基于歐盟軌道車輛防火標(biāo)準(zhǔn)的高速動(dòng)車組乘客座椅防火性能研究

孫勇+夏春晶+喬新瑞

摘 要：介紹EN 45545-2對(duì)于軌道車輛乘客座椅整椅防火測(cè)試方法和評(píng)價(jià)參數(shù)，采取兩種不同防火設(shè)計(jì)的典型乘客座椅按照EN 45545-2進(jìn)行整椅燃燒試驗(yàn)，分析測(cè)試結(jié)果與防火設(shè)計(jì)的關(guān)系，為廣大車輛和乘客座椅設(shè)計(jì)人員提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：軌道車輛 防火保護(hù) 乘客座椅

中圖分類號(hào)：U270.4-65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（a）-0080-03

2013年3月，歐盟軌道車輛防火安全標(biāo)準(zhǔn)EN 45545[1]系列正式發(fā)布，3年過渡期之后，與之有沖突的歐盟國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將廢止，根據(jù)歐洲軌道車輛最新互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范TSIs （EU）No 1302-2014[2]的要求，從2018年1月1日起，所有歐盟TEN線路的車輛，內(nèi)飾材料防火要求需要滿足EN 45545的有關(guān)規(guī)定，當(dāng)前過渡期，材料供應(yīng)商及車輛制造廠可以逐步引入EN 45545標(biāo)準(zhǔn)。值得關(guān)注的是，乘客座椅作為高速動(dòng)車組車輛內(nèi)裝中重要的設(shè)備之一，座椅中含有大量的非金屬材料，如面料、擋火層、彈性填充材料、塑料扶手、塑料桌板、搭扣布等，其火災(zāi)載荷超過整體車輛的30%，是控制車輛火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵產(chǎn)品之一。該文通過系統(tǒng)的介紹EN 45545-2針對(duì)整體座椅的防火要求，采取兩種不同防火設(shè)計(jì)的典型乘客座椅按照EN 45545-2進(jìn)行整椅燃燒試驗(yàn)，為國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)工程技術(shù)人員提供指導(dǎo)。

1 EN 45545-2整體座椅防火測(cè)試方法及評(píng)價(jià)參數(shù)概述

在EN 45545-2表2中，整體座椅阻燃要求按照R18執(zhí)行，測(cè)試按照EN 45545-2附錄A、附錄B和ISO/TR 9705-2[3]執(zhí)行。

1.1 EN 45545-2座椅覆蓋材料標(biāo)準(zhǔn)破壞試驗(yàn)

乘客座椅在實(shí)際使用中，可能存在意外或者人為的破壞，導(dǎo)致內(nèi)部的彈性填充材料直接暴露在外，增大火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，為了最大限度地評(píng)價(jià)乘客座椅阻燃性能，一般要求座椅按照特定的程序?qū)Ω采w材料進(jìn)行破化后執(zhí)行燃燒測(cè)試。

取代表性的300 mm×450 mm的樣品（包括面料，覆蓋材料，填充材料等）如果實(shí)際使用中厚度大于50 mm，樣品厚度取50 mm，如果實(shí)際使用中厚度不超過50 mm，取實(shí)際使用厚度，按照?qǐng)D1的要求進(jìn)行切割試驗(yàn)，切割試驗(yàn)完成后，檢查每一層覆蓋材料是否存在50 mm連續(xù)的割穿。

針對(duì)割穿超過50 mm長(zhǎng)度的每一層，在整椅燃燒測(cè)試前，按照?qǐng)D1（c）對(duì)每層割穿并卷起采取大頭針固定。注意，如果是采取粘貼的方式固定在底材上，且無法在不破化底材的情況下撕開，此時(shí)，僅僅切穿而不用卷起。

1.2 EN 45545-2整椅燃燒試驗(yàn)

整椅座位和靠背完成標(biāo)準(zhǔn)破壞后，在特定的火源作用下進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，通過燃燒過程中熱釋放速率峰值和平均熱釋放速率來評(píng)價(jià)成品座椅的燃燒特性。測(cè)試過程示意圖見圖2。

（1）火源，方形氣體燃燒器，99%的丙烷，流量（151±5）mg/s，熱輸出約（7±1）kW，點(diǎn)火時(shí)間180 s。

（2）測(cè)試過程概要。

將完成標(biāo)準(zhǔn)破壞試驗(yàn)的整體座椅安裝在指定位置。

打開相關(guān)設(shè)備，調(diào)整通風(fēng)流量為（0.6±0.05）m3/s（整個(gè)測(cè)試過程保持在0.5～0.7 m3/s之間）。

調(diào)整燃燒器與座椅的相對(duì)位置，以達(dá)到燃燒器與座位、靠背的距離，以及燃燒器對(duì)坐面的作用力100 g的要求。

開啟記錄系統(tǒng)和時(shí)間，60 s后點(diǎn)燃在副位置上的燃燒器，在30 s內(nèi)調(diào)整流量到指定值（（151±5）mg/s）。

120 s時(shí)，旋轉(zhuǎn)燃燒器到測(cè)試位置，并點(diǎn)火直到300 s（點(diǎn)火時(shí)間180 s），之后將燃燒器轉(zhuǎn)到副位置并在15 s內(nèi)熄滅。

測(cè)試持續(xù)直到1 500 s，關(guān)閉自動(dòng)記錄系統(tǒng)，測(cè)試結(jié)束。

1.3 EN 45545-2整椅燃燒合格判據(jù)

EN 45545-2整椅燃燒合格判據(jù)如表1所示。

2 典型座椅EN 45545-2 整椅測(cè)試

2.1 樣品信息

樣品信息如表2所示。

2.2 A樣品EN 45545-2整椅測(cè)試結(jié)果

按照EN 45545-2規(guī)定的整椅試驗(yàn)程序，采取7 kW的方形丙烷火焰點(diǎn)火源，對(duì)切開的座椅座位區(qū)點(diǎn)火180 s，監(jiān)控整個(gè)測(cè)試過程的熱釋放速率、火焰高度和火焰蔓延情況，測(cè)試結(jié)果如表3所示，測(cè)試過程熱釋放速率曲線如圖3所示。

從表3和圖3看，樣品A座椅隨測(cè)試開始，由于引火源的作用，座椅被點(diǎn)燃，180 s火源作用后，座椅熱釋放快速下降，在30 s內(nèi)接近0，說明燃燒基本全部熄滅，整體座椅防火設(shè)計(jì)滿足EN 45545-2整椅阻燃要求，測(cè)試后，防火氈保持完整，對(duì)坐墊和靠墊海綿起到有效的保護(hù)作用。

2.3 B樣品EN 45545-2整椅測(cè)試結(jié)果

典型座椅B采取EN 45545-2對(duì)整體座椅進(jìn)行燃燒測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表4所示，測(cè)試過程熱釋放速率曲線如圖4所示。

從表4和圖4可以得出，樣品B座椅按照EN 45545-2進(jìn)行整椅測(cè)試，7kW方形火源作用下，60 s內(nèi)座位區(qū)海綿快速引燃，隨后蔓延至靠背海綿，在180 s的點(diǎn)火時(shí)間內(nèi)，整個(gè)座椅完成燃燒，考慮到安全因素，測(cè)試于4 min13 s強(qiáng)制熄滅。主要原因是，B座椅未設(shè)計(jì)相應(yīng)的防切割層和防火氈，海綿直接暴露在火源下，導(dǎo)致快速引燃。測(cè)試過程的圖片如圖5所示。

從樣品A和樣品B的測(cè)試結(jié)果看，A座椅整椅測(cè)試合格，B座椅整椅測(cè)試不合格。在設(shè)計(jì)上兩者最大的差異是A座椅設(shè)置了防火氈，而B座椅未設(shè)置防火氈，A座椅在點(diǎn)火源覆蓋區(qū)域采取防火氈保護(hù)海綿，海綿僅僅在火源作用時(shí)出現(xiàn)了局部的融化和燃燒，且隨火源熄滅后，逐漸熄滅，而B座椅，未采取防火氈保護(hù)，海綿直接暴露在火源下，引燃后無法自熄，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。

然而，如果防火氈被人為破壞，海綿失去相關(guān)的防火保護(hù)，或者實(shí)際車輛的引火源遠(yuǎn)大于測(cè)試火源，如行李著火等，或者起火位置處于座椅靠背后部，該A座椅仍具有極大的火災(zāi)隱患，有必要采取具有一定阻燃性能的填充材料。

3 結(jié)論

（1）介紹了EN 45545-2對(duì)整椅測(cè)試的測(cè)試方法和合格要求。

（2）對(duì)典型座椅A和B進(jìn)行整椅燃燒性能測(cè)定，帶有防火氈的樣品A滿足整椅燃燒性能要求，而未設(shè)計(jì)防火氈的樣品B不滿足整椅燃燒性能要求。

（3）防火氈對(duì)于座椅海綿起到有效的防護(hù)包含，但在設(shè)計(jì)過程中只有防火氈對(duì)易燃材料形成完整保護(hù)，才能真正降低座椅做車輛中的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] EN 45545-2：2013 Railway applications - Fire protection on railway vehicles –Part 2： Requirements for fire behavior of materials and components[Z].

[2] TSIs （EU） No 1302-2014 concerting a technical specification for interoperability relating to the“rolling stock–locomotives and passenger rolling stock” subsystem of the rail system in the European Union[Z].

[3] ISO/TR 9705-2：2001 Reaction-to-fire tests - Full-scale roomtests for surface products - Part 2：Technical background and guidances[Z].