軌道車輛防火端墻設計

朱榮香

摘要：根據世界各地軌道車輛火災事件，引出軌道車輛內部設置防火端墻的重要性，以及防火端墻設計難點，重點介紹現有軌道車輛內部防火端墻設計原則和通過對已有防火端墻組成部分墻體和防火門的結構分析，指出防火端墻現有結構的不足之處，并對相關部分從對旅客生命財產安全以及軌道車輛作為交通工具提供舒適性出發，對防火端墻各組成部分進行改進設計，改進設計后的防火端墻經試驗驗證滿足門系統防火要求，以供設計者參考。

關鍵詞：軌道車輛、端墻、防火、端面密封

自1825年英國史蒂芬遜發明火車以來，軌道交通工具逐漸發展成為人類最重要的旅行方式之一，時至今日，動車組在全世界蓬勃發展，大大縮短了世界各地的時空，成為旅客出行的首選交通工具，但由于軌道交通容量大、人流超密集，在如火災、爆炸、毒氣等軌道交通事故發生時，對生命財產的保護也提上日程。從1915年英國奎恩蒂希爾鐵路撞擊后大火導致227人死亡，247人受傷。到1944年意大利巴爾瓦諾山區阿米隧道燃燒產生的大量煙霧令列車上521名乘客隧道窒息而死事故。再到2002年埃及宰牲節因氣罐爆炸大火迅速蔓延導致373人喪生火海事件。近兩百年間，由火災引起的事故在整個軌道交通事故中占較大比例。尤其是當地鐵、高鐵等軌道交通工具處于地下或高架橋半封閉空間這些具有隱蔽性、封鎖性、人員和設備高度密集等地方，一旦發生火災或爆炸等突發事件，旅客疏散和救援困難，處置不當將造成巨大的人身和財產損失，對社會穩定、經濟和生活都將造成重大影響。因此對每一個軌道車輛設計者來說，軌道交通除縮短世界各地時空，提高旅客出行舒適性外，更應著重考慮如何保證旅客生命財產安全，當發生火災時，如何阻隔火災從一節車廂蔓延至另一節車廂，保證旅客能安全撤離或使軌道車輛能夠駛離封閉區便于人員疏散和撤離是設計的重中之重，因此防火端墻成為軌道車輛內部必備的基礎設施。

1.防火端墻設計原則

1.1 結構設計

防火端墻是指安裝在軌道車輛內部，隔離列車車廂之間的結構，由固定墻體和安裝在墻體上的防火門組成，見圖1。墻體屬于車輛骨架為固定部分，防火門能打開和關閉，打開時便于乘務員和旅客通過實現從一節車廂至另一節車廂。火災時關閉防火門阻隔火勢蔓延，保護旅客生命財產安全。

防火門為活動體，其在保證重點防火性能外，為方便乘務員旅客通過，在設計時還可增加輔助功能，如自動防火門還需有自動開門功能、自動關門功能、障礙檢測防夾傷功能、手動電動轉換功能、火警功能、斷電情況下的自復位功能和相聯防火門的聯動功能等，這些輔助功能根據實際需求進行配置。

防火端墻結構設計需符合UIC566《客車車體及其部件的承載》要求，根據IEC61373-2010《鐵路應用-機車車輛-振動和沖擊試驗》防火端墻能承受軌道車輛運行方向5g的動態沖擊，車輛橫向和高度方向3g的動態沖擊。

1.2防火端墻設計原理

防火端墻在其組成防火門關閉前提下，須能保證至少15min火勢和煙霧不蔓延至相鄰車廂，保證火災不擴散，保護旅客生命財產安全。組成防火端墻的材料需符合TB/T3237-2010《動車組用內裝材料阻燃技術條件》和TB/T3139-2006《機車車輛內裝材料及室內空氣有害物質限量》或BS EN45545-2：2013《軌道車輛的防火保護第2部分：材料和元件的防火要求》R1要求。防火端墻的防火試驗須按EN1363-1-2012《耐火試驗-第1部分：總體要求》、EN1363-2-1999《耐火試驗-第2部分：替換和添加程序》和EN1634-1-2008《門、百葉窗和可開窗組合及建筑五金元件的耐火性和煙霧控制試驗-第1部分：門、百葉窗和可開窗組合的耐火試驗》進行防火實驗。

1.3防火端墻設計難點

防火端墻是車輛出現火災時為乘務員和旅客撤離提供必要的撤離時間，撤離時須保證通道暢通，撤離完畢則須便于操作關閉通道或通過裝置實現門系統的自動關閉，因此防火端墻須保證其可通過性和可操作性。受車輛結構空間限制，若防火門設置為鉸鏈結構門系統，則在未完全打開時會影響通道的暢通性如圖2，為更好地保證生命通道的暢通，防火端墻的防火門一般為拉門結構，拉門結構的防火門與固定墻體及車輛地板間必須留有一定間隙，才能實現防火門的開關門移動，眾所周知有間隙就存在火焰和煙蔓延至相鄰車廂的可能性，如何實現防火門系統可通過性、可操作性和防火性三者統一，是為防火端墻設計的重中之重，也是防火端墻的設計難點。

2.現有防火端墻

2.1現有防火墻體

現有軌道車輛防火端墻墻體采用不銹鋼焊接骨架中間填充防火材料，內外側裝配不銹鋼蒙皮組成見圖3，為滿足車輛內部環境，提高車輛舒適性，不銹鋼蒙皮通常采用1.2mm或1.5mm的不銹鋼材質，因此不銹鋼防火墻體重量大，不僅安裝維護困難，且不利于車輛提速，隨著旅客出行越來越快捷，軌道車輛提速呼聲不斷，防火端墻的減重勢在必行；

2.2現有防火門

現有軌道車輛防火門有手動和自動兩種結構。手動防火門通過手動操作實現開門和關門。自動防火門通過驅動裝置和控制裝置自動實現開門和關門。防火門上部承載驅動裝置一般安裝在兩防火墻體之間，其防火性能由墻體承擔，故對防火門而言，防火結構設計主要是對旅客可接觸面門體的設計。

現有軌道車輛防火門門體前沿與墻體或兩門體間采用端面配合結構形式（見圖4），該種防火結構發生火災時，防火元件膨脹產生開門方向力F加劇左右門體之間或門體與端墻的縫隙加大，導致火勢竄過門體，使門體失去防火性能（見圖5）。

3.防火端墻改進設計

根據BS EN45545-3：2013《鐵路應用-鐵路車輛防火-第3部分：耐火性要求的防火屏障》設計的軌道車輛內部防火端墻，采用火災導向安全思想，使用新型防火連接結構，簡化防火端墻結構，便于安裝和維護，最大程度的保護旅客生命財產安全。防火端墻改進設計主要從墻體、防火門、墻體與防火門之間的連接三方面進行改進設計。