城市轨道车辆客室防火隔断方案分析与设计

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。