動車組煙火報警系統衛生間模擬試驗平臺設計與實現

楊紅運，潘 文

（北京縱橫機電科技有限公司，北京100094）

動車組煙火報警系統由探測器、回路模塊、中央控制單元（主機）組成，探測器安裝在車廂客室頂板、配電柜、衛生間、餐車操作間等動車組列車容易發生火災的各個關鍵、重點處所，實時監控安全。火災是動車組重要的安全監測項點之一，因此在動車組發展初期，煙火報警系統即隨整車一同引入。新車型裝載的煙火報警系統逐步實現了國產化，但安裝、運用方式大多繼承于引進車型，且各型號動車組煙火報警系統的探測器類型、安裝位置、是否安裝過濾棉等尚未形成統一要求，缺乏統一的測試規范和裝車標準。

此外，各型號動車組自上線運行以來，衛生間發生多起火災“誤報警”問題，大多是由于乘客在衛生間內使用發膠、防曬噴霧、云南白藥等噴劑，對列車運營秩序造成影響，并引發社會關注。目前，動車組煙火報警系統誤報警發生后，需要技術人員實車復現故障，分析誤報原因。在動車組高頻次運行的背景下，實車試驗難度頗大。

因此，迫切需要搭建動車組衛生間煙火報警系統模擬試驗環境，以更好的測試其在衛生間復雜環境運用下的可靠性，復現現場故障，提高系統穩定性。另一方面，也可指導未來方案設計，促進煙火報警系統統一裝車標準的形成。

1 試驗平臺設計

1.1 典型車型的選擇

1.1.1 在線運營動車組煙火報警系統分析

動車組目前運用較多的車型為CR400AF和CR400BF，在動車組發展初期，煙火報警系統隨整車一同引入。由于不同車型引進源頭不同，各型號動車組煙火報警系統的探測器類型、安裝位置、控制邏輯、是否安裝過濾棉等均存在較大差異，火災控制邏輯見表1。

表1 各系列動車組火災控制邏輯

1.1.2 典型車型及其參數

基于在線運營的動車組煙火報警系統形式多樣的背景，充分調研既有動車組煙火報警系統的裝 車 和 誤 報 警 情 況［1-3］，選 取 了CR400AF、CR400BF、CRH1E、CRH3A、CRH5系列動車組共5種典型車型的衛生間作為動車組衛生間煙火報警系統模擬試驗間的建設原型。所選車型的重要參數見表2，所選車型衛生間煙火報警系統的實物圖如圖1~圖5所示。

圖1 CR400AF普通衛生間

圖2 CR400BF普通衛生間

圖3 CRH5普通衛生間

圖4 CRH3A普通衛生間

圖5 CRH1E普通衛生間

表2 典型車型重要參數列表

1.2 平臺建設

1.2.1 主體結構及關鍵結構建設

模擬試驗平臺建設以實車衛生間為原型，但既有動車組產品眾多，不同車型衛生間內流場、探測器位置均有差異，如果按照原型進行1∶1搭建，將造成試驗間繁多，成本超支，不利于管理。因此，本試驗平臺抓住關鍵因素，搭建通用型的試驗平臺，高效地實現了試驗環境。以下對可能影響火災探測器報警的因素進行分析，明確試驗室搭建過程中的關鍵項點。

（1）風流場

衛生間內有無新風、有無廢排風、風量大小，新風廢排風構成的衛生間內氣流流向會影響煙霧的走向及煙霧濃度稀釋情況。動車組衛生間通風系統是車內環境控制系統的一部分，它的作用是將車外新鮮空氣吸入并與車內再循環空氣混合，在濾清灰塵和雜質后，再押送到車內的各個區域，同時排出多余的污濁空氣，以保證車內空氣的潔凈度以及合理的流動速度和氣流組織。車內環境控制系統由空調機組、顯示設定器、換氣裝置、風道和應急通風組成。其中，換氣裝置負責新風供給、車內廢氣排出和車內壓力保護，它通過衛生間區域的風道實現衛生間的送風和回風。

①風向及風速

模擬試驗平臺用變頻風機提供進風、回風壓力，設立獨立的風道，并根據各車型實際情況調整新風、廢排風方向及大小。

②風口尺寸

聯系主機廠提供與實車相同的格柵，通過更換頂板、側板等方式實現不同車型模擬平臺的模擬功能。

③內部設施

盡可能的按比例還原內部設施，以模仿內部氣流走向。

（2）探測器安裝位置

探測器安裝位置周邊的濃度及風速會影響探測器的檢測情況。外露安裝、內置安裝或安裝于廢排風口內部等因素，對探測器報警會產生影響。需根據各車型實際情況調整探測器的安裝位置。

（3）模擬試驗間大小

在燃燒等量材料情況下，衛生間大小會影響空間內的煙霧濃度，但是，微小的空間大小變化對濃度影響并不明顯。考慮到選取的典型車型衛生間大小在1.0~1.3 m2之間，通用型模擬試驗間建設大小設計為1.12 m2。

1.2.2 凈化設備

模擬平臺在廢排風道末端裝有凈化除塵設備。采用復合式廢氣凈化器，采用干濕相結合的方法，首先采用進氣擴散、減壓減速、水霧噴淋，其次活性炭吸附分解氧化。該產品能有效去除煙塵（炭黑塵）、苯系物、氰化氫、硫化物、二惡英、一氧化碳和一些碳氫化合物。環保升級后排放物完全達到大氣污染物綜合排放標準（GB 16297-1996）的要求。通用模擬衛生間試驗平臺如圖6所示，圖6（a）為三維設計圖，圖6（b）為初步完成搭建的實物圖。

圖6 通用模擬衛生間試驗平臺

2 試驗流程設計

2.1 試驗目的

動車組衛生間煙火報警系統模擬試驗平臺建設目的主要為：

（1）不同流場及環境下，對車載感煙火災探測器的靈敏度進行測試；

（2）不同流場及環境下，對車載感煙火災探測器抗液態霧狀顆粒干擾能力測試；

（3）不同流場及環境下，對車載感煙火災探測器抗固體顆粒干擾能力測試；

（4）在發生火情時具備所需靈敏度的前提下，給出抵抗非火災干擾因素的火災探測器的加裝方案。

2.2 試驗設計

根據動車組衛生間煙火報警系統模擬試驗平臺的建設目的，設計試驗流程如下：

（1）模擬測試衛生間內生活用品著火時，感煙火災探測器的報警靈敏度；

（2）模擬測試發生電氣火災時，感煙火災探測器的報警靈敏度；

（3）模擬測試乘客抽煙時，感煙火災探測器的報警靈敏度；

（4）模擬測試乘客使用香水、花露水、防曬噴霧、清洗劑和啫喱水等液體噴霧時，感煙火災探測器的抗干擾能力；

（5）模擬測試感煙火災探測器抗灰塵干擾能力；

（6）模擬測試感煙火災探測器報臟功能；

（7）模擬測試感煙火災探測器在污染后的靈敏度。

3 結束語

各型號動車組運行以來，衛生間的火災探測器發生了多起誤報警事件，且不同車型衛生間進風位置、出風位置、火災探測器安裝方式迥異，導致誤報難以高效歸因。文中調研了在線運營動車組煙火報警系統運用情況，并選擇覆蓋四方廠、長客廠、唐山廠和BST這4家主機廠主力車型的5種典型車型作為試驗平臺搭建原型，設計了通用型動車組煙火報警系統衛生間模擬試驗平臺。平臺可模擬實車流場環境，復現現場故障，研究噴霧、灰塵等干擾源對火災探測器的影響，不同通風流場中火災探測器靈敏度的情況。研究結果可用于分析動車組煙火報警系統在衛生間復雜環境運用下的可靠性，并指導未來方案設計。