轨道交通车辆用电缆的阻燃性_孙正华
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中欧轨道交通机车用电线电缆防火性能的标准比对
标准比对中欧轨道交通机车用电线电缆防火性能的标准比对■ 万修芹1,2 刘驰宇1,2 刘 博1,2 吴莉莉1,2 孔高祥1,2 于虎娜1〔1. 山东省产品质量检验研究院；2. 国家消防及阻燃产品质量检验检测中心（山东）〕摘 要：随着轨道交通建设的不断推进，轨道交通机车用电线电缆的防火性能成为关注焦点。
本文以国际标准EN 45545-2：2020和国内相关标准（如GB/T 12528-2008、GB/T 19666-2019、TB/T 1484系列标准）为比对基准，从测试项目、测试方法和指标要求等方面对轨道交通机车用电线电缆防火性能进行了分析。
结果表明，我国标准未明确防火等级划分，相比EN 45545-2：2020，我国标准对性能指标要求相同或更高；在测试项目和方法上，国内外标准基本一致，但在产烟毒性测试方法上存在差异。
建议我国标准修订加强防火等级划分和规范，促进与国际标准接轨，推动我国轨道交通机车用材料的规范化和标准化发展。
关键词：轨道交通，机车，电线电缆，防火，标准比对DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.05.032Comparison of Standards on Fireproof Performance of Wires and Cables for Rail Locomotives in China and EuropeWAN Xiu-qin1,2 LIU Chi-yu1,2 LIU Bo1,2 WU Li-li1,2 KONG Gao-xiang1,2 YU Hu-na1（1. Shandong Institute for Product Quality Inspection;2. National Inspection and Testing Center for Fire and Flame-retardant Product, Shandong）Abstract:With the continuous development of construction of rail traffi c, the fi reproof performance of wires and cables for rail locomotives has become a spotlight. This paper conducts an analysis of the fi reproof performance of wires and cables for rail locomotives, comparing international standard EN 45545-2:2020 and relevant Chinese standards (such as GB/T 12528-2008, GB/T 19666-2019 and TB/T 1484 series), from the aspects of testing projects, testing methods, and indicators. The key fi ndings are as follows: Chinese standards lack of a clear fi reproof grading system; standards in China have the same or higher requirements, compared to EN 45545-2:2020; standards at home and abroad are basically the same in terms of testing projects and methods, but are different in the testing method for smoke toxicity. The paper proposes the revision of Chinese standards to enhance the grading and regulation of fi re resistance, promote alignment with international standards, and boost the standardized development of materials for rail locomotives in China.Keywords: rail traffi c, locomotive, wire and cable, fi re resistance, standard comparison0 引 言当今轨道交通建设已经成为基础建设的重要组成部分，建成后的轨道交通将极大提高城市通勤上限，提升城市通勤效率，稳定、安全、可靠的轨道交通机车是社会和人民关注的重点。
浅析地铁和轨道交通重点工程用无卤低烟阻燃B1级电缆高效加工方法
浅析地铁和轨道交通重点工程用无卤低烟阻燃B1级电缆高效加工方法摘要：地铁和轨道交通等人口密集的场所采用常规的阻燃电缆已经不能满足安全要求,需要采用B1级高阻燃电缆.以达到更好的阻燃防火效果。
本文着重介绍无卤低烟阻燃B 1 级电缆的高效加工方法，解决产品量产的问题。
关键词：无卤低烟阻燃 B1级电缆高效加工方法引言近年来，我国地铁和轨道交通重点工程迅猛发展，特别是在成都，地铁建设如火如荼，而地铁和轨道交通重点工程基本上都是人员密集的场所，一旦发生火灾，将导致人民人身和财产安全事故。
传统阻燃电缆广泛地采用含卤聚合物和含卤阻燃剂组合而成的混合物，发生火灾后电缆燃烧会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性的气体，这些烟雾和气体不符合绿色低碳要求，还会妨碍救火工作和人员疏散，并会腐蚀仪器和设备。
因此，研发一种适用于地铁和轨道交通用高性能电缆势在必行。
一、问题的提出根据最新版DGJ 08-2048-2016 《民用建筑电气防火设计规程》和GB 50016-2018《建筑设计防火规范》要求，人员密集的公共场所电线电缆燃烧性能应选用燃烧性能B1级、产烟毒性为t1级、燃烧滴落物/微粒等级为d1级，无卤低烟绿色环保的耐火型电缆成为新产品开发的一个重要方向，而四川新蓉电缆有限责任公司正是看准了这一产品的市场前景，开发了一系列了产品，并专门设计研发了新建、扩建地铁和轨道交通重要工程用无卤低烟阻燃B1级电缆。
虽然研制过程比较顺利，在进行小试和中试中却出现了问题。
无卤低烟阻燃B1级电缆护套的机械性能存在缺陷，加工过程中护套断裂伸长率有明显下降，实际测试在130%～150%，而标准要求不小于125%，加工裕度较小，同时由于阻燃添加剂的增加，护套材料密度明显增加，挤出性能有所下降，导致生产效率降低，在加工中易出质量事故，生产效率低，造成人力物力的浪费，对实现量产目标产生很大影响。
二、高效加工要求按照GB/T 12706.1-2008 额定电压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件第1部分：额定电压1kV(Um=1.2kV)和3kV(Um=3.6kV)电缆标准设计生产，电缆B1级特殊性能满足GB 31247-2014 电缆及光缆燃烧性能分级要求。
阻燃B1_级城市轨道交通信号电缆的研制
- 80 -工 业 技 术传统无卤低烟阻燃电缆及试验方法标准仅考虑电缆本体的不燃性、烟气腐蚀性和烟气透光性，忽略了电缆燃烧时的热释放过程、烟气释放过程、燃烧增长速率、燃烧滴落物以及烟气毒性等特性。
根据地铁本身的独有特点，一旦起火，容易造成火势蔓延扩大和有毒浓烟的产生，不仅会威胁乘客的生命安全，还会给疏散和救援工作造成较大困难。
目前，公众对消防安全越来越重视，我国公安部引进借鉴欧盟CPR 建筑指令并制定了GB 31247—2014《电缆及光缆燃烧性能分级》[1]国家标准，其中非矿物质绝缘电缆的最高等级为B 1级。
目前阻燃B 1级城市轨道交通信号电缆没有统一的行标或国家标准，各生产商之间的技术标准又不尽相同，主要以符合GB/T 19666—2019《阻燃和耐火电线电缆或光缆通则》[2]的A 类为主。
随着《电缆及光缆燃烧性能分级》GB 31247—2014的推出，阻燃B 1级城市轨道交通信号电缆的研发势在必行。
1 性能要求根据GB 31247—2014《电缆及光缆燃烧性能分级》标准要求，研发的阻燃B 1级城市轨道交通信号电缆的燃烧性能、燃烧滴落物、烟气毒性、腐蚀性能及电气性能等指标应满足的要求见表1和表2。
2 阻燃基本原理燃烧是一个复杂的过程，但归纳一下必须符合3个要素，即可燃物、助燃物（空气）和温度（着火点），缺一不可。
缺失任何一个要素，燃烧现象即会终止。
如果持续发生，必须有产生火焰的自由基物反应。
因此持续燃烧的要素为可燃物+阻燃物+温度+自由基物反应（3+1模式）。
自由基物的反应也是材料在燃烧过程中的气相反应，即聚合物受热分解并释放热量。
在材料持续燃烧中，如果能切断自由基物的反应，则无热释放量反馈给基材，燃烧即会中断。
反馈给可燃性基材热量大小将直接表现为燃烧过程的剧烈程度。
阻燃的理念就是阻碍和减少可燃性基材在燃烧过程中热释放量，使其达到最小化。
3 设计方案根据使用场景的不同，阻燃B 1级城市轨道交通信号电缆分为综合护套和铝护套2种结构。
低烟无卤阻燃长大编动车组用电力电缆[实用新型专利]
![低烟无卤阻燃长大编动车组用电力电缆[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/91399ac4e2bd960591c677ba.png)
专利名称：低烟无卤阻燃长大编动车组用电力电缆
专利类型：实用新型专利
发明人：孙正华,龙明银,张国平,邹叔平,余大谋,曲巍,陈怡忠申请号：CN200920066778.7
申请日：20090112
公开号：CN201397702Y
公开日：
20100203
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及电缆技术领域，具体涉及一种低烟无卤阻燃长大编动车组用电力电缆。
包括绝缘层、导体，其具体连接关系为：导体外面包裹一层超薄的绝缘层。
本电缆的长期允许工作温度范围为－40℃到125℃，机械性能好，传输的电能多，绝缘层断裂伸长率(增长的长度与原来长度的百分比)达到350％以上，尺寸小，重量轻、配线密度大，耐油、耐燃烧，能在油污染环境中传输电能，具有低烟无卤特性，为环保产品。
特别适用于高速运行的列车。
申请人：上海南洋电材有限公司
地址：201615 上海市松江区九亭镇
国籍：CN
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轨道交通车辆用电缆的阻燃性_孙正华
孙正华
(上海南洋电材有限公司 , 201615, 上海 ∥总工程师)
摘 要 介绍了轨道交通车辆所 配置电缆必备的阻燃特性 。 当车辆遭受可能发生的火灾事故 时 , 若电缆阻燃安全性 能达 标 , 可在整体上减少对车 辆本身 及乘员 的损伤 和伤 害 , 并 直 接或间接地为乘员的及 时逃生提供机会 。 关键词 轨道交通车辆 ;电缆 ;阻 燃性 中图分类号 T M 246:U 27
参考文献
[ 1] BS 6853 :1999 Code of p ractice f or fi re p recaut ions in t he desig n and const ructi on of pass enger carryi ng trains[ S] .
前述阻燃标准如 IEC 60332 -1 、IEC 60332 -3 就是体现电缆阻燃性的典型测试方法标准 。
3 电缆在火焰条件下的烟气释放
3 .1 烟密度 除由于火焰的延燃而造成灾难扩大化以及燃烧
对人员造成的直接可观察的伤害外 , 燃烧所产生的 烟气同样也是造成伤害的重要因素 。 如果燃烧产生 的烟雾密度过大 , 就会严重阻挡乘员的视线 , 使其不 能正确分辨逃生路线或延误逃生的最佳时机 , 从而 对乘客造成严重伤害 。所以 , 电缆燃烧产生的烟雾 密度必须加以控制 。 其方法是测出烟雾的透光率 : 在特定的燃烧密闭环境中采用普通光源产生光束 , 隔烟用光接收装置接收光束 , 穿透烟雾的光束量最 小应不低于 60 %。 当然 , 不同场合可以对透光率提 出不同的要求 , 如最高为 80 %。 3 .2 对有害烟气的遏制
4ห้องสมุดไป่ตู้ 常规的阻燃标准和专门的安全规范
电缆 的阻 燃 标 准一 般 采 用 国 际电 工 委 员 会 (IEC)的推 荐标准 , 如 IEC 60332 火焰状态 下的电 缆试验 , 包括单根垂直燃烧试验和成束垂直燃烧试 验 , IEC 61034 电缆在燃烧状态下的 烟密度测量以 及 IEC 60754 电缆材 料燃烧状态下 卤酸气体 的测 定 。 类似的欧盟通用试验标准有 DIN EN 50265(单 根)、DIN EN 50266(成束)电缆垂直燃烧试验 ;DIN EN 50267 电缆材料燃烧时析出的气体试验(主要测 定材料中氢 卤酸的 含量 , 不能 全面 反映 烟气的 毒 性);DIN EN 50268 电缆 在燃烧 状态下 的烟密 度 测量 。
城市轨道交通车辆用薄壁绝缘电缆的应用
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本世纪初,当时上海、广州等地率先开始进行了城市轨道交通项目的技术引进、消化吸收、逐步国产化的一揽子计划活动。
由于地铁车辆在空间、自重等方面有严格的限制,加之车辆电气控制线路较普通铁路车辆要多得多,尤其是门系统,为减轻成束电线的重量和敷设所占空间这一问题,国际上普遍采用高性能薄壁绝缘车辆电缆。
国外一般采用高性能聚稀烃类绝缘材料用于薄壁绝缘电缆的绝缘层,绝缘层厚度一般只有同电压等级标准壁厚绝缘电缆的一半左右。
如通常情况下普通壁厚电缆绝缘厚度为0.6 mm,那么薄壁电缆的壁厚至多只有0.25 mm,超薄壁的壁厚最薄只有0.18 mm。
薄壁电缆只适用于较低电压等级、较小尺寸规格的电缆,如电压级一般在AC 300 V以下,规格一般在2.5 mm2及以下。
这类电缆往往成束敷设,在同一空间用量较大。
从本世纪开始,薄壁绝缘车辆电缆就被广泛应用于城市轨道交通各类车辆的电控部位。
2 薄壁绝缘电缆采用的技术标准或规范除上述薄壁绝缘电缆的结构特征外,薄壁绝缘电缆的性能也与同等电压级的标准壁厚电缆不尽相同。
国际上现行的薄壁绝缘电缆的地区标准和国家标准大致有以下几种:1)欧洲共同体标准,一般称为欧洲标准,有EN 50264—3(2008)系列标准(为较小尺寸的交联弹性绝缘电缆),以及EN 50306第一至第三部分(具有特殊防火性能的轨道车辆薄壁电缆)。
高速铁路动车电缆的标准化探讨
高速铁路动车电缆的标准化探讨孙正华【摘要】介绍了我国高速铁路动车电缆的应用现状,对比了以不同技术背景为依托的高铁电缆的性能.提出了在充分考虑高铁电缆适用性和经济性的基础上,制定我国相关高铁电缆统一的行业标准或规范的必要性.【期刊名称】《电线电缆》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】2页(P18-19)【关键词】高速铁路动车电缆;经济性;标准【作者】孙正华【作者单位】上海南洋电材有限公司,上海,201615【正文语种】中文【中图分类】TM246.91 我国高速铁路动车电缆的现状我国大规模研发、兴建高速铁路动车组可追溯到2006年，当时铁道部下达了技术引进、消化吸收、逐步国产化的一揽子项目计划任务书。
这个当时划时代的大项目，分别由中国北车的长春客车厂、唐山机车厂，中国南车的四方机车车辆厂实施，担负起了铁路大提速的排头兵和先驱者的责任。
根据项目实施计划，首先确定了动车技术引进方以及所需引进的相关车型和配套技术。
为了广泛了解世界先进高速动车组技术的不同特性、各自的优势所在，以及对我国现有条件的适应性，在引进合作方及动车车型的选择上，兼顾了原品牌的技术性和经济性而同时采纳了欧系(欧洲品牌)、日系(日本品牌)动车组车型和技术。
也就是说目前我国的动车技术涵盖了当今世界两大先进阵营的技术结晶。
一方面是采用欧洲理念主导的设计制造模式;另一方面则是运用日本新干线高铁技术的成功案例。
由于项目初期主要是复制原品牌车型，所以从结构设计、材料选用、到制造工艺全部参照原始方案和过程。
高速铁路动车电缆(以下简称高铁电缆)作为主要配套部件，原则上也采用原品牌产品，同时也作为今后产品国产化的对照标竿。
由此欧、日这两大不同风格的电缆代表着不同技术侧重点被同时引入我国的动车项目并被认定为自主研发的目标和对象。
2 高铁电缆的性能要求就引进消化进而逐步国产化和产业方针而言，充分了解、分析国外知名品牌产品的性能及设计的合理性是今后开展自主研发和提供主机制造方选用的基础。
地铁用交联电缆的阻燃技术
地铁用交联电缆的阻燃技术
苏丹丹
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2014(000)033
【摘要】地铁通常是城市最大的基础设施之一，同时也是城市客运交通的大动脉以及城市生命线。
作为容量比较大的公共交通工具，其安全性直接关系到广大乘客的生命安全。
根据地铁结构特点，地铁对来自其外部的灾害防御能力好，而对来自其内部的灾害抵御能力差。
在地下狭小空间内，人员和设备高度密集，一旦发生灾害，疏散救援十分困难。
所以文章基于地铁用电缆的不同敷设环境对无卤低烟的阻燃要求，提出地铁用电缆各部分结构的选材原则。
【总页数】1页(P31-31)
【作者】苏丹丹
【作者单位】无锡工艺职业技术学院，江苏宜兴 214206
【正文语种】中文
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(CO2)、二 氧化 硫(SO2 )、氧 化 氮(N O )和氰 化 氢 (H CN)。
规定的危险级别分为 : H L 1 ———无特别规定(即不予考核); H L 2 和 H L3 ———IT C 指数最大为 5 ; H L 4 ———IT C 指数最大为 3 。 可见危险级 H L 4 是最为严厉的监控级别 。
上述标准中 , IEC 常规阻燃试验标准从 20 世纪 70 ～ 80 年代引入国内电缆行业 。 开始引用较多的 是造船行业 , 几乎是作为唯一的阻燃依据(主要以货 轮 、集装箱轮为主 , 军舰例外)一直沿用至今 。 铁路 运输行业选用的阻燃标准相对较杂 , 但当铁路运输 引入高速客运概念后情况发生了变化 。 高速动车以 200 km/ h 以上速度行驶时 , 任何极为细小的故障都 会引发大灾难 。所以针对铁路客运列车专门的安全 标准随之被引入 。
到低烟无卤的阻燃标准要求 。 城市轨道交通车辆以及最新研制的高速动车组 ,
从一开始就对电缆的防火安全性提出了较高的性能 要求 。众所周知 , 地铁的载员密度远大于同等体积的 地面普通旅客列车 ;而高速铁路动车(简称“高铁”)的 运行速度一般在 200 ～ 300 km/ h 之间(最新的京沪高 铁的最高运行速度可达350 km/ h)。我国目前已投入 运营的地铁 、动车组及正在研发 、 制造的车辆项目 , 其设计往往是参照或引进某个国际知名品牌 , 所以参 照的防火安全标准也不尽相同 。 从早期引进的地铁 车辆来看 ,由于采用的是德国西门子技术 , 根据原品 牌车辆对电缆的要求 , 电缆采用欧盟的通用车辆电缆 标准 EN 50264 及其配套的防火(阻燃)标准 , 如 EN 50265(单根阻燃)、EN 50266(成束阻燃)、EN 50267 (卤酸气含量规定)和 EN 50268(燃烧状态下的烟密 度规定)等 。 通过对比发现 , 上述的欧盟电缆阻燃标 准同前述国际电工委员会规定的阻燃标准有许多雷 同之处 。 随着第一代地铁投入运行以及火灾事故案 例的增加 , 大规模载客移动工具的防火性中除燃烧和 发烟外 , 烟气的毒性也越来越引起车辆设计人员的重 视 。因此 ,后续轨道交通项目(包括地铁 、动车组等) 在防火性方面采用了更专业 、更严密的标准体系 , 包 括英国标准 BS 6853 :1999 《客运列车设计建造中的 防火通用规程》 、德国标准 DIN 5510 -2 《轨道车辆防 火材料和部件的燃烧特性及燃烧伴随现象分类 , 要求 和检测方法》 、法国标准 NFF 16 -101 《铁路车辆防火 性能 , 材料的选择》等 。这些标准所体现的防火安全 理念更具有针对性 , 更注重在着火状态下对乘员的逃 生提供保护 。在这些标准中 , 不仅考虑对发烟度进行 控制 , 而且还针对烟气中所含有害物质实施严格规 定 , 这就可以大大降低火灾状态下烟气对乘员造成二 次伤害的程度 。
Performance of Flame Retardant of Rolling Stocks Cables Sun Zhenghua Abstract With a br ief descr iption of the cables used f or r olling stock vehicles a nd the fundamental char acter istic of f la me re tar dan t, this paper discusses the method of r educing dema ge to vehicles a nd passengers when fire happens , argues the key is on the c ables wh ich possesse the flam e r etar dant safe ty per form ance , and will dire ctly or indir ectly m ake some oppor tunities f or passengers to move out of the tr ain on time . Key words r ail transit r olling stock vehicle ;c able ;f lam e r etar dent Author' s address Shanghai Nanyang Elec trical Appliance Co ., Ltd ., 201615, Shanghai, China
6 结语
电缆作为各种系统的血脉和神经 , 其性能必须 经得起恶劣环境条件考验(除物理机械性能和电气
技术资料
性能外 , 安全性尤其是防火安全性对整个系统至关 重要)。根据系统的不同场合 , 设计 、选用具有不同 功能的电缆 , 对今后系统的运行会产生深远的影响 。
目前我国铁路系统的重要项目(如高速动车组 、 超大功率牵引电力机车等)的电缆主要还是选用国 际知名品牌的产品 , 尤其是高压系统部分 、数据处理 部分和控制系统部分 。 当然 , 国产化的进程也在“提 速”中 。相信不久的将来 , 拥有自主知识产权的高端 电缆会主导我国的轨道车辆配套市场 。
5 针对场所的不同要求
防火安全性中的另一个重要问题 , 是针对不同 电缆在不同场合 、担负着不同连接功能时对重要线
第 1 期
路的保护 。 阻燃只是不延燃和具有自熄的功能 , 但 这并不意味着能够抗拒火焰或减轻燃烧部分的损毁 程度 。 在客运列车的重要线路中 , 还应该引入耐火 的理念 。 在列车的庞大线路系统中 , 有动力 、控制 、 通信 、照明 、操作 、保障等不同系统 。作为保护乘员 的一个侧面 , 在火灾情况下保证某些重要线路如照 明 、门禁 、紧急呼救通信等的继续存在和连通是非常 必要的 。
第 1 期
技术资料
轨道交通车辆用电缆的阻燃性
孙正华
(上海南洋电材有限公司 , 201615, 上海 ∥总工程师)
摘 要 介绍了轨道交通车辆所 配置电缆必备的阻燃特性 。 当车辆遭受可能发生的火灾事故 时 , 若电缆阻燃安全性 能达 标 , 可在整体上减少对车 辆本身 及乘员 的损伤 和伤 害 , 并 直 接或间接地为乘员的及 时逃生提供机会 。 关键词 轨道交通车辆 ;电缆 ;阻 燃性 中图分类号 T M 246:U 27
参考文献
[ 1] BS 6853 :1999 Code of p ractice f or fi re p recaut ions in t he desig n and const ructi on of pass enger carryi ng trains[ S] .
在造船行业 , 防火分为阻燃级和耐火级 , 就是为 了解决紧急状态下的应急撤离和呼救通信 。耐火的 定义是 :尽管处于火焰的燃烧状态中 , 电缆还是具有 保证线路畅通的功能 。最新的 IEC 60331 -31 标准 中 , 还要求电缆在火焰状态下即使遭受振动 , 也能够 保持回路正常工作 , 且持续时间在 2 .5 h 。
4 常规的阻燃标准和专门的安全规范
电缆 的阻 燃 标 准一 般 采 用 国 际电 工 委 员 会 (IEC)的推 荐标准 , 如 IEC 60332 火焰状态 下的电 缆试验 , 包括单根垂直燃烧试验和成束垂直燃烧试 验 , IEC 61034 电缆在燃烧状态下的 烟密度测量以 及 IEC 60754 电缆材 料燃烧状态下 卤酸气体 的测 定 。 类似的欧盟通用试验标准有 DIN EN 50265(单 根)、DIN EN 50266(成束)电缆垂直燃烧试验 ;DIN EN 50267 电缆材料燃烧时析出的气体试验(主要测 定材料中氢 卤酸的 含量 , 不能 全面 反映 烟气的 毒 性);DIN EN 50268 电缆 在燃烧 状态下 的烟密 度 测量 。
材料在燃烧过程中所发出的烟气中的有害成分 也是不可忽视的 。电缆由金属导体和弹性混合物构 成的绝缘护套层组成 。在燃烧过程中 , 混合物的某 些化学成份随温度上升而气化 , 其中的有害气体成 分随烟雾迅速扩散 。 当这些有害气体达到一定浓度 时 , 将对人产生危害 , 轻则中毒休克 , 重则造成窒息 导致死亡 。所以 , 遏制有害烟气也是重要的防范措 施 。欧洲的相关电缆标准就十分重视这一指标的考 核 , 除限制卤素(氢卤酸)含量外 , 对烟气的毒性也有 明确的规定 。 如欧洲标准 EN 50264 《具有特别防 火功能的轨道车辆电缆》中 , 规定了烟气的毒性危险 级别和毒性指数 I TC 的限制值(具体的测试方法由 EN 50305 给出)。在高温作用下 , 对材料可能分解 出的 5 种有毒气体用滴定法进行定量分析 。被指定 检测的 5 种气体分别是一氧化碳(CO)、二氧化碳
英 、法 、!等国对铁路客运车辆提出的防火安全 的专门标准并不仅仅针对车辆电缆 , 但电缆被作为 一项重要的监控对象加以规定 , 如 BS 6853 :1999 版 中除燃烧性和发烟量外 , 对烟气毒性的有害气体的 定义在欧盟监控的 5 种外多 加了 3 种 , 即增加了 氯化氢(HCI)、溴化 氢(H Br)和氟化 氢(H F )的 监 控 。 而法国标准 NF F 16 -101(铁路车辆的耐火性) 中对烟气毒性有类似的规定 , 只是少了氮化物 , 多了 氯化氢 。 由此可见 , 这些标准比之欧盟标准 , 除注重 保护乘员外还关注对环境的保护 。
前述阻燃标准如 IEC 60332 -1 、IEC 60332 -3 就是体现电缆阻燃性的典型测试方法标准 。
3 电缆在火焰条件下的烟气释化以及燃烧
对人员造成的直接可观察的伤害外 , 燃烧所产生的 烟气同样也是造成伤害的重要因素 。 如果燃烧产生 的烟雾密度过大 , 就会严重阻挡乘员的视线 , 使其不 能正确分辨逃生路线或延误逃生的最佳时机 , 从而 对乘客造成严重伤害 。所以 , 电缆燃烧产生的烟雾 密度必须加以控制 。 其方法是测出烟雾的透光率 : 在特定的燃烧密闭环境中采用普通光源产生光束 , 隔烟用光接收装置接收光束 , 穿透烟雾的光束量最 小应不低于 60 %。 当然 , 不同场合可以对透光率提 出不同的要求 , 如最高为 80 %。 3 .2 对有害烟气的遏制
(CO2)、二 氧化 硫(SO2 )、氧 化 氮(N O )和氰 化 氢 (H CN)。
规定的危险级别分为 : H L 1 ———无特别规定(即不予考核); H L 2 和 H L3 ———IT C 指数最大为 5 ; H L 4 ———IT C 指数最大为 3 。 可见危险级 H L 4 是最为严厉的监控级别 。
上述标准中 , IEC 常规阻燃试验标准从 20 世纪 70 ～ 80 年代引入国内电缆行业 。 开始引用较多的 是造船行业 , 几乎是作为唯一的阻燃依据(主要以货 轮 、集装箱轮为主 , 军舰例外)一直沿用至今 。 铁路 运输行业选用的阻燃标准相对较杂 , 但当铁路运输 引入高速客运概念后情况发生了变化 。 高速动车以 200 km/ h 以上速度行驶时 , 任何极为细小的故障都 会引发大灾难 。所以针对铁路客运列车专门的安全 标准随之被引入 。
到低烟无卤的阻燃标准要求 。 城市轨道交通车辆以及最新研制的高速动车组 ,
从一开始就对电缆的防火安全性提出了较高的性能 要求 。众所周知 , 地铁的载员密度远大于同等体积的 地面普通旅客列车 ;而高速铁路动车(简称“高铁”)的 运行速度一般在 200 ～ 300 km/ h 之间(最新的京沪高 铁的最高运行速度可达350 km/ h)。我国目前已投入 运营的地铁 、动车组及正在研发 、 制造的车辆项目 , 其设计往往是参照或引进某个国际知名品牌 , 所以参 照的防火安全标准也不尽相同 。 从早期引进的地铁 车辆来看 ,由于采用的是德国西门子技术 , 根据原品 牌车辆对电缆的要求 , 电缆采用欧盟的通用车辆电缆 标准 EN 50264 及其配套的防火(阻燃)标准 , 如 EN 50265(单根阻燃)、EN 50266(成束阻燃)、EN 50267 (卤酸气含量规定)和 EN 50268(燃烧状态下的烟密 度规定)等 。 通过对比发现 , 上述的欧盟电缆阻燃标 准同前述国际电工委员会规定的阻燃标准有许多雷 同之处 。 随着第一代地铁投入运行以及火灾事故案 例的增加 , 大规模载客移动工具的防火性中除燃烧和 发烟外 , 烟气的毒性也越来越引起车辆设计人员的重 视 。因此 ,后续轨道交通项目(包括地铁 、动车组等) 在防火性方面采用了更专业 、更严密的标准体系 , 包 括英国标准 BS 6853 :1999 《客运列车设计建造中的 防火通用规程》 、德国标准 DIN 5510 -2 《轨道车辆防 火材料和部件的燃烧特性及燃烧伴随现象分类 , 要求 和检测方法》 、法国标准 NFF 16 -101 《铁路车辆防火 性能 , 材料的选择》等 。这些标准所体现的防火安全 理念更具有针对性 , 更注重在着火状态下对乘员的逃 生提供保护 。在这些标准中 , 不仅考虑对发烟度进行 控制 , 而且还针对烟气中所含有害物质实施严格规 定 , 这就可以大大降低火灾状态下烟气对乘员造成二 次伤害的程度 。
Performance of Flame Retardant of Rolling Stocks Cables Sun Zhenghua Abstract With a br ief descr iption of the cables used f or r olling stock vehicles a nd the fundamental char acter istic of f la me re tar dan t, this paper discusses the method of r educing dema ge to vehicles a nd passengers when fire happens , argues the key is on the c ables wh ich possesse the flam e r etar dant safe ty per form ance , and will dire ctly or indir ectly m ake some oppor tunities f or passengers to move out of the tr ain on time . Key words r ail transit r olling stock vehicle ;c able ;f lam e r etar dent Author' s address Shanghai Nanyang Elec trical Appliance Co ., Ltd ., 201615, Shanghai, China
6 结语
电缆作为各种系统的血脉和神经 , 其性能必须 经得起恶劣环境条件考验(除物理机械性能和电气
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性能外 , 安全性尤其是防火安全性对整个系统至关 重要)。根据系统的不同场合 , 设计 、选用具有不同 功能的电缆 , 对今后系统的运行会产生深远的影响 。
目前我国铁路系统的重要项目(如高速动车组 、 超大功率牵引电力机车等)的电缆主要还是选用国 际知名品牌的产品 , 尤其是高压系统部分 、数据处理 部分和控制系统部分 。 当然 , 国产化的进程也在“提 速”中 。相信不久的将来 , 拥有自主知识产权的高端 电缆会主导我国的轨道车辆配套市场 。
5 针对场所的不同要求
防火安全性中的另一个重要问题 , 是针对不同 电缆在不同场合 、担负着不同连接功能时对重要线
第 1 期
路的保护 。 阻燃只是不延燃和具有自熄的功能 , 但 这并不意味着能够抗拒火焰或减轻燃烧部分的损毁 程度 。 在客运列车的重要线路中 , 还应该引入耐火 的理念 。 在列车的庞大线路系统中 , 有动力 、控制 、 通信 、照明 、操作 、保障等不同系统 。作为保护乘员 的一个侧面 , 在火灾情况下保证某些重要线路如照 明 、门禁 、紧急呼救通信等的继续存在和连通是非常 必要的 。
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轨道交通车辆用电缆的阻燃性
孙正华
(上海南洋电材有限公司 , 201615, 上海 ∥总工程师)
摘 要 介绍了轨道交通车辆所 配置电缆必备的阻燃特性 。 当车辆遭受可能发生的火灾事故 时 , 若电缆阻燃安全性 能达 标 , 可在整体上减少对车 辆本身 及乘员 的损伤 和伤 害 , 并 直 接或间接地为乘员的及 时逃生提供机会 。 关键词 轨道交通车辆 ;电缆 ;阻 燃性 中图分类号 T M 246:U 27
参考文献
[ 1] BS 6853 :1999 Code of p ractice f or fi re p recaut ions in t he desig n and const ructi on of pass enger carryi ng trains[ S] .
在造船行业 , 防火分为阻燃级和耐火级 , 就是为 了解决紧急状态下的应急撤离和呼救通信 。耐火的 定义是 :尽管处于火焰的燃烧状态中 , 电缆还是具有 保证线路畅通的功能 。最新的 IEC 60331 -31 标准 中 , 还要求电缆在火焰状态下即使遭受振动 , 也能够 保持回路正常工作 , 且持续时间在 2 .5 h 。
4 常规的阻燃标准和专门的安全规范
电缆 的阻 燃 标 准一 般 采 用 国 际电 工 委 员 会 (IEC)的推 荐标准 , 如 IEC 60332 火焰状态 下的电 缆试验 , 包括单根垂直燃烧试验和成束垂直燃烧试 验 , IEC 61034 电缆在燃烧状态下的 烟密度测量以 及 IEC 60754 电缆材 料燃烧状态下 卤酸气体 的测 定 。 类似的欧盟通用试验标准有 DIN EN 50265(单 根)、DIN EN 50266(成束)电缆垂直燃烧试验 ;DIN EN 50267 电缆材料燃烧时析出的气体试验(主要测 定材料中氢 卤酸的 含量 , 不能 全面 反映 烟气的 毒 性);DIN EN 50268 电缆 在燃烧 状态下 的烟密 度 测量 。
材料在燃烧过程中所发出的烟气中的有害成分 也是不可忽视的 。电缆由金属导体和弹性混合物构 成的绝缘护套层组成 。在燃烧过程中 , 混合物的某 些化学成份随温度上升而气化 , 其中的有害气体成 分随烟雾迅速扩散 。 当这些有害气体达到一定浓度 时 , 将对人产生危害 , 轻则中毒休克 , 重则造成窒息 导致死亡 。所以 , 遏制有害烟气也是重要的防范措 施 。欧洲的相关电缆标准就十分重视这一指标的考 核 , 除限制卤素(氢卤酸)含量外 , 对烟气的毒性也有 明确的规定 。 如欧洲标准 EN 50264 《具有特别防 火功能的轨道车辆电缆》中 , 规定了烟气的毒性危险 级别和毒性指数 I TC 的限制值(具体的测试方法由 EN 50305 给出)。在高温作用下 , 对材料可能分解 出的 5 种有毒气体用滴定法进行定量分析 。被指定 检测的 5 种气体分别是一氧化碳(CO)、二氧化碳
英 、法 、!等国对铁路客运车辆提出的防火安全 的专门标准并不仅仅针对车辆电缆 , 但电缆被作为 一项重要的监控对象加以规定 , 如 BS 6853 :1999 版 中除燃烧性和发烟量外 , 对烟气毒性的有害气体的 定义在欧盟监控的 5 种外多 加了 3 种 , 即增加了 氯化氢(HCI)、溴化 氢(H Br)和氟化 氢(H F )的 监 控 。 而法国标准 NF F 16 -101(铁路车辆的耐火性) 中对烟气毒性有类似的规定 , 只是少了氮化物 , 多了 氯化氢 。 由此可见 , 这些标准比之欧盟标准 , 除注重 保护乘员外还关注对环境的保护 。
前述阻燃标准如 IEC 60332 -1 、IEC 60332 -3 就是体现电缆阻燃性的典型测试方法标准 。
3 电缆在火焰条件下的烟气释化以及燃烧
对人员造成的直接可观察的伤害外 , 燃烧所产生的 烟气同样也是造成伤害的重要因素 。 如果燃烧产生 的烟雾密度过大 , 就会严重阻挡乘员的视线 , 使其不 能正确分辨逃生路线或延误逃生的最佳时机 , 从而 对乘客造成严重伤害 。所以 , 电缆燃烧产生的烟雾 密度必须加以控制 。 其方法是测出烟雾的透光率 : 在特定的燃烧密闭环境中采用普通光源产生光束 , 隔烟用光接收装置接收光束 , 穿透烟雾的光束量最 小应不低于 60 %。 当然 , 不同场合可以对透光率提 出不同的要求 , 如最高为 80 %。 3 .2 对有害烟气的遏制