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25T型客车火灾监测现状及改进措施

文档作者：刘长学1，武英强2，丁瑞志3，郝国良3，申宇燕4 文档来源：济南铁路局客车处 2 济南铁路局济南车辆段 3 北京纵横机电技术开发公司 4 中国铁道科学研究院		点击数：	更新时间： 2022年12月07日
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第36卷第2期
2016年4月
铁道机车车辆
RAILWAY LOCOMOTIVE＆CAR
V01．36 No．2
Apr． 2016
文章编号：1008—7842(2016)02—0083—04
25T型客车火灾监测现状及改进措施
刘长学1，武英强2，丁瑞志3，郝国良3，申宇燕4
(1 济南铁路局客车处，山东济南250001；
2 济南铁路局济南车辆段，山东济南250001；
3 北京纵横机电技术开发公司，北京100094；
4 中国铁道科学研究院机车车辆研究所，北京100081)
摘要阐述25T型客车火灾监测系统现状，针对运用过程中因灰尘、水蒸气等于扰因素造成的误报警，提出技术
改进措施，并通过实车试验，验证技术改进措施的有效性。
关键词防火监测；迷宫式扇形挡板；诊断算法；光电感烟探测器
中图分类号：U270．7 文献标志码：A doi：10．3969／j．issn．1008—7842．2016．02．21
客车是一个运动的人员密集场所，车厢内布置有复
杂的电气线路及大功率电器设备，过流、短路、电容爆炸
等引起的电气火灾，以及旅客抽烟等引发的人为火灾，
均对旅客列车安全运营带来了严重威胁。运营列车内
部空间较小，自身携带的消防灭火措施十分有限，且通
常远离地方消防力量，客车安装火灾安全监测系统可以
在较早的时间内发现火灾，减少损失，保障旅客的生命
和财产安全。25T型客车火灾监测系统，采用光电感烟
探测器，对列车重点部位的火情进行实时监测，并将报
警信息通过GPRS实时发送到地面监控中心，在早期预
报火情，预防重大火灾事故中发挥了重要作用。但灰
尘、水蒸气等干扰因素造成的误报警，也给车辆段使用
人员带来很大麻烦，本文对造成感烟探测器误报警的因
素进行分析，提出技术改进措施，并通过实车试验数据，
验证技术改进措施的有效性。
1火灾监测系统架构
1．1 火灾发展过程
火灾是在时问和空间上失去控制的燃烧现象，多数
火灾发展趋势如图1所示，大致经历初期(阴燃阶段)、
增长期、旺盛期、衰减期4个阶段。
在火灾发展的初期，会释放出大量的烟雾，这一阶
段大多发展比较缓慢，受可燃物性能、分布和通风、散热
等条件的影响，有可能形成火灾，也可能中途熄灭。增
长期燃烧范围不断扩大，温度升高，可燃物在高温的作
用下，不断分解释放出可燃气体；当空间内可燃物的表
面全部卷入燃烧的瞬变状态，称为轰燃，轰燃发生后，可
燃物出现全面燃烧，可燃物热释放速率很大，空间温度
刘长学(1972一)男，工程师(收稿日期：2015 11 09)
急剧上升，火焰剧烈，温度可达800℃～1 ooo。C，一旦发
展到此阶段，施救已失去意义。
圈1火灾发展过程
1．2灰尘触发探测器报警的原理
25T客车火灾监测系统采用的感烟类探测器为光
电感烟探测器，该类型探测器利用火灾烟雾对光产生的
散射作用等来探测火灾，其核心部件为迷宫。
光电感烟探测器迷宫由红外发射二极管，红外接收
二极管，以及迷宫塑料件组成，如图2所示。发射二极
管和接收二极管之间的夹角在90。～135。之间，夹角越
大，灵敏度越高。当迷宫腔内无烟雾时，发射二极管发
射的一定波长的红外光直射在发射二极管对面的暗室
壁上，而安装在侧壁上的接收二极管接收不到红外光。
当易燃材料阴燃以至燃烧过程中产生的烟雾进入
迷宫腔，光线在前进过程中照射在不规则分布的烟雾粒
子上，产生散射，散射光的不规则性使一部分散射光照
射在接收二极管上。显然烟雾粒子越多，接收二极管接
收到的散射光越强，产生的光电信号也越强，再经过后
万方数据
铁道机车车辆第36卷
I I ； I I烟雾{ J
图2散射光式光电感烟探测器原理示意图
续放大电路、A／D转换电路处理得出的烟雾颗粒浓度
也就越大。
灰尘进入探测器迷宫后，红外发射二极管发射的红
外光照射在不规则分布的灰尘颗粒上，同样会产生散
射。部分散射光照射在接收二极管上，探测器计算的烟
雾浓度就会增加。进入探测器的灰尘颗粒越多，则会导
致因灰尘颗粒产生的散射光越强，探测器计算的烟雾浓
度也就越大，高于报警门限，就可能会触发探测器报警。
1．3点位布置
25T型客车火灾监测系统感烟探测器点位布置，根
据车厢类型、车体结构以及车辆运行环境设计。
车辆客室内有强制循环空调，车厢内气流较大，一
旦火灾形成，烟雾不会自然弥漫到客室顶棚上，所以按
照传统的安装方法安装在顶棚上，火灾探测器不能及时
可靠地探测到火灾。根据客室空气交换的规律，气流从
进风口最终要汇集到回风口，所以不管是空气还是火灾
烟雾都会向这一区域聚集。硬座车厢感烟探测器布置
在车厢顶棚回风口处，可以早期探测到火情。
硬卧车厢和软卧车厢是封闭的格局，各个包厢都是
相互封闭的，气流在包厢内自行流动，在每个包厢的顶
棚上安装感烟探测器，对每个包厢内的烟雾浓度变化进
行监测，可以早期探测火情，确保乘客和车辆的安全。
车辆配电柜内，布有高压电力线缆，复杂控制电路
板或高压大功率电容等，过流、短路、电容爆炸等是引起
机车电气火灾的主要原因，经过火灾模拟试验发现，在
封闭柜体内加热易燃材料，如线缆、电路板等在阴燃以
至燃烧的过程中，容易引起烟雾在柜体顶部的聚集，而
感温探测器采集的温度基本没有变化。孑一固
图3 硬座和硬卧车厢感烟探测器点位布置
0 100 200 300 400 500
Ⅱ·JI司／s
200 300 400 500
时fHl／s
图4柜体内线缆(左图)、电路板(右图)燃烧时，烟雾和温度变化曲线
在配电柜柜体顶部安装感烟探测器，可以早期探测
到线缆阴燃、电路板过热、电容爆炸等产生的烟雾，预防
重大火灾事故的发生。
1．4系统组成
列车上各火灾报警控制器间通过RS485总线进行
数据交换，列车编组后，整列车的火灾报警控制器自成
晒
姗伽瑚姗瑚啪㈣如
㈣枷圳湖瑚啪㈣∞o
万方数据
第2期25T型客车火灾监测现状及改进措施
网络，总线上所有报警控制器(简称节点)在通讯权限上
都是对等的，当某节车厢有火警发生时，全列车厢的火
灾报警控制器都鸣火灾报警声，点亮火警指示灯，并显
示火灾报警车厢号、火灾报警部位及火灾报警时间等，
当此次火警之后，该车厢其他部位或其他车厢有火警
时，全列车厢的火灾报警控制器同样都鸣火灾报警声，
点亮火警指示灯并在前一条火警后按同一格式显示本
次火警信息，总体拓扑结构如图5所示。
图5拓扑结构图
每节车厢的火警控制器通过网关与监控系统进行
通讯，及时将本节车的状态上传。
乘务员通过网络化管理平台可以查询整列车的火
灾报警情况，一旦有火情，就近的乘务员可以及时处理，
其他车厢的车务员也可以了解情况，做好准备工作，一
旦火灾发生可以立即启动应急措施，有序的对人员进行
疏散，把灾害化解掉。
2运用过程中存在的问题
我国幅员辽阔，列车运行环境千差万别，沙尘暴、雾
霾、灰尘等对火灾监测系统环境适应性提出了比建筑火
灾监测更苛刻的要求。
25T型客车火灾监测系统采用的感烟探测器在运
用过程中频繁发生误报，对Z105／Z106(济南一乌鲁木
齐)4个编组的报警统计发现，201 5年4月份共发生报
警129条，除14条报警为停车检修测试外，其余基本分
布在西北部风沙较大地区。2014年12月上线运行至
2015年4月，报警条数呈线性增长趋势，如表l所示。
表1 2014～2015报警数量
年月2014—12 2015 Ol 2015—02 2015-03 2015-04
报警数量4 28 22 78 129
针对西北部风沙较大的特点，在试验室用灰尘干扰
脉冲试验验证风沙触发光电感烟探测器报警的现象。
西北部常年风沙较大，灰尘不断在设备表面及探测
器防尘网外部累积，进入车厢的大风将设备表面的灰尘
吹起，会引起灰尘干扰脉冲，而当灰尘干扰脉宽满足感
烟探测器报警诊断条件时，就会引起感烟探测器误报。
探测器的零点，会随着灰尘的累积而向上漂移。这
种漂移的长期累积，将改变探测器灵敏度甚至误报火
警。为了降低灰尘累积导致的探测器零点漂移，需要根
据灰尘缓慢累积的特性，对探测器的零点进行定时修
正，即漂移补偿，如图7所示。
图6灰尘干扰脉冲试验
。烟雾浓度
————————r——一——
厂、
／＼
一／ ＼ 一
▲
图7漂移补偿达到上限线前
由于探测器硬件(放大器、AD转换器、迷宫、工作
电压等)的限制，探测器漂移补偿是有限度的，当探测漂
移补偿达到上限时，灰尘继续累积，将压缩探测器报警
诊断空间，提高探测器灵敏度，小的波动都可能诱发感
万方数据
86 铁道机车车辆第36卷
烟探测器报警，如图8所示。
f烟雾浓度报警阂值
漂移补偿上限} +． 一
探洲器零点，
‘
、一
，
，
图8 漂移补偿达到上限后
这可以解释Z105／Z106次列车上线运行后，误报
数量为什么呈现线性增长趋势，就是由于进入车厢的灰
尘不断在探测器迷宫内累积，感烟探测器零点逐渐向上
漂移，而又没有得到及时清洗，导致感烟探测器的报警
诊断空间逐渐被压缩，报警灵敏度逐渐提高，风沙引起
的干扰脉冲触发感烟探测器报警。
3火灾监测子系统改进措施
为了有效降低感烟探测器的误报，提高感烟探测器
报警的准确性，研制了专用活性炭防尘网、专用迷宫式
扇形挡板，减缓探测器的污染，降低外部灰尘、风沙对感
烟探测器的影响。同时建立探测器维护档案，定期清洗
感烟探测器，以避免因探测器清洗维护不及时导致的误
报。
3．1 专用活性炭防尘网
为了阻挡粒径较大的灰尘进入探测器迷宫，提高进
入探测器迷宫的烟雾纯度，降低灰尘对感烟探测器报警
的干扰，同时延长感烟探测器的维护周期，设计了感烟
探测器专用活性炭防尘网，在过滤网处粘贴海绵网，缠
绕两圈，海绵网材质为活性炭，以滤除大粒径灰尘，如图
9所示。
图9 专用活’陛炭防尘网
3．2 专用迷宫式扇形挡板
为降低外部风沙侵入、空调开启等对感烟探测器的
影响，将易被风沙干扰区域的感烟探测器加装专用迷宫
式扇形挡板，以降低灰尘干扰。专用迷宫式扇形挡板独
立于探测器，为可选装部件，但选择加装时，能与探测器
进行一体化安装，安装简便、牢固、可自由调整方向并定
位。挡风板提供足够的遮挡面积，定位后可在一定程度
上降低指定方向的灰尘对感烟探测器数据采集的影响，
同时不影响探测器自身的报警功能，安装效果如图10
所示。
圈l船专用迷冒式扇形挡板
3．3建立探测器维护档案
从图7、图8可以看出，感烟探测器漂移补偿达到
上限后，迷宫内灰尘继续累积将导致探测器报警诊断空
间缩小，报警灵敏度提高，原本不能触发探测器报警的
灰尘干扰都有可能触发感烟探测器报警。因而，及时清
洗探测器显得尤为必要。
为每节车厢的探测器建立维护档案，记录清洗时
间，运行天数，当达到运行天数后对整节车厢的感烟探
测器进行及时清洗。
4实车运行数据
在2015年5月中旬在济南车辆段将Z105／Z106
A、B、C、D 4组烟感探头全部清理一遍，并全部加装专
用活性炭防尘网，及选择性加装专用迷宫式挡板，对比
整改前后半个月的数据发现，报警数量显著下降，如图
11所示。
图11 烟感探头整改前后数据对比
5结束语
基于25T型客车火灾监测系统长期运用过程中出
现的问题，通过数据分析，现场调研，试验模拟，为感烟
探测器设计了专用活性炭防尘网、专用迷宫式扇形挡
板，从物理上减缓探测器污染；建立探测器维护档案，定
期清洗探测器，保持探测器的清洁，从而实现25T客车
火灾监测系统的改进，整改前后的运用情况来看，报警
数量大大降低，有效提高了25T客车火灾监测系统的
报警灵敏度。
(下转第111页)
万方数据
第2期CZl70型跨坐式单轨作业车转向架构架结构分析与测试111
Analysis and Test of Bogie Frame Structure for CZl70
Straddle-type Monorail Vehicle
LJ Xujuan，MIAO Bingrong，SHI Yanmin，CHEN Jianzheng，TAN Shifa
(Traction Power State Key Laboratory，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031 Sichuan，China)
Abstract：This paper mainly introduces the stress test aiming at CZl 70 straddle-type monorail vehicle．The stress test of bogie frame
was performed according to the type monorail transportation design specification GB50458—2008，and the strength test and analysis
was conducted using the theory of stress and strain．The stress values were obtained including static state conditions，straight road con—
ditions，bend road conditions，downhill conditions．By the relevant material properties Of bogie material Q345A and the static strength
evaluation method based on the structure of rolling stock，the results were evaluated．The test results show that the stress of the weld
position between the bogie frame longitudinal beam and the end beam has greater value in extraordinary conditions，the maximum stress
value does not exceed the allowable stress value，and the frame structure can meet the stress requirements．
Key words：straddle-type monorail vehicle；bogie frame；stress test；static strength evaluation method
葶啦薄祭零琴豸弛潞祭撰撰牙她薄鹕鹕葶醵瀑笞电器苔啦莽g沁昏器啦鼢牙现薄牙毡彝牙毡S苔电器苔鹫§苕啦孓芬弛器零祭笞墟$笞毡潞零撰牙弛孓牙弛§
(上接第86页)
参考文献
Eli谢启源，袁宏永，宋立巍．烟气流速对感烟火灾探测器性
能的影响[J]．安全与环境学报．2004，4(1)：62—65．
[2]GB 4715--2005点型感烟火灾探测器Is]．北京：中国标
准出版社，2005．
Status and Improvement Measures of Fire Monitoring for 25 T Train Coach
LJU Changxuel，ⅣU Yingqiang 2，DJNG Ruizhi 3，HAO Guoliang 3，SHEN Yuyan
4
(1 Affairs office of Train Coach，Jinan Railway Bureau，Jinan 250001 Shandong，China；
2 Jinan Car Depot，Jinan Railway Bureau，Jinan 250001 Shandong，China；
3 Beijing Zongheng Electro—Mechanical Technology Development Co．，Beijing 100094，China；
4 Locomotive&amp;amp;Car Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China；)
Abstract：This paper expounds the present situation of 25T train coach’S fire monitoring system，puts forward the technical improve—
ment measures against the false alarm caused by dust and water vapor，and verifies the effectiveness of the improvement measures
through the test of real vehicles． ’
Key words：fire monitoring；labyrinth fan damper；diagnosis algorithm；photoelectric smoke detector
芬迎皋牙毡皋牙弛皋牙弛器苕弛孓芬迎摹牙迎潞努迎薄牙弛孓葶弛簿芬墟薄牙弛孓苕弛潞葶弛≠迎孓琴墟黔芬圪黯牙甥风芬址净牙墟潞a》苔她孓零祭鹈牙毡淞a§
(上接第100页)
参考文献
[6] 彭驹，莫坚．深圳地铁1号线续建工程车辆辅助系统设
计[J]．电力机车与城轨车辆，2009，2(4)：11—13．
[7] 唐朝辉，张丽勇．城轨车辆辅助供电方式比较分析与应用
[J]．科技创新与应用，2015，(9)：儿一12．
Research on Auxiliary Power Supply System for Suspended Monorail Train
ZHANG Maofa．1，L工U Yao 2，WANG Kongmin91，YANG Meichuan 2，YANG Wenrui 3
(1 China Railway Eryuan Engineering Group Co．，Ltd．，Chengdu 610031 Sichuan，China：
2 School of Mechanical Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031 Sichuan，China：
3 Nanchang Rail Transit Co．，Ltd．，Nanchang 330000 Jiangxi，China)
Abstract：Aiming at the special case of suspended monorail train，this paper makes research about the auxiliary power supply system
from two aspects of system capacity and power supply mode，and introduces the auxiliary power system's structure，input power sup—
ply，AC power supply，DC power supply，power supply of fault state and SO on．
Key words：suspended monorail train；auxiliary power supply system；system capacity；auxiliary inverter

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