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摘要：根据世界各地轨道车辆火灾事件，引出轨道车辆内部设置防火端墙的重要性，以及防火端墙设计难点，重点介绍现有轨道车辆内部防火端墙设计原则和通过对已有防火端墙组成部分墙体和防火门的结构分析，指出防火端墙现有结构的不足之处，并对相关部分从对旅客生命财产安全以及轨道车辆作为交通工具提供舒适性出发，对防火端墙各组成部分进行改进设计，改进设计后的防火端墙经试验验证满足门系统防火要求，以供设计者参考。
关键词：轨道车辆、端墙、防火、端面密封
自1825年英国史蒂芬逊发明火车以来，轨道交通工具逐渐发展成为人类最重要的旅行方式之一，时至今日，动车组在全世界蓬勃发展，大大缩短了世界各地的时空，成为旅客出行的首选交通工具，但由于轨道交通容量大、人流超密集，在如火灾、爆炸、毒气等轨道交通事故发生时，对生命财产的保护也提上日程。从1915年英国奎恩蒂希尔铁路撞击后大火导致227人死亡，247人受伤。到1944年意大利巴尔瓦诺山区阿米隧道燃烧产生的大量烟雾令列车上521名乘客隧道窒息而死事故。再到2002年埃及宰牲节因气罐爆炸大火迅速蔓延导致373人丧生火海事件。近两百年间，由火灾引起的事故在整个轨道交通事故中占较大比例。尤其是当地铁、高铁等轨道交通工具处于地下或高架桥半封闭空间这些具有隐蔽性、封锁性、人员和设备高度密集等地方，一旦发生火灾或爆炸等突发事件，旅客疏散和救援困难，处置不当将造成巨大的人身和财产损失，对社会稳定、经济和生活都将造成重大影响。因此对每一个轨道车辆设计者来说，轨道交通除缩短世界各地时空，提高旅客出行舒适性外，更应着重考虑如何保证旅客生命财产安全，当发生火灾时，如何阻隔火灾从一节车厢蔓延至另一节车厢，保证旅客能安全撤离或使轨道车辆能够驶离封闭区便于人员疏散和撤离是设计的重中之重，因此防火端墙成为轨道车辆内部必备的基础设施。
1.防火端墙设计原则
1.1 结构设计
防火端墙是指安装在轨道车辆内部，隔离列车车厢之间的结构，由固定墙体和安装在墙体上的防火门组成，见图1。墙体属于车辆骨架为固定部分，防火门能打开和关闭，打开时便于乘务员和旅客通过实现从一节车厢至另一节车厢。火灾时关闭防火门阻隔火势蔓延，保护旅客生命财产安全。
防火门为活动体，其在保证重点防火性能外，为方便乘务员旅客通过，在设计时还可增加辅助功能，如自动防火门还需有自动开门功能、自动关门功能、障碍检测防夹伤功能、手动电动转换功能、火警功能、断电情况下的自复位功能和相联防火门的联动功能等，这些辅助功能根据实际需求进行配置。
防火端墙结构设计需符合UIC566《客车车体及其部件的承载》要求，根据IEC61373-2010《铁路应用-机车车辆-振动和冲击试验》防火端墙能承受轨道车辆运行方向5g的动态冲击，车辆横向和高度方向3g的动态冲击。
1.2防火端墙设计原理
防火端墙在其组成防火门关闭前提下，须能保证至少15min火势和烟雾不蔓延至相邻车厢，保证火灾不扩散，保护旅客生命财产安全。组成防火端墙的材料需符合TB/T3237-2010《动车组用内装材料阻燃技术条件》和TB/T3139-2006《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》或BS EN45545-2：2013《轨道车辆的防火保护第2部分：材料和元件的防火要求》R1要求。防火端墙的防火试验须按EN1363-1-2012《耐火试验-第1部分：总体要求》、EN1363-2-1999《耐火试验-第2部分：替换和添加程序》和EN1634-1-2008《门、百叶窗和可开窗组合及建筑五金元件的耐火性和烟雾控制试验-第1部分：门、百叶窗和可开窗组合的耐火试验》进行防火实验。
1.3防火端墙设计难点
防火端墙是车辆出现火灾时为乘务员和旅客撤离提供必要的撤离时间，撤离时须保证通道畅通，撤离完毕则须便于操作关闭通道或通过装置实现门系统的自动关闭，因此防火端墙须保证其可通过性和可操作性。受车辆结构空间限制，若防火门设置为铰链结构门系统，则在未完全打开时会影响通道的畅通性如图2，为更好地保证生命通道的畅通，防火端墙的防火门一般为拉门结构，拉门结构的防火门与固定墙体及车辆地板间必须留有一定间隙，才能实现防火门的开关门移动，众所周知有间隙就存在火焰和烟蔓延至相邻车厢的可能性，如何实现防火门系统可通过性、可操作性和防火性三者统一，是为防火端墙设计的重中之重，也是防火端墙的设计难点。
2.现有防火端墙
2.1现有防火墙体
现有轨道车辆防火端墙墙体采用不锈钢焊接骨架中间填充防火材料，内外侧装配不锈钢蒙皮组成见图3，为满足车辆内部环境，提高车辆舒适性，不锈钢蒙皮通常采用1.2mm或1.5mm的不锈钢材质，因此不锈钢防火墙体重量大，不仅安装维护困难，且不利于车辆提速，随着旅客出行越来越快捷，轨道车辆提速呼声不断，防火端墻的减重势在必行；
2.2现有防火门
现有轨道车辆防火门有手动和自动两种结构。手动防火门通过手动操作实现开门和关门。自动防火门通过驱动装置和控制装置自动实现开门和关门。防火门上部承载驱动装置一般安装在两防火墙体之间，其防火性能由墙体承担，故对防火门而言，防火结构设计主要是对旅客可接触面门体的设计。
现有轨道车辆防火门门体前沿与墙体或两门体间采用端面配合结构形式（见图4），该种防火结构发生火灾时，防火元件膨胀产生开门方向力F加剧左右门体之间或门体与端墙的缝隙加大，导致火势窜过门体，使门体失去防火性能（见图5）。
3.防火端墙改进设计
根据BS EN45545-3：2013《铁路应用-铁路车辆防火-第3部分：耐火性要求的防火屏障》设计的轨道车辆内部防火端墙，采用火灾导向安全思想，使用新型防火连接结构，简化防火端墙结构，便于安装和维护，最大程度的保护旅客生命财产安全。防火端墙改进设计主要从墙体、防火门、墙体与防火门之间的连接三方面进行改进设计。 3.1 墙体改进设计
防火端墙的墙体在保证防火性的前提下，还需减重以适应轨道车辆提速要求。根据EN45545-2：2013，将不锈钢墙体改进设计采用焊接铝型材骨架中间填充轻质防火材料，内外侧装配0.5mm钢蒙皮和1mm铝板或其它材料的组合结构，基体内侧装配或粘接隔火板见图6；改进设计后的防火墙墙体重量比原方案轻约15%左右且外观更美观大方，能满足车辆不同美工要求。
3.2 防火门改进设计
防火有手动和自动之分，自动防火门为功能最齐全的结构，本文以自动防火门进行阐述，其一般由门体、承载驱动装置、关门位锁闭装置、开门位锁闭装置、自复位装置、下导轨和电控系统组成。对于防火门门体，在保证其主要防火性能外，还需为旅客提供舒适、宽敞明亮的空间，基于此目的，将形似墙体的门体改进设计为具有通透效果的大玻璃结构（见图7），该种结构增加旅客视野，从所处车厢拓宽至相邻车厢或更远的车厢，使旅客仿佛处于广阔空间。双活动门体在关门位防火结构，由端面配合结构改进设计为迷宫结构见图8和图9，此种结构高温时，防火膨胀条快速膨胀堵塞两门板配合间隙，并产生活动门体厚度方向的力使两活动门体形成整体提高门板刚性减小门体变形见图10，防止出现窜火使火灾蔓延至相联车厢。关门位自动锁闭装置在隔火门关门到位时自动进行锁闭，该装置与安装在门板的扣手装置装配在一起，通过将装置往下拉实现断电情况下手动解锁，该装置与关门位手动锁闭隔离装置实现隔火门双重锁，有效限制门体在高温时变形量大导致火势窜至相邻车厢。
3.3 墙体与防火门连接组件改进设计
防火端墙与车体骨架连接及防火门与墙体连接采用防火膨胀条和防火密封胶进行密封。防火膨胀条符合GB16807-1999《防火膨胀条密封件》或BS476第20-22部分和BS476第31部分：1部分要求。防火胶符合BS476第22部分要求。当温度升高时防火胶溶化填塞缝隙，防火胶条膨胀堵塞为使门系统运动所留缝隙，有效阻止烟雾扩散。
防火墙体和防火门单独实现防火功能不难，但两者相结合组成防火端墙实现防火性能是防火端墙设计难点。现有轨道车辆防火框与隔火门为迷宫结构如图11，这种结构缺陷是膨胀条膨胀时产生开门方向力F，增加开门可能性，降低防火可靠性，同时增加防火门体的维护成本。这种结构最好与全程自复位结构成对使用，通过全程自复位装置预紧力尽可能消除迷宫结构防火条膨胀产生的开门力。
新型防火连接组件为端面防火结构（见图12），端面防火结构防火条膨胀产生门板厚度方向力，并填充防火门与墙体间隙见图13，阻止烟火通過，并阻止开门运动，提高防火端墙整体防火性能。端面防火结构不还大大简便防火门门体安装及维护。端面隔火结构的隔火框组件由铝型材和防火膨胀条组成。防火膨胀条满足BS476第20-22部分和GB16807-1997《防火膨胀密封件》要求。隔火框组件采用45°对接，将防火框形成一个封闭整体（见图14），有效地保证门系统的防火性能。
4 新型隔火端墙设计方案防火实验
依照BS EN1634-1-2008《门、百叶窗和可开窗组合及建筑五金元件的耐火性和烟雾控制试验-第1部分：门、百叶窗和可开窗组合的耐火试验》或GB7633-2008《门和卷帘的耐火试验方法》对新型隔火端墙进行耐炎试验和耐火完整性试验，将隔火端墙安装在实验室砖砌墙体上（见图15）。试验炉内温度、炉压、传感器布置按照BS EN1634-1-2008或GB7633-2008要求进行，试验过程中每隔一定时间对试件背火面进行记录。试验过程中漏出烟雾较少，经过试验燃烧19min时，门扇完整性未破坏，满足设计要求（图16-图17）。
5结束语
着重介绍了新型防火端墙结构，所述的防火端墙在隔火墙体、防火门及两者相结合的连接件配合结构，发生火灾后，能有效阻隔烟雾及火势蔓延通过防火端墙窜至相邻车辆。鉴通过本新型防火端墙设计介绍，能为轨道车辆内部防火端墙防烟火设计提供借鉴，对轨道车辆防火端墙防烟火能引起相关部门的重视，进而制定规范要求，满足轨道车辆防火安全运营要求。
参考文献
[1]UIC566. 客车车体及其部件的承载.
[2]IEC61373-2010. 铁路应用-机车车辆-振动和冲击试验.
[3]TB/T3237-2010. 动车组用内装材料阻燃技术条件.
[4]TB/T3139-2006. 机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量.
[5]EN1363-1-2012. 耐火试验-第1部分：总体要求.
[6]EN1363-2-1009. 耐火试验-第2部分：替换和添加程序.
[7]EN1634-1-2008. 门、百叶窗和可开窗组合及建筑五金元件的耐火性和烟雾控制试验-第1部分：门、百叶窗和可开窗组合的耐火试验.
[8]BS EN45545-3：2013. 铁路应用-铁路车辆防火-第3部分：耐火性要求的防火屏障.
[9]BS476-20-1987.建筑材料和构件的燃烧试验-第20部分：建筑构件耐火的测定方法.
[10]BS476-21-1987.建筑材料和构件的燃烧试验-第21部分：承重构件耐火的测定方法.
[11]BS476-22-1987.建筑材料和构件的燃烧试验-第20部分：非承重构件耐火的测定方法.
[12]GB16807-1997. 防火膨胀密封件.
[13]GB7633-2008. 门和卷帘的耐火试验方法
（作者单位：南京康尼机电股份有限公司）
关键词：轨道车辆、端墙、防火、端面密封
自1825年英国史蒂芬逊发明火车以来，轨道交通工具逐渐发展成为人类最重要的旅行方式之一，时至今日，动车组在全世界蓬勃发展，大大缩短了世界各地的时空，成为旅客出行的首选交通工具，但由于轨道交通容量大、人流超密集，在如火灾、爆炸、毒气等轨道交通事故发生时，对生命财产的保护也提上日程。从1915年英国奎恩蒂希尔铁路撞击后大火导致227人死亡，247人受伤。到1944年意大利巴尔瓦诺山区阿米隧道燃烧产生的大量烟雾令列车上521名乘客隧道窒息而死事故。再到2002年埃及宰牲节因气罐爆炸大火迅速蔓延导致373人丧生火海事件。近两百年间，由火灾引起的事故在整个轨道交通事故中占较大比例。尤其是当地铁、高铁等轨道交通工具处于地下或高架桥半封闭空间这些具有隐蔽性、封锁性、人员和设备高度密集等地方，一旦发生火灾或爆炸等突发事件，旅客疏散和救援困难，处置不当将造成巨大的人身和财产损失，对社会稳定、经济和生活都将造成重大影响。因此对每一个轨道车辆设计者来说，轨道交通除缩短世界各地时空，提高旅客出行舒适性外，更应着重考虑如何保证旅客生命财产安全，当发生火灾时，如何阻隔火灾从一节车厢蔓延至另一节车厢，保证旅客能安全撤离或使轨道车辆能够驶离封闭区便于人员疏散和撤离是设计的重中之重，因此防火端墙成为轨道车辆内部必备的基础设施。
1.防火端墙设计原则
1.1 结构设计
防火端墙是指安装在轨道车辆内部，隔离列车车厢之间的结构，由固定墙体和安装在墙体上的防火门组成，见图1。墙体属于车辆骨架为固定部分，防火门能打开和关闭，打开时便于乘务员和旅客通过实现从一节车厢至另一节车厢。火灾时关闭防火门阻隔火势蔓延，保护旅客生命财产安全。
防火门为活动体，其在保证重点防火性能外，为方便乘务员旅客通过，在设计时还可增加辅助功能，如自动防火门还需有自动开门功能、自动关门功能、障碍检测防夹伤功能、手动电动转换功能、火警功能、断电情况下的自复位功能和相联防火门的联动功能等，这些辅助功能根据实际需求进行配置。
防火端墙结构设计需符合UIC566《客车车体及其部件的承载》要求，根据IEC61373-2010《铁路应用-机车车辆-振动和冲击试验》防火端墙能承受轨道车辆运行方向5g的动态冲击，车辆横向和高度方向3g的动态冲击。
1.2防火端墙设计原理
防火端墙在其组成防火门关闭前提下，须能保证至少15min火势和烟雾不蔓延至相邻车厢，保证火灾不扩散，保护旅客生命财产安全。组成防火端墙的材料需符合TB/T3237-2010《动车组用内装材料阻燃技术条件》和TB/T3139-2006《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》或BS EN45545-2：2013《轨道车辆的防火保护第2部分：材料和元件的防火要求》R1要求。防火端墙的防火试验须按EN1363-1-2012《耐火试验-第1部分：总体要求》、EN1363-2-1999《耐火试验-第2部分：替换和添加程序》和EN1634-1-2008《门、百叶窗和可开窗组合及建筑五金元件的耐火性和烟雾控制试验-第1部分：门、百叶窗和可开窗组合的耐火试验》进行防火实验。
1.3防火端墙设计难点
防火端墙是车辆出现火灾时为乘务员和旅客撤离提供必要的撤离时间，撤离时须保证通道畅通，撤离完毕则须便于操作关闭通道或通过装置实现门系统的自动关闭，因此防火端墙须保证其可通过性和可操作性。受车辆结构空间限制，若防火门设置为铰链结构门系统，则在未完全打开时会影响通道的畅通性如图2，为更好地保证生命通道的畅通，防火端墙的防火门一般为拉门结构，拉门结构的防火门与固定墙体及车辆地板间必须留有一定间隙，才能实现防火门的开关门移动，众所周知有间隙就存在火焰和烟蔓延至相邻车厢的可能性，如何实现防火门系统可通过性、可操作性和防火性三者统一，是为防火端墙设计的重中之重，也是防火端墙的设计难点。
2.现有防火端墙
2.1现有防火墙体
现有轨道车辆防火端墙墙体采用不锈钢焊接骨架中间填充防火材料，内外侧装配不锈钢蒙皮组成见图3，为满足车辆内部环境，提高车辆舒适性，不锈钢蒙皮通常采用1.2mm或1.5mm的不锈钢材质，因此不锈钢防火墙体重量大，不仅安装维护困难，且不利于车辆提速，随着旅客出行越来越快捷，轨道车辆提速呼声不断，防火端墻的减重势在必行；
2.2现有防火门
现有轨道车辆防火门有手动和自动两种结构。手动防火门通过手动操作实现开门和关门。自动防火门通过驱动装置和控制装置自动实现开门和关门。防火门上部承载驱动装置一般安装在两防火墙体之间，其防火性能由墙体承担，故对防火门而言，防火结构设计主要是对旅客可接触面门体的设计。
现有轨道车辆防火门门体前沿与墙体或两门体间采用端面配合结构形式（见图4），该种防火结构发生火灾时，防火元件膨胀产生开门方向力F加剧左右门体之间或门体与端墙的缝隙加大，导致火势窜过门体，使门体失去防火性能（见图5）。
3.防火端墙改进设计
根据BS EN45545-3：2013《铁路应用-铁路车辆防火-第3部分：耐火性要求的防火屏障》设计的轨道车辆内部防火端墙，采用火灾导向安全思想，使用新型防火连接结构，简化防火端墙结构，便于安装和维护，最大程度的保护旅客生命财产安全。防火端墙改进设计主要从墙体、防火门、墙体与防火门之间的连接三方面进行改进设计。 3.1 墙体改进设计
防火端墙的墙体在保证防火性的前提下，还需减重以适应轨道车辆提速要求。根据EN45545-2：2013，将不锈钢墙体改进设计采用焊接铝型材骨架中间填充轻质防火材料，内外侧装配0.5mm钢蒙皮和1mm铝板或其它材料的组合结构，基体内侧装配或粘接隔火板见图6；改进设计后的防火墙墙体重量比原方案轻约15%左右且外观更美观大方，能满足车辆不同美工要求。
3.2 防火门改进设计
防火有手动和自动之分，自动防火门为功能最齐全的结构，本文以自动防火门进行阐述，其一般由门体、承载驱动装置、关门位锁闭装置、开门位锁闭装置、自复位装置、下导轨和电控系统组成。对于防火门门体，在保证其主要防火性能外，还需为旅客提供舒适、宽敞明亮的空间，基于此目的，将形似墙体的门体改进设计为具有通透效果的大玻璃结构（见图7），该种结构增加旅客视野，从所处车厢拓宽至相邻车厢或更远的车厢，使旅客仿佛处于广阔空间。双活动门体在关门位防火结构，由端面配合结构改进设计为迷宫结构见图8和图9，此种结构高温时，防火膨胀条快速膨胀堵塞两门板配合间隙，并产生活动门体厚度方向的力使两活动门体形成整体提高门板刚性减小门体变形见图10，防止出现窜火使火灾蔓延至相联车厢。关门位自动锁闭装置在隔火门关门到位时自动进行锁闭，该装置与安装在门板的扣手装置装配在一起，通过将装置往下拉实现断电情况下手动解锁，该装置与关门位手动锁闭隔离装置实现隔火门双重锁，有效限制门体在高温时变形量大导致火势窜至相邻车厢。
3.3 墙体与防火门连接组件改进设计
防火端墙与车体骨架连接及防火门与墙体连接采用防火膨胀条和防火密封胶进行密封。防火膨胀条符合GB16807-1999《防火膨胀条密封件》或BS476第20-22部分和BS476第31部分：1部分要求。防火胶符合BS476第22部分要求。当温度升高时防火胶溶化填塞缝隙，防火胶条膨胀堵塞为使门系统运动所留缝隙，有效阻止烟雾扩散。
防火墙体和防火门单独实现防火功能不难，但两者相结合组成防火端墙实现防火性能是防火端墙设计难点。现有轨道车辆防火框与隔火门为迷宫结构如图11，这种结构缺陷是膨胀条膨胀时产生开门方向力F，增加开门可能性，降低防火可靠性，同时增加防火门体的维护成本。这种结构最好与全程自复位结构成对使用，通过全程自复位装置预紧力尽可能消除迷宫结构防火条膨胀产生的开门力。
新型防火连接组件为端面防火结构（见图12），端面防火结构防火条膨胀产生门板厚度方向力，并填充防火门与墙体间隙见图13，阻止烟火通過，并阻止开门运动，提高防火端墙整体防火性能。端面防火结构不还大大简便防火门门体安装及维护。端面隔火结构的隔火框组件由铝型材和防火膨胀条组成。防火膨胀条满足BS476第20-22部分和GB16807-1997《防火膨胀密封件》要求。隔火框组件采用45°对接，将防火框形成一个封闭整体（见图14），有效地保证门系统的防火性能。
4 新型隔火端墙设计方案防火实验
依照BS EN1634-1-2008《门、百叶窗和可开窗组合及建筑五金元件的耐火性和烟雾控制试验-第1部分：门、百叶窗和可开窗组合的耐火试验》或GB7633-2008《门和卷帘的耐火试验方法》对新型隔火端墙进行耐炎试验和耐火完整性试验，将隔火端墙安装在实验室砖砌墙体上（见图15）。试验炉内温度、炉压、传感器布置按照BS EN1634-1-2008或GB7633-2008要求进行，试验过程中每隔一定时间对试件背火面进行记录。试验过程中漏出烟雾较少，经过试验燃烧19min时，门扇完整性未破坏，满足设计要求（图16-图17）。
5结束语
着重介绍了新型防火端墙结构，所述的防火端墙在隔火墙体、防火门及两者相结合的连接件配合结构，发生火灾后，能有效阻隔烟雾及火势蔓延通过防火端墙窜至相邻车辆。鉴通过本新型防火端墙设计介绍，能为轨道车辆内部防火端墙防烟火设计提供借鉴，对轨道车辆防火端墙防烟火能引起相关部门的重视，进而制定规范要求，满足轨道车辆防火安全运营要求。
参考文献
[1]UIC566. 客车车体及其部件的承载.
[2]IEC61373-2010. 铁路应用-机车车辆-振动和冲击试验.
[3]TB/T3237-2010. 动车组用内装材料阻燃技术条件.
[4]TB/T3139-2006. 机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量.
[5]EN1363-1-2012. 耐火试验-第1部分：总体要求.
[6]EN1363-2-1009. 耐火试验-第2部分：替换和添加程序.
[7]EN1634-1-2008. 门、百叶窗和可开窗组合及建筑五金元件的耐火性和烟雾控制试验-第1部分：门、百叶窗和可开窗组合的耐火试验.
[8]BS EN45545-3：2013. 铁路应用-铁路车辆防火-第3部分：耐火性要求的防火屏障.
[9]BS476-20-1987.建筑材料和构件的燃烧试验-第20部分：建筑构件耐火的测定方法.
[10]BS476-21-1987.建筑材料和构件的燃烧试验-第21部分：承重构件耐火的测定方法.
[11]BS476-22-1987.建筑材料和构件的燃烧试验-第20部分：非承重构件耐火的测定方法.
[12]GB16807-1997. 防火膨胀密封件.
[13]GB7633-2008. 门和卷帘的耐火试验方法
（作者单位：南京康尼机电股份有限公司）