市域列车客室电气柜防火结构设计

刘 宁，刘晖霞

(中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

市域列车是城市中心城区连接周边城镇组团及其城镇组团之间的通勤化、快速度、大运量的轨道交通车辆。市域列车具有运行站间距长、运行速度快等特点，车辆一旦发生火灾极易造成群死群伤的悲惨事故，也给救援带来一定的困难。因此，设计时不仅要求车辆使用的材料具有优良的防火性能，而且其结构还应能阻止或延缓火灾蔓延，能最大限度降低火灾带来的危害。

市域列车客室电气柜通常布置了大量的电气设备，在运行时各电气设备散发出大量热量，容易引起火灾。为了保护乘客安全，降低火灾带来的危害，本文以某市域列车项目防火要求对客室电气柜进行防火设计，并进行防火试验以验证设计方案是否符合标准EN 45545-3规定的15 min结构完整性要求和15 min隔热性要求。

1 防火结构设计

客室电气柜主要由柜体、柜门、端部隔断板、顶部隔断板、铰链、锁具等部件组成(见图1)，柜体采用中空铝型材和12 mm厚铝蜂窝板复合结构，柜门和隔断板采用12 mm厚铝蜂窝板，柜门铰链和锁具均采用不锈钢材质。电气柜所有零部件均使用不燃或阻燃低烟材料，严禁使用木质和其他易燃材料。

电气柜起火主要由安装在内部的电气设备引起，起火位置在电气柜内部，受火面为电气柜内表面，外表面则为背火面。因此，为了使电气柜结构满足完整性和隔热性要求，需要对电气柜内表面进行防火设计。在柜体、柜门、端部隔断板、顶部隔断板的内表面敷设15 mm厚陶瓷纤维棉，陶瓷纤维棉的受火面使用铝箔包裹。陶瓷纤维棉使用不锈钢固定钉进行紧固，固定钉使用耐高温粘接胶粘贴在电气柜内表面上。在铰链、铰链安装处的内空腔、锁体，以及防火薄弱地方均喷涂至少2 mm厚防火涂料。在柜门与柜体框接触面上粘贴2 mm厚防火膨胀条，电气柜所有缝隙均填充耐高温防火胶。

图1 电气柜受火面防火结构示意图

2 防火试验

2.1 试验方案

电气柜安装在车体上后，与铝合金车体侧墙组合成封闭结构，根据电气柜实际安装情况，试验时将试样安装在普通砖墙刚性结构框架中，样件底部距离炉口地面500 mm，试样安装方案如图2所示。为了测量电气柜背火面温升情况，需要在背火面布置35个热电偶测试温度变化情况。

2.2 测试结果

试验按照EN 1363-1规定的程序进行，炉内温升按照附录G执行，试样背火面平均温升和最大温升测试结果如图3所示。

30 min试验期间试样背火面没有出现明火，也没有出现裂缝，电气柜更没有出现整体结构坍塌，试验结束后试样保持完整，如图4所示。

图2 试样安装示意图

图3 背火面温升/时间曲线图

(a)背火面 (b)受火面

2.3 试验评判标准

如果试样出现以下情况则视为完整性试验失败:①背火面出现10 s以上持续火焰。②探棒测试:直径为6 mm的探棒穿过裂缝进入炉内且沿裂缝长度方向移动的距离大于150 mm；φ25 mm的探棒能穿过裂缝进入炉内。

如果试样出现以下情况则视为隔热性试验失败:①试样背火面所有测试点的平均温度超过140℃。②背火面任一测试点的温度超过180℃。③出现结构完整性失败。

2.4 试验结果分析

在测试30 min后试样背火面没有出现明显裂缝和火焰，试样保持完整，满足标准EN 45545-3规定的15 min完整性要求。从图3试样背火面温升/时间曲线图可以看出，测试15 min后试样背火面所有测试点的平均温度没有超过140℃，背火面任一测试点的温度均没有超过180℃，满足标准EN 45545-3规定的15 min完整性要求。

3 结语

通过对客室电气柜进行防火设计以及防火测试结果可以得出，本文设计的客室电气柜满足防火标准EN 45545-3规定的15 min完整性要求和15 min隔热性要求，试验结果也符合列车总体设计要求，可以有效保护乘客安全。该电气柜防火结构也为其他轨道交通车辆设计提供了参考。