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城轨地铁车辆设置防火隔断门必要性分析论文

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2023-07-25 15:37:01    来源:    作者:xiaodi

摘要:针对国内城市轨道交通地铁车辆上是否应依据欧盟EN45545防火标准设置防火隔断门问题,结合广州地铁十八号线地铁车辆上设置的防火隔断门的应用案例,从城市轨道交通车辆防火隔断门结构设计及工作原理、设置防火隔断门的优缺点、防火隔断门运用可靠性、防火隔断门设置依据、不设置防火隔断门原因等方面进行分析,

  摘要:针对国内城市轨道交通地铁车辆上是否应依据欧盟EN45545防火标准设置防火隔断门问题,结合广州地铁十八号线地铁车辆上设置的防火隔断门的应用案例,从城市轨道交通车辆防火隔断门结构设计及工作原理、设置防火隔断门的优缺点、防火隔断门运用可靠性、防火隔断门设置依据、不设置防火隔断门原因等方面进行分析,认为在城市轨道交通地铁车辆上,防火隔断门的应用能够隔离火灾险情,但同时增加车辆能耗、车辆维护检修工作量及车辆整体故障率,国内城市轨道交通新建线路地铁车辆不需要照搬欧盟EN45545防火标准,应结合本国情及当地城市轨道交通行业标准规范要求和当地铁运营实际客运量情况来综合考虑是否设置防火隔断门。可为我国城市轨道交通新建线路地铁车辆时论证设置防火隔断门提供参考。

  关键词:城轨地铁车辆;EN45545标准;防火隔断门;分析探讨

  0引言

  随着我国内经济快速发展,国内城市轨道交通行业发展迅速[1],体现在越来越多城市兴建地铁以及城市轨道交通线网的快速扩张,随着城市轨道交通线网的扩张,部分地铁线路的隧道长大区间也越来越多,这对地铁车辆的防火性能也提出了越来越高的要求,是否有必要依据欧盟EN45545防火标准在城轨车辆上设置防火隔断门、设置防火隔断门有哪些优缺点以及当前国内轨道交通领域内防火隔断门应用情况等都成为人们关注的焦点。传统城市轨道交通地铁车辆上无设置防火隔断门,目前城市轨道交通领域最新防火标准为欧盟制定发布的EN45545防火标准,根据EN45545-3-2013[2]防火标准,满足OC3运营防火等级的城市轨道交通线路地铁车辆须设置防火隔断门,当载客运营的车厢出现火灾险情时,设置于车厢端部的防火隔断门检测到火灾后将自动关闭,将火灾险情隔断在特定车厢,避免火灾往临近车厢扩散[3],达到保护乘客目的。

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  本文从城市轨道交通车辆防火隔断门结构设计及工作原理、设置防火隔断门的优缺点、防火隔断门运用可靠性、防火隔断门设置依据、不设置防火隔断门分析等几个方面进行论述,从而对我国内城市轨道交通地铁车辆是否有必要设置防火隔断门进行分析探讨,为后续国内城市轨道交通地铁车辆的设计提供相关参考。

  1防火隔断门工作原理结构及应用情况

  1.1防火隔断门结构组成

  防火隔断门为双扇电动移门,由装配好的门扇、与车体连接的承载导向机构、下导轨组件、外门框密封装置、门控器等部件组成;防火隔断门结构图及实际安装效果如图1~2所示。

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  1.1.1门扇

  门板采用玻璃加框架结构。门板采用防火玻璃,门框采用铝合金型材。门板下部设置滑槽,与下导轨相匹配,在车辆运行过程中不产生异常晃动、噪声。门板内、外侧设置扣手。隔离锁安装在门板门框上部,在门扇关闭位置,可采用四角钥匙操作,实现对车门的机械锁闭,断开门系统电源。玻璃采用8mm厚夹层玻璃,玻璃上的丝网印刷图案按美工要求执行;玻璃须符合GB18045的规定。下滑块安装在门板的下部,与安装在车体地板面上的下导轨相配合,起引导和定位作用。门的开度范围地板上无下导轨。

  1.1.2承载驱动机构

  承载驱动机构包括承载导向机构和电机驱动机构。

  1.1.3下导轨

  下导轨组件作为底部导向装置,安装在车辆地板面上与门扇下部导向件配合,在门的开启过程中起导向和定位作用。

  1.2防火隔断门工作原理

  防火隔断门设置于两节车厢间外端门位置,在车辆某车厢起火时将火势隔断在起火车厢而阻止其向相邻车厢蔓延。在车辆激活(车门上电)后防火隔断门将自动由关闭状态进入常开状态,在发生火灾时门控器接收到火灾信号后能够控制隔断门自动关闭,防止火势蔓延到相邻车厢,但此时乘客可以手动强行把门打开。

  防火隔断门的门控器通过硬连线控制门的打开和关闭,通过硬连线输出门的状态,车辆控制单元TCMS通过IO网络信号监控防火隔断门状态,在司机室显示器HMI上显示防火隔断门状态,并在司机室显示器HMI上提供软按钮,司机可手动操作软按钮,远程控制打开或关闭对应的防火隔断门[4]。

  1.3防火隔断门应用情况

  广州地铁18号线定位为市域城际线路,车辆运营模式与广州地铁既有线网线路车辆运营模式一致,车辆采用时速160 km的D型车,在车辆上应用了欧特美品牌的防火隔断门,广州地铁18号线为广州地铁开通运营的16条地铁线路中首次应用防火隔断门。

  当前国内轨道交通车辆防火隔断门供应商主要有南京康尼机电股份有限公司与青岛欧特美股份有限公司,其应用项目情况分别如表1、表2所示。由表可知,目前国内轨道交通领域防火隔断门的应用主要集中于高铁动车组及市域城际铁路车辆,地铁线路车辆中很少有设置防火隔断门案例。

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  2设置防火隔断门的优缺点

  2.1设置防火隔断门优点分析

  (1)满足EN 45545防火标准要求,火灾情况下能够保证火灾不会向临近车厢蔓延[5],保证乘客安全。

  (2)遇到其他紧急险情况下,例如歹徒行凶事件,可以将防火隔断门关闭(司机可在司机室车辆控制屏手动控制防火隔断门的打开和关闭),保证乘客安全。

  2.2设置防火隔断门缺点分析

  (1)根据地铁的运营模式,防火门必须为常开门,并且在客流高峰期,防火隔断门将无法关闭,发生火灾时无法隔离火灾。

  (2)防火隔断门会占用屏柜内部空间。

  (3)设置防火隔断门增加车辆质量,每个隔断门质量约为100 kg,以常规6编组列车计算,一列车至少设置5道防火隔断门,每列车至少增加500 kg。

  (4)增加防火隔断门设置后,将增加车辆检修维护的工作量。

  (5)设置防火隔断门增加列车总质量,使车辆能耗加大,长期运营成本增加。

  3防火隔断门运用可靠性

  3.1防火隔断门可靠性分析

  (1)防火隔断门采用皮带传动、滚轮导轨承载的结构,其结构简单,因此发生故障概率较低。

  (2)在列车正常运营及非运营通电激活情况下,防火隔断门为常开的状态,不进行开关门动作,使用频率低,因此,理论上整个门系统发生故障率较低。

  (3)在防火隔断门板的门框上设置有隔离锁,在防火隔断门发生故障后,可以将门扇在关闭和打开位置使用四角钥匙进行隔离,实现对车门的机械锁闭,断开门系统电源。

  (4)门扇承载驱动机构下端设置有手动/电动转换开关,开关面向乘客,在运行过程中乘客误操作该转换开关后,门控器失电造成门扇自动关闭,存在夹伤乘客风险。

  3.2防火隔断门实际运用故障情况

  以广州地铁18号线车辆防火隔断门应用故障情况为例,该线路自2021年9月28日开通运营,截止2022年6月28日,9个月期间在车辆运营及检修过程中共发现47起防火隔断门故障,故障统计数据如表3所示。由表可知,防火门隔离故障、防火隔断门异常打开/关闭、防火门无法打开/关闭、防火门未关闭到位/未打开到位类型故障占比较高,其中出现过因乘客误操作导致的防火门异常打开、关闭故障,考虑当前广州地铁18号线新开通运营初期客流量较少因素,后期随着其他地铁线路的并网运营,广州地铁18号线路客流量会逐渐增多,在大客流量载客运营工况下,因乘客误操作或因防火门设备故障导致运营车辆防火门异常打开或关闭的故障情况极有可能会再次出现甚至产生乘客受伤纠纷。

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  4防火隔断门设置依据

  当前世界范围内轨道交通行业铁路车辆最新通用防火标准为欧盟发布的EN45545防火标准[6],EN45545防火标准中规定符合特定条件的铁路车辆应该设置防火隔断门。因此理论上新建的轨道交通线路车辆是否设置防火隔断门应符合EN45545或等同国际标准。

  (1)防火隔断门设置标准

  EN45545-3防火标准对于防火隔断门设置标准内容描述如表4[3]所示。由表可知,EN45545防火标准规定对于满足运营防火等级OC3的轨道交通车辆,在不超过30 m的位置必须设置防火隔断门,防火隔断门满足完整性E15的要求。

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  (2)防火门功能标准要求

  EN 45545-6中第4章内容规定,乘客用防火隔门应为自关闭型。发生火灾的情况下,乘客用动力式防火隔断门应完全关闭[7]。

  EN 45545-6中第5.4.4节内容规定,检测到火灾时,保持打开状态的防火隔断门应自动关闭或通过远程控制实现手动关闭[7]。

  (3)运营防火等级定义

  对应EN45545标准,轨道区间两个救援疏散点之间长度大于5km,则该线路运营等级为OC3。如图3所示。

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  以国内一线城市广州地铁18号线为例说明,因该线路存在多个隧道区间内两个救援疏散点之间长度大于5km,基于此线路信息符合OC3运营防火等级定义条件,第三方防火等级评估机构依据EN45545防火标准评定该线路运营防火等级为OC3,因此该线路车辆须设置防火隔断门。

  5不设置防火隔断门分析

  (1)在交通运输部办公厅发布的国内轨道交通强制性标准《关于印发城市轨道交通初期运营前安全评估技术规范第1部分:地铁和轻轨的通知》中,关于列车火灾模式相关描述及要求中明确,列车在线路区间发生火灾时可以在区间开展人员疏散[8]。

  (2)根据我国铁路隧道设计规范,地铁隧道区间内设置疏散平台,疏散平台设置在正线区间行车方向的左侧,在发生火灾时可利用隧道区间内的疏散平台进行疏散[9]。

  (3)EN45545标准等同国际标准BS6853[10],该标准并未对防火隔断门的设置有强制要求。

  (4)EN45545标准为欧洲标准,欧洲各国人口相对较少,城市轨道交通车辆客流量较低,在轨道交通车辆设置防火隔断门符合欧洲国情,在发生火灾情况下可以利用防火隔断门将火灾隔断在特定车厢,避免火灾蔓延;但在我国人口基数大,许多一线城市的轨道交通车辆客流量非常大[11],在特定高峰期时刻甚至出现人挤人情况,此时防火门难以进行打开或关闭操作,因此,在大客流超员情况下,保持常开状态的防火隔断门因无法关闭也不能发挥应有作用。

  根据以上分析,城轨地铁车辆也可不设置防火隔断门,在隧道区间发生火灾时,根据《关于印发城市轨道交通初期运营前安全评估技术规范第1部分:地铁和轻轨的通知》标准[12],可选择区间疏散。

  6结束语

  根据轨道交通行业欧盟EN45545防火标准,满足运营防火等级为OC3线路的城轨车辆须设置防火隔断门,但根据国内相关标准和轨道交通运营规范,暂未有对防火隔断门设置及对EN45545防火标准的强制性执行要求,同时,防火隔断门的应用在一定程度上可以起到隔离车厢火灾增加车辆防火安全系数作用,但也存在增加车辆运营能耗、增加车辆检修工作量、增加车辆整体故障率以及在大客流高峰期无法有效操作防火隔断门打开和关闭、甚至在车辆运营过程中因防火门设备故障或乘客误操作导致乘客受伤纠纷等问题,因此,是否在新建地铁线路车辆上设置防火隔断门应结合当地城市轨道交通行业标准规范要求及地铁客运量实际情况进行具体分析和综合考虑。

  参考文献:

  [1]李晟铭.我国城市轨道交通发展现状与分析[J].中国设备工程,2020(20):235-237.

  [2]EN 45545-1-2013,铁路应用—铁路车辆防火—第一部分:总则[S].

  [3]EN 45545-3-2013,铁路应用—铁路车辆防火—第三部分:防火隔板的耐火要求[S].

  [4]庄文锋,徐园,聂文斌,等.城市轨道车辆客室防火隔断方案分析与设计[J].技术与市场,2022,29(5):33-35.

  [5]李杰,周安德,谢红兵,等.欧盟动车组客室隔断耐火性能研究[J].技术与市场,2022,29(6):48-50.

  [6]谢芳,戴鸿斌,徐园.EN45545防火标准实施探讨[J].现代制造技术与装备,2020(5):220-221.

  [7]EN 45545-6-2013,铁路应用—铁路车辆防火—第六部分:火情控制和管理系统[S].

  [8]李洋,王文斌.城市轨道交通初期运营前安全评估管理办法与技术规范研究[J].现代城市轨道交通,2019(8):27-31.

  [9]中华人民共和国家铁路局.铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范[M].北京:中国铁道出版社,2018.

  [10]田庆涛,田占伟,苏文煜.欧洲轨道交通车辆材料防火标准等效性研究[J].城市轨道交通研究2016,19(11):89-93.

  [11]曾平利,张添.2021年6月及上半年中国主要城市地铁客运量总结[J].城市轨道交通,2021(7):57-59.

  [12]中华人民共和国交通运输部.城市轨道交通初期运营前安全评估技术规范第1部分:地铁和轻轨[Z].2019.