磁浮车辆内装材料通用安全类要求概述及选择_周善鑫.pdf

SCI-TECH INNOVATION&PRODUCTIVITYNo.2 Feb.2023，Total No.349表 1车辆材料防火常用标准收稿日期：20220610；修回日期：20220718作者简介：周善鑫（1982），男，四川成都人，硕士，高级工程师，主要从事车辆内装设计研究，E-mail：；zsx_。磁浮车辆内装材料通用安全类要求概述及选择周善鑫1，岳永海2，康强3摘要：本文指出在对磁浮车辆内装材料进行选择时，安全性应放在首位，防火和环保是涉及安全的重要特性，重点归纳汇总了国内外内装材料防火、环保的通用安全类要求，以德国标准 DIN 5510 为例给出了内装材料防火的具体等级要求，并提出了如下建议：磁浮车辆内装材料需符合的防火性要求选择德国标准 DIN 5510-2:2009，环保性要求应同时满足欧盟REACH 法规(EC)No1907/2006、铁总科技 2014 50 号、TB/T 3139-2006 等要求。关键词：磁浮车辆；内装；材料；安全中图分类号：U270.4文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2023.02.066（1.成都航空职业技术学院，四川成都610100；2.中铁工程服务有限公司，四川成都610083；3.四川省城际干线交通工程设计有限公司，四川成都610041）文章编号：1674-9146（2023）0206604磁浮车辆内装材料类型多样，主要有铝合金、玻璃钢、碳纤维、蜂窝材料等，性能差异较大，设计时需根据各自的特点，从以下 5 个方面综合考虑后进行选择：一是安全性，材料性能满足要求，有足够的强度及刚度，满足防火性和有害物质限量等环保要求，保证驾乘人员安全；二是轻量化，材料密度小、比强度高；三是生产工艺，易于制造，工艺成熟，安装方便可靠；四是舒适性，从整车角度出发选择合适的降噪、隔热材料；五是成本，满足安全和性能要求下，选择成本较低的材料。在材料选择优先级中，安全性和强度等性能应放在首位，舒适性、轻量化、成本等应在安全性基础上进行优化。而防火和环保是涉及安全的重要特性，是所有材料都需满足的，因此除材料自身的专用标准外，防火、环保等涉及安全的通用性标准（通用安全类标准）要求也需重点关注，本文归纳汇总国内外内装材料防火、环保标准要求，并对磁浮车辆需满足的标准要求给出选择建议。1内装材料的防火性要求内装设计时，应对所选材料提出具体的防火要求，防火性不仅指氧指数、燃烧速度等阻燃性指标，还有燃烧时的烟毒性指标。阻燃性好即明火小，但又易造成烟雾增加，因此阻燃和发烟是一对矛盾的指标，都需作出规定。目前的车辆材料防火常用标准见表 1，并在后文作进一步分析。序号标准号适用范围分类阻燃性烟毒性物性1TB/T 3138-2006低于 200 km/h 车辆2TB/T 3237-2010高于 200 km/h 动车内装3GB/T 20285-2006一般材料4DIN 5510-2:2009车辆5BS 6853:1999车辆6NF F16-101:1988车辆7EN 45545-2：2013车辆1）TB/T 3138-2006 机车车辆阻燃材料技术条件 中，规定了高压装饰板、热塑性工程塑料、玻璃钢、木结构、地板、纺织物、窗帘等的机械性能和防火性能。其中，防火性主要是指 3 个指标：氧指数、45角燃烧、烟密度，如纤维增强塑料的规定见第 67 页表 21，试验项目偏少，也未按车辆的不同部位进行分类、分级。可持 续 发 展Sustainable Development-066-2023 年 2 月总第 349 期2）TB/T 3237-2010 动车组用内装材料阻燃技术条件 ，按不同应用部位进行了分类，并分别提出了阻燃性和烟毒性要求。阻燃性见表 32；烟毒性测试方法按 GB/T 8323.2-2008，并在试验 1.54 min内采集气体，烟毒性要求见表 42，主要用于 200 km/h以上动车。3）德国标准 DIN 5510 涉及材料防火性要求的主要是：DIN 5510-1:1988 轨道车辆防火措施-第1 部分：防火等级、防火技术措施和证明 ，规定了不同车辆类型的防火等级，见表 53。DIN 5510-2:2009 轨道车辆防火措施-第 2 部分：材料和构件的燃烧特性和燃烧并发现象-分类、要求和测试方法 ，按不同车辆等级和不同应用部位规定了相应的燃烧等级、烟毒性等，对非地板材料的要求汇总见表 64。其中，烟毒性以有效剂量分数（Fractional Effective Dosel，FED）表征。项目要求试验方法氧指数/%30GB/T 8924-200545角燃烧/级难燃附录 A烟密度 D4200GB/T 8323-1987安装部位材料氧指数/%燃烧性UIC564-2 级顶板板材、饰面35A密封、连接30A、B墙板、间壁板侧板、墙壁板、饰面32A密封、连接30A、B地板地板、地板布30A、B连接28A、B行李架非金属材料32A表 6DIN 5510-2:2009 对非地板材料防火性要求易燃分级烟雾分级滴落物分级烟毒性等级要求等级要求/（%min）等级要求S1小件，按 DIN 53438-2/3S2烧毁长度30 cm未达到 SR1 光衰减积分 100ST1有滴落物，其燃烧时间20 sFED1S3烧毁长度25 cm，续燃时间100 sSR1光衰减积分100ST2有滴落物，其燃烧时间20 sS4烧毁长度20 cm，续燃时间10 sSR2光衰减积分50S5烧毁长度=0 cm，续燃时间=0 s表 2TB/T 3138-2006 中纤维增强塑料防火性要求表 3TB/T 3237-2010 规定的阻燃性要求防火等级车辆类型1地面运行2地下运行，紧急停车或出口距离超过 2 000 m3地下运行，地下线路区域停车距离达到 2 000 m4地下运行，无安全逃生空间表 5DIN 5510-1:1988 规定的不同车辆类型防火等级燃烧方式Ds1.5Ds4无引燃100200引燃100200表 4 TB/T 3237-2010 规定的烟密度指标地板材料的易燃等级（即其防火性要求）见表74，座椅燃烧等级按 DIN 5510-2:2009 标准中规定的专用方法进行测试。该标准测试项目较多、分类明确，使用较广泛，从表 6 等可看出该标准中有不同等级的要求，因此使用 DIN 5510-2:2009 作为内装或其他车体部件防火性要求时，需按车辆类型、使用部位和零件尺寸等给出具体的等级，通常内装件的要求如下：燃烧等级 S3；烟雾等级 SR2；滴落物等级 ST2；烟毒性 FED1；地板布燃烧等级 SF3。目前关于烟毒性评价方法有两种：一是气体成分分析法，如 DIN 5510-2:2009，同一材料产烟后有常规毒性指数（CIT）和 FED 两种指标，其中FED（时间更长）更为严格，通常要求提供 15 min和 30 min 的 FED。二 是 动 物 染 毒 法，如 GB/T20285-2006 材料产烟毒性危险分级 ，产烟 30 min后根据动物的情况对烟毒性进行评价5。烟毒性评价用何种方法更合适存在争议，气体成分分析法测试成分较少，无法全面反映未知毒性及毒性的叠加效果；动物染毒法试验要求高，成本高，且有违动物保护原则。因此文献6建议用气体成分分析法做例行或型式试验，动物染毒法试验用于特殊材料或新型材料的验证。4）国外防火标准还有英国标准 BS 6853:1999载客列车设计与构造防火通用规范、法国标准NF F16-101:1988 轨道车辆材料选择之防火要求 等。欧盟鉴于各标准测试及方法均不同，研究和建立了一套适合于铁路车辆材料的统一的防火标准，表 7DIN 5510-2:2009 对地板材料防火性要求易燃等级临界热辐射量/（kW m-2）光衰减积分/（%min)SF12.5SF22.52 500SF34.5750-067-SCI-TECH INNOVATION&PRODUCTIVITYNo.2 Feb.2023，Total No.349即欧盟标准 EN 45545-2:2013。按成品用途、火灾时的风险高低，划分为 R1R26 级要求；根据车辆类型的不同，火灾的危险等级从低到高划分为HL1HL3 级。EN 45545-2:2013 是测试内容较多的一个标准，内装材料防火性测试方法见表 87。2内装材料的环保性要求环保类标准限制材料对人体及环境的危害，是重要的安全性要求，应主要符合以下标准或要求。1）TB/T 3139-2006 机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量 ，对内装不同材料的有害物质和挥发物作了具体规定，见表 98。2）其他禁限用物质要求分为完全禁用、部分禁用和限用，其中，部分禁用是指在规定领域完全禁用或部分领域限期豁免使用，限用是指该物质使用量不超过标准规定的限值。轨道车辆的禁限用物质规定目前还没有统一的国家标准，通常是各整车厂 根 据TB/T3139-2006、欧 盟 法 规(EC)No1907/2006、铁总科技 2014 50 号等制定各自的禁限用物质企业标准，内装材料选择时应至少满足上述标准或法规的要求。表 10 是完全禁用的部分物质清单及来源标准9。3磁浮车辆内装材料防火和环保性要求选择磁浮车辆内装材料的防火和环保性要求应根据车辆档次以及业主要求来确定，TB/T 3138-2006 试验项目偏少，如没有烟毒性要求等，也未按车辆的不同部位进行分类、分级；TB/T 3237-2010 主要适用于 200 km/h 以上动车；德国标准 DIN 5510-2:2009 测试项目较多、分类明确，使用较广泛，还规定了不同的等级要求；EN 45545-2:2013 标准更新较快，分类详细，也是测试内容较多的一个标准。目前国内拥有 DIN 5510-2:2009 测试资质的机构较多，用户认可度高，DIN 5510-2:2009 与 EN45545-2:2013 两个标准共同存在、都在使用，设计时通常按业主要求来选择，若没有相关要求，则建议 选 用 DIN 5510-2:2009，但 引 用 时 与 TB/T3138-2006 等国内标准只有一个等级要求不同的是：设计者需根据车辆和部件的具体情况，按标准的分类方法给出材料要满足的具体等级。针对环保性要求，建议根据 TB/T 3139-2006、欧盟法规(EC)No1907/2006、铁总科技 2014 50号等要求，制定企业自己的禁限用物质标准，如暂没有企业标准，则内装材料应同时满足上述要求。4结论本文重点归纳汇总了国内外内装材料防火、环保等通用安全类标准要求，以德国标准 DIN 5510为例，给出了内装材料防火的具体等级要求：燃烧等级 S3，烟雾等级 SR2，滴落物等级 ST2，烟毒性FED1，地板布燃烧等级 SF3。并对磁浮车辆内装材料需满足的防火性要求要求给出建议：现阶段若业主没有相关要求，建议选 择 德 国 标 准 DIN5510-2:2009，并给出材料要满足的具体等级；环保性要求应同时满足欧盟法规(EC)No1907/2006、铁总科技 2014 50 号、TB/T 3139-2006 等要求，并建立自己的企业标准。参考文献：1中华人民共和国铁道部.机车车辆阻燃材料技术条件:TB/T3138-2006S.北京:中国铁道出版社,2006.2中华人民共和国铁道部.动车组用内装材料阻燃技术条件:TB/T3237-2010S.北京:中国铁道出版社,2010.3德国标准化研究所.轨道车辆防火措施-第1部分：防火等级、防火技术措施和证明:DIN 5510-1-1988S.柏林:Beuth序号物质名称可能应用的产品和领域引用标准或法规1石棉(肺部疾病)绝缘、密封、隔热材料欧盟法规(EC)No1907/200624-硝基联苯（毒性，致癌）纺织及皮革的染料、稳定剂欧盟法规(EC)No1907/20063多氯代三联苯 PCTs(毒性，污染土壤)塑料阻燃剂；涂料及塑料的软化剂欧盟法规(EC)No1907/20064短链氯化石蜡（毒性）塑料阻燃剂；橡胶增塑剂欧盟法规(