孙帮成 (中国河北省唐山市丰润区厂前路3号, Hebei 5, 063035, CN)
ZHANG, Guoping (No.3 Changqian Road, Fengrun DistrictTangshan, Hebei 5, 063035, CN)
唐山轨道客车有限责任公司 (中国河北省唐山市丰润区厂前路3号, Hebei 5, 063035, CN)
SUN, Bangcheng (No.3 Changqian Road, Fengrun DistrictTangshan, Hebei 5, 063035, CN)
孙帮成 (中国河北省唐山市丰润区厂前路3号, Hebei 5, 063035, CN)
| 1、 一种提高车体防火性能的方法， 其特征在于， 包括： 确定车体的潜在的燃烧损坏区； 假设在所述潜在的燃烧损坏区加载有预定的高温负荷， 计算车体变形量； 依据所述车体变形量判断车体变形后，车下悬吊部件与轨面之间的空间是 否满足安全速度下的行车能力要求； 若否， 则对车体的燃烧损坏区进行防火处 理。 2、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 还包括下述反复循环的流程： 若对车体的燃烧损坏区进行了防火处理， 则根据防火处理后的情况， 重新假设 在车体的所述潜在的燃烧损坏区加载预定的高温负荷后， 计算车体变形量； 依据所述车体变形量判断车体变形后车下悬吊部件与轨面之间的空间是 否满足安全速度下的行车能力要求； 若否， 则对车体的燃烧损坏区进行防火处 理， 然后返回上述计算车体变形量的步骤 ； 若是， 则结束该流程。 3、 如权利要求 1或者 2所述的方法， 其特征在于， 所述对车体的燃烧损 坏区进行防火处理的方法具体为：在所述车体的潜在的燃烧损坏区粘接遇热膨 胀性非金属防火材料。 4、 如权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 还包括： 在所述遇热膨胀非 金属材料上刷一层防潮保护漆。 5、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述预定的高温范围为 700 °C ~ 950°C。 6、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述安全速度下的行车能力 为在每小时 40公里的速度下运行 15分钟。 7、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述车体包括城轨、 地铁、 动车组、 机车车辆、 磁悬浮车辆车体。 8、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 定义车体的潜在的燃烧损 坏区时， 考虑以下因素中的一个或者若干个： 车体的强度薄弱区域、假定起燃 位置、 易燃的区域。 9、 根据权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 具体考虑方法是： 依据统 计数据获得起燃可能性大的位置作为假定起燃位置，根据使用的材料等因素确 定易燃区域，再使用车体三维模型结合车体的强度薄弱区，计算获得所述潜在 的燃烧损坏区。 10、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 计算车体在所述燃烧损坏 区加载预定的高温负荷后的车体变形量的方法， 具体是采用有限元计算的方 法。 |
技术领域
本发明涉及高速车辆的车体防火技术领域， 特别是涉及一种提高车体防 火性能的方法。 背景技术
铁道车辆、 动车组或地铁产品的防火技术要求， 如 TB/T3138-2006机车 车辆阻燃材料技术条件和 UIC564-2、 UIC642 国际铁路联盟规程， 限定的是 非金属材料的阻燃性能， 即 45 °角燃烧， 测定氧指数方法， 主要是氧指数、 难燃级要求和烟密度要求。 但是， 仅此三项指标， 4艮难达到大火时防火性能 的要求， 尤其是对金属车体的防火性能还没有可行的依 据， 也就是说， 在现 有技术下， 车体内的非金属材料一旦发生意外火灾事故， 并在短时内引起大 火， 导致整个车厢或列车燃烧， 将使其金属车体造成软化、 变形、 坍塌， 影 响人员疏散逃生及救援的实施， 车辆不具备安全速度下的行车能力。
总之， 高速列车 （及车辆） 由于安全性能、 可靠性能要求较高， 受外部 及内部环境因素影响较大， 为确保其安全行驶， 防止意外火灾事故的发生， 迫切需要本领域技术人员提供一种确实可行的 、 预防性的防火技术措施及方 法， 提高金属车体的防火性能。 发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高车 体防火性能的方法， 可解 决现有技术车体本身在热负荷条件下不具备足 够强度时， 所采取的预防性防 火技术措施， 延緩火势快速的拓展， 避免当车辆内非金属材料及电气部件一 旦发生火灾， 在短时间内将整车烧毁， 无法疏散逃生， 从而造成人员伤亡及 财产损失的问题。
为了解决上述问题，本发明公开了一种提高车 体防火性能的方法， 包括： 确定车体的潜在的燃烧损坏区； 殳在所述潜在的燃烧损坏区加载有预定的 高温负荷， 计算车体变形量； 依据所述车体变形量判断车体变形后， 车下悬 吊部件与轨面之间的空间是否满足安全速度下 的行车能力要求； 若否， 则对 车体的燃烧损坏区进行防火处理。
优选的， 还包括下述反复循环的流程： 若对车体的燃烧损坏区进行了防 火处理， 则根据防火处理后的情况， 重新^ 设在车体的所述潜在的燃烧损坏 区加载预定的高温负荷后， 计算车体变形量； 依据所述车体变形量判断车体 变形后车下悬吊部件与轨面之间的空间是否满 足安全速度下的行车能力要 求； 若否， 则对车体的燃烧损坏区进行防火处理， 然后返回上述计算车体变 形量的步骤 ； 若是， 则结束该流程。 车体的潜在的燃烧损坏区粘接遇热膨胀性非金 属防火材料。
优选的， 还包括： 在所述遇热膨胀非金属材料上刷一层防潮保护 漆。 优选的， 所述预定的高温范围为 700°C ~ 950°C。
优选的， 所述安全速度下的行车能力为在每小时 40公里的速度下运行 15分钟。
优选的， 所述车体包括城轨、 地铁、 动车组、 机车车辆、 磁悬浮车辆车 体。
优选的， 定义车体的潜在的燃烧损坏区时， 考虑以下因素中的一个或者 若干个： 车体的强度薄弱区域、 假定起燃位置、 易燃的区域。
优选的， 具体考虑方法是： 依据统计数据获得起燃可能性大的位置作为 假定起燃位置， 根据使用的材料等因素确定易燃区域， 再使用车体三维模型 结合车体的强度薄弱区， 计算获得所述潜在的燃烧损坏区。
优选的， 计算车体在所述燃烧损坏区加载预定的高温负 荷后的车体变形 量的方法， 具体是采用有限元计算的方法。 与现有技术相比， 本发明具有以下优点：
本发明依据对车体潜在的燃烧区热负荷情况的 计算结果， 对车体的重点 区域进行防火处置， 可增加整个车体的防火性能。
另外， 本发明以较少的计算成本及非金属材料费用成 本， 提高了金属车 体的热负荷强度性能， 从而降低发生火灾的风险， 满足了行车能力要求； 一
旦发生火灾， 可赢得乘客疏散及救援时间， 保证人身安全， 低财产损失。 附图说明
图 1是本发明提高车体防火性能的方法一实施例 程图；
图 2是本发明中间车的损坏模型示意图；
图 3-a是本发明铝合金材质车体 E-弹性模量与温度关系曲线图； 图 3-b是本发明铝合金材质车体强度相对值与温度 关系曲线图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、 特征和优点能够更加明显易懂， 下面结合附图 和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明 。
本发明的核心构思之一在于： 假定大火温度达到 70(TC ~ 950°C时， 进行 车体静强度最薄弱环节的热负荷变形计算， 验证由于大火引起的车体强度、 刚度丧失而产生的车体软化、 变形、 坍塌是否影响其疏散、 逃生、 救援的实 施及在安全速度下一定时间内是否具有可靠的 行车能力。 如果车体经计算验 证不能满足防火性能要求， 即行车能力要求， 则在其车体静强度最薄弱的区 域附加遇热膨胀型非金属防火材料， 抑制其火势温度过快的升高所导致的车 体变形。 通过计算验证可进行多次的车体修改设计， 直到满足防火性能要求 为止。
参照图 1 , 示出了本发明提高车体防火性能的方法一实施 例流程图， 具 体包括如下步骤：
步骤 101 : 建立车体三维模型；
步骤 102: 假定大火燃烧区域；
如火势发展为完全燃烧时， 车顶温度可达 700°C〜950°C， 材料强度决定 f溫 随温度升高金属车体渐渐 ¾失去强度。—在本优选实施例 -中， 假定中 间三个窗口区域为燃烧区域（即强度薄弱区域 ），车体的三维模型如图 2所示， 其中的阴影部分表示燃烧区域。
步骤 103: 利用 I-deas强度有限元分析车体变形量；
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更正页 （细则第 91条) 步骤 104: 基于计算出的变形量， 验证车下悬吊部件与轨面之间的空间 是否满足安全速度下的行车能力要求；若是， 则结束流程；否则，转步骤 105;
步骤 105: 在车体的假定燃烧损坏区粘接遇热膨胀性非金 属防火材料， 修正车体的三维模型； 转步骤 103循环执行， 直至满足预设的性能要求。
在本方法实施例的另一优选实施例中， 在需要补强区域粘接遇热膨胀的 非金属材料后， 还刷一层防潮保护漆。 下面以铝合金车体为例进行说明：
车体采用 AlMgSil-铝合金材质， 其温度与强度相对值关系如图 3-a和图 3-b所示。从图中可以看出 AlMgSil铝合金 E-弹性模量与温度关系，很明显， 当温度升高时， 铝合金的强度会降低， 根据该曲线， 可确定出车体模型的计 算参数：
( 1 )当温度大于 300°C ,铝合金的弹性模量陡降，强度相对值减弱至 ；
( 2 ) 当温度在 200°C ~ 300°C范围时， 铝合金的弹性模量降低较快， 强 度 相对值陡降， 取强度参数为 300°C的值；
( 3 ) 当温度在 100°C ~ 200°C范围时， 铝合金的弹性模量降低緩慢， 强 度 相对值强度降低较快， 取强度参数为 200°C的值；
( 4 ) 当温度低于 100°C时， 铝合金的弹性模量， 强度相对值基本处于正 常值。
对车体基于大火情况下具备行车能力的强度设 计， 只考虑断裂强度， 一 般不考虑疲劳强度。
图 2所示的是中间车的损坏模型， 图中假定在车厢中央大厅着火,波及 3 个窗口的宽度。 车体长度方向最大弯矩为最坏情况、 最弱区开始于窗口下沿 区域， 两侧边缘达到中部下一个窗口， 从而可确定： 在窗口下沿 250mm处、 入口门两侧和顶部区域强度弱。
计算出强度薄弱的区域后， 在需要补强区域粘接遇热膨胀非金属材料后 刷一层防潮保护漆， 再行计算是否满足行车能力要求， 保证在发生大火（完 全着火） 时， 动车组具有以 40km/h速度， 15分钟的运行能力。 需要说明的是，为方便描述，前述具体实施例 是以机车车辆为例说明的， 本发明方案还可用于城轨、地铁、 动车组、磁悬浮车辆车体等其他高速车辆。
对于前述的各方法实施例， 为了描述筒单， 故将其都表述为一系列的动 作组合， 但是本领域的技术人员应该知悉， 本发明并不受所描述的动作顺序 的限制， 因为根据本发明， 某些步骤可以采用其他顺序或同时执行。 其次， 本领域技术人员也应该知悉， 上述方法实施例属于优选实施例， 所涉及的动 作和模块并不一定是本发明所必须的。 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描 述， 每个实施例重点说明 的都是与其他实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似的部分互相参见 即可。
以上对本发明所提供的一种提高车体防火性能 的方法，进行了详细介绍， 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核 心思想； 同时， 对于本领域的 一般技术人员， 依据本发明的思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改 变之处， 综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Next Patent: CENTERING STRUCTURE FOR OPTICAL FIBER CONNECTOR