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地铁车辆防火安全设计现状及发展建议

文档作者：冷映丽薛淑胜张琳文档来源：南车南京浦镇车辆有限公司		点击数：	更新时间： 2020年12月02日
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地铁车辆防火安全设计现状及发展建议
冷映丽 薛淑胜 张琳
(南车南京浦镇车辆有限公司，210031，南京∥第一作者，工程师)
摘要地铁车辆防火设计是保证地铁安全运行的一项重
要工作。介绍了地铁车辆防火设计的框架，分析了我国地铁
车辆防火设计的现状，提出了地铁车辆防火控制的建议。应
建立系统化的地铁车辆防火规范体系；注重车辆结构件的防
火试验，建立试验测试机构，完善测试标准；利用社会资源完
善火灾的防控体系；建立完善的防火工程师认证体系。
关键词地铁车辆；防火设计；防火标准
中图分类号U 231．96
Current Situation and Future Development of M etro Vehicle
Fire Protection Design
Leng Yingli，Xue Shusheng，Zhang Lin
Abstract Fire protection design of metro vehicle is very im—
portant for the safety operation．In the paper，two aspe cts of
fire protection design．the ignition and the flammable material
are described，the emergency system and measures in case of
vehicle fire are introduced．Combined with the fire protection
standards developed in China and abroad，an integrity system
of fire protection standard is proposed，including the requirements
for the nonmetal materials used in metro vehicles ，the
test methods，laboratory and SO on．Metro operator shall also
cooperate with social resources in fire protection and organize
fire evacuation drill at pe riod ical intervals．
Key words metro vehicle；fire protection design；fire pro—
tection standard
First-author’S address CSR Nanjing Puzhen Co．，Ltd．，
210031，Nanjing，China
火灾是危及地铁车辆安全的一项重要隐患。自
1863年第一条地铁建成以来，世界范围内发生过多起
严重的地铁火灾事故，最严重的是2003年韩国大邱市
的地铁火灾事故，因人为纵火导致近200人丧生l1]。这
起事故为各国地铁车辆防火安全敲响了警钟。
1 地铁车辆防火设计框架
地铁车辆防火是一个系统工程，贯穿于车辆的
设计、制造、运营等过程中。在地铁车辆设计中，防
火设计主要包括两部分内容(见图1)。第一部分是
· 28 ·
从材料防火试验、结构耐火性试验以及结构设计三
方面考虑如何防止火灾发生。即：不使用易燃材料，
要考虑车厢内结构件的耐火时问，通过结构设计避
免火源的存在。第二部分，在车辆上配备火灾探测、
报警及灭火系统，以确保能够及时发现火灾并扑灭；
保证必要设备的正常运行，且当火灾发生时车辆能
够以受控方式运行至车站；车辆上有明显的疏散指
引标志，当火灾发生时能指导乘客或乘务人员有序
地逃离火灾区域。
图1 地铁车辆防火工作框架图
2 地铁车辆防火设计现状
2．1 地铁车辆材料防烟火
在国内的地铁项目设计中，对车辆上使用的非金
属材料是按照项目要求的材料防烟火标准进行的。
其工作流程为：结合车辆运行条件确定车辆的防火等
级；将用于不同位置的非金属材料按照防烟火标准的
第 豫期
规定进行防烟火试验；车辆制造商将根据部件的各项
要求，对其系统供应商提出防烟火要求，只有满足防
烟火标准要求的非金属材料才可以安装使用。
根据BS 6853-1996{英国轨道车辆材料防火测
试标准》l2 规定，运行于无疏散边道的隧道中的某地
铁项目车辆地板布应满足的防烟火要求见表1。
表1 地铁车辆地板布应满足的防烟火要求
2．2 车辆结构件耐火试验
在国内地铁车辆项目中，一般借助BS 476⋯一
20／22-1987或IS0 834 2()【)9等建材耐火试验标
准对车体底架、司机室隔门、侧墙等结构件进行试
验，获得结构件的耐火时间和冷面温度，以反映其结
构在火灾中的完整性和隔热性能，确保车辆具有相
应的结构耐火能力。
图2为某项目中列车底架耐火试验：将样件安装
在水平炉内，在冷面放置7个冷面热电偶。图3为7
个温度探头测得的平均冷面温度曲线，经过1 h后，
地板仍保持完整，且客室地板布温度在120℃ 以下。
图2 底架耐火试验图
2．3 地铁车辆火灾隐患措施
2．3．1 客室防火措施
在乘客可接触到的区域内，减少非金属材料的
使用，避免向上开口的凹槽和尖锐物，以防止垃圾、
油脂、粉尘等易燃物沉积l2]。贯通道连接处或侧窗
等缝隙处应进行密封，以避免乘客将垃圾等杂物塞
入缝隙中，消除火灾隐患。
2．3．2 机电设备防火措施
尽量将机电设备安装在车外并放置在具有一定
肖 罄 掩镳
密封等级的金属箱体内；对必须安装在客室内的机
电设备，应放置在电气柜内或乘客无法接触到的区
域。电气柜和金属箱体应采用耐火材料，当火灾发
生时，能够抵挡外界火焰并确保设备在一定时间内
能正常工作。
14O
l3O
12O
I1O
1O0
90
望80
70
60
5O
40
30
20
0 5 10 l5 20 25 3O 35 40 45 5O 55 60
时间／min
图3 平均冷面温度时间曲线
为防止高压设备因机械摩擦或使用时间过长等
导致局部温升过高，采用冷却或内部风机降温，且在
高温点附近避免非金属材料或易燃物的存在。为防
止设备中的润滑油等易燃物泄漏，盛放油品的容器
要有良好的密封性并尽量减少输油管道接口，且接
口处应进行防漏处理。
2．3．3 车辆电路防火设计
电线电缆的老化、选型不当或质量等原因会导致
短路或接触不量，产生电火花、电弧或局部发热，引起
电线电缆着火，使车辆供电设备无法正常运行等。为
避免此类问题的出现，可采取的措施为：① 对电线电
缆进行选型计算，保证所选电线电缆能够满足设计要
求的负荷；②计算出高压设备的最大短路电流，配备
过流保护和灭弧装置以防止电路短路时出现电弧或
电火花；③对超过500 V的电线电缆应采用金属护套
保护(护套散热快)，并能够防止水或液体的渗入；④
确保电线电缆的可靠性，防止出现松动、接触不良等
状况，接口尽量安装在便于维护且乘客无法接触到的
区域，接口处要能防止水汽或油脂类易燃物渗入。
2．4 车辆的灭火及救援措施
火灾隐患可以减少但无法消除。通过配置必要
的应急系统和救援设施能确保乘务员或乘客及时发
现火灾并将其扑灭，同时能引导乘客有序疏散，并保
证车辆可以在一定时间内以受控方式运行至车站。
· 2LJ ·
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应急系统包括火灾报警及灭火系统、乘客紧急通信系
统和应急设备(如紧急照明、紧急通风、紧急逃生等设
备)。在火灾发生时，应急系统应能够正常工作并可
以跨过火灾发生的区域工作(如车辆网络系统)。
3 地铁车辆防火控制建议
3．1 完善地铁车辆防火标准
目前，在地铁车辆项目中实施的防火标准均为
国外的标准，我国暂无完整的地铁车辆防火标准体
系。我国需要从材料、设计、灭火、救援等几个方面
建立一个“消与防”相结合的完整防火标准体系。表
2为国内外部分现行的地铁车辆防烟火标准。由于
国外的防火工作起步早，其列车防火标准更加系统
和完善。国内地铁车辆项目的防火要求应参考或等
效采用国外的防烟火标准。
表2 国内外地铁车辆防烟火标准
3．2 建立地铁车辆防火实验室
地铁车辆防火工作中的一项重要工作就是根据
车辆防火标准要求对非金属材料进行试验，满足一
定要求的非金属材料方可使用在车辆上。在以往的
地铁车辆项目中，车辆防烟火标准以BS 6853／NF
F16 101／DIN 551()为主，均按国外的材料试验或建
筑试验标准进行，供应商需将材料送至国外实验室
进行试验，其中存在试验花费高、试验周期长，以及
试验报告的真伪、陈旧等问题。
为解决此类问题，我国在编制地铁车辆防火标
准时，建议引用国内现有的建筑防火试验或材料阻
燃试验标准，如GB／T 2406-2008、GB／T 2408
20()8、GB／T 8323 2008等，利用国内原有的实验
室资源或建立相应完善的车辆防火实验室进行材料
防烟火试验。此项工作的开展，不仅能降低试验费
用，也能缩短试验周期。车辆制造商还可以与实验
室合作，对非金属材料进行抽检或通过试验跟踪等
方式保证试验结果的真实性和有效性。供应商在改
进产品力学性能的同时也应进行防烟火试验，以满
· 0 ·
足材料防火的要求。
3．3 加强结构防火试验工作
结构试验的目的在于利用地铁车辆上的部件或
车辆一角模拟火灾发生的情形进行防火试验。根据
其试验结果获得火灾发生时可能出现的问题，并获
得一定时间内的烟密度、表面温度变化、结构完整性
破坏时问等数据。根据试验结果，估计有效的疏散
时间并确定疏散方案，保证乘客在有效时问内均能
够疏散至安全区域。
目前，在国外地铁车辆结构防火试验中，较广泛
的试验有“整体模型阻燃试验”和“结构件完整性和
隔热性试验”。
“整体模型阻燃试验”是利用客室车厢或客室车
厢模型(材料及座椅等配件摆放与真实车厢一致)进
行试验。如图4所示，将特制的烟头或纸团放置于
座椅上或其附近，通过视频或图片的方式了解火灾
发生时的现场状况，并测得闪弧的时间点、墙壁和地
板的温度时间变化曲线以及客室内的烟密度。
“结构件完整性和隔热性试验”l3]的目的在于获
篱聱 曩 0 00。 0 0 。 00 000 。0 ≯0 0。。≯ 0 _00 0≯曩_蔼=馨 镳
得底架或客室内着火时结构件能够保持完整性的时
间。利用与地板、司机室隔墙或司机室座椅等结构
相同且使用相同材料制成的试验样件进行试验。在
受火面加热，温度变化模拟火灾发生时的温升变化，
得到结构件能够维持完整性的时间以及冷面的时问
温度变化曲线。试验参见图2和图4。在国内地铁
车辆项目中，地板进行结构件完整性和隔热性试验，
一般能够达到3()～45 min的完整性要求，且客室面
的最高温度低于30()℃，平均温度低于250℃。
图4 整体模型阻燃试验
3．4 利用社会有效资源做好火灾预警及防范工作
地铁车辆防火不仅仅是车辆制造商在车辆设计
制造过程中以及运营商在运营过程中的工作，也需
要消防、设计院、实验室等社会团体的配合。消防部
门对建筑火灾及消防有对应的审核及评估标准。地
铁车辆也可被视为微缩的建筑物，通过与消防部门
建立合作关系，定时与消防部门专业人士进行交流，
能够获得合理的防火设计意见。车辆制造商可通过
与设计院、实验室合作，研究地铁火灾的成因，模拟
地铁火灾烟雾浓度等，并结合车辆、隧道、站台的设
计，综合评估地铁车辆防火的安全性。
在地铁车辆的运营中存在许多不确定因素，很
多因素都会导致火灾事故的发生。为此，应建立火
灾安全隐患分析制度，以起到较好的火灾预警作用。
对于火灾风险较大的区域及部件，应通过制度化的
风险分析以及实时监测或检查能够及时消除火灾隐
患。还可借助于消防部门的配合，通过定期的消防
培训或演习，提高乘务人员的消防意识和事故处理
能力，当火灾发生时，使乘务人员能够做到不慌不
乱，有条不紊地安排灭火以及疏散工作，保证乘客的
安全。
3．5 建立防火工程师资格认证体系
在地铁车辆项目合同中，均要求有一名防火专
家对车辆的火灾控制进行管理，但目前在轨道交通
行业尚无防火工程师的资格认证。在建筑行业中，
只有经过特定专业培训并获得消防工程师资格认证
的人员方可从事建筑防火工作。因此，建议结合建
筑消防认证的内容并与轨道交通行业实际相结合，
建立完善的防火工程师认证体系，使从事该项工作
的人员能够得到系统的理论学习。
4 结语
“火患猛于虎，防范于未然”。只有认真做好防
范措施，不忽视任何小隐患，才不会导致大事故。在
我国轨道交通行业快速发展的时期，应高度重视完
善的地铁车辆防火规范体系的建立。根据目前的国
外防火标准，一套完善的地铁车辆防火规范应包含
以下要求：①列车材料防烟火要求以及测试标准；②
车体的结构防火设计；③机电设备的防火设计；④ 电
回路以及电线电缆的防火设计；⑤ 车辆结构耐火试
验；⑥ 车辆火灾报警系统和灭火装置；⑦紧急疏散时
的注意事项以及需配备的应急设备的要求。
参考文献
[1] 孙爽．从韩国大邱市地铁火灾谈地铁的防火安全消防lJ]．科学
与技术，2()04，23(增刊)：109．
[2] BS 6853：1 999 Code of practice for fire precautions in the
design and construction of passenger carrying trains[S~．
E3] BS 476—20：1 987 Fire test on building materials and
structures-part 20：M ethod for determination of the fire
resistance of elements of construction(general principles)
Es]．
[4] 孙末囡．欧洲轨道车辆材料防火标准及其启示_J]．城市轨道交
通研究，201()(4)：79．
(收稿日期：2011一()6—27)
· 31 ·

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