李 爭，劉愛群，吳傲庭，于 航，陸夢羽，陳廣泰

（中車大連機車研究所有限公司，遼寧 大連 116021）

隨著鐵路的運輸速度越來越快，鐵路安全事故一旦發(fā)生，后果很嚴重。近年來為實現(xiàn)機車節(jié)能減排要求，鋰電池逐漸開始應用于機車動力系統(tǒng)，機車動力電池系統(tǒng)也在朝著大容量、高功率方向發(fā)展，作為動力源的鋰離子電池由于其本質不安全的特性也使得機車車輛的火災危險性劇增。在既有的機車車輛上，隨著機車的電氣設備使用時間增長，設備逐漸老化，火災隱患與日俱增。由于軌道交通運輸?shù)奶厥庑?，其火災風險十分巨大，一旦在橋梁、隧道等場合發(fā)生火災，造成的損失將不可估量。因此混合動力機車須裝備火災防控系統(tǒng)。

1 國內外軌道交通車輛火災防控系統(tǒng)技術發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外軌道交通車輛火災防控系統(tǒng)技術發(fā)展現(xiàn)狀

由于軌道交通車輛工作環(huán)境的特殊性，國內外都在積極進行相關領域的研究，國外對火災防控的研究較早，相關技術已得到廣泛應用，如英國倫敦地鐵釆用光纖技術火災報警網(wǎng)絡系統(tǒng)；意大利高速鐵路、新加坡地鐵等釆用德國霧特公司的火災探測系統(tǒng)（煙霧探測）和細水霧滅火相結合的火災防控系統(tǒng)；韓國機場快軌線也采用了芬蘭馬里奧夫公司的固定滅火系統(tǒng)。國際鐵路聯(lián)盟、美國、英國等提出在機車火災高風險區(qū)域配置自動滅火系統(tǒng)，用以防控機車火災，意大利和德國已將車載固定滅火系統(tǒng)應用于機車車輛。

軌道交通車輛的相關行業(yè)標準也極大地促進了火災防控系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)行的國內外主要鐵路機車車輛消防標準及滅火設備配置有國際鐵路聯(lián)盟UIC 642《國際鐵聯(lián)運機車、動車及控制拖車的防火和消防規(guī)定》、歐盟EN 45545《鐵路應用—鐵路機車的消防》、美國NFPA 130《固定導軌運輸和有軌客運系統(tǒng)標準》、英國BS 6853《載客列車設計與構造防火通用規(guī)范》、中國TB/T 2640《鐵道客車防火保護的結構設計》等。其中國際鐵路聯(lián)盟、美國、英國等國家和機構的標準中對車載自動滅火系統(tǒng)進行了相應規(guī)范，并要求在火災危險性較高的區(qū)域安裝自動滅火系統(tǒng)，而我國現(xiàn)行標準對結構防火設計、阻燃材料和手提滅火器提出了相應的要求，但尚未規(guī)定機車車輛應設置固定滅火系統(tǒng)。

1.2 國內軌道交通車輛火災防控系統(tǒng)技術發(fā)展現(xiàn)狀

目前我國針對火災防控自動滅火系統(tǒng)的發(fā)展，大多停留在理論研究階段，在火災防控系統(tǒng)的應用方面，我國的鐵路機車火災防控設施配備比較簡單，主要以安裝視頻監(jiān)控設備、感煙探測器和手提式滅火器為主，在發(fā)生火災報警后需要工作人員持手提滅火器抵達著火區(qū)域進行滅火，由于機車火災發(fā)展速度極快，往往在幾分鐘之內就能蔓延至整個車廂，人員手持滅火器不能及時抵達著火區(qū)域，會錯過最佳滅火時間，且存在一定的危險性。

自2015 年來，國內極少部分內燃機車開始試裝細水霧滅火系統(tǒng)，但細水霧滅火系統(tǒng)大范圍應用于軌道交通領域有諸多問題。首先對機車而言，現(xiàn)有機車內部空間狹小，且對載重有一定限制，而細水霧系統(tǒng)需要大量的瓶組、泵組以及儲水設備，體積和重量都無法保障；其次，機車工作環(huán)境惡劣，細水霧對水質要求很高，如儲水被污染則會造成設備失效。

此外，由于目前國內動力鋰離子電池熱失控及火災防控標準缺失，動力電池火災防控系統(tǒng)技術研究并未大量應用，混合動力機車動力電池的火災防控系統(tǒng)也應是混合動力機車不可缺少的組成部分。

從2019 年起，某公司研制的機車車輛火災防控系統(tǒng)，將探測、報警和自動滅火功能進行結合，開始應用到國內部分機車車輛中，在實際應用過程中起到了很好的火災防控作用。

2 軌道交通車輛火災防控系統(tǒng)設計原則

2.1 探測系統(tǒng)設計原則

（1）符合相關標準：由于目前軌道交通車輛的相關消防標準不夠完備，探測系統(tǒng)大多依照建筑火災報警相關標準，如GB 4715—2005《點型感煙火災探測器》、GB 4716—2005《點型感溫火災探測器》。

（2）在復雜環(huán)境下長期運行：由于軌道交通車輛運行環(huán)境復雜，常伴有振動、揚塵、高溫等現(xiàn)象。探測器應具有良好的抗干擾能力，且能在復雜環(huán)境下長時間工作。

（3）探測器分布合理：由于火災中的煙氣運動方式有一定規(guī)律，在布置探測器時應充分考慮其空間分布的合理性，以實現(xiàn)保護區(qū)域的全覆蓋和探測的及時性。

（4）準確性：由于機車運行的特殊性，接到火災報警后停止列車運行會造成連鎖反應，影響鐵路網(wǎng)的正常運轉，對火災探測器誤報警的容忍度低，故對火災探測器的探測準確性有較高要求。

2.2 報警系統(tǒng)設計原則

（1）符合相關標準：由于目前軌道交通車輛的相關消防標準不夠完備，報警系統(tǒng)大多依照建筑火災報警相關標準，如GB 50116—2008《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》。

（2）報警提示明顯：由于列車司機室指令操作復雜，通訊頻繁，尤其在進出站時會與車上及地面人員頻繁交換信息，報警信號可能會被操作人員忽略，故報警信號要足夠明顯，同時不影響操作人員正常工作。

（3）便于區(qū)分：火災報警提示應與其他報警提示有明顯區(qū)分，以便于操作人員第一時間識別出火災報警信息。

（4）指向性：火災報警系統(tǒng)發(fā)出的報警信息應包含火情位置信息，以便工作人員第一時間確認火情。

2.3 控制系統(tǒng)設計原則

（1）符合相關標準：由于目前軌道交通車輛的相關消防標準不夠完備，控制系統(tǒng)大多依照建筑火災報警相關標準，如GB 16806—2015《消防聯(lián)動控制設備通用技術條件》。

（2）數(shù)據(jù)記錄：控制系統(tǒng)應對報警信息及滅火動作信息進行儲存，以便后期進行數(shù)據(jù)分析。

（3）數(shù)據(jù)傳輸：控制系統(tǒng)應具有數(shù)據(jù)傳輸功能，以便和整車系統(tǒng)進行對接。

（4）自動動作和延時動作：控制器應具有自動動作功能，以免人員未發(fā)現(xiàn)火情時造成火災蔓延。同時應具有延時自動動作功能，以便操作人員確認報警信號的準確性。

2.4 執(zhí)行系統(tǒng)設計原則

（1）符合相關標準：由于目前軌道交通車輛的相關消防標準不夠完備，執(zhí)行系統(tǒng)大多依照建筑火災報警的相關標準，如執(zhí)行系統(tǒng)的設計應遵循XF 61-2010《固定滅火系統(tǒng)驅動、控制裝置通用技術條件》、GB 25972—2010《氣體滅火系統(tǒng)及部件》等。

（2）滅火的高效性：滅火裝置應響應準確和及時，避免多余動作、誤動作和不響應，滅火介質滅火性能高效，應在短時間內迅速撲滅火災。

（3）分區(qū)滅火：根據(jù)機車結構，將保護區(qū)域劃分成多個獨立子區(qū)域，配備相應的執(zhí)行系統(tǒng)，整個執(zhí)行系統(tǒng)由控制系統(tǒng)統(tǒng)一管理，各區(qū)域間實現(xiàn)獨立探測、報警及滅火。

（4）清潔性：為避免對設備造成二次傷害，對環(huán)境造成污染，滅火介質應無毒無腐蝕性，不破壞臭氧層也不污染環(huán)境，在有人員活動區(qū)域，應避免滅火介質對人體造成傷害。

（5）使用期：在未發(fā)生火災期間，設備應有足夠長的使用期。

3 軌道交通車輛火災防控系統(tǒng)架構

軌道交通車輛火災防控系統(tǒng)是依托車輛內部的電氣和空間結構，布置火災探測部件、火災報警部件、滅火控制部件和滅火執(zhí)行部件等裝置。首先火災探測裝置對火災進行探測，探測到火災將信號傳輸?shù)娇刂撇考刂葡到y(tǒng)進行一定的算法識別，排除誤報信號，判斷出真正的火災信號，為報警裝置提供驅動電流，控制報警裝置發(fā)出聲光報警或語音播報，對火災探測器進行編碼，以此定位發(fā)出報警信號的探測器位置，根據(jù)探測器位置推斷出起火位置，并對起火位置進行顯示，車上人員根據(jù)起火位置提示，進行緊急處理。同時控制系統(tǒng)驅動著火區(qū)域的滅火執(zhí)行裝置，實施自動滅火過程，控制系統(tǒng)應具有0～30 s 的延時釋放功能，當報警裝置啟動后，延時程序被觸發(fā)，延時倒計時過程中，車上人員可對滅火系統(tǒng)進行緊急停止或緊急啟動操作，當進行緊急啟動操作時滅火執(zhí)行裝置立即動作，在著火區(qū)域釋放滅火劑；當進行緊急停止操作時，自動滅火流程被中斷，滅火指令被消除，且一段時間內不再報警。若倒計時結束前沒有進行任何操作，倒計時結束后執(zhí)行自動滅火指令，控制系統(tǒng)驅動滅火執(zhí)行系統(tǒng)，對著火區(qū)域釋放滅火劑進行滅火。

同時火災防控系統(tǒng)會與軌道交通車輛內部原有的車載安全監(jiān)測系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)相對接，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。

3.1 探測系統(tǒng)

針對不同的火災防控應用場景，采用煙溫復合探測器、火焰探測器、特征氣體探測器、感溫電纜等探測設備，對機車內特定火災場景進行探測。

3.1.1 煙溫復合探測器

在火災初期階段主要發(fā)生的是陰燃，陰燃過程中主要產生煙霧，升溫不明顯，且沒有明火，在應對火災初期階段時感煙探測器的報警反應迅速，可有效防止火災的蔓延，故目前感煙探測器的應用較為廣泛［1］。但由于感煙探測器是通過探測煙霧顆粒進而判斷出火災的，環(huán)境中的煙塵顆粒也會引起感煙探測器的報警，容易發(fā)生誤報現(xiàn)象，為避免誤報還應采集其他信息。溫度的升高是火災發(fā)展過程中的一個重要現(xiàn)象，且發(fā)生火災時的升溫過程和日常環(huán)境中的溫度變化有著明顯區(qū)別，通過研究火災發(fā)展過程中的溫度變化特點，實現(xiàn)對火災升溫過程的捕捉，可以較為準確地通過溫度探測出火災，避免傳統(tǒng)感溫探測器以溫度閾值的方式進行火災探測而引發(fā)的誤報問題。結合感煙和感溫2 種探測信號的特點，進行煙溫復合探測，可降低誤報和漏報的發(fā)生。使用復合探測技術，對各種探測器數(shù)據(jù)采用復合算法進行處理，是解決誤報問題的有效手段［2］。在空間狹小、遮擋物較多和相對封閉的空間內適合使用煙溫復合探測器。

3.1.2 火焰探測器

火焰探測器通過探測火焰發(fā)出的紫、紅外光，判斷火災的發(fā)生，在火災發(fā)展過程中的明火階段進行響應。它對于環(huán)境中氣流速度沒限制，故適用于在機車上空氣流速較大的區(qū)域使用。由于火焰探測器通過對火焰發(fā)出的紫、紅外光進行響應，其適用于對火災發(fā)展速度快的易燃物火災進行探測。對于起火速度快，且無煙遮蔽的明火火災反應最為靈敏［3］。在內燃機車動力包區(qū)域，可能發(fā)生柴油火，其火勢發(fā)展速度快，且在正常工作時有煙霧產生，采用煙霧探測器、一氧化碳探測器等容易發(fā)生誤報，故宜采用火焰探測器進行探測。

在使用火焰探測器時需注意，若出現(xiàn)明火之前會釋放大量煙霧，則不可將火焰探測器作為唯一探測手段，應配合其他類型的探測器一起使用。由于紫紅外復合火焰探測器所探測的火災類型起火速度快，且一旦探測到就已發(fā)展到明火階段，在和控制器聯(lián)動時，應適當減少控制器的延遲動作時間，形成快速報警滅火系統(tǒng)，避免火災的進一步發(fā)展。在現(xiàn)場安裝時，應注意探測前方盡量沒有障礙物阻擋光線傳播，使其有盡可能廣的探測范圍。

3.1.3 特征氣體探測器

在正常環(huán)境中空氣中的一氧化碳和二氧化碳含量非常低，在發(fā)生燃燒前的升溫過程中，由于可燃材料發(fā)生熱解，會釋放大量一氧化碳和二氧化碳，由于此時還未開始陰燃，沒有煙霧產生，特征氣體比煙霧產生得更早。在陰燃階段開始時，空間內的特征氣體濃度已經積累到相當高的程度。故特征氣體探測器比感煙探測器更加靈敏且不容易發(fā)生誤報，在空間較小且相對密封的區(qū)域可采用特征氣體探測器。

采用特征氣體探測器時應關注燃燒物類型，對于容易發(fā)生熱解的材料，起煙和見明火較晚的材料宜采用特征氣體探測器，可對初期火災進行很好的探測。對于易燃物品引發(fā)的火災，由于火災發(fā)展速度較快，其探測效果不如煙霧探測器和火焰探測器?，F(xiàn)場安裝時由于特征氣體產生后隨煙氣移動，故其安裝位置可以參考煙霧探測器位置。

3.1.4 感溫電纜

感溫電纜通過具有熱敏特性的金屬材料進行連接，當溫度發(fā)生變化時，電阻發(fā)生變化，通過處理器進行信號分析可以測得溫度變化，當溫度達到設定值時發(fā)出報警信號，由于感溫電纜結構簡單，可靠性高，將用于空間相互分隔、空氣流通較弱的區(qū)域。當其他探測器出現(xiàn)漏報情況時，可進行補充。

由于感溫電纜柔韌性好，占用空間小，在空間較為狹小的區(qū)域可以進行覆蓋，避免了探測盲區(qū)的出現(xiàn)，在布置感溫電纜時因盡量順著強電電纜一起布置，當電纜發(fā)熱或燃燒時能夠快速反應，提高探測的實時性。

3.2 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)作為火災防控系統(tǒng)的中樞橋梁，主要負責完成接收探測器采集的信號、火警邏輯判斷、運行和操作界面顯示、跨防區(qū)重聯(lián)以及與其他車載系統(tǒng)通信5 部分功能?？刂破靼唇Y構可分為一體式消防聯(lián)動控制器和分體式消防聯(lián)動控制器。按是否搭載不間斷電源可分為有備用電源控制器和無備用電源控制器2 種。

3.2.1 一體式與分體式消防聯(lián)動控制器

一體式消防聯(lián)動控制器集成了上述控制系統(tǒng)的完整功能。主控板卡、探測器監(jiān)控板卡、屏顯板卡以及各通信板卡集成在控制器內部，面板上配備了屏幕、按鍵、聲光報警器和調試下載接口。一體式控制器的集成度很高，安裝位置靈活，普遍適用于既有車型的加裝和改造。

分體式控制器采用列車標準的3U 機箱，各功能板卡平行排布在卡槽中?？刂破魍ㄟ^列車總線將火災防控系統(tǒng)運行情況和火警信息傳遞給6A 系統(tǒng)和TCMS 系統(tǒng)，通過司機室操作臺顯示屏和按鍵進行顯示和操作，通過列車廣播裝置播報火警信息。根據(jù)相關消防標準，需在車輛顯著位置額外布置一組手動啟動和停止按鍵以及專用的火災報警指示燈。分體式控制器與整車的契合度很高，既適用于以獨立機箱安裝在新車型電氣柜中，也可以安裝在預留了板卡位置的6A 系統(tǒng)機箱中。

3.2.2 火警邏輯判斷與人機交互操作

控制器根據(jù)探測器傳回的數(shù)據(jù)，監(jiān)測車內防護區(qū)的環(huán)境情況。當溫度、煙霧濃度、一氧化碳濃度迅速升高并達到一定閾值或火焰探測器捕捉到明火時，系統(tǒng)會提示駕駛員發(fā)生火情并報告火警具體位置。駕駛員可根據(jù)提示，復查后取消火警或提前啟動滅火裝置，若一定延遲時間內，駕駛員未作出響應，系統(tǒng)會自動開啟滅火裝置保護車體的安全。

控制器為系統(tǒng)提供了巡檢和自檢功能，駕駛員可以通過屏幕查看系統(tǒng)實時運行狀態(tài)，也可以調取運行日志，查看歷史故障和火警信息。

3.2.3 重聯(lián)與對外通信

控制系統(tǒng)支持同車廂兩端司機室雙機互為主從，共同監(jiān)測車廂內一個或多個防區(qū)運行狀態(tài)；也可以一主機多從機跨車重聯(lián)，在任意控制器上監(jiān)測全列多個防區(qū)實時運行情況。

控制器配備了豐富的對外通信接口，支持通過CAN、RS485、UDP、TRDP、MVB 等多種總線與列車其他控制系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，同時搭載了USB、以太網(wǎng)、DI/DO 等接口用于調試和下載數(shù)據(jù)。

3.2.4 不間斷電源

為滿足復雜的應用場景，控制系統(tǒng)可選配不同容量的備用電源保證系統(tǒng)不間斷運行。系統(tǒng)可在機車未上電的情況下，使用備用電源以低功耗狀態(tài)對列車進行全天候的安全監(jiān)測。當火災發(fā)生并影響到列車正常供電時，控制系統(tǒng)可自動切換到備用電源，保證火災防控系統(tǒng)的正常運行。搭載備用電源的火災防控系統(tǒng)，能夠更大程度地保障列車的消防安全。

3.3 執(zhí)行機構

3.3.1 火探管式氣體滅火系統(tǒng)

火探管系統(tǒng)由儲存滅火劑的壓力鋼瓶和火探管路組成，將帶壓工作的火探管路布置到容易著火的區(qū)域上方，當管路沿線發(fā)生著火時，火探管受熱軟化，在溫度最高處將自動破裂，將帶壓儲存的滅火劑釋放到著火區(qū)域，實現(xiàn)定點滅火。

由于火探管系統(tǒng)可以依靠獨立的火災探測能力實現(xiàn)實時滅火，無需電源和火災報警控制器，不受振動、沖撞、極端氣溫、粉塵和氣流等環(huán)境的影響，對機車內部電器設備和封閉空間的保護更加安全可靠。該系統(tǒng)結構簡單，成本低，且具有特殊線性感應的特點，可適應結構復雜的區(qū)域，令長距離線槽和設備同時具有探火和滅火功能，適用于軌道交通車輛內密集型電氣設備區(qū)域（如電器柜、電池柜等）的防火。

火探管在機車上的電器柜等封閉空間內部鋪設時應根據(jù)火焰蔓延的特點，將管路盡量鋪設在靠近容易發(fā)生火災的部位，且需覆蓋火焰蔓延的主要路徑，如因鋪設在容易發(fā)生因接觸不良而造成火災的接線位置，應盡量經過獨立分區(qū)的頂部位置等。由于帶壓工作，在管路連接處應按要求采用特定的鏈接方式，以保證其結構穩(wěn)定性，瓶組和管路之間應該設置壓力警示，并定期檢查，防止因壓力泄漏而造成系統(tǒng)失效。

3.3.2 管網(wǎng)式氣體滅火系統(tǒng)

管網(wǎng)式氣體滅火系統(tǒng)由鋼瓶、電磁驅動裝置、管網(wǎng)和噴頭組成，應用于機車時，由于車體各個區(qū)域跨度較大，且空間相對獨立，可對各空間獨立布置鋼瓶和管路，也可只配置一組鋼瓶，將藥劑集中儲存，利用管網(wǎng)延伸到各保護空間，通過管路上的分區(qū)電磁閥進行控制，當有火災發(fā)生時，若各區(qū)域獨立配置鋼瓶，則啟動相應區(qū)域的鋼瓶電磁閥進行滅火，若只集中配置了一組鋼瓶，則開啟沿途的區(qū)域選擇閥，對目標區(qū)域進行滅火。

由于該系統(tǒng)采用分布式管理，具有覆蓋區(qū)域廣，統(tǒng)一性強等優(yōu)點。其次管路系統(tǒng)安裝和維護方便，非帶壓工作，維護成本低，管網(wǎng)系統(tǒng)結構可靠，可重復使用，壽命更長。適合在機車上空間較大的機械間等區(qū)域布置。

管網(wǎng)式氣體滅火系統(tǒng)在設計過程中，由于車上空間有限，一般鋼瓶位置不易變動，故應合理規(guī)劃管路布置，結合車上設備的位置，應盡量減少彎頭的使用以降低局部阻力損失，結合鋼瓶出口的藥劑流量和管路阻力損失選取合適內徑的釋放管路，當一套管路有多個出口時，盡量采用均衡管網(wǎng)的方式進行布置，若無法滿足均衡管網(wǎng)要求時，應搭配噴頭限流板或減小某一支路管徑，以使得各個出口的流量相等。

3.3.3 高壓細水霧系統(tǒng)

可應用于軌道交通的高壓細水霧系統(tǒng)有儲壓式細水霧系統(tǒng)和非儲壓式細水霧系統(tǒng)2 種。

儲壓式細水霧系統(tǒng)采用氮氣瓶組為細水霧的霧化提供壓力，其工作原理和釋放過程與泵組系統(tǒng)基本相同，與泵組系統(tǒng)相比，工程造價更低，不受電力供應因素的影響，但氮氣瓶組的占地面積較大，且持續(xù)時間較短，增壓氣體釋放完畢后即停止工作。在結構緊湊的空間內使用受到限制，在地鐵車廂等空間較大的應用場景可采用瓶組系統(tǒng)。

非儲壓式細水霧系統(tǒng)由高壓泵組、穩(wěn)壓泵、水箱、區(qū)域閥、過濾器、管路及噴頭組成，當保護區(qū)域內著火時，探測系統(tǒng)將火災信息傳送到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)依控制泵組進行運轉，并開啟火災沿途的區(qū)域閥，將水箱內的水通過管路和噴頭，噴灑到著火區(qū)域，實現(xiàn)滅火。由于泵組系統(tǒng)為非儲壓式系統(tǒng)，在機車運行過程中更為安全，不會受高溫、振動等因素的影響，可靠性較高，整個系統(tǒng)可以多次循環(huán)使用，壽命周期長。

3.4 報警系統(tǒng)

報警系統(tǒng)的功能有2 項，一是報告火警信息，二是報告系統(tǒng)故障信息。報警的形式主要有控制系統(tǒng)顯示單元和聲、光報警裝置3 種。

3.4.1 火災報警功能

當控制系統(tǒng)接收到來自探測器或手動報警裝置的火警信息時，會在屏幕上顯示火情位置，通過聲音報警裝置播報語音報警信息，并點亮專用的火警指示燈，直至完成滅火操作或手動按下復位按鈕。當多個防區(qū)出現(xiàn)火情時，控制系統(tǒng)會突出顯示第1 個報警位置，循環(huán)顯示其他火警位置，并記錄下全部火災報警信息。

3.4.2 故障報警功能

控制系統(tǒng)配有專用的故障指示燈，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，指示燈會點亮直至故障修復，同時在屏幕上顯示故障類型和具體位置，并通過語音報警裝置提示駕駛員系統(tǒng)運行故障。

當同時發(fā)生火災和系統(tǒng)故障時，報警系統(tǒng)會優(yōu)先報告火災警告。但如果系統(tǒng)故障涉及到火災報警設備及其聯(lián)動設備時，報警系統(tǒng)會交替報告火災警告和故障報警信息。

3.5 環(huán)保型滅火劑

3.5.1 全氟己酮滅火劑

全氟己酮滅火劑主要通過降溫和化學抑制的方式進行滅火，其具有低沸點和高熱容的特性，釋放后會快速氣化充滿整個保護空間，降低燃燒區(qū)域的溫度，并抑制燃燒反應鏈，破壞燃燒四面體中的著火點和燃燒反應鏈2 個要素，實現(xiàn)滅火效果。

全氟己酮的優(yōu)勢在于具有良好的滅火性能的同時，具有不導電和無腐蝕的特性，其沸點為49 ℃，汽化后無殘留，針對電氣火災的滅火有較強優(yōu)勢。其滅火劑量范圍內無毒性，排放到大氣中不會造成溫室效應，也不會對臭氧層造成破壞，在大氣中的殘留年限為0.014 年，對人體和環(huán)境友好，是理想的清潔氣體滅火劑［4］。在應對機車火災時，一方面機車空間相對封閉，為全氟己酮的滅火創(chuàng)造了有利條件。另一方面滅火劑無殘留、不腐蝕的特性使得滅火后不會影響車上設備，在執(zhí)行滅火操作后仍然可以繼續(xù)運行。

3.5.2 高壓細水霧滅火劑

由于高壓細水霧滅火時依靠細水霧的汽化吸熱對火災區(qū)域降溫，同時細水霧氣化后會置換火源附近的氧氣，通過降溫和窒息的作用撲滅火災，在未著火區(qū)域細水霧不會汽化，從而不會影響人員的正常呼吸，在人員疏散過程中，還可以防止出現(xiàn)由于熱輻射造的成人員燙傷現(xiàn)象。

高壓細水霧以水為滅火劑，對保護對象、保護區(qū)人員、環(huán)境均無損害和污染。高壓細水霧被打到著火區(qū)域，然后迅速汽化帶走熱量的同時，隔絕火源周圍的氧氣，達到滅火效果。高壓細水霧產生的水霧顆粒可降低空氣內的透光率，可以有效屏蔽熱輻射，進而實現(xiàn)控制火勢的效果，還可以有效防止火災的復燃［5］。同時細水霧能凈化火災產生的煙霧和廢氣，為人員安全疏散和滅火救援工作創(chuàng)造有利條件。用水量僅為水噴淋系統(tǒng)的1%，避免了大量的排水造成的次生災害。其安全性能和滅火性能突出，適合應用于人員密集的乘客車廂內。

4 軌道交通火災防控系統(tǒng)與整車的接口

4.1 與車載安全監(jiān)控系統(tǒng)的接口

機車車載安全防護系統(tǒng)簡稱“6A”系統(tǒng)，它是針對機車的高壓絕緣、防火、視頻、列車供電、制動系統(tǒng)、走行部等危及安全的重要事項、重點部件和部位進行實時監(jiān)測、監(jiān)視、報警的一套安全防護系統(tǒng)［6］。

6A 系統(tǒng)中的防火監(jiān)控子系統(tǒng)，其功能主要是為了監(jiān)測機車相關區(qū)域煙霧及溫度的變化預防機車火災的發(fā)生。而火災防控系統(tǒng)，集成了火災探測、控制、滅火于一體的完整系統(tǒng)，當其用于具有6A 系統(tǒng)的機車時，火災防控系統(tǒng)的控制器可以接入6A 系統(tǒng)，通過采集6A 系統(tǒng)的火災報警信號，來進行火災防控，對相關區(qū)域進行滅火操作，同時提示司乘人員，保障行車安全。這也是鐵路機車未來提升火災探測與報警，并集成滅火聯(lián)動形成完整火災防控的趨勢［7］。

4.2 與列車控制和管理系統(tǒng)的接口

列車控制和管理系統(tǒng)簡稱“TCMS”系統(tǒng)，一般來說，TCMS 是負責整合車輛車載設備信息的主要系統(tǒng)，主要用于處理和分配列車運行中各種內外數(shù)據(jù)［8］。

火災防控系統(tǒng)一般具備與TCMS 系統(tǒng)的通信接口，通常采用MVB 或以太網(wǎng)的總線形式與整車進行通信，將火災具體信息發(fā)送至TCMS，TCMS通過分析自動或由司乘人員判斷后手動將會影響火災蔓延的火災區(qū)域相關設備關停，保障滅火效果；同時系統(tǒng)進行故障記錄，用于事故分析和后續(xù)整改。

4.3 與機車遠程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)車載子系統(tǒng)終端的接口

中國機車遠程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)簡稱“CMD”系統(tǒng)，是我國機務信息化中機車動靜態(tài)信息的采集、傳輸、地面診斷分析平臺，為機務信息化應用功能提供重要的信息支撐。

CMD 系統(tǒng)的車載子系統(tǒng)主要是現(xiàn)機車信息數(shù)據(jù)的采集、存儲、在線診斷、信息處理以及數(shù)據(jù)傳輸。它采集、匯總機車狀態(tài)信息、6A 檢測信息、機車安全信息，完成不同系統(tǒng)之間的信息交換，機車履歷存儲、機車關鍵信息及故障記錄，實現(xiàn)信息的統(tǒng)一傳輸，記錄文件的自動下載，信息的通信管理，可配置的機車狀態(tài)監(jiān)視與報警［9］。

火災防控系統(tǒng)可以與CMD 的車載子系統(tǒng)中的車載主機進行通信，亦可由整車TCMS 系統(tǒng)或CMD 系統(tǒng)將火災信息傳輸至CMD 的車載子系統(tǒng)，從而將火災具體信息通過無線傳輸網(wǎng)絡（采用4G、北斗或WLAN 等網(wǎng)絡）實時發(fā)送至地面，完成將火災發(fā)生情況和滅火處理數(shù)據(jù)第一時間發(fā)送至地面的鐵路綜合IT 網(wǎng)絡系統(tǒng)，用于及時采取救援措施、調整相關路線車輛的運行，最大程度地減少影響，保障鐵路線路安全。

5 結束語

當前中國鐵路的發(fā)展正處在關鍵性階段，一旦列車在運行過程中發(fā)生火災，造成的連帶損失是不可估量的。軌道交通車輛火災防控系統(tǒng)是軌道交通運輸安全運行的重要保障，目前只有少數(shù)歐美國家強制要求配備列車消防系統(tǒng)，主要集中在動力設備區(qū)域，并沒有形成完整的產品體系，且進口的車輛火災防控系統(tǒng)價格動輒近百萬，沒有對本土化環(huán)境做出特定的優(yōu)化，因此研制契合國內機車原有系統(tǒng)的火災防控系統(tǒng)將大大降低列車火災防控成本。

文中針對軌道交通車輛火災防空系統(tǒng)的發(fā)展和應用進行了論述，介紹了適用于不同軌道車輛火災防控系統(tǒng)的設計方法，同時結合軌道車輛其他系統(tǒng)功能，對列車各子防火系統(tǒng)進行整合，統(tǒng)一布置和管理。其特點是擁有靈活的子系統(tǒng)配置方案，可定制性強，具有良好的適應性，同時在火災防控性能方面，通過探測、報警、控制和自動滅火等手段相結合的方法，形成對保護對象火災安全的自動預警與防護，使用和管理更加簡單方便，針對傳統(tǒng)的內燃機車、現(xiàn)行的電力機車、新能源電力機車以及地鐵車輛都能夠提供整車級的火災防控系統(tǒng)解決方案，有力保障我國軌道交通移動裝備的安全運行。