Канд. техн. наук В. В. МАХАН, дипломированные инженеры Б. ЗЕНКЕВИЧ-ГАЛАЙ, И. ВЕЛЬЦ,
инж. Е. В. ОВЧИННИКОВА, канд. техн. наук А. П. ЛАВРОВ

Пожаробезопасность пассажирских вагонов

В течение нескольких лет ВНИИЖТ и Научно-технический центр железнодорожного транспорта (ЦНТК) Польши проводили комплекс совместных работ, направленных на снижение пожароопасности пассажирского подвижного состава. Это связано с тем, что на сети железных дорог России и Польши эксплуатируется значительный парк пассажирских вагонов, которые нуждаются в повышении пожаробезопасности. Внутренние конструкции большинства вагонов выполнены из материалов, способных гореть и распространять пламя по поверхности. Работы проводились по двум основным направлениям: испытание и оценка пожаротехнических свойств материалов; натурные огневые испытания вагонов.

Испытания проводились в лабораторных условиях с использованием специальных приборов и аппаратов. Образцы материалов испытывались на горючесть, распространение пламени по поверхности, дымообразование. Исследовалась теплотворная способность материалов, определялось выделение из них токсичных газов при нагревании и горении. По результатам испытаний определялись такие пожарно-технические характеристики, как группа горючести, индекс распространения пламени, коэффициент дымообразования, величина теплоты сгорания, концентрация газообразных продуктов сгорания и термического разложения материалов.

Эти показатели позволили произвести комплексную оценку огнестойкости материалов и определить влияние каждого из них на пожароопасность вагонов.

Опыт работы с материалами различной горючести, применяемыми в вагонах, показал, что пожароопасность вагонов определяется наличием в их конструкциях горючих материалов. Чем больше масса этих материалов и чем выше их теплотворная способность, тем выше и пожароопасность, которую они могут создать.

В целях снижения горючести неметаллических материалов их подвергают специальной огнезащищающей обработке. При этом способность материалов возгораться и распространять пламя значительно уменьшается. Совместные исследования показали, что наиболее универсальными показателями, характеризующими горючесть материалов, являются величина теплоты их сгорания, а также индекс распространения пламени по поверхности.

Методики испытаний этих показателей идентичны в России и Польше, что позволило взять их за основу при проведении совместных исследований.

Величина индекса распространения пламени, равная 20 усл. ед., является пограничной, разделяющей материалы с быстрым и медленным распространением пламени. Огнезащитная обработка материала приводит к уменьшению величины индекса распространения пламени. На рис. 1 показаны диаграммы величины индекса распространения пламени нескольких материалов с огнезащитой и без нее.

 

Рис. 1. Диаграммы величин индекса распространения пламени по поверхности материалов с огнезащитой и без нее

Величину теплоты сгорания (теплотворную способность) материалов определяли путем испытания их в специальных приборах (калориметрах). В процессе этих испытаний может быть также установлено время, в течение которого происходит полное сгорание образца материала.

 

Рис. 2. График изменения температуры при испытаниях на калориметре обивочных тканей: 1 — ткань без огнезащиты; 2 — ткань огнезащищенная

Огнезащитная обработка материала приводит к увеличению времени его полного сгорания в калориметре. На рис. 2 показаны графики изменения температуры при сжигании в калориметре образцов обивочных тканей с огнезащитой и без нее. Работы по лабораторным испытаниям различных материалов производства России и Польши проводились в ЦНТК.

 

Таблица 1
Наименование материала	Теплотворная способность, кДж/кг	Время сгорания, мин
Фанера для перегородок	18 220±120	15
Фанера для потолков	20 740±120	13
Древесина для настила пола	21 150±120	12
Древесина для обрешетки стен	19 480±120	14
Бумажно-слоистый пластик	22 170±120	14
Винилискожа для обивки диванов	23 800±120	16
Пенополиуретан	26 900±120	12
Линолеум	19 540±120	13
Обивочная декоративная ткань	20 480±100	18
Прокладочная ткань	19 400±70	18

В табл. 1 представлены результаты пожаротехнических испытаний неогнезащищенных материалов, традиционно используемых в пассажирских вагонах.

В табл. 2 представлены показатели огнезащищенных материалов, выпускаемых в Польше.

 

Таблица 2
Наименование материала	Индекс распространения пламени, усл. ед.	Теплотворная способность, кДж/кг	Время сгорания, мин
Поликарбонат светопрозрачный	2±0,2	28 840±120	19
Поликарбонат конструкционный	1±0,2	28 390±120	18
Резиновый линолеум	6,4± 0,6	28 530±120	19
Фанера трудногорючая	2±0,2	17 240±120	17
Ткань занавесочная	0	20 060±120	18
Ткань для штор	2±0,2	21 150±120	18
Звукоизоляционная мастика	1	14 470±120	20

ВНИИЖТ осуществлял исследования преимущественно путем натурных огневых испытаний вагонов. Опыт показал, что натурные огневые испытания позволяют получить необходимые данные об условиях загорания и характере течения пожара в железнодорожном подвижном составе. Комплекс лабораторных и натурных испытаний позволяет более объективно оценить пожароопасность вагонов при использовании материалов в конструкции вагона с различными пожаротехническими характеристиками.

Натурные огневые испытания проводились по методике, которой предусматривалось создание искусственного очага загорания внутри вагона c последующей оценкой пожароопасности вагона по времени. При этом определялись следующие опасные факторы пожара:

• температура воздушной среды и поверхностей конструкций внутреннего оборудования вагона;
• концентрация наиболее токсичных для человека газообразных продуктов горения и термического разложения материалов;
• поведение размещенных в вагоне подопытных животных с позиций их токсикометрической оценки.

Объектами натурных испытаний были серийные и опытные образцы вагонов промышленного выпуска, укомплектованных всеми элементами внутренних конструкций и экипировкой.

Предварительно материал каждого элемента конструкции и экипировки был проанализирован и испытан на определение величины теплоты сгорания и индекса распространения пламени.

Процесс зажигания при натурных огневых испытаниях осуществлялся в определенной последовательности. Очаг огня создавался в центральной части вагона на нижнем сиденье. Источником огня был пакет газетной бумаги общей массой 100 г (система МСЖД). Пакет имел квадратную форму со сторонами, размеры которых составляли 250ґ250 мм.

Начиная с момента поджигания пакета включались все системы средств измерений параметров пожара. Критерием окончания испытания являлось либо полное самостоятельное затухание очага загорания, либо появление смертельно опасного состояния воздушной среды в контрольных зонах вагона. При этом ведется отсчет промежутка времени, в течение которого достигается критическое состояние эксперимента. Величина указанного промежутка времени служит главным результатом испытаний и показателем пожароопасности вагона.

Проводившиеся во ВНИИЖТе натурные огневые испытания пассажирского вагона, у которого все материалы были неогнезащищенными, позволили установить, что время безопасного нахождения в таком вагоне составляет всего 6 минут. За это время пассажиры не успевают эвакуироваться из спального вагона, особенно в ночное время.