàn)，在DIN 5510中并未提出相關(guān)要求。根據(jù)BS 6853標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，車輛結(jié)構(gòu)耐火試驗(yàn)相關(guān)要求見(jiàn)表2。

在國(guó)內(nèi)地鐵車輛項(xiàng)目中，一般借鑒BS 476-20/22等建筑中的耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)規(guī)定的火災(zāi)試驗(yàn)程序，對(duì)地板、隔墻等結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)，從而評(píng)估結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的完整性和隔熱性，并根據(jù)此試驗(yàn)評(píng)估，得出有效救援時(shí)間，確定合理疏散方案。

1.3 地鐵車輛防火輔助措施

前兩點(diǎn)主要側(cè)重如何防止火災(zāi)發(fā)生，然而火災(zāi)隱患雖可減少卻無(wú)法消除，因此本節(jié)主要側(cè)重車輛防火輔助措施，一旦火災(zāi)發(fā)生，能夠通過(guò)配置必要的應(yīng)急設(shè)備和救援設(shè)施來(lái)確保人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并能將其及時(shí)撲滅，同時(shí)能夠引導(dǎo)乘客進(jìn)行有順序的疏散，并保證車輛在一定時(shí)間內(nèi)能以受控方式運(yùn)行到安全區(qū)域。車輛防火輔助措施，主要包括緊急維持功能、緊急制動(dòng)功能、信息系統(tǒng)、火災(zāi)探測(cè)預(yù)警、消防設(shè)備以及應(yīng)急疏散的安全要求，以達(dá)到防火與安全的目的。

在DIN 5510-6標(biāo)準(zhǔn)中，針對(duì)緊急維持、緊急制動(dòng)、信息系統(tǒng)、火災(zāi)探測(cè)、消防等均有詳細(xì)的防火要求，然而并未涉及應(yīng)急疏散的相關(guān)要求。

應(yīng)急疏散與火災(zāi)發(fā)展是同時(shí)沿著一條時(shí)間線并且不可逆轉(zhuǎn)的進(jìn)行，如圖2所示：

圖2 人員疏散與火災(zāi)發(fā)展時(shí)間線示意圖

圖3 列車疏散設(shè)計(jì)步驟

由圖2可知，保證列車內(nèi)人員安全疏散關(guān)鍵是列車到達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間必須大于人員全部疏散完成所需時(shí)間，這樣才能保證有足夠的時(shí)間使人員疏散到安全區(qū)域，最大可能地減少人員傷亡，因此本文提出如圖3所示的列車疏散設(shè)計(jì)方法。

1.3.1 列車達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)間。車廂內(nèi)煙氣的高度、溫度、能見(jiàn)度、有害氣體濃度是影響人員疏散與救援行動(dòng)的主要障礙，在疏散過(guò)程中，本文采用的臨界危險(xiǎn)條件如下：在1.7m高度處溫度不超過(guò)60℃，時(shí)間表示為T1；在1.7m高度處能見(jiàn)度不低于5m，時(shí)間表示為T2；在1.7m高度處CO濃度不超過(guò)0.25%，時(shí)間表示為T3。

當(dāng)火災(zāi)發(fā)展到超過(guò)上述任一條件時(shí)，則認(rèn)為人員所處的環(huán)境是危險(xiǎn)的，因此列車達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間由確定。

1.3.2 人員疏散完成時(shí)間。人員疏散完成時(shí)間=探測(cè)報(bào)警時(shí)間+準(zhǔn)備疏散時(shí)間+疏散行動(dòng)時(shí)間，根據(jù)人員疏散時(shí)間相關(guān)理論及統(tǒng)計(jì)結(jié)果，本文取探測(cè)到火災(zāi)發(fā)生，人員聽(tīng)到報(bào)警并準(zhǔn)備疏散的時(shí)間為60s。疏散行動(dòng)時(shí)間按計(jì)算。

式中：

L—距出口端最遠(yuǎn)乘客的距離

V—人群步行速度，取0.18m/s

P—疏散人數(shù)

N—通過(guò)門的疏散人流數(shù)，取0.55人/m·s

B—門的寬度

此疏散方法確保了人員能在列車達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)之前逃離列車，但地鐵車輛大多數(shù)運(yùn)行在隧道中，疏散到車外只是到達(dá)相對(duì)安全地點(diǎn)，并不是絕對(duì)安全地點(diǎn)，因此還需結(jié)合地鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)及設(shè)施，按照同樣的方法分析是否有足夠的時(shí)間逃出隧道，到達(dá)絕對(duì)安全地點(diǎn)。

2 地鐵車輛防火安全控制建議

2.1 完善地鐵車輛防火標(biāo)準(zhǔn)體系

目前，地鐵項(xiàng)目防火均采用國(guó)外防火標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)還沒(méi)有完善的防火標(biāo)準(zhǔn)體系。雖然TB/T 3138、TB/T 3237都是新發(fā)布的防火標(biāo)準(zhǔn)，但只是針對(duì)內(nèi)裝非金屬材料及電纜等阻燃性要求，因此需要深入開展防火技術(shù)研究，以DIN 5510系列標(biāo)準(zhǔn)為主線，結(jié)合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際情況及未來(lái)防火安全技術(shù)發(fā)展需要，并同時(shí)借鑒EN 45545等標(biāo)準(zhǔn)中適宜防火要求，形成適應(yīng)國(guó)內(nèi)地鐵發(fā)展的防火與安全標(biāo)準(zhǔn)體系。

2.2 地鐵車輛火災(zāi)危險(xiǎn)分析與評(píng)估

隨著新型復(fù)合材料及產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，地鐵車輛整體防火要求越來(lái)越高，因此車輛防火設(shè)計(jì)不僅要滿足防火標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的防火設(shè)計(jì)要求，還需要對(duì)著火車輛進(jìn)行危險(xiǎn)分析與評(píng)估，對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行有效控制，預(yù)防重大火災(zāi)發(fā)生，確保人員生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.3 建立防火工程師資格認(rèn)證體系

地鐵車輛防火工作需要具備防火經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人士才能勝任，然而我國(guó)并沒(méi)有車輛防火工程師的資格認(rèn)證體系，因此，我們需要參照建筑消防認(rèn)證體系，建立適應(yīng)軌道車輛的防火工程師認(rèn)證體系，使得防火工作人員能夠系統(tǒng)地學(xué)習(xí)防火理論知識(shí)，更好從事車輛防火安全設(shè)計(jì)工作。

3 結(jié)語(yǔ)

地鐵車輛防火安全工作是安全行車的重要組成部分，本文比較系統(tǒng)地給出了車輛防火安全控制與建議，為列車安全運(yùn)行提供了技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 李晶才.現(xiàn)代地鐵車輛的整車防火性能要求[J].中國(guó)

城市軌道交通，2004.

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[4] 鐵道機(jī)車車輛的預(yù)防性防火（第2部分）：材料和結(jié)

構(gòu)部件的防火性能和燃燒并發(fā)現(xiàn)象分類、要求及測(cè)試

方法（DIN 5510-2：2009）[S].

[5] 旅客列車設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)方面防火實(shí)施規(guī)程（BS6853：

1999）[S].

作者簡(jiǎn)介：劉小霞（1986—），女，河北唐山人，唐山軌道客車有限責(zé)任公司產(chǎn)品技術(shù)研究中心工程師，工學(xué)碩士，研究方向：城市軌道車輛系統(tǒng)集成及防火設(shè)計(jì)。endprint

摘要：文章結(jié)合防火標(biāo)準(zhǔn)DIN 5510、BS 6853，從地鐵車輛材料、結(jié)構(gòu)及防火輔助措施三方面進(jìn)行了防火安全設(shè)計(jì)說(shuō)明，并重點(diǎn)分析了熱釋放速率、結(jié)構(gòu)耐火試驗(yàn)以及應(yīng)急疏散，提出了地鐵車輛防火安全控制的建議。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；防火設(shè)計(jì)；車輛安全

中圖分類號(hào)：D631 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）01-0119-03

在有效控制地鐵車輛火災(zāi)發(fā)生的情況下，如何延遲火災(zāi)發(fā)展和蔓延是車輛制造商應(yīng)考慮的重點(diǎn)。車輛防火設(shè)計(jì)都是基于著火時(shí)保護(hù)人身安全這一基本目的，包括防止車輛著火，遏止火勢(shì)蔓延，降低火災(zāi)損失，并將車內(nèi)主要材料燃燒釋放的熱量、煙毒性控制在可接受的范圍之內(nèi)。

1 地鐵車輛防火安全設(shè)計(jì)

地鐵車輛防火貫穿于車輛的研發(fā)設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)營(yíng)管理的整個(gè)過(guò)程之中。地鐵車輛防火設(shè)計(jì)方案如圖1所示，首先從材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面考慮如何防止火災(zāi)發(fā)生，其次在車輛上配置一定的防火輔助措施，一旦發(fā)生火災(zāi)，便可啟動(dòng)火災(zāi)報(bào)警、滅火系統(tǒng)、應(yīng)急疏散等一系列安全預(yù)案，以減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。

圖1 地鐵車輛防火設(shè)計(jì)方案

1.1 地鐵車輛材料防火

地鐵車輛材料防火主要指：在車輛設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到一旦所選用的材料著火，應(yīng)能控制材料的燃燒及其蔓延，以便對(duì)乘客造成的傷害和損失達(dá)到最小，主要從可燃性、煙霧性、煙毒性、火焰蔓延速度以及熱釋放速率等方面進(jìn)行考慮。

根據(jù)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN 5510-2規(guī)定，車輛材料測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn)要求見(jiàn)表1。

標(biāo)準(zhǔn)DIN 5510未涉及材料熱釋放速率，但其大小直接影響火災(zāi)溫度分布以及煙氣流動(dòng)，溫度、煙毒性對(duì)人體健康都將構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此對(duì)于具有相同防火等級(jí)的非金屬材料，建議優(yōu)先選擇熱釋放速率較低的材料，以降低整車熱釋放速率。

目前已有多種熱釋放速率的計(jì)算方法，本文建議根據(jù)可燃物的火焰蔓延速度以及燃燒特性參數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其公式如式（1）所示：

（1）

式中：

—第i種可燃物的單位面積質(zhì)量損失速率，kg/m2s

Hi—第i種可燃物的燃燒熱值，kJ/kg

—第i種可燃物的燃燒效率，%

A—第i種可燃物的燃燒表面積，m2

1.2 地鐵車輛結(jié)構(gòu)防火

在進(jìn)行車輛結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到以下四點(diǎn)：（1）增加人為縱火的難度；（2）防止由于技術(shù)故障或由于熱量沒(méi)有散出而引起的火災(zāi)；（3）電氣設(shè)備、裝運(yùn)可燃?xì)怏w或液體設(shè)備設(shè)置要求；（4）防火隔離區(qū)設(shè)置要求。

對(duì)于車輛結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)，在DIN 5510-4標(biāo)準(zhǔn)中均有詳細(xì)說(shuō)明，本文不再贅述，關(guān)于車輛結(jié)構(gòu)耐火試驗(yàn)，在DIN 5510中并未提出相關(guān)要求。根據(jù)BS 6853標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，車輛結(jié)構(gòu)耐火試驗(yàn)相關(guān)要求見(jiàn)表2。

在國(guó)內(nèi)地鐵車輛項(xiàng)目中，一般借鑒BS 476-20/22等建筑中的耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)規(guī)定的火災(zāi)試驗(yàn)程序，對(duì)地板、隔墻等結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)，從而評(píng)估結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的完整性和隔熱性，并根據(jù)此試驗(yàn)評(píng)估，得出有效救援時(shí)間，確定合理疏散方案。

1.3 地鐵車輛防火輔助措施

前兩點(diǎn)主要側(cè)重如何防止火災(zāi)發(fā)生，然而火災(zāi)隱患雖可減少卻無(wú)法消除，因此本節(jié)主要側(cè)重車輛防火輔助措施，一旦火災(zāi)發(fā)生，能夠通過(guò)配置必要的應(yīng)急設(shè)備和救援設(shè)施來(lái)確保人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并能將其及時(shí)撲滅，同時(shí)能夠引導(dǎo)乘客進(jìn)行有順序的疏散，并保證車輛在一定時(shí)間內(nèi)能以受控方式運(yùn)行到安全區(qū)域。車輛防火輔助措施，主要包括緊急維持功能、緊急制動(dòng)功能、信息系統(tǒng)、火災(zāi)探測(cè)預(yù)警、消防設(shè)備以及應(yīng)急疏散的安全要求，以達(dá)到防火與安全的目的。

在DIN 5510-6標(biāo)準(zhǔn)中，針對(duì)緊急維持、緊急制動(dòng)、信息系統(tǒng)、火災(zāi)探測(cè)、消防等均有詳細(xì)的防火要求，然而并未涉及應(yīng)急疏散的相關(guān)要求。

應(yīng)急疏散與火災(zāi)發(fā)展是同時(shí)沿著一條時(shí)間線并且不可逆轉(zhuǎn)的進(jìn)行，如圖2所示：

圖2 人員疏散與火災(zāi)發(fā)展時(shí)間線示意圖

圖3 列車疏散設(shè)計(jì)步驟

由圖2可知，保證列車內(nèi)人員安全疏散關(guān)鍵是列車到達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間必須大于人員全部疏散完成所需時(shí)間，這樣才能保證有足夠的時(shí)間使人員疏散到安全區(qū)域，最大可能地減少人員傷亡，因此本文提出如圖3所示的列車疏散設(shè)計(jì)方法。

1.3.1 列車達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)間。車廂內(nèi)煙氣的高度、溫度、能見(jiàn)度、有害氣體濃度是影響人員疏散與救援行動(dòng)的主要障礙，在疏散過(guò)程中，本文采用的臨界危險(xiǎn)條件如下：在1.7m高度處溫度不超過(guò)60℃，時(shí)間表示為T1；在1.7m高度處能見(jiàn)度不低于5m，時(shí)間表示為T2；在1.7m高度處CO濃度不超過(guò)0.25%，時(shí)間表示為T3。

當(dāng)火災(zāi)發(fā)展到超過(guò)上述任一條件時(shí)，則認(rèn)為人員所處的環(huán)境是危險(xiǎn)的，因此列車達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間由確定。

1.3.2 人員疏散完成時(shí)間。人員疏散完成時(shí)間=探測(cè)報(bào)警時(shí)間+準(zhǔn)備疏散時(shí)間+疏散行動(dòng)時(shí)間，根據(jù)人員疏散時(shí)間相關(guān)理論及統(tǒng)計(jì)結(jié)果，本文取探測(cè)到火災(zāi)發(fā)生，人員聽(tīng)到報(bào)警并準(zhǔn)備疏散的時(shí)間為60s。疏散行動(dòng)時(shí)間按計(jì)算。

式中：

L—距出口端最遠(yuǎn)乘客的距離

V—人群步行速度，取0.18m/s

P—疏散人數(shù)

N—通過(guò)門的疏散人流數(shù)，取0.55人/m·s

B—門的寬度

此疏散方法確保了人員能在列車達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)之前逃離列車，但地鐵車輛大多數(shù)運(yùn)行在隧道中，疏散到車外只是到達(dá)相對(duì)安全地點(diǎn)，并不是絕對(duì)安全地點(diǎn)，因此還需結(jié)合地鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)及設(shè)施，按照同樣的方法分析是否有足夠的時(shí)間逃出隧道，到達(dá)絕對(duì)安全地點(diǎn)。

2 地鐵車輛防火安全控制建議

2.1 完善地鐵車輛防火標(biāo)準(zhǔn)體系

目前，地鐵項(xiàng)目防火均采用國(guó)外防火標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)還沒(méi)有完善的防火標(biāo)準(zhǔn)體系。雖然TB/T 3138、TB/T 3237都是新發(fā)布的防火標(biāo)準(zhǔn)，但只是針對(duì)內(nèi)裝非金屬材料及電纜等阻燃性要求，因此需要深入開展防火技術(shù)研究，以DIN 5510系列標(biāo)準(zhǔn)為主線，結(jié)合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際情況及未來(lái)防火安全技術(shù)發(fā)展需要，并同時(shí)借鑒EN 45545等標(biāo)準(zhǔn)中適宜防火要求，形成適應(yīng)國(guó)內(nèi)地鐵發(fā)展的防火與安全標(biāo)準(zhǔn)體系。

2.2 地鐵車輛火災(zāi)危險(xiǎn)分析與評(píng)估

隨著新型復(fù)合材料及產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，地鐵車輛整體防火要求越來(lái)越高，因此車輛防火設(shè)計(jì)不僅要滿足防火標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的防火設(shè)計(jì)要求，還需要對(duì)著火車輛進(jìn)行危險(xiǎn)分析與評(píng)估，對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行有效控制，預(yù)防重大火災(zāi)發(fā)生，確保人員生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.3 建立防火工程師資格認(rèn)證體系

地鐵車輛防火工作需要具備防火經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人士才能勝任，然而我國(guó)并沒(méi)有車輛防火工程師的資格認(rèn)證體系，因此，我們需要參照建筑消防認(rèn)證體系，建立適應(yīng)軌道車輛的防火工程師認(rèn)證體系，使得防火工作人員能夠系統(tǒng)地學(xué)習(xí)防火理論知識(shí)，更好從事車輛防火安全設(shè)計(jì)工作。

3 結(jié)語(yǔ)

地鐵車輛防火安全工作是安全行車的重要組成部分，本文比較系統(tǒng)地給出了車輛防火安全控制與建議，為列車安全運(yùn)行提供了技術(shù)保障。

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