城市轨道车辆客室防火隔断方案分析与设计

2022-05-25 01:16庄文锋聂文斌
技术与市场 2022年5期
关键词:客室卷帘端部

庄文锋,徐 园,聂文斌,曾 彬

(1.中车株洲电力机车有限公司,湖南 株洲 412000;2.上海交通职业技术学院,上海 201101)

0 引言

目前轨道交通车辆的防火设计普遍采用EN 45545标准,EN 45545-1-2013[1]对车辆的运行类别进行了规定,其中对运行类别3(OC3)的车辆规定为:“运行在满足以下条件的地下区域、隧道以及高架设施中的车辆:可进行侧面疏散,且能够在较长的行驶时间内到达,可为乘客提供安全场所的车站或救援站”。车辆定义为运行类别3(OC3)时,根据EN 45545-3-2013[3]标准要求,须设置结构防火隔断。防火隔断包含底架结构(至地板布)的耐火隔断(E15、I15);司机室后端墙的耐火隔断(E15、W15);客室与客室之间的耐火隔断(E15)。关于地板结构的耐火方案[7]及司机室后端墙的耐火方案[8]已有相关的论述。因此,本文重点针对客室与客室之间的防火隔断方案进行分析与设计。

1 案例分析

以某六节编组运行类别3(OC3)的车辆项目为例,该项目为全地下线路,最大站间距为6.297 km。根据EN 45545-3-2013第5.5.1章节要求(见表1),对于运行类别3(OC3)的车辆,应在列车上每隔不超过30 m,设置一个全断面的防火隔断墙,其结构抗火能力须满足E15要求。

表1 EN 45545-3-2013对各运行类别车辆客室防火隔断的要求

根据标准的上述要求,对本案例中车辆客室与客室间防火隔断方案进行分析与设计。

2 客室防火隔断方案设计

2.1 防火隔断装置的位置

依据标准规定,同时考虑到车辆的实际情况,将客室防火隔断设置在2节车厢联接处附近(车厢端部)。其位置如图1所示。

如图1所示,2个单元之间(C1、C2车之间)可以共用一套防火隔断装置,因此,一列车至少需要设置5套防火隔断装置,其间距满足整列车每隔30 m内布置一个耐火隔断墙的要求。

图1 客室防火隔断布置位置示意

该防火隔断装置须满足EN 45545-3-2013 完整性15 min的要求。在车辆出现火灾情况下,避免及限制火灾的蔓延,可在列车到达下一站前,为乘客提供相对的保护空间,有效地保护乘客安全。

2.2 防火隔断装置的设计

客室的防火隔断可采用防火卷帘或隔断门的形式。本章节分别针对防火卷帘及隔门隔断装置进行分析。

2.2.1 防火卷帘

防火卷帘多用于建筑消防隔断[9],通过对卷帘结构和材质的优化改进,将其应用于轨道车辆的防火隔断。防火卷帘安装于客室端墙或端部电气柜处,其主要的组成结构有导轨、防火卷帘、驱动机构、收纳及检修结构、限位装置、控制系统等部分。可采用半机械方式(或整体电动方式)对卷帘进行升降操作。若需要落下卷帘,可以打开对应的检修门,手动向下拉卷帘端部扣手位置至地板面(也可采用电动方式放下卷帘);在收起卷帘时,可以长按电机控制按钮,直至卷帘尾板卡入限位槽中。

当车内发生火灾时,车内火灾报警系统将火灾信号传输给卷帘机构,卷帘落下。卷帘及安装在导轨两侧的防火密封胶条在遇火时会产生膨胀。通过膨胀、固化,端部可形成整体的防火隔断结构,起到隔离明火和烟雾,防止火势蔓延的作用。防火卷帘装置如图2所示。

1—端部电气柜;2—防火卷帘;3—收纳及驱动机构;4—车体。

2.2.2 隔断门

客室隔断门采用耐火玻璃加金属边框结构,在门页周边的缝隙处设置防火膨胀胶条,当隔断门遇火时,胶条会迅速膨胀、固化,与门页、车辆端部形成整体的防火隔断结构。防火隔断门的门控器通过硬线控制门的开闭以及输出门的状态。此外,TCMS 通过I/O 监控防火隔断门的开闭,并在HMI上显示状态。司机可通过操作HMI上对应的软按钮,对防火隔断门的开闭进行远程控制。

2.2.3 防火隔断装置标准符合性确认

EN 45545系列标准对于客室耐火隔断,除了有耐火完整性的要求,还包括材料的阻燃、控制等方面的要求,无论是采用何种形式的防火隔断结构,都应满足EN 45545标准体系的各项要求。在设计完成之后,应依据标准,对相关的设计结构进行检查确认。EN 45545标准对客室耐火隔断的设计要求如表2所示。

1—端部电气柜;2—门页;3—下导轨;4—上导轨;5—驱动机构;6—车体。

表2 EN 45545标准对客室耐火隔断的设计要求

3 设计方案分析

在进行上述隔断方案的设计和选择时,须考虑以下几种因素的影响。

1)由于隔断装置设置在车辆端部,在设计时,须评估隔断装置对车辆轴重偏差的影响。

2)通常情况下,由于受限于车辆的实际宽度及技术规格书的要求,若设置隔断门,在开门状态,门页一般不能完全收纳于客室端墙或电气柜内,存在占用一部分端部通道宽度的情况,不利于乘客的通行,尤其是在地铁车辆客流量大的情况下,此类影响更加明显。

3)隔断装置仅在极为特殊的情况下使用,利用率低,且隔断装置重量较大,不利于车辆轻量化设计。

4)在车辆设计时,需要在车辆端部预留隔断装置的安装空间,端部结构(如墙体、屏柜以及端部布线等)须进行相应的适应性设计调整。

5)需要对隔断装置定期进行检查和维护;此外,如果隔断装置部分结构外置于乘客可接触的位置,在乘客通过或靠扶时,存在磕碰、挤压的情况,容易引发机构故障,增加车辆维护工作量。

因此,在进行客室端部防火隔断设计时,应结合车辆相应的技术指标以及客户对车辆的运营要求,选择合适的设计方案。

结合车辆的实际情况以及用户的特殊需求等因素,针对特殊情况下的车辆,根据EN 45545标准体系对应的德国大铁法律EBO[10]以及城市轨道交通法律BOStrab[11]所述要求(见表3),可以通过提高材料的防火性能以及配置灭火系统等效安全措施,用来补偿未设置客室隔断带来的风险,并保证车辆区间运行时间内相对安全的滞留空间。

表3 安全法律规范等效要求

根据上述安全法律规范等效要求的描述,以及本项目的实际情况,拟采用安全等效措施对本项目的车辆进行设计,梳理相应的等效条件,如表4所示。

表4 客室耐火隔断安全等效条件

根据EN 45545-1-2013保护乘客安全设计导向以及EBO 和BOStrab 对于等效安全的指导性要求,结合运营方安检进站背景,通过选择满足上述要求的材料以及响应初期火情的火警布置,可以保证在客室发生火灾时,相对滞留空间的安全性,保护乘客的安全。

4 结语

目前,我国尚未有系统性的针对城市轨道交通车辆防火相关的设计和要求,城市轨道交通车辆的防火设计标准体系还有待补充和完善。此外,在车辆线路设计时,建议综合考虑减小站间距或者在运行区间增加设置相应的救援站,以尽可能避免因标准的要求,将车辆定义为运行类别3(OC3),而增加相应的防火隔断设计。本文通过对EN 45545标准相关要求的分析,提出客室端部防火隔断设计方案,针对本案例中特殊情况下的车辆,从相关的法律规范方面入手,分析提供相应的等效安全补偿方案,为车辆的多样化设计提供思路和方法。

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