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        城市軌道車輛客室防火隔斷方案分析與設計

        2022-05-25 01:16:14莊文鋒聶文斌
        技術與市場 2022年5期
        關鍵詞:客室卷簾端部

        莊文鋒,徐 園,聶文斌,曾 彬

        (1.中車株洲電力機車有限公司,湖南 株洲 412000;2.上海交通職業(yè)技術學院,上海 201101)

        0 引言

        目前軌道交通車輛的防火設計普遍采用EN 45545標準,EN 45545-1-2013[1]對車輛的運行類別進行了規(guī)定,其中對運行類別3(OC3)的車輛規(guī)定為:“運行在滿足以下條件的地下區(qū)域、隧道以及高架設施中的車輛:可進行側面疏散,且能夠在較長的行駛時間內到達,可為乘客提供安全場所的車站或救援站”。車輛定義為運行類別3(OC3)時,根據(jù)EN 45545-3-2013[3]標準要求,須設置結構防火隔斷。防火隔斷包含底架結構(至地板布)的耐火隔斷(E15、I15);司機室后端墻的耐火隔斷(E15、W15);客室與客室之間的耐火隔斷(E15)。關于地板結構的耐火方案[7]及司機室后端墻的耐火方案[8]已有相關的論述。因此,本文重點針對客室與客室之間的防火隔斷方案進行分析與設計。

        1 案例分析

        以某六節(jié)編組運行類別3(OC3)的車輛項目為例,該項目為全地下線路,最大站間距為6.297 km。根據(jù)EN 45545-3-2013第5.5.1章節(jié)要求(見表1),對于運行類別3(OC3)的車輛,應在列車上每隔不超過30 m,設置一個全斷面的防火隔斷墻,其結構抗火能力須滿足E15要求。

        表1 EN 45545-3-2013對各運行類別車輛客室防火隔斷的要求

        根據(jù)標準的上述要求,對本案例中車輛客室與客室間防火隔斷方案進行分析與設計。

        2 客室防火隔斷方案設計

        2.1 防火隔斷裝置的位置

        依據(jù)標準規(guī)定,同時考慮到車輛的實際情況,將客室防火隔斷設置在2節(jié)車廂聯(lián)接處附近(車廂端部)。其位置如圖1所示。

        如圖1所示,2個單元之間(C1、C2車之間)可以共用一套防火隔斷裝置,因此,一列車至少需要設置5套防火隔斷裝置,其間距滿足整列車每隔30 m內布置一個耐火隔斷墻的要求。

        圖1 客室防火隔斷布置位置示意

        該防火隔斷裝置須滿足EN 45545-3-2013 完整性15 min的要求。在車輛出現(xiàn)火災情況下,避免及限制火災的蔓延,可在列車到達下一站前,為乘客提供相對的保護空間,有效地保護乘客安全。

        2.2 防火隔斷裝置的設計

        客室的防火隔斷可采用防火卷簾或隔斷門的形式。本章節(jié)分別針對防火卷簾及隔門隔斷裝置進行分析。

        2.2.1 防火卷簾

        防火卷簾多用于建筑消防隔斷[9],通過對卷簾結構和材質的優(yōu)化改進,將其應用于軌道車輛的防火隔斷。防火卷簾安裝于客室端墻或端部電氣柜處,其主要的組成結構有導軌、防火卷簾、驅動機構、收納及檢修結構、限位裝置、控制系統(tǒng)等部分。可采用半機械方式(或整體電動方式)對卷簾進行升降操作。若需要落下卷簾,可以打開對應的檢修門,手動向下拉卷簾端部扣手位置至地板面(也可采用電動方式放下卷簾);在收起卷簾時,可以長按電機控制按鈕,直至卷簾尾板卡入限位槽中。

        當車內發(fā)生火災時,車內火災報警系統(tǒng)將火災信號傳輸給卷簾機構,卷簾落下。卷簾及安裝在導軌兩側的防火密封膠條在遇火時會產生膨脹。通過膨脹、固化,端部可形成整體的防火隔斷結構,起到隔離明火和煙霧,防止火勢蔓延的作用。防火卷簾裝置如圖2所示。

        1—端部電氣柜;2—防火卷簾;3—收納及驅動機構;4—車體。

        2.2.2 隔斷門

        客室隔斷門采用耐火玻璃加金屬邊框結構,在門頁周邊的縫隙處設置防火膨脹膠條,當隔斷門遇火時,膠條會迅速膨脹、固化,與門頁、車輛端部形成整體的防火隔斷結構。防火隔斷門的門控器通過硬線控制門的開閉以及輸出門的狀態(tài)。此外,TCMS 通過I/O 監(jiān)控防火隔斷門的開閉,并在HMI上顯示狀態(tài)。司機可通過操作HMI上對應的軟按鈕,對防火隔斷門的開閉進行遠程控制。

        2.2.3 防火隔斷裝置標準符合性確認

        EN 45545系列標準對于客室耐火隔斷,除了有耐火完整性的要求,還包括材料的阻燃、控制等方面的要求,無論是采用何種形式的防火隔斷結構,都應滿足EN 45545標準體系的各項要求。在設計完成之后,應依據(jù)標準,對相關的設計結構進行檢查確認。EN 45545標準對客室耐火隔斷的設計要求如表2所示。

        1—端部電氣柜;2—門頁;3—下導軌;4—上導軌;5—驅動機構;6—車體。

        表2 EN 45545標準對客室耐火隔斷的設計要求

        3 設計方案分析

        在進行上述隔斷方案的設計和選擇時,須考慮以下幾種因素的影響。

        1)由于隔斷裝置設置在車輛端部,在設計時,須評估隔斷裝置對車輛軸重偏差的影響。

        2)通常情況下,由于受限于車輛的實際寬度及技術規(guī)格書的要求,若設置隔斷門,在開門狀態(tài),門頁一般不能完全收納于客室端墻或電氣柜內,存在占用一部分端部通道寬度的情況,不利于乘客的通行,尤其是在地鐵車輛客流量大的情況下,此類影響更加明顯。

        3)隔斷裝置僅在極為特殊的情況下使用,利用率低,且隔斷裝置重量較大,不利于車輛輕量化設計。

        4)在車輛設計時,需要在車輛端部預留隔斷裝置的安裝空間,端部結構(如墻體、屏柜以及端部布線等)須進行相應的適應性設計調整。

        5)需要對隔斷裝置定期進行檢查和維護;此外,如果隔斷裝置部分結構外置于乘客可接觸的位置,在乘客通過或靠扶時,存在磕碰、擠壓的情況,容易引發(fā)機構故障,增加車輛維護工作量。

        因此,在進行客室端部防火隔斷設計時,應結合車輛相應的技術指標以及客戶對車輛的運營要求,選擇合適的設計方案。

        結合車輛的實際情況以及用戶的特殊需求等因素,針對特殊情況下的車輛,根據(jù)EN 45545標準體系對應的德國大鐵法律EBO[10]以及城市軌道交通法律BOStrab[11]所述要求(見表3),可以通過提高材料的防火性能以及配置滅火系統(tǒng)等效安全措施,用來補償未設置客室隔斷帶來的風險,并保證車輛區(qū)間運行時間內相對安全的滯留空間。

        表3 安全法律規(guī)范等效要求

        根據(jù)上述安全法律規(guī)范等效要求的描述,以及本項目的實際情況,擬采用安全等效措施對本項目的車輛進行設計,梳理相應的等效條件,如表4所示。

        表4 客室耐火隔斷安全等效條件

        根據(jù)EN 45545-1-2013保護乘客安全設計導向以及EBO 和BOStrab 對于等效安全的指導性要求,結合運營方安檢進站背景,通過選擇滿足上述要求的材料以及響應初期火情的火警布置,可以保證在客室發(fā)生火災時,相對滯留空間的安全性,保護乘客的安全。

        4 結語

        目前,我國尚未有系統(tǒng)性的針對城市軌道交通車輛防火相關的設計和要求,城市軌道交通車輛的防火設計標準體系還有待補充和完善。此外,在車輛線路設計時,建議綜合考慮減小站間距或者在運行區(qū)間增加設置相應的救援站,以盡可能避免因標準的要求,將車輛定義為運行類別3(OC3),而增加相應的防火隔斷設計。本文通過對EN 45545標準相關要求的分析,提出客室端部防火隔斷設計方案,針對本案例中特殊情況下的車輛,從相關的法律規(guī)范方面入手,分析提供相應的等效安全補償方案,為車輛的多樣化設計提供思路和方法。

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