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1、高速動車組防火系統(tǒng)設計的目標
國內(nèi)高速動車組的防火設計基本是以EN45545《鐵路應用–鐵道車輛防火》為指導，車內(nèi)非金屬原材料的選擇與應用必須滿足TB/T3237的防火要求，另外DIN5510、NFF16-101、BS6853及UIC564-2等防火標準也被各高速動車組選擇性參考使用；根據(jù)EN45545第一部分的車輛運行分類，高速動車組的運行需滿足分類3的規(guī)定。
高速車組防火系統(tǒng)設計的主要目標是：預防火災的發(fā)生；若意外發(fā)生火災則能盡量減少火災潛在的風險；能及時快速地探測到車內(nèi)的煙火；避免火勢蔓延到列車的其他部位或其他車輛；及乘客的危害；最大可能地保障車輛及鐵路設施的安全。
2、高速動車組防火系統(tǒng)設計的主要環(huán)節(jié)
高速動車組的防火系統(tǒng)設計主要包括以下環(huán)節(jié)：防火標準、材料安全、防火結構設計、防火設施配置、火災安全監(jiān)測系統(tǒng)、火災時的控制系統(tǒng)設計、火災后動車組的持續(xù)運行能力設計及火災時的疏散與救援措施。
2.1 高速動車組的防火設計標準
國內(nèi)高速動車組常用的防火設計標準主要有：EN45545《鐵路應用-鐵道車輛防火》；DIN5510-2《材料和構件的燃燒特性和燃燒并發(fā)現(xiàn)象-分類、要求和測試方法》；BS6853《鐵路客車設計和建造火災預防實施規(guī)范》；UIC564-2《國際聯(lián)運客車和類似客車防火，滅火的規(guī)定》；NFF16-101《軌道車輛材料選擇之防火要求》；國內(nèi)的防火設計標準主要有TB/T3138《機車車輛阻燃材料技術條件》及TB/T3237《動車組內(nèi)裝材料阻燃技術條件》。各防火標準在防火性能要求方面各有側(cè)重，其中DIN5510、BS6853及NFF16-101不僅對材料的燃燒性方面有要求，而且對材料燃燒后的有害氣體產(chǎn)生的煙霧和毒性氣體也有較嚴格的規(guī)定。UIC564-2對材料的燃燒性有著較嚴格的規(guī)定，但對材料燃燒時的煙霧及產(chǎn)生毒性氣體均未做出要求。EN45545相比國外其他防火標準，適用于軌道交通機車車輛的類型范圍更廣，技術內(nèi)容更嚴、更全面，防火體系更完整，在未來幾年內(nèi)將逐步替代上述的其他國外防火標準。TB/T3138參照UIC564-2和NFF16-101，規(guī)定了200km/h以下機車車輛的材料和零部件防火性能，對材料的燃燒性和煙霧有嚴格規(guī)定，并要求材料的有害物質(zhì)限量應滿足TB/T3139《機車車輛內(nèi)裝材料及室內(nèi)空氣有害物質(zhì)限量》的相關規(guī)定；而TB/T3237則規(guī)定了200km/h以上動車組內(nèi)裝材料和零部件的防火性能，是根據(jù)我國的具體情況、并結合國外先進的防火標準制定的具有先進性和安全性的非金屬材料防火標準，標準中按照各種材料的具體應用部位和部件功能詳細定義了材料的氧指數(shù)、燃燒性能及燃燒時的煙霧和毒性氣體的指標，是目前國內(nèi)高速動車組內(nèi)裝材料防火設計的主要標準。
2.2 材料安全
高速動車組運行時相對外界環(huán)境是一個完全封閉的場所，一旦發(fā)生火災，要絕對避免車內(nèi)材料發(fā)生燃燒現(xiàn)象或產(chǎn)生有毒有害的氣體，而危及乘客的安全。高速動車組設計選用材料的原則：結構部件盡可能選擇金屬材料，非金屬材料則根據(jù)材料的應用部位及其應用功能，嚴格執(zhí)行TB/T3237的防火要求，對標準中沒有明確定義的部件及材料則參考上文所述的國外防火標準執(zhí)行。
2.3 防火結構設計
高速動車組的防火結構設計主要是指防火隔墻的設計，設置防火隔墻的目的是在意外發(fā)生火災時防火隔墻能在規(guī)定的時間內(nèi)阻止火焰及煙毒氣體的蔓延，形成相對的安全區(qū)域，保證司乘人員能夠有足夠的時間安全撤離，防火隔墻主要設置在車端和司機室后墻，用于實現(xiàn)車輛間的防火及司機室與乘客區(qū)域間的防火；同時動車組車體與安裝在車體車頂和車體側(cè)墻的系統(tǒng)設備共同組成一道防火屏障，能有效阻止車內(nèi)與車外間的煙火蔓延。表2是EN45545第3部分列舉的典型防火隔墻的設計結構及其能達到的耐火性能等級，采用此類結構及材料時不再需要進行耐火試驗驗證。否則必須對防火隔墻進行系統(tǒng)的耐火試驗。
2.3.1 車輛間的防火隔墻設計
根據(jù)車輛運行分類3的要求，高速動車組車端防火隔墻設計應滿足E15、W15的防火性能等級，即要求車輛在發(fā)生火災時，15分鐘之內(nèi)車端的防火隔墻結構應能夠滿足耐火完整性及熱輻射的要求，防止煙火蔓延至相鄰的車廂，造成更大的生命及財產(chǎn)損失。
車輛間的防火隔墻結構由車體端墻、端墻防寒材料、內(nèi)裝端墻、車輛端門門扇及車內(nèi)地板共同組成。車體端墻是鋁合金空心型材，從材料選擇及結構設計上滿足防火隔墻的防火性能要求，內(nèi)裝端墻的防火墻部分通常也采用金屬材料或采用金屬材料與一定厚度的防火材料共同組成；車輛端門的門扇由鋁合金框架和防火安全玻璃組成，鋁合金框架上邊框及左右邊框內(nèi)設置凹槽，用于安裝防火膨脹膠條，同時邊框周邊設置毛刷，毛刷與車內(nèi)端墻之間的間隙為零；端門處的內(nèi)裝地板則通常采用玻璃鋼材質(zhì)，表面粘覆防火地板布；車內(nèi)端墻與車體端墻之間采用密貼式安裝，安裝后兩者之間的所有縫隙以及車內(nèi)端墻內(nèi)部間的所有縫隙均采用防火密封膠進行密封，以保證車內(nèi)端墻與車體端墻之間形成一個完整的防火密封結構；當發(fā)生火災時鑲嵌在車輛端門周邊框架內(nèi)的膨脹膠條會快速膨脹30倍左右，壓緊在車內(nèi)端墻上，從而在車內(nèi)端墻與端門之間形成一個封閉的防火隔墻結構，而當火災遠離端門時，門扇上的毛刷將能有效地防止煙霧蔓延至臨近的車箱；端門的底部導軌安裝在車內(nèi)地板上，導軌與地板間的接口處施密封膠密封，杜絕煙火的蔓延；車輛端門與其底部導軌之間采用迷宮式結構，可以有效地阻止煙火穿過。
2.3.2 司機室與乘客區(qū)域間的防火隔墻設計
司機室是動車組的重點防火區(qū)域，司機的安全直接關系到車上所有乘客的安全，根據(jù)EN45545要求，司機室與客室間必須設置防火隔墻，防火隔墻的防火性能等級為E15、W15，保證在發(fā)生火災時煙火在15min之內(nèi)不能蔓延至司機室，且在距離司機1m處的熱輻射值要小于2.5kW/m2，以確?；馂臅r司機能在15min內(nèi)將車輛行駛至安全的區(qū)域。司機室的防火隔墻由司機室后端墻、司機室門、內(nèi)裝地板、車體側(cè)墻、車體車頂、車體地板、內(nèi)裝地板及地板間的防火結構共同組成。如果有空調(diào)風道穿過防火隔墻，則必須設置防火閥，防止火災從風道內(nèi)蔓延至司機室內(nèi)；穿過防火隔墻的電纜，則在電纜與防火墻及電纜之間采用膨脹式防火材料進行密封。
2.3.3高速動車組車內(nèi)與車外之間的防火設計
高速動車組運行時，當車廂內(nèi)意外發(fā)生火災時，要嚴格防止車內(nèi)的火災蔓延至車下設備，影響車輛的運行安全；同時也要嚴格防止車外的火災蔓延到車內(nèi)，影響乘客的生命及財產(chǎn)安全。高速動車組車內(nèi)與車外間的防火設計主要由車體及安裝在車體側(cè)墻、車頂?shù)南到y(tǒng)設備及部件共同組成，各系統(tǒng)在設計時嚴格按照定義的車輛防火標準執(zhí)行，與車體共同形成一道完整的防火屏障。在這道防火屏障中，車輛地板區(qū)域的防火設計尤其需要注意，動車組的供排水系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)需要建立很多車內(nèi)設備與車下設備的連接，因此需要設計一種可靠的防火結構密封內(nèi)裝地板與車體地板上的電氣穿線口及管路開口，動車組通常采用金屬材料輔以防火密封膠的結構對其進行有效密封；此外動車組的內(nèi)裝設計盡可能地從結構上形成天然的煙火屏障，如內(nèi)裝地板與側(cè)墻之間采用插接結構，在不能采用插接結構的區(qū)域則在側(cè)墻與地板之間施防火密封膠，從結構上阻止車內(nèi)與車下設備間煙火的蔓延。
2.4 滅火設施配備
高速動車組在每節(jié)車廂內(nèi)均配備了一定數(shù)量的滅火器，滅火器的設置按照鐵公安（2010）89號文的規(guī)定，在每車兩端的通過臺區(qū)域各設置2個2kg的便攜式滅火器，一個為ABC干粉滅火器，一個為水基型滅火器；餐車內(nèi)除了在兩端的通過臺區(qū)域設置滅火器之外，在廚房或餐吧區(qū)域需要再設置2個4kg的干粉滅火器。另外在端部車輛的司機室內(nèi)需要設置1個5kg的二氧化碳滅火器。滅火器的設置位置要具備較好的可視性，并且可以快速方便地取用。
2.5 火災安全監(jiān)測系統(tǒng)設計
高速動車組均裝設了火災探測報警系統(tǒng)，可以在著火時快速地探測車內(nèi)的煙火，以便能及時發(fā)現(xiàn)并有效地控制火災?；馂膱缶到y(tǒng)由火災報警主機、吸氣式煙探測器和煙/熱復合探測器組成一個圓形探測器回路，當探測器回路發(fā)生斷點時，火災檢測主機還可以對所有探測器進行監(jiān)控。
火災報警主機嵌裝在機械師室的間壁上，方便機械師的觀察；吸氣式煙探測器及其收集口設置在客室頂板，通過臺頂板及廚房外的走廊頂板上，能對煙霧進行檢測。煙/熱復合探測器則安裝在司機室、交流電氣柜、空調(diào)控制柜、廚房內(nèi)、機械師室、乘務員室及廁所等獨立的區(qū)域，可以對煙/熱進行檢測。全列每個探測器均有唯一的地址，探測器的靈敏度可以在主機上進行連續(xù)調(diào)整?；馂膱缶到y(tǒng)設以下操作功能：
1）報警：分火災報警和故障報警?；馂膱缶簷z測到火災時，機械師室內(nèi)火災控制主機進行聲光報警并顯示具體報警位置、報警時間；激活司機室內(nèi)的聲光報警，IDU彈出A級報警界面并顯示報警位置、報警時間；火災報警點探測器指示燈常亮；司機室內(nèi)火災報警指示燈亮。
故障報警：火災控制主機對任何已知的故障進行檢測并報警，故障時火災控制主機顯示報警類型、報警時間，如果是探測器故障則同時報故障探測器的位置；激活司機室內(nèi)的IDU彈出B級報警信息條并顯示故障信息、報警時間，如果是探測器故障則同時報故障探測器的位置。
2）消音：火災控制主機消音按鈕可對系統(tǒng)內(nèi)報警進行消音；司機室操縱臺消音按鈕可對A級報警進行消音。
3）復位：報警和故障消失后可進行復位操作；火災報警控制主機復位。
4）診斷：火災檢測主機可對任何已知的故障進行診斷并報告故障。
5）自檢：主機上電時自檢；火警指示燈通過IDU的指示燈測試按鈕進行自檢。
2.6 火災時的控制系統(tǒng)設計
發(fā)生火災后，車輛控制系統(tǒng)會控制著火車輛的其它系統(tǒng)作相應動作：空調(diào)單元自動關閉，廢排風扇以最大風速運行，排出車內(nèi)的煙霧；車端的風擋門關閉，防止煙火蔓延到鄰近的車輛；如果客室內(nèi)或交流柜發(fā)生火災，則客室內(nèi)的電源插座、開水爐等大功率電器設備將被斷電；如果是端部車輛發(fā)生了火災，則會關閉司機室與客室之間的防火閥，防止火災的蔓延，同時激活司機室風擋玻璃的加熱斷電保護。
2.7 火災后高速動車組的持續(xù)運行能力設計
按照EN45545第一部分分類3的要求，當車輛著火時，車輛運行到安全位置的距離為20km，車輛的運行時間15min。當火災發(fā)生時，動車組能以最小平均速度80km/h的車速繼續(xù)運行15min，滿足運行能力要求。
2.8 應急疏散及救援措施
高速動車組在設計時會根據(jù)車輛的防火等級、定員人數(shù)和客戶要求設置一定數(shù)量的緊急出口，包括司機室的逃生門、逃生窗和客室的緊急窗。緊急出口的設計尺寸及布置要符合EN45545或相關標準的規(guī)定，緊急出口要設置明顯的緊急逃生標識或緊急操作標識。
高速動車組的側(cè)門是首選的疏散與救援緊急出口，在側(cè)門附近的車內(nèi)車外位置均設有緊急開門裝置，在緊急情況下司乘人員、乘客及救援人員均可以按操作說明將門打開。
在火災情況下，司乘人員可以通過列車廣播通知乘客，并有序地組織乘客通過以上緊急出口或側(cè)門疏散，動車組緊急出口的設置應保證車上乘客在不攜帶行李的情況下在3min內(nèi)能安全撤離。
3、結束語
高速動車組的防火系統(tǒng)設計是列車安全運行的重要組成部分，隨著新材料新工藝的開發(fā)和應用，車輛防火系統(tǒng)的設計將會越來越完善。但預防車輛發(fā)生火災是一項系統(tǒng)性的工程，涉及的范圍較廣，不僅車輛設計要具備完善的防火系統(tǒng)，在管理上也應該完善各項防火安全措施，加強安全檢查及消防知識的培訓，給乘客提供一個真正安全的出行環(huán)境。