轨道车辆防火标准及技术研究

吴坚

（浙江省台州消防支队，浙江台州 318000）

0 引言

由于轨道车辆的特性，防火系统分为主动和被动防火安全系统，相互补充、协同。在被动防火系统中，防火封堵系统占据重要地位。防火封堵用于封堵各种贯穿物，避免火势通过开口和结构缝隙蔓延。选择哪种防火材料和技术成为重点关注的内容。如果设计考量不到位，缺少合理的防火封堵措施，一旦发生火灾则会快速蔓延扩散，造成更加严重的事故。因此，明确轨道车辆防火标准，做好防火系统设计和建构至关重要。

1 轨道车辆防火标准

1.1 防火标准

1.1.1 欧标EN 45545

在轨道车辆防火标准发展中，以欧标EN 45545 最具代表性，诞生于20 世纪80 年代。在欧洲，1980 年以前，每年发生轨道车辆火灾事故超过15 起，多数情况是车辆完全烧毁。在1980 年，每年大概有5 起轨道车辆火灾事故，多数车辆损坏并不严重，经过维修后即可正常使用。在1990 年以后，轨道车辆火灾事故每年不超过1 起，而且多数火灾可以自行熄灭。从中可以看出，轨道车辆防火安全水平逐步提升，防火安全标准化在其中做出了重大的贡献。

经过了多年的编制和完善，从2016 年3 月开始，欧标EN 45545—2013 正式实施，代替了以往的英标、德标、法标。欧标的测试项目包括发烟性、燃烧性、毒性气体浓度以及热释放速率[1]。对于轨道车辆危险等级的确定，主要依据是疏散时间，车辆的运行类别是影响疏散时间的主要因素。这一标准较为完善，综合考量了车辆的运行类别，设计车辆对应的风险等级，车辆防火等级从低到高有HL1、HL2、HL3，相较于以往的标准更为合理。

EN 45545—2013 随后经过修订和完善，对于座椅整椅测试以及材料毒性测试等内容做出了新的调整，并且加入了主动防火要求，如灭火系统和喷淋细水雾等，旨在限制火焰、热量和烟气传播，保护车辆内部人员的生命财产安全。

1.1.2 铁标TB/T 3237 与TB/T 3138

《动车组用内装材料阻燃技术条件》（TB/T 3237）的上一版本是2010 年版，是我国动车组防火阻燃的主要标准。目前，《动车组用内装材料阻燃技术条件》（TB/T 3237））逐渐朝着EN 45545—2013 过渡，将其作为框架结构来设计轨道车辆防火技术规范。《机车车辆用材料阻燃技术要求》（TB/T 3138）的上一版本是2006 年版，适合运行速度最高不超过200km/h 的铁路机车、客车的防火阻燃标准。由于我国的轨道交通事业发展迅猛，配套的防火标准也需要同步更新完善，才能满足市场发展需要，提供坚实可靠的防火保障。《机车车辆用材料阻燃技术要求》（TB/T 3138—2018）颁布实施后，同欧标EN 45545-2 相近，分类合理、内容清晰明确。其差异表现在车辆内部结构材料产品的划分原则、材料烟密度测试的试验条件以及车辆阻燃材料的要求等[2]。

1.2 防火封堵材料

轨道车辆所选择的材料应该满足防火标准要求。例如，欧标中规定，轨道交通车辆的防火系统可以在耐火时间内同防火分隔构件协同运行，有效阻止火焰、热量和烟气蔓延，进而在最大程度上保护设备、乘客与工作人员的安全。防火封堵材料与不燃材料有着本质上的区别，二者并非一种材料。防火封堵材料同防火构件协同作用，在发生火灾时，在规定的防火时效内有效控制延误、火焰以及热量蔓延，限制在防火分区内[3]。

所以，防火封堵材料和不燃材料有明显区别。防火封堵是系统概念，是指有一定耐火时效的防火构件和贯穿物，形成了完整的系统，能够满足防火设计要求；不燃材料并非防火封堵材料，如矿棉、水泥和金属，无法封堵燃烧孔洞，不能直接用于防火封堵；防火封堵材料并不等同于不燃材料，当前市场上有很多高分子防火封堵材料，主要是在烧蚀技术基础上实现，火灾时短暂燃烧发生反应，体积膨胀，最终形成密炭化层，起到防火封堵材料的功能[4]。

防火封堵系统化是目前轨道车辆防火材料和技术发展的主要方向。在防火标准和防火技术方面，对于材料测试的重视程度较高，系统测试被忽视，重点关注材料的燃烧性能，未能立足整体系统化设计。通过系统构成的研究分析，选择最佳的防火封堵材料，组成系统，经过耐火测试确定最终防火封堵系统的耐火时效，后期材料选择和系统设计均有所依据，实现防火全过程目标的一致化。

2 我国轨道车辆防火技术的发展历程

2.1 轨道车辆防火研究起步晚

在计划经济时代背景下，轨道车辆的材料以钢材、木材为主，对于防火重视程度不高。轨道交通发生火灾事故，通常认为是老鼠咬破电缆护套短路造成。而在20 世纪80 年代后，轨道车辆合成材料逐渐多样化，带来了新的火灾隐患。1988 年1 月7 日，广州到西安的272 次列车失火，造成了巨大的损失，社会影响极度恶劣，但同时也引起了相关部门对轨道车辆防火工作的认知和重视。相较于日本和法国，我国是在20 世纪90 年代才开始开展轨道车辆防火研究工作[5]。

2.2 轨道车辆防火技术滞后

轨道车辆防火安全至关重要，不仅局限于轨道车辆的自身防火性能，还与轨道交通大环境治理相关。关于大环境治理，需要积极完善列车运营调度、线路、车站等硬件设施，也要考虑到乘客的消防知识和团队精神等因素。

轨道交通防火安全的一项重要内容是车辆防火，受限于20 世纪相关因素影响，在关注车辆防火的同时，也要关注企业现状，因此防火技术发展滞后。结合相关部门的防火标准来看，2004 年修订的防火标准仍然存在一定的局限性，研究重点表现在材料阻燃要求[6]。在轨道车辆防火设计中，如果仅考虑材料的防火性能，无法从根本上解决火灾问题，有待进一步完善。

2.3 基础设施管理不到位

在21 世纪之前，我国轨道车辆主要采用法国防火标准。但这些标准并未规范、严谨实施，主要是因为标准需要相配套的仪器设备，但我国并未进口相应的仪器设备。如果基础设施不完善，即使防火标准非常完美，也是纸上谈兵，无法展现应有的积极效应。产品的性能试验主要是模拟真实的工作环境，反映产品的性能是否符合要求。实际上，材料的防火性能检测已经成为我国轨道车辆防火工作的薄弱点，还有待进一步完善[7]。

3 轨道车辆防火标准的制定

3.1 制定强制性国家标准

轨道车辆防火标准的制定直接影响到防火标准的全面贯彻落实。为了提升轨道车辆的防火性能，保障人员的生命财产安全，应制定强制性的国家标准。早期铁路车辆主要是用机车牵引，运行于地面上，而轨道车辆多用电动车组，运行于隧道内，二者存在很大区别。

因此，要认识到二者的差异，分别制定行业标准。现代铁路已经朝着城际区域延伸拓展，推行电气化线路同样适用于电动车组。铁路车辆与轨道车辆的相同点逐步增加，即便功率大小、电压高低、车辆长短等方面存在差异，但并不影响制定统一的、强制的轨道车辆防火标准[8]。因此，可以采用分级方法，制定轨道车辆防火标准，以此满足不同类别的轨道车辆防火要求。

目前，轨道车辆以及铁路车辆多是同一工厂生产，采用统一的防火标准，便于管理。如果分别制定不同的标准，则会出现同一材料的执行标准不统一的问题，管理不便。从外贸角度来看，制定统一的轨道车辆防火标准很有必要。用户如果同时采购铁路车辆、轨道车辆，执行标准不统一也是不合理的。所以，制定轨道车辆统一的、强制性的国家标准是必然选择。

3.2 防火标准要达到目标

防火性能是轨道车辆的一项重要性能指标，受到人们重点关注，无论是零部件的防火性能还是车辆的整体防火性能等，均备受瞩目。有明确目标的标准，用户的认可度大大提升。

目前，多数轨道车辆防火标准是英标和德标，不难看出用户对这两个标准的认可。所以，在制定防火目标时，应控制在法律法规和标准允许的范围内，在最大程度上展现科技成果，旨在提升轨道车辆的防火性能。制定的防火性能指标要经过检测，符合要求后方可执行。防火目标应普遍反映群众关注的热点问题，便于群众接受、认可[9]。

所以，防火标准要明确以下目标：

其一，具有抵御外部火险的能力，车体结构有明确的耐火指标。

其二，车辆点火源的控制能力，避免燃烧器、电器以及电机成为起火点，将电气装置导致的火灾事故消灭在萌芽。

其三，车辆内部设备的部件低于火险能力，以及车辆隔离火源的能力。

其四，车辆失火后，能够保证车辆安全运行的能力。

3.3 合理运用科技成果

3.3.1 隔绝火源

轨道车辆发生火灾的技术原因，主要是车辆设计和制造层面考量不到位。初期轨道车辆失火是电缆保护套老化开裂，线路短路造成的。非技术因素，即人为因素。

比如，韩国大邱地铁失火最具代表性。架空电线掉落到车顶，造成轨道车辆短路，车站失火，进而蔓延到轨道车辆。所以，了解起火原因，隔绝火源是轨道车辆防火的关键所在。

3.3.2 选择阻燃材料

材料指标合理，能够控制轨道车辆可燃物的总量，避免量变引发质变[10-11]。

3.3.3 防火结构设计

轨道车辆的内部结构要便于清扫，避免清扫不到的灰尘堆积成为易燃物；外露结构不容易燃烧；门窗结构便于火灾后人员顺利逃生；配备逃生结构与器具，便于火灾发生时，救援人员展开救援。

3.4 整合社会资源做好轨道车辆防火

整合社会力量，制定科学合理的轨道车辆防火标准。可以将各类专业问题交由专家学者研究分析，如轨道车辆公司代表，车辆、电器、电机制造企业代表以及消防部门代表等。多方协商沟通，整合社会力量，能够取得更加理想的效果。

4 轨道车辆防火技术的控制流程

轨道车辆防火技术控制流程，表现在以下几点：

其一，设计阶段。明确用户需求和防护要求，遵循相应标准选择合适的防火材料，设计合理的结构。

其二，验证阶段。零部件制造时，遵循防火标准进行检验，确定各类材料的防火性能要求，经过专业机构验证后方可生产。

其三，检测阶段。对产品全方位检验，复核防火报告等，促进防火技术落实。

其四，改进阶段。产品防火性能不符合要求，需要优化设计产品的结构和材料，直到符合要求为止。

5 结语

综上所述，轨道事业飞快发展，安全是一项核心内容，做好轨道车辆的防火安全十分重要。目前轨道车辆发生电气火灾事故的概率较高，电缆贯穿底板、电器柜柜体以及隔断位置，很容易发生火灾。如果未能及时隔离火源，或是扑灭火灾，将会快速蔓延到其他区域，损坏设备，带来严重的人员伤亡。因此，明确轨道车辆防火标准，选择合适的防火材料、防火技术，有助于在最大程度上提升轨道车辆的安全性。