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无人驾驶地铁车辆电气屏柜防火安全设计

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陈艳艳曹宇

摘要：无人驾驶地铁车辆正在全国逐步推广，如何保障车辆安全可靠运行是无人驾驶车辆研究的核心，而火灾隐患是影响车辆安全的主要危险源之一，因此车辆防火安全设计尤其重要。本文阐述了基于EN45545-2013的无人驾驶地铁车辆电气屏柜防火设计方法：通过分析电气屏柜特点，结合标准要求，研究有效且可行的防火措施，确定不同屏柜的风险等级及防火方案。并从耐火隔板设计、通风散热设计、出线孔封堵方案等方面详细介绍了耐火屏柜设计方案，有效提高了屏柜及整车的防火安全性。

关键词：EN45545-2013标准无人驾驶地铁车辆屏柜设计防火

中图分类号：U284.48文献标识码：A文章编号：1674-098X（2019）03（b）-0071-03

全自动无人驾驶地铁车辆是指在完全没有司机和乘务人员参与，车辆在控制中心的统一控制下实现全自动运营，自动实现列车休眠、唤醒、准备、自检、自动运行、停车和开关车门等功能。具有高度自动化的技术先进性，能够有效减少人为操作，提升运营安全性、降低运营成本等优点。

近年来，无人驾驶地铁车辆正在全国逐步推广。上海轨道交通18号线（以下简称SML18），即采用全自动无人驾驶技术，安全问题是保障无人驾驶地铁系统长期成功运行的核心，车辆必须具有高度的安全可靠性，而火灾隐患是影响车辆安全的主要危险源之一，因此车辆防火安全设计尤其重要。SML18项目车辆采用EN45545-2013《铁路应用-铁路车辆防火》，EN45545-2013是欧盟国家统一的车辆防火标准，具备高水平的科学性和准确性。

电气屏柜是地铁车辆重要的组成部分，集成了牵引、辅助、乘客信息、网络控制等系统设备，具有承载、供电、控制、过载和短路保护电气设备的作用，影响许多重要功能的实现，因此电气屏柜防火安全设计是车辆防火安全设计中的重点。

因此，本文以SML18項目车辆屏柜为例，主要从火灾风险分析、防火方案设计、耐火屏柜方案等几个方面，介绍基于EN45545-2013的无人驾驶车辆电气屏柜的防火安全设计。

1火灾风险分析

1.1防火总体要求

SML18项目无人驾驶车辆基于EN45545-1-2013的设计类别为A，运行类别为OC4，危害等级为HL3，因此应按照EN45545-2013中的HL3等级的相关要求进行设计。

1.2主要火源分析

屏柜内主要是电气火灾风险，有以下几类：

设备散热不良，产生局部高温，熔化绝缘层起火或直接引燃周边可燃物。

断路器、熔断器、继电器、接触器和线缆截面积等选型过小，负载电流大引起过载发热起火。

端子、连接器的接线头表面污损、松脱、或者长期运行导致接触电阻增大，造成局部过热或触头熔焊产生电弧，熔化绝缘层起火。

电缆表面出现机械损伤或老化导致短路或电弧，产生局部高温，熔化绝缘层起火或直接引燃周边可燃物。

方便插座负载功率超过设计选型阀值，长时间过载运行，导致局部发热起火。

1.3各屏柜风险分析

根据功能和设备布置需要，SML18项目车辆客室屏柜总体设计如下，Tc车客室内设置设备柜、信号柜、低压柜；Mp车客室内设置低压柜、控制柜、微机柜；M车客室内设置低压柜、控制柜。首先针对各屏柜内设备的电气性能、安全等级、火源识别来进行电气屏柜的安全分析。

根据各屏柜的安装位置和设备布置差异，主要分为三大类，分别对三大类进行风险分析。

1.3.1设备柜风险分析

设备柜安装在座椅下，供电电压均为110VDC，含有较大功率的设备为无线电主机（200W）和SKS模块（40W），功率较小，发生电气火灾风险会导致产生局部热点，在持续的较长时间作用下，会破坏绝缘性能，严重时可能导致短路或熔化绝缘层，造成设备局部焦化变黑。由于火源能量较小，火灾长时间处于初期烟和热的释放发展阶段，在失去持续火源和氧气不充分的情况下，初期火焰容易自熄，火势不会在设备柜内部区域进一步扩大以至于烧穿座椅盖板蔓延至客室内，不会对乘客生命安全造成较大威胁。座椅屏柜内发生火灾为不可见性火灾，乘客可通过嗅觉发现，根据危害严重等级定义火灾风险，座椅下设备柜局部火灾导致的后果是对乘客没有伤害，或者可能由于刺激性气体产生恐慌导致的轻微伤害（低于轻伤）。

1.3.2信号柜、控制柜、微机柜风险分析

信号柜、控制柜、微机柜布置在每节车辆的端部，额定电压均为110VDC，较大功率设备为微型断路器（16A；P1.6kW）、方便插座（P

1.3.3低压柜风险分析

低压柜布置在每节车辆的端部，额定电压均为DC110V和AC380V，空调控制盘中含有较大负载功率器件，如主进线断路器（30kW）、压缩机断路器（

2防火方案设计

2.1防火措施

EN45545标准的目的是尽量减少起火的概率，控制火势蔓延的速度