歐盟動車組客室隔斷耐火性能研究

李 杰，周安德，謝紅兵，陳三猛，于建順

(中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

隨著我國“一帶一路”的提出和中國高鐵“走出去”戰(zhàn)略的深入推進，給國內(nèi)軌道交通裝備提供了難得的發(fā)展機遇。而歐洲鐵路互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范體系已經(jīng)發(fā)展成為具有一定國際影響力的技術(shù)規(guī)范體系，目前歐洲動車組車輛常用的防火標(biāo)準(zhǔn)體系包括TSI Reg(EU)1302/2014[1]、EN 45545-3[2]、BS 6853[3]等。動車組設(shè)置防火隔斷的目的在于有效地限制火災(zāi)的蔓延，為乘客及乘務(wù)人員的疏散爭取時間和空間，且保證車輛一定的運行能力。本文以某出口歐盟動車組車輛為基礎(chǔ)，基于TSI Reg(EU)1302/2014對于客室隔斷耐火性能進行了試驗研究和分析。

1 客室隔斷耐火性能要求

各試驗的測試原理相同，且均分為水平耐火試驗(如底架地板)和垂直耐火試驗(如客室隔斷)，試驗時，將樣件安裝于試驗爐上，爐內(nèi)才有火焰噴槍進行升溫，來模擬火災(zāi)發(fā)生時的溫度變化?？褪腋魯嗟哪康氖亲钃踯噧?nèi)火災(zāi)向另一側(cè)蔓延，保護相鄰區(qū)域的乘客安全，主要判斷要求為完整性E。表1為不同標(biāo)準(zhǔn)體系對客室隔斷的耐火性能要求及評判標(biāo)準(zhǔn)，可以看到，盡管TSI Reg(EU)1302/2014和EN 45545引用的試驗標(biāo)準(zhǔn)都是EN 1363-1[4]，但EN 45545-3對于完整性的要求是不需要棉墊作為評判依據(jù)。

表1 不同標(biāo)準(zhǔn)體系對客室隔斷的耐火性能要求及評判標(biāo)準(zhǔn)

2 客室隔斷設(shè)計

客室隔斷位于車輛乘客區(qū)域，且根據(jù)TSI Reg(EU)1302/2014，對于B類車輛(即EN 45545-3對應(yīng)的OC3)，其布置的間隔應(yīng)滿足車輛長度方向上小于30 m。以出口歐盟的某動車組為例，客室隔斷布置與車輛貫通道兩端，其包括了電動雙開防火外端門、內(nèi)裝端墻等結(jié)構(gòu)，其試驗樣件如圖1所示。

內(nèi)裝端墻為鋁合金結(jié)構(gòu)，且雙面噴涂防火涂料后再用面漆覆蓋，端墻板通過螺栓固定在車體上，其與車體的搭接處固定有防火膨脹膠條。防火外端門整體吊掛在車體上，在試驗時處于關(guān)閉狀態(tài)，內(nèi)裝端墻上固定有防火膨脹膠條，且與門扇的門框間保留一定間隙，確保門扇在正常情況下能打開和閉合。一旦發(fā)生火災(zāi)，防火膨脹膠條會迅速膨脹，填補內(nèi)裝端墻與車體以及門扇間的間隙，阻止火焰和煙氣的蔓延。

3 試驗方案

整個客室隔斷試驗樣件安裝在試驗爐的墻面上(見圖2)，隔斷試驗樣件與試驗爐之間的空隙通過防火棉進行填充，爐內(nèi)通過火焰來產(chǎn)生高溫，模擬客室一側(cè)著火對隔斷的影響。另外，為研究防火涂料的隔熱效果，在內(nèi)裝端墻上貼有熱電偶來測量非暴露面的溫度。

4 試驗結(jié)果分析

試驗爐內(nèi)溫度按EN 1363-1執(zhí)行，試驗過程中實際平均溫度、標(biāo)準(zhǔn)溫度以及背火面內(nèi)裝端墻溫度如圖3所示。根據(jù)3個背溫測點顯示和試驗后檢查，15 min時溫度約270℃左右，防火涂料在高溫的作用下會膨脹成20～30 cm厚的絮狀物并覆蓋在基材上，因此具備一定的隔熱能力。

圖1 客室隔斷結(jié)構(gòu) 圖2 客室隔斷安裝實物圖

圖3 實際溫升曲線與標(biāo)準(zhǔn)溫升曲線

表2 試驗現(xiàn)象記錄表

試驗進行了15 min，試驗過程的現(xiàn)象記錄如表2所示，試驗結(jié)束后樣件狀態(tài)如圖4所示。試驗開始爐溫在250℃～300℃，防火膨脹膠條開始膨脹產(chǎn)生絮狀物體，約2′30″，爐內(nèi)煙霧通過間隙蔓延到爐外，約7 min時大量防火膠條膨脹后產(chǎn)生的絮狀殘留物開始脫落，試驗后期樣件背面油漆開始起泡變色，整個過程中樣件保持了較好的完整性。

圖4 試驗結(jié)束后的樣件圖

5 結(jié)論

本文研究分析了目前歐洲動車組車輛對于客室隔斷不同的標(biāo)準(zhǔn)和試驗要求，并結(jié)合具體項目對符合 Reg(EU)1302/2014 要求的客室隔斷樣件測試進行了分析，可為后續(xù)歐盟動車組設(shè)計和制造提供借鑒和依據(jù)。并且根據(jù)Reg(EU)1302/2014和EN 45545-3關(guān)于客室隔斷要求的對比以及試驗現(xiàn)象的分析，可得出以下結(jié)論。

1)TSI Reg(EU)1302/2014引用的試驗和評判標(biāo)準(zhǔn)EN 1363-1與EN 45545對于完整性的評判要求是有所區(qū)別的，須在后續(xù)的車輛設(shè)計中注意。

2)本車輛的客室隔斷設(shè)計滿足TSI Reg(EU)1302/2014對于客室隔斷完整性E15的要求，可為乘客的疏散提供大量的時間。

3)鋁合金熔點較低，噴涂防火涂料是一種較好的改進手段，且防火涂料具備一定的隔熱能力，盡管不能達到EN 1363-1的隔熱要求(平均溫升不超過140℃，最大溫升不超過180℃)，但仍可以作為防火隔斷隔熱性設(shè)計的一個輔助手段，并可作為減重輕量化等措施進行考慮。