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[摘 要]随着我国城市化进程的发展，城市人口增多，交通压力日益严峻，各大城市开始大力发展地铁轨道交通。但是，地铁车辆的火灾事故危害性却不容小觑。因此，需要采取有效地措施遏止火势蔓延，降低火灾损失，并将车内主要材料燃烧释放的热量、烟毒性控制在可接受的范围之内。基于此，文章就地铁车辆防火设计思路进行简要的分析。
[关键词]地铁车辆；防火设计；措施
中图分类号：X932 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2018）05-0350-01
1.地铁车辆火灾的成因
1.1 因设計缺陷而引发的火灾
（1）电气设计缺陷火灾，如电线型号与用电设备功率不匹配，因过载发热而引起的火灾，或因电线固定不牢，长期运行过程中产生摩擦破损造成短路而引发的火灾，或电线老化引起的火灾等。由于列车车厢内所有用电设备的电线均布置在相对隐蔽的空间内，因此由电气短路或故障造成的火灾不易被发现，隐患潜伏时间长且烟雾浓度低，且不易被探测。
（2）机械设计缺陷火灾，如机械部件长期相互摩擦发热引发火灾，或机械传动装置负荷过载产生的火灾等。处于过载状态的机械部件磨损严重，若不注重检修和保养，机械负荷过载会产生火患，引发火灾。
1.2 人为纵火引发的火灾
人为纵火和人为破坏是诱发车厢火灾的危险因素之一，由于地铁列车的人员流动性大、密度高，给防火安全管理工作带来很大的困难，因此，此类破坏行为突然性强、防范困难，安全风险较大。
对于地铁列车车厢火灾，主要以电气、机械故障及人为纵火引发火灾为主，因此，在地铁车辆设计过程中，要针对上述原因引起的火灾进行重点防范和规避，使车辆发生火灾的风险处于一个相对较低的水平。
2.地铁车辆防火安全设计
地铁车辆防火贯穿于车辆的研发设计、制造及运营管理的整个过程之中。地铁车辆防火设计方案如图1所示，首先从材料、结构设计两方面考虑如何防止火灾发生，其次在车辆上配置一定的防火辅助措施，一旦发生火灾，便可启动火灾报警、灭火系统、应急疏散等一系列安全预案，以减少人员伤亡及财产损失。
2.1 制定防火标准
国内轨道车辆防火标准可以借鉴国外发达国家的编制要求、试验方法和技术指标等，与发达国家轨道车辆防火体系接轨。可以建立以下标准：《轨道车辆防火与安全》、《轨道车辆非金属材料阻燃要求》和《轨道车辆电器设备非金属材料阻燃要求》。
《轨道车辆防火与安全》是总则，规定车辆防火等级、防火安全与目标。对车体、内装、电器设备、可燃气体和液体设备的预防性安全设计提出总体要求，对预防性辅助设施、应急疏散及救援措施作出规定。
《轨道车辆非金属材料阻燃要求》在总则的引导下，按车辆防火等级和使用部位确定材料的防火指标，包括：燃烧性、烟密度、滴落物等级和气体毒性，对小部件、复合材料也要作出规定。
《轨道车辆电器设备非金属材料阻燃要求》规定“点”火源所用非金属材料的阻燃要求，防止电路起火是车辆防火的关键。
2.2 地铁车辆结构防火
在进行车辆结构防火设计时，需要考虑到以下四点：（1）增加人为纵火的难度；（2）防止由于技术故障或由于热量没有散出而引起的火灾；（3）电气设备、装运可燃气体或液体设备设置要求；（4）防火隔离区设置要求。
对于车辆结构防火设计，在DIN5510-4标准中均有详细说明，本文不再赘述，关于车辆结构耐火试验，在DIN5510中并未提出相关要求。在国内地铁车辆项目中，一般借鉴BS476-20/22等建筑中的耐火试验标准，根据规定的火灾试验程序，对地板、隔墙等结构进行试验，从而评估结构在火灾中的完整性和隔热性，并根据此试验评估，得出有效救援时间，确定合理疏散方案。
2.3 防火涂料及其施工工艺
2.3.1 防火涂料
防火涂料又称阻燃涂料，属于特种涂料范畴，它分膨胀型和非膨胀型两类，目前车辆防火设计时选用的是膨胀型防火涂料。膨胀型防火涂料施用于车体表面上，可在一定的时间内阻止燃烧、减缓火焰蔓延传播速度，后期燃烧时产生的烟少、无毒、阻燃效果优良，用以提高车体的耐火能力。
防火涂层结构分为防火涂料底漆、防火涂料、防火涂料面漆。底漆为环氧连接漆，提供防火涂层良好的附着力。防火涂料为丙烯酸防火涂层，遇热反应，快速膨胀，形成一层碳化层，在基材与高温环境之间起到绝热保温层的作用。面漆为丙烯酸聚氨酯，保护防火涂料免受湿气、阳光等的负面影响，提供一个美观的装饰表面、减少污垢与灰尘堆积。
2.3.2 防火涂料阻燃原理
（1）防火涂料的原料使用和涂层进行了难燃或不燃设计，涂层遇火受热后，可通过熔融、聚合物组分的分解发生大幅度的膨胀，成分炭化等物理、化学作用吸收了大量热量，隔断和抵消了一部分热能向被保护基材的传导，从而延缓了车体地板的受热、变形、受损过程；（2）防火涂料遇火受热后，其组分中的聚磷酸铵-三聚氰胺-季戊四醇阻燃体系可分解出不燃性的惰性气体，阻隔和稀释了氧气，对燃烧的进一步发展起到了抑制作用；（3）防火涂料遇热可释放出活性自由基，通过与有机自由基的结合，可终止或减缓燃烧的蔓延；（4）遇热膨胀的涂层，可形成众多的、中空的膨胀碳层，对基材形成了封闭，隔热隔氧从而阻止了车辆的燃烧。
2.4 灭火装置
国内地铁车辆，在每节车厢内设置至少两个灭火器，一旦车厢内发生火灾，乘客可以按照灭火器标签上的使用说明，操作灭火器进行灭火，控制火势的发展。随着自动灭火系统技术的发展，地铁车辆开始尝试采用此项新技术来应对车厢内的火灾，自动灭火系统一般采用高压细水雾系统，在“细水雾”灭火系统当中，其主要是对压力利用从而使得水流过专用细水雾喷头然后形成细小的雾滴从而达到灭火的目的。目前沈阳地铁1号线列车已经配备此项技术，这项地铁灭火领域具有前瞻性的技术，为地铁火灾防范提供了新思路。
2.5 逃生设施
为了保证在车辆发生火灾后，乘客能够快速顺利地进行疏散，在车辆设计过程中充分考虑紧急出口的设计，一般来说，车门是最好的紧急出口，所有的疏散工作一般优先通过车门完成。通过客室门进行疏散，司机可以通过司机操控面板对客室车门进行集控打开操作，但如果由于火灾导致电路故障或其他原因导致司机无法完成车门打开操作时，乘客可通过车门的紧急解锁装置手动开门，以便尽快的逃生。
在特殊情况下，可能无法通过客室门完成疏散工作，乘客亦可通过紧急逃生窗进行逃生，地铁车辆的车窗一般采用双层中空安全玻璃，所有的车窗均可作为紧急逃生窗。在每节车厢中设置至少两个紧急破窗锤，在紧急情况下，乘客可以使用紧急破窗锤击碎玻璃，由于车窗采用的是安全玻璃，击碎后的玻璃变成细小的粉末，不会对乘客造成二次伤害，保证乘客能够通过逃生窗顺利的进行疏散。
综上所述，地铁车辆防火安全工作是安全行车的重要组成部分，对于车辆的火灾风险，需要通过采取多方措施使其降至最低。因此，为了轨道车辆得到更优化的综合性能，我们还需根据城轨车辆的具体情况，结合先进的防火标准，选择多功能、环保及寿命长的材料，使车辆性能满足舒适环保与安全的要求。
参考文献
[1] 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+106.
[2] 乔新瑞.国内外轨道交通车辆防火标准的对比分析[J].企业技术开发，2016，35（25）：46-49.
[3] 傅荣生，林勇河.轨道交通运用库与上盖开发防火设计思路[J].消防科学与技术，2016，35（09）：1247-1249.
[关键词]地铁车辆；防火设计；措施
中图分类号：X932 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2018）05-0350-01
1.地铁车辆火灾的成因
1.1 因设計缺陷而引发的火灾
（1）电气设计缺陷火灾，如电线型号与用电设备功率不匹配，因过载发热而引起的火灾，或因电线固定不牢，长期运行过程中产生摩擦破损造成短路而引发的火灾，或电线老化引起的火灾等。由于列车车厢内所有用电设备的电线均布置在相对隐蔽的空间内，因此由电气短路或故障造成的火灾不易被发现，隐患潜伏时间长且烟雾浓度低，且不易被探测。
（2）机械设计缺陷火灾，如机械部件长期相互摩擦发热引发火灾，或机械传动装置负荷过载产生的火灾等。处于过载状态的机械部件磨损严重，若不注重检修和保养，机械负荷过载会产生火患，引发火灾。
1.2 人为纵火引发的火灾
人为纵火和人为破坏是诱发车厢火灾的危险因素之一，由于地铁列车的人员流动性大、密度高，给防火安全管理工作带来很大的困难，因此，此类破坏行为突然性强、防范困难，安全风险较大。
对于地铁列车车厢火灾，主要以电气、机械故障及人为纵火引发火灾为主，因此，在地铁车辆设计过程中，要针对上述原因引起的火灾进行重点防范和规避，使车辆发生火灾的风险处于一个相对较低的水平。
2.地铁车辆防火安全设计
地铁车辆防火贯穿于车辆的研发设计、制造及运营管理的整个过程之中。地铁车辆防火设计方案如图1所示，首先从材料、结构设计两方面考虑如何防止火灾发生，其次在车辆上配置一定的防火辅助措施，一旦发生火灾，便可启动火灾报警、灭火系统、应急疏散等一系列安全预案，以减少人员伤亡及财产损失。
2.1 制定防火标准
国内轨道车辆防火标准可以借鉴国外发达国家的编制要求、试验方法和技术指标等，与发达国家轨道车辆防火体系接轨。可以建立以下标准：《轨道车辆防火与安全》、《轨道车辆非金属材料阻燃要求》和《轨道车辆电器设备非金属材料阻燃要求》。
《轨道车辆防火与安全》是总则，规定车辆防火等级、防火安全与目标。对车体、内装、电器设备、可燃气体和液体设备的预防性安全设计提出总体要求，对预防性辅助设施、应急疏散及救援措施作出规定。
《轨道车辆非金属材料阻燃要求》在总则的引导下，按车辆防火等级和使用部位确定材料的防火指标，包括：燃烧性、烟密度、滴落物等级和气体毒性，对小部件、复合材料也要作出规定。
《轨道车辆电器设备非金属材料阻燃要求》规定“点”火源所用非金属材料的阻燃要求，防止电路起火是车辆防火的关键。
2.2 地铁车辆结构防火
在进行车辆结构防火设计时，需要考虑到以下四点：（1）增加人为纵火的难度；（2）防止由于技术故障或由于热量没有散出而引起的火灾；（3）电气设备、装运可燃气体或液体设备设置要求；（4）防火隔离区设置要求。
对于车辆结构防火设计，在DIN5510-4标准中均有详细说明，本文不再赘述，关于车辆结构耐火试验，在DIN5510中并未提出相关要求。在国内地铁车辆项目中，一般借鉴BS476-20/22等建筑中的耐火试验标准，根据规定的火灾试验程序，对地板、隔墙等结构进行试验，从而评估结构在火灾中的完整性和隔热性，并根据此试验评估，得出有效救援时间，确定合理疏散方案。
2.3 防火涂料及其施工工艺
2.3.1 防火涂料
防火涂料又称阻燃涂料，属于特种涂料范畴，它分膨胀型和非膨胀型两类，目前车辆防火设计时选用的是膨胀型防火涂料。膨胀型防火涂料施用于车体表面上，可在一定的时间内阻止燃烧、减缓火焰蔓延传播速度，后期燃烧时产生的烟少、无毒、阻燃效果优良，用以提高车体的耐火能力。
防火涂层结构分为防火涂料底漆、防火涂料、防火涂料面漆。底漆为环氧连接漆，提供防火涂层良好的附着力。防火涂料为丙烯酸防火涂层，遇热反应，快速膨胀，形成一层碳化层，在基材与高温环境之间起到绝热保温层的作用。面漆为丙烯酸聚氨酯，保护防火涂料免受湿气、阳光等的负面影响，提供一个美观的装饰表面、减少污垢与灰尘堆积。
2.3.2 防火涂料阻燃原理
（1）防火涂料的原料使用和涂层进行了难燃或不燃设计，涂层遇火受热后，可通过熔融、聚合物组分的分解发生大幅度的膨胀，成分炭化等物理、化学作用吸收了大量热量，隔断和抵消了一部分热能向被保护基材的传导，从而延缓了车体地板的受热、变形、受损过程；（2）防火涂料遇火受热后，其组分中的聚磷酸铵-三聚氰胺-季戊四醇阻燃体系可分解出不燃性的惰性气体，阻隔和稀释了氧气，对燃烧的进一步发展起到了抑制作用；（3）防火涂料遇热可释放出活性自由基，通过与有机自由基的结合，可终止或减缓燃烧的蔓延；（4）遇热膨胀的涂层，可形成众多的、中空的膨胀碳层，对基材形成了封闭，隔热隔氧从而阻止了车辆的燃烧。
2.4 灭火装置
国内地铁车辆，在每节车厢内设置至少两个灭火器，一旦车厢内发生火灾，乘客可以按照灭火器标签上的使用说明，操作灭火器进行灭火，控制火势的发展。随着自动灭火系统技术的发展，地铁车辆开始尝试采用此项新技术来应对车厢内的火灾，自动灭火系统一般采用高压细水雾系统，在“细水雾”灭火系统当中，其主要是对压力利用从而使得水流过专用细水雾喷头然后形成细小的雾滴从而达到灭火的目的。目前沈阳地铁1号线列车已经配备此项技术，这项地铁灭火领域具有前瞻性的技术，为地铁火灾防范提供了新思路。
2.5 逃生设施
为了保证在车辆发生火灾后，乘客能够快速顺利地进行疏散，在车辆设计过程中充分考虑紧急出口的设计，一般来说，车门是最好的紧急出口，所有的疏散工作一般优先通过车门完成。通过客室门进行疏散，司机可以通过司机操控面板对客室车门进行集控打开操作，但如果由于火灾导致电路故障或其他原因导致司机无法完成车门打开操作时，乘客可通过车门的紧急解锁装置手动开门，以便尽快的逃生。
在特殊情况下，可能无法通过客室门完成疏散工作，乘客亦可通过紧急逃生窗进行逃生，地铁车辆的车窗一般采用双层中空安全玻璃，所有的车窗均可作为紧急逃生窗。在每节车厢中设置至少两个紧急破窗锤，在紧急情况下，乘客可以使用紧急破窗锤击碎玻璃，由于车窗采用的是安全玻璃，击碎后的玻璃变成细小的粉末，不会对乘客造成二次伤害，保证乘客能够通过逃生窗顺利的进行疏散。
综上所述，地铁车辆防火安全工作是安全行车的重要组成部分，对于车辆的火灾风险，需要通过采取多方措施使其降至最低。因此，为了轨道车辆得到更优化的综合性能，我们还需根据城轨车辆的具体情况，结合先进的防火标准，选择多功能、环保及寿命长的材料，使车辆性能满足舒适环保与安全的要求。
参考文献
[1] 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+106.
[2] 乔新瑞.国内外轨道交通车辆防火标准的对比分析[J].企业技术开发，2016，35（25）：46-49.
[3] 傅荣生，林勇河.轨道交通运用库与上盖开发防火设计思路[J].消防科学与技术，2016，35（09）：1247-1249.