高速动车组用典型乘客座椅阻燃耐久性研究

张术　孙勇　李俊红

摘 要：针对典型的高速动车组一等乘客座椅，采取EN 45545-2和DIN 5510-2整体座椅燃烧试验方法及要求，对原始状态，座椅面料经水浸泡后、座椅坐垫和靠垫经高温湿处理后和座椅座位和靠背经疲劳冲击后的燃烧性能进行测定，分析乘客座椅的阻燃耐久性，为座椅防火设计和座椅的火灾风险评估给予指导。

关键词：高速动车组 乘客座椅 阻燃耐久性

中图分类号：U266 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（a）-0030-04

一般来说，高速动车组寿命要求30年，在整个寿命周期内，乘客座椅，由于受到长期的环境温度、湿度、机械作用、光照等交变重叠条件作用，非金属材料会出现分解，阻燃剂会发生迁移，弹性材料的结构可能会发生变化等，都可能导致整体座椅的阻燃性能随着时间逐渐降低，有必要确认在经过一定周期的使用后，整体座椅阻燃性能是否还能满足设计要求。然而，国内外法律法规和技术标准，如TB/T 3237[1]，EN 45545[2]，DIN 5510-2[3]，BS 6853[4]，NF F16-101[5]等车辆防火保护标准对于乘客座椅的材料或整椅提出防火要求，但都是基于新座椅的测试，未对座椅阻燃耐久性进行要求，仅NFPA 130[6]对于座椅的面料，要求进行必要的洗涤，对于座椅的海绵，需要进行疲劳冲击后再进行防火测试。

因而，选择典型的高速动车组用一等座椅，通过对原始状态，座椅面料经水浸泡后、座椅坐垫和靠垫经高温湿处理后和座椅座位和靠背经疲劳冲击后按照EN 45545-2和DIN 5510-2的方法，测定整椅阻燃性能，确定其阻燃性能的符合性，为国内相关行业工程技术人员提供指导。

1 高速动车组乘客座椅介绍

高速动车组乘客座椅作为车辆内装中重要的设备之一，从结构上看，由金属骨架、坐垫、靠垫、扶手、外罩、小桌板、踏脚板和音视频接受组件组成，从材料上看则由面料，海绵填充材料，塑料扶手，塑料小桌板、线缆等非金属材料组成。由此可见，座椅中含有大量的非金属材料，如，面料、挡火层、弹性填充材料、塑料扶手、塑料桌板、搭扣布等，其火灾载荷超过整体车辆的30%，是控制动车组车辆火灾风险的关键产品之一。

乘客座椅阻燃耐久性研究选用典型的一等乘客座椅（见表1）。

2 座椅阻燃性能耐久性前处理方法介绍

2.1 座椅面料水浸泡

参考EN 1021-1[7]水浸泡程序，采用硬度为8～10 dH水，水温控制在（40±1）℃，试样与水质量比为1∶20，对典型动车组一等座椅面料浸泡30 min，取出试样。用试样与水质量比为1∶20的水漂洗2 min，然后取出面料垂直悬挂晾干。按照要求装配于座椅上，置于23±2 ℃和相对湿度为50±5%的环境中调节至质量平衡，按照DIN 5510-2进行整椅燃烧测试（仅不切开模式）。

2.2 座椅坐垫和靠垫的高温湿处理

一般来说，乘客车厢最高温度不超过40 ℃，最大环境相对湿度不大于95%。温度越高，湿度越大越容易导致阻燃剂的迁移，因而选择最不利的条件进行耐环境高温湿试验。

动车组座椅的靠垫和坐垫放置在温度为40±2 ℃和相对湿度为（95±3）%的环境温湿度箱，并保持1 000 h；高温湿处理结束后，将样品在（23±2）℃和相对湿度为（50±5）%的环境调节至质量平衡，直到按照EN 45545-2进行整椅燃烧测试。

2.3 座椅坐垫和靠垫的疲劳冲击试验

乘客座椅在使用中，座位和靠背长期受到乘客的机械作用，填充材料如多孔海绵，在受到长期反复挤压后，海绵结构可能发生变形或者破坏，进而影响产品的阻燃性能。参考TB/T 3263[8]的座椅的耐久性试验，对座椅进行105次的疲劳冲击试验，具体要求见表2，测试示意图见图1。经过疲劳冲击试验后的座椅，按照EN 45545-2测定整椅阻燃性能。

3 高速动车组座椅燃烧性能测定

3.1 初始状态座椅EN 45545-2整椅试验

按照EN 45545-2规定的整椅试验程序，采取7 kW的方形丙烷火焰点火源，对切开的座椅座位区点火180 s，监控整个测试过程的热释放速率、火焰高度和火焰蔓延情况，测试结果见表3，测试过程热释放速率曲线见图2。

从测试结果看，随测试开始，由于引火源的作用，座椅被点燃，180 s火源作用后，座椅热释放快速下降，在30 s内接近0，说明燃烧基本全部熄灭。整体座椅防火设计满足EN 45545-2整椅阻燃要求，防火毡对坐垫和靠垫海绵起到有效的保护作用。

3.2 座椅面料水浸泡后DIN 5510-2整椅试验

坐垫和靠垫的面料经过水浸泡后，为了充分地评估面料的阻燃耐久性，采取DIN 5510-2整椅测试中不切割的模式，执行整椅燃烧测试，测试结果见表4，测试后照片见图3。

从测试结果看，座椅由于受100 g纸垫火源作用发生引燃，火源消耗完毕后，座椅燃烧逐渐熄灭，面料未出现进一步燃烧或者蔓延，说明水浸泡后的座椅面料仍然保持良好的阻燃性能，水浸泡对座椅面料阻燃性能的没有本质影响。此外，与EN 45545-2测试結果类似，测试中，防火毡保持完成，对坐垫和靠垫海绵起到有效的保护作用。

3.3 座椅高温湿处理后EN 45545-2整椅试验

座椅坐垫和靠垫经过1 000 h的高温湿处理后，采取EN 45545-2对整体座椅进行燃烧测试，测试结果见表5，测试过程热释放速率曲线见图4。

从测试结果看，高温湿处理后座椅EN 45545-2整椅燃烧与初始的座椅类似，在测试过程中，随着火源的作用，座椅被点燃，在180 s火源作用完毕后，座椅热释放快速下降，在30 s内接近0，说明燃烧基本全部熄灭。整体座椅防火设计满足EN 45545-2整椅阻燃要求，防火毡对坐垫和靠垫海绵起到有效的保护作用；说明高温湿处理对于座椅的整体防火和挡火层没有明显影响，座椅具备高温湿阻燃耐久性。

3.4 座椅疲劳冲击试验后EN 45545-2整椅试验

座椅坐垫和靠垫经过105次疲劳冲击处理后，采取EN 45545-2对整体座椅进行燃烧测试，测试结果见表6，测试过程热释放速率曲线见图5。

从测试结果看，对座位和靠背105次耐久冲击后，EN 45545-2的整椅燃烧测试结果中与初期座椅基本一致，在180 s火源作用完毕后，座椅热释放快速下降，在30 s内接近0，说明燃烧基本全部熄灭。整体座椅防火设计满足EN 45545-2整椅阻燃要求，防火毡对坐垫和靠垫海绵仍起到有效的保护作用；说明特定的疲劳冲击处理对于座椅的整体防火和挡火层没有明显影响，座椅具备疲劳冲击阻燃耐久性。

4 结语

（1）初期座椅采取防火毡对坐垫和靠垫海绵进行保护，测试过程防火毡未发生破损，整体座椅防火设计满足EN 45545-2整椅阻燃要求。

（2）通过对座椅的面料进行水浸泡、对座椅的坐垫和靠垫进行高温湿处理、对座椅的坐垫和靠垫进行疲劳冲击处理后燃烧测试结果显示符合相关标准要求，座椅仍具备良好的阻燃性能。

（3）对不同条件下的燃烧测试，座椅防火毡保持完整，对海绵起到良好的保护作用。

参考文献

[1] TB/T 3237：2010动车组用内装材料阻燃技术条件[Z].2010.

[2] EN 45545-2：2013 Railway applications - Fire protection on railway vehicles –Part 2： Requirements for fire behaviorof materials and components[Z].2013.

[3] DIN 5510-2：2009 Preventive fire protection in railway vehicles Part 2： Fire behaviour and fire side effects of materials and parts； Classification， requirements and test methods[Z].2009.

[4] BS 6853：1999+A1：2002Incorporating Amendment 1， Code of practice for fire precautions in the design and construction of passenger carrying trains[Z].2002.

[5] NF F16-101：1988 Railway rolling stock-Fire behaviour-Choice of materials[Z].1988.

[6] NFPA 130：2014 Standard forFixed Guideway Transit andPassenger Rail Systems[Z].2014.

[7] EN 1021-1：2014 Furniture - Assessment of the ignitability of upholstered furniture - Part 1： Ignition source smouldering cigarette[Z].2014.

[8] TB/T 3263：2011，動车组乘客座椅[Z].2011.