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摘要：城轨车辆防火不仅仅要考虑材料的防火，还要考虑部件结构防火，确保部件对火源起到阻燃作用，发生火灾时为乘客逃生提供宝贵时间，从而保护乘客安全。在设计时，内装地板结构、间壁结构及其他内装结构在保证结构牢固可靠、美观大方的同时，还需考虑结构防火设计，提升城轨车辆的整体设计水平。
关键词：结构防火；城轨；地板；间壁
引言
城轨车辆具有运营环境的特殊性及载客量的庞大性，随着城市轨道交通的不断发展，车辆防火工作越来越引起人们的重视。平时我们更多关注的是材料防火，但防火不仅仅是材料防火，材料防火是结构防火的有机组成部分，但不可取代结构防火，结构防火有着材料防火难以实现的优势，其作用不容忽视。因此，对结构防火的设计研究，有利于车辆整体防火性能的提高，增强车辆的安全性能。
1 地板结构防火
1.1 不锈钢车体地板防火结构分析及优化
根据BS 6853：1999防火标准[1]，地板防火试验应在指定的范围内（通常是1m2）的水平方向进行，且不带额外载荷。地板结构耐火测试时应保持20 min的完整性与隔热性测试要求，地板表面平均温度满足不超过250℃、任意点不超过300℃的要求。
如图1所示不锈钢车体地板防火结构从上到下依次是橡胶地板布、铝蜂窝复合地板、隔音隔热材陶瓷纤维、车体波纹地板。不锈钢车体地板的结构防火主要是不锈钢对火焰的阻挡和陶瓷纤维对热量的隔绝。不锈钢熔点高，在1500℃以下依然保持固体状态，车下着火时火焰无法透过不锈钢板，可以保证车内地板的完整性，避免火焰穿透地板造成地板渗透性失效；耐火陶瓷纤维是以SiO2、Al2O3为主要成分且耐火度高于1580℃纤维状隔热材料的总称，是一种高效绝热材料，具有重量轻、强度高、抗氧化、导热率低、柔软性好、耐腐蚀、热容小及隔音等特点，常温下导热系数为0.03 W/m.K，在1000℃时导热系数仅为粘土砖的1/5，而铝型材6063-T5的导热系数为209 W/m.K，因此陶瓷纤维可以有效的阻断热量传到背火面；不锈钢板和陶瓷纤维有效的阻断了热量对背火面的影响，保证了地板结构的完整性和隔热性。此结构也已经通过地板结构防火试验。
1.2 铝合金车体地板防火分析及优化
国内地铁常用铝合金车体地板结构[2]，此结构从上到下依次是橡胶地板布、铝蜂窝复合地板（或者木地板）、隔音隔热材陶瓷纤维毯、车体铝型材地板。从结构上看此地板结构防火不如不锈钢车体的地板结构防火，主因在于铝合金熔点低，若车下着火，车体地板遇热熔化，火焰易穿透地板直接接触陶瓷纤维，尽管陶瓷纤维隔热效果好，但对火焰的阻挡效果不如致密金属板，因此火焰很容易接触铝蜂窝，导致铝蜂窝熔化甚至地板坍塌。
为满足地板结构防火标准，铝合金地板防火结构需进行改进；铝合金车体下方拉铆0.5 mm厚不锈钢板形成次地板，铝地板与不锈钢板之间填充陶瓷纤维，有车下吊挂设备的地方不锈钢板上开工艺孔，车下设备安装座与不锈钢板间涂打防火密封胶。此结构中的不锈钢板可对火焰进行阻挡，陶瓷纤维可对热量进行隔绝，保证地板的完整性与隔热性。
2 间壁结构防火
2.1 间壁防火结构分析及优化
按照BS 6853：1999防火标准[1]：间壁耐火测试试验应垂直满标进行。间壁结构[3]应满足20 min的完整性与隔热性测试要求，背火面平均温度满足不超过250℃、任意点不超过300℃的要求。
城轨车辆间壁一般包括司机室后端墙和电气柜间壁，其中司机室后端墙包括左右端墙组成、门上板组成、通道隔门组成、电气柜检查门组成等。电气柜间壁一般为铝蜂窝或者玻璃钢结构，一侧与车体侧墙固定，另一侧在贯通道处与车体端墙固定，上部与门上板固定，间壁下方设置踢脚板，间壁上设置电气柜检查门。
司机室后端墙是司机室与客室间的主要分隔物，电气柜间壁客室与电气柜间的主要分隔物，为防止发生火灾时，燃烧气体串入客室，应保证间壁的密闭性。经分析传统地铁间壁结构防火能力缺点如下：第一，铝蜂窝复合结构成型时一般采用胶粘的形式，很多胶粘剂不能耐高温，着火时随温度的升高复合结构易失效从而造成剥离；第二，着火时受火面温度易升高到铝的熔点660℃，铝蜂窝结构会因熔化而失效；第三，存在多处极易透火薄弱点，如通道隔门与门框、电气柜检查门与门框、左右端墙与车体的间隙、铝型材通风格栅、部分通道隔门上设置的猫眼等。
要想达到标准中完整性与隔热性的要求，间壁结构防火设计需进行优化。第一，一般铝蜂窝胶粘剂的耐受温度都在200℃以下，为确保面板背板与蜂窝芯受热时不剥离，应采用耐高温的胶粘剂；第二，铝蜂窝背板应采用熔点温度高的不锈钢板；第三，通道隔门与门框、通道隔门与地板、门上板与左右端墙、电气柜检查门与门框、左右端墙与车体等多处间隙粘接防火膨胀胶条，发生火灾时胶条遇热膨胀阻断各预留间隙，防止火灾蔓延到客室侧；第四，格栅通风口两侧设置防火膨胀胶条，发生火灾时，胶条遇热膨胀阻断通风口，防止火灾蔓延；第五，通道门上的猫眼等可透视玻璃，采用夹层耐高温防火玻璃，此种玻璃在发生火灾时向火面玻璃遇高温会爆炸，但中间防火夹层遇热会发泡膨胀，形成防火胶层阻断火焰传播；第六，在门锁与电气柜门板的锁孔的间隙中填充防火胶，防止烟气的溢出；第七，如图1所示，在玻璃钢（或铝蜂窝）电气柜间壁内侧涂一层耐高温胶，然后再用纤维销钉和压紧盘固定一层铝箔六面包覆的陶瓷纤维以阻止热量的传播，高温胶遇热膨胀形成隔热层，阻断火焰向客室侧传播。
3其他车内结构防火设计
3.1 避免烟囱效应
车辆设计时车体与内装间的空腔用不易燃的绝缘物料（隔音隔热材料陶瓷纤维板）完全填充，以免空气流向顶板的任一空隙，造成“抽吸作用”或“烟囱效应”，使墙壁的空心处与顶板的任何空心处“相通”。
3.2 避免形成火源藏匿处
客室内不允许设置开口向上的、装在天花板和墙壁之间的热源，不允许设置内藏式灯。
3.3 避免可燃物积累
从车辆结构设计上已考虑避免可燃物的积累并便于清洁。例如：（1）车辆运行过程中保证车辆内部为10 Pa以上的正压，以避免灰尘等进入；（2）将向上的面设计为光滑或拱形的，以减少灰尘或垃圾依靠重力在相应面上的自然积累；（3）客室电气柜、空调柜等设计带钥匙的柜门，以避免乘客随手将垃圾等扔入柜中。
4 结束语
本文对城轨车辆内装结构防火进行了全方位的论述，从防火结构、材料等方面提出了一些改进措施，部分防火结构的设计也在生产中得到了验证和实践。城轨车辆地板、间壁等其他结构虽各有特点，但设计时在满足功能、强度、美观的前提下，还应充分考虑结构防火等涉及紧急情况下安全逃生因素。本文从设计的源头抓起，认真考虑涉及乘客安全的问题，对于合理设计车辆内装结构，提升城轨车辆的整体设计制造水平具有重要意义。
参考文献：
[1]刘小霞，黄雪飞，陈煜，et al.浅谈地铁车辆防火安全控制[J].中国高新技术企业，2014（1）：119-121.
[2]张瑞丽，张琳.城市轨道列车中地板结构的防火能力比较[J].铁道机车车辆，2011，31（4）：75-79.
[3]岳立明.地铁车辆间壁防火结构探讨[J].科技展望，2014（22）.
论文作者:相恒刚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/18
标签：结构论文; 地板论文; 车体论文; 车辆论文; 蜂窝论文; 客室论文; 电气论文; 《基层建设》2019年第5期论文;