基于歐盟軌道車輛防火標準的高速動車組乘客座椅防火性能研究

孫勇+夏春晶+喬新瑞

摘 要：介紹EN 45545-2對于軌道車輛乘客座椅整椅防火測試方法和評價參數，采取兩種不同防火設計的典型乘客座椅按照EN 45545-2進行整椅燃燒試驗，分析測試結果與防火設計的關系，為廣大車輛和乘客座椅設計人員提供指導。

關鍵詞：軌道車輛 防火保護 乘客座椅

中圖分類號：U270.4-65 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（a）-0080-03

2013年3月，歐盟軌道車輛防火安全標準EN 45545[1]系列正式發布，3年過渡期之后，與之有沖突的歐盟國家標準將廢止，根據歐洲軌道車輛最新互聯互通技術規范TSIs （EU）No 1302-2014[2]的要求，從2018年1月1日起，所有歐盟TEN線路的車輛，內飾材料防火要求需要滿足EN 45545的有關規定，當前過渡期，材料供應商及車輛制造廠可以逐步引入EN 45545標準。值得關注的是，乘客座椅作為高速動車組車輛內裝中重要的設備之一，座椅中含有大量的非金屬材料，如面料、擋火層、彈性填充材料、塑料扶手、塑料桌板、搭扣布等，其火災載荷超過整體車輛的30%，是控制車輛火災風險的關鍵產品之一。該文通過系統的介紹EN 45545-2針對整體座椅的防火要求，采取兩種不同防火設計的典型乘客座椅按照EN 45545-2進行整椅燃燒試驗，為國內相關行業工程技術人員提供指導。

1 EN 45545-2整體座椅防火測試方法及評價參數概述

在EN 45545-2表2中，整體座椅阻燃要求按照R18執行，測試按照EN 45545-2附錄A、附錄B和ISO/TR 9705-2[3]執行。

1.1 EN 45545-2座椅覆蓋材料標準破壞試驗

乘客座椅在實際使用中，可能存在意外或者人為的破壞，導致內部的彈性填充材料直接暴露在外，增大火災風險，為了最大限度地評價乘客座椅阻燃性能，一般要求座椅按照特定的程序對覆蓋材料進行破化后執行燃燒測試。

取代表性的300 mm×450 mm的樣品（包括面料，覆蓋材料，填充材料等）如果實際使用中厚度大于50 mm，樣品厚度取50 mm，如果實際使用中厚度不超過50 mm，取實際使用厚度，按照圖1的要求進行切割試驗，切割試驗完成后，檢查每一層覆蓋材料是否存在50 mm連續的割穿。

針對割穿超過50 mm長度的每一層，在整椅燃燒測試前，按照圖1（c）對每層割穿并卷起采取大頭針固定。注意，如果是采取粘貼的方式固定在底材上，且無法在不破化底材的情況下撕開，此時，僅僅切穿而不用卷起。

1.2 EN 45545-2整椅燃燒試驗

整椅座位和靠背完成標準破壞后，在特定的火源作用下進行燃燒試驗，通過燃燒過程中熱釋放速率峰值和平均熱釋放速率來評價成品座椅的燃燒特性。測試過程示意圖見圖2。

（1）火源，方形氣體燃燒器，99%的丙烷，流量（151±5）mg/s，熱輸出約（7±1）kW，點火時間180 s。

（2）測試過程概要。

將完成標準破壞試驗的整體座椅安裝在指定位置。

打開相關設備，調整通風流量為（0.6±0.05）m3/s（整個測試過程保持在0.5～0.7 m3/s之間）。

調整燃燒器與座椅的相對位置，以達到燃燒器與座位、靠背的距離，以及燃燒器對坐面的作用力100 g的要求。

開啟記錄系統和時間，60 s后點燃在副位置上的燃燒器，在30 s內調整流量到指定值（（151±5）mg/s）。

120 s時，旋轉燃燒器到測試位置，并點火直到300 s（點火時間180 s），之后將燃燒器轉到副位置并在15 s內熄滅。

測試持續直到1 500 s，關閉自動記錄系統，測試結束。

1.3 EN 45545-2整椅燃燒合格判據

EN 45545-2整椅燃燒合格判據如表1所示。

2 典型座椅EN 45545-2 整椅測試

2.1 樣品信息

樣品信息如表2所示。

2.2 A樣品EN 45545-2整椅測試結果

按照EN 45545-2規定的整椅試驗程序，采取7 kW的方形丙烷火焰點火源，對切開的座椅座位區點火180 s，監控整個測試過程的熱釋放速率、火焰高度和火焰蔓延情況，測試結果如表3所示，測試過程熱釋放速率曲線如圖3所示。

從表3和圖3看，樣品A座椅隨測試開始，由于引火源的作用，座椅被點燃，180 s火源作用后，座椅熱釋放快速下降，在30 s內接近0，說明燃燒基本全部熄滅，整體座椅防火設計滿足EN 45545-2整椅阻燃要求，測試后，防火氈保持完整，對坐墊和靠墊海綿起到有效的保護作用。

2.3 B樣品EN 45545-2整椅測試結果

典型座椅B采取EN 45545-2對整體座椅進行燃燒測試，測試結果如表4所示，測試過程熱釋放速率曲線如圖4所示。

從表4和圖4可以得出，樣品B座椅按照EN 45545-2進行整椅測試，7kW方形火源作用下，60 s內座位區海綿快速引燃，隨后蔓延至靠背海綿，在180 s的點火時間內，整個座椅完成燃燒，考慮到安全因素，測試于4 min13 s強制熄滅。主要原因是，B座椅未設計相應的防切割層和防火氈，海綿直接暴露在火源下，導致快速引燃。測試過程的圖片如圖5所示。

從樣品A和樣品B的測試結果看，A座椅整椅測試合格，B座椅整椅測試不合格。在設計上兩者最大的差異是A座椅設置了防火氈，而B座椅未設置防火氈，A座椅在點火源覆蓋區域采取防火氈保護海綿，海綿僅僅在火源作用時出現了局部的融化和燃燒，且隨火源熄滅后，逐漸熄滅，而B座椅，未采取防火氈保護，海綿直接暴露在火源下，引燃后無法自熄，導致試驗失敗。

然而，如果防火氈被人為破壞，海綿失去相關的防火保護，或者實際車輛的引火源遠大于測試火源，如行李著火等，或者起火位置處于座椅靠背后部，該A座椅仍具有極大的火災隱患，有必要采取具有一定阻燃性能的填充材料。

3 結論

（1）介紹了EN 45545-2對整椅測試的測試方法和合格要求。

（2）對典型座椅A和B進行整椅燃燒性能測定，帶有防火氈的樣品A滿足整椅燃燒性能要求，而未設計防火氈的樣品B不滿足整椅燃燒性能要求。

（3）防火氈對于座椅海綿起到有效的防護包含，但在設計過程中只有防火氈對易燃材料形成完整保護，才能真正降低座椅做車輛中的火災風險。

參考文獻

[1] EN 45545-2：2013 Railway applications - Fire protection on railway vehicles –Part 2： Requirements for fire behavior of materials and components[Z].

[2] TSIs （EU） No 1302-2014 concerting a technical specification for interoperability relating to the“rolling stock–locomotives and passenger rolling stock” subsystem of the rail system in the European Union[Z].

[3] ISO/TR 9705-2：2001 Reaction-to-fire tests - Full-scale roomtests for surface products - Part 2：Technical background and guidances[Z].