高壓細水霧自動滅火系統在地鐵列車中的應用

李曉東

(北京消防總隊軌道支隊，100007，北京∥高級工程師)

地鐵列車火災是地鐵火災類型中最為復雜的一種。列車在運行過程中發生火災，不僅人群的疏散困難，消防人員的施救也同樣困難。在1980年至2005年間全球發生的30起地鐵重特大火災中，車輛原因占70%，多達20多起(其中電路短路或者電氣設備故障是引發火災的主要原因);車站設備故障原因占23%;人為或恐怖襲擊占7%。重特大地鐵火災所造成的人員傷亡和財產損失都是巨大的。

隨著我國地鐵的快速發展，地鐵消防工作也得到了各級政府的重視和關切。運用先進的自動滅火系統，能夠有效防范各種突發火災隱患，有助于在火災發生時快速控制火情、疏散群眾。高壓細水霧自動滅火系統在歐美各國地鐵列車中的應用相當廣泛。這種系統既有氣體滅火的優勢，體現為流動性和淹沒性，又有水系統的快速降低火場能量和溫度的特點;同時又具有系統輕便、可有效降解有毒氣體和煙塵等的獨特優勢，能維持良好的火場視線，為快速疏散人群創造條件。無論從應用實踐上，還是從規范化認證上，高壓細水霧自動滅火系統都是目前全球地鐵列車滅火的主要方式。

1 地鐵列車火災的復雜性

地鐵列車火災的復雜性體現在以下幾方面:

1)火災多發生在地鐵列車的運行過程中，人員疏散困難。

2)火災發展的速度很快，現有消防方式的非主動性滅火，導致延誤最佳滅火時間，火勢很可能蔓延到列車的其他車廂。

3)列車車廂內外的裝飾，如墻板、座椅、地板、油漆、玻璃纖維等均含有可燃成分，有些甚至遇火焰后會產生有毒氣體和濃煙，造成乘客中毒和窒息。

4)火場的高溫會造成車體結構變形，車門無法正常打開，人員無法自救。

5)消防人員需要一定時間才能趕到火場，現場缺乏專業人士指揮和引導，易引發人群心理恐慌，很可能導致更大人身傷亡。

6)火災起因是多樣的，火災種類也很多，此外，還有一些火源是被遮擋的，因此，地鐵列車的防火系統對滅火劑的性能要求很高。

7)地鐵列車上的自動滅火系統無論是體積還是自重都會受到很大的限制。

8)目前，安裝在列車上的干粉滅火器冷卻效果差，無法降低火場溫度和對外的輻射作用，既容易引燃周圍物體又可能產生復燃;另外，干粉噴出后現場視線差，滅火后需要后續處理。

2 主流的自動消防方式

目前，主流的自動消防方式主要有氣體滅火、水噴淋/低壓細水霧等。

1)氣體滅火:是現今最流行的自動消防方式，但其在使用中存在很大的制約性，比如，必須是在密閉環境中才能實現全淹沒。地鐵列車是開放式貫通的，又有空調和通風設備，所以滅火氣體無法達到設計滅火的濃度;而在每節車廂上都要安裝大量高風險的高壓氣瓶，造成綜合風險高;氣體滅火對火場基本沒有冷卻作用，火場能夠通過對外輻射能量使火災向周邊隔空蔓延;同時，昂貴的重新灌裝氣體成本以及易發生誤噴現象，也是氣體滅火無法應用于地鐵列車的原因。

2)水噴淋/低壓細水霧:其最大的問題是水量太大，是高壓細水霧的10～20倍;過大的水量會造成列車電氣部分的巨大損害，使列車很難在短時間內恢復運行;其龐大的水箱和粗大的管道，不僅大量增加地鐵車輛的自重，改變車體動力學性能，同時也存在無法找到合適的安裝位置等情況;作為直接滅火方式，水噴淋和低壓細水霧系統無法產生氣體滅火的淹沒性，對于受阻空間或者阻隔形式的火災就有很大的局限性;不能應用在B類液體火災和電氣類火災也是這種系統的致命缺陷。

3 高壓細水霧自動滅火系統

高壓細水霧系統作為目前國外主流的地鐵列車滅火系統，已經過充分的技術論證和長期大量的試驗和實踐，無論在可靠性和安全性角度，還是系統的響應速度和滅火的效果，都完全符合地鐵列車滅火的要求。這是地鐵滅火領域具有前瞻性的技術，為地鐵火災防范提供了新的理念。

高壓細水霧自動滅火系統是純物理滅火系統，通過水從液態常溫到高溫蒸發變成氣態的物理作用，達到吸收火場能量的目的。水蒸氣快速膨脹還能降低火場氧氣濃度，無污染，絕對環保。此系統通過高壓和噴嘴將通過管道的水霧化成具有高動能的100μm以下的毛細水珠。在火場中，毛細水珠龐大的接觸表面積能夠快速充分地吸收火源附近的能量，通過毛細水珠在火場中從液態到氣態的蒸發，置換火場中的氧氣，達到使火源窒息的作用。同時，此系統具有高加速度的毛細水珠可實現對火場的全淹沒，并可以用于遮擋和受阻空間的火災;此外，毛細水珠氣化所產生的水蒸氣還可以吸附煙塵粒子，而較大的水霧作用面積則可對有毒煙氣進行過濾和降解。

3.1 在地鐵列車滅火中的優勢

1)高壓細水霧系統有著超強的火場冷卻效果，能阻止使車輛變形的火源向外輻射熱量或使火災擴散到其他區域。

2)可以有效地分隔火源，降低火場中心氧氣濃度，直至火災熄滅。降低氧氣濃度只在火源高溫處發生，不會造成其他地區氧氣濃度的降低，對車廂內乘客無任何影響。

3)無密閉空間要求，是其區別和優于氣體滅火的特色，處于空調排風狀態或者全開放的車廂內部均可實現滅火和控火效果。

4)其降塵和過濾煙氣作用，也是諸多滅火系統中的佼佼者，可防止地鐵列車車廂內乘客因吸入燃燒產生的煙氣而中毒或窒息。

5)在系統構造上，高壓細水霧系統以霧化方式操作，對水量要求小，系統結構簡單，不會造成車輛自重的大幅增加:對于6節編組的地鐵列車，總水量僅需要150 kg，不銹鋼主管道外徑為12 mm，整個系統增加的列車自重僅500 kg左右。

6)不需要預警，系統探測到火災后直接響應，滅火無時間上的滯后，體現了自動滅火系統的特點;同時，適用于A類固體、B類液體、C類化學品火災以及電氣類火災。

7)安全環保，無污染、無分解產物，災后能快速恢復運行，避免長時間停運給地鐵運營帶來損失。

8)由于滅火劑為水，獲取容易，重新填充成本低廉，也是高壓細水霧系統的長處。

3.2 高壓細水霧自動滅火系統的組成

1)火災探測系統:與高壓細水霧系統聯動，在關鍵區域設置煙霧或者溫度感應探頭，智能分析和識別火災發生，并及時響應和觸發滅火系統工作。

2)高壓細水霧系統:噴嘴和基座;管道和區間閥;鋼瓶，包括高壓氮氣瓶和水瓶(有內膽);輔助配件，包括防震、耐溫配件。

3.3 地鐵列車高壓細水霧自動滅火系統的方案制定和認證檢測

地鐵列車涉及到諸多安全問題，而且列車運行過程中的情況千變萬化，尤其是牽扯到人民生命和財產安全的大事，所以，系統的安全性和可靠性必須經過極其嚴格和全方位的評估和檢測，并通過權威機構的認證。

1)對于車輛燃燒風險的分析:包含車輛潛在的風險評估，測試火災負載，確定火災參數(比如空調效率、通風量等)。

2)對于車輛運行條件的參數分析:運行坡度、地下隧道、跨江隧道等特殊條件。

3)制定滅火系統的技術說明書:從車輛的詳細情況(如幾何尺寸、空間情況、通道情況、通風方案等)，到列車運行區段情況(如路段動力等級、防火等級)，再到系統安裝空間及位置，以及機械、電氣、通信接口的定義，最后到認證標準的依據，直至系統安全性計劃。

4)除此之外，還包括報警系統測試、煙霧測試、機械性測試、耐候性測試、冶金學測試、極限溫度下的細水霧噴霧測試、防凍液測試、系統功能型布局測試、滅火性能測試、高電壓下滅火測試，直至高速運行時和靜止時的1∶1實體車輛滅火測試。

4 結語

目前全球流行的地鐵列車高壓細水霧自動滅火系統，有著非常嚴謹的技術測試標準。國外的先進經驗，有助于我們建立防范火災、減少和杜絕火災傷亡事故的長期有效機制和系統。本文也嘗試性地引入一些相關的理念和觀點，為地鐵列車消防技術的革新和發展提供參考。

［1］ 羅一新.關于地下鐵道火災防治措施的思考［J］.中國安全科學學報，2004，14(7):70.

［2］ 張培紅，占歡.高壓細水霧滅火系統抑制地鐵列車車廂火災的有效性［J］.沈陽建筑大學學報，2009，25(5):42.