Компания "ЕТС" | 21 февраля 2021
 

Пожаробезопасность автобусов

рубрика: отрасль

Петер Корнас (Peter Kornas)
инженер (FH)
Переводчик: Леонид Райхлин

Статья о разработке стандартов в области пожаробезопасности, применяемых к изделиям из композитных материалов.


В начале 19 века в европейских городах появились рейсовые автобусы, в которых в качестве тягловой силы использовались лошади. Вслед за ними появились омнибусы на паровой тяге. Впервые они были построены в Великобритании в 30х годах 19 века и использовались до тех пор, пока в 1895 году не были изобретены автобусы, работавшие на горючем.

Источник: Fotolia

Источник: Fotolia

Всё более и более растущее население, всё большая разветвлённость дорожных сетей (в малонаселённых районах — в качестве замены железнодорожному транспорту), а также необходимость перевозок на дальние расстояния, ставят новые задачи для производителей автобусов, среди которых выделяются те, которые касаются комфортабельности для пассажиров, звукоизоляции, снижения потребления топлива и обеспечения современных требований безопасности. Все эти требования можно удовлетворить за счёт применения композитных материалов.

Поскольку спектр возможных областей применения постоянно расширяется, расширяется и диапазон требований к конечной продукции, произведенной из композитных материалов. Дальнейший прогресс в строительной и транспортной промышленности также порождает дополнительные требования к пожаробезопасности.

В настоящее время определённую сложность вызывает огромное количество стандартов, принятых в разных странах, из-за чего приходится разрабатывать и использовать различные системы композитных материалов. В большинстве случаев при проведении испытаний деталей транспортного средства, необходимо указывать, как использованные при производстве материалы, так и описывать саму конструкцию. Технология производства транспортного средства и деталей, из которых оно состоит, затем описывается очень подробно в паспортах изделий на огнестойкость (по результатам испытаний на огнестойкость) и, таким образом, принимается окончательно (фиксируется). Однако опыт нашей компании показал, что элементарная замена производителя, например, эмульсионных стекломатов, может привести к значительным изменениям в свойствах конечного изделия.

Процесс разработки единых европейских стандартов продвинулся достаточно далеко в строительной промышленности (EN 13501, часть 1) — относительно Испытаний SBI (с одним источником воспламенения) и в области строительства железнодорожного транспорта (EN 45545, введённый в действие в марте 2013 г). Что касается автобусов, то очевидна необходимость обеспечения более высокой пожаробезопасности. В качестве первого шага на этом пути можно рассматривать введение стандарта UN ECE рег. 118.

Источник: Shutterstock

Источник: Shutterstock

Однако при более тщательном рассмотрении этих стандартов становится ясно, что испытаний «с отдельным источником воспламенения» недостаточно для создания полного представления об огнестойкости материалов. Существование различных сценариев развития пожара, его источников и параметров, требует применения в каждой отдельно взятой стране различных методов испытаний, отличающихся интерпретацией и порядком приоритетов, упомянутых выше причин.

Несмотря на это, все методы испытаний обладают одной общей чертой — на первом месте однозначно стоит задача обеспечения безопасности людей.

В стандартах предусмотрены следующие виды испытаний:

  • на воспламеняемость,
  • на огнестойкость,
  • на горючесть,
  • на тепловыделение.

В стандартах рассматриваются вопросы причин возникновения пожаров и их последующего развития. Кроме того, в ходе испытаний оценке (измерению) подлежат следующие факторы: токсичность и плотность дыма, от которых зависит возможность выживания человека при пожаре.

Первые требования к деталям транспортного средства были сформулированы в 60-х годах. Особое внимание уделялось борьбе с огнем, в результате чего быстро распространились системы, содержащие добавки на основе галогенов и трехокиси сурьмы, как синергитического агента. В 70х годах на рынке появились галогенизированные полимеры. В 80х годах прошлого века, благодаря успехам в исследовании крупных пожаров, произошел сдвиг в сторону использования систем пассивной борьбы с огнем. При этом, с точки зрения пожарной безопасности, рассматривалось не только пламя как таковое, но и возникающий в ходе пожара дым. В 90х годах в рассмотрение была включена токсичность продуктов горения.

В результате были разработаны специальные смолы с минеральными или органическими наполнителями.

В качестве этих функциональных наполнителей в основном используются ATH (гидроокись алюминия) и APP (фосфат аммония); в будущем ожидается появление новых разработок, в основе которых будет совсем другая химия.

Из-за катастроф, случившихся в последнее время при автобусных перевозках, идея усилить огнезащитные свойства материалов становится всё более популярной.

Стандарт UN ECE, регистрационный № 118

Испытания на огнестойкость

Требования к огнестойкости материалов и деталей автобусов до сих пор были намного ниже, чем в других видах общественного транспорта — железнодорожном, морском и воздушном. Хуже всего то, что не проводилось никаких оценок токсичности продуктов горения и плотности дыма.

Первый шаг в правильном направлении сделан при введении стандарта UN ECE рег. № 118, в котором в качестве дополнительного вида испытания определены «горизонтальные испытания» материалов внутренней отделки (данный стандарт заменяет собой Директиву ЕС 95/28/EG).

Горизонтальное распространение пламени согласно ECE R-118-02, Приложение 6

  • 95/28/EG Приложение IV
  • EVO 132.40 (2012-01-12)
  • DIN 75200
  • FMVSS 302
  • DBL 5307.10

Параметры плавления, образование горящих частиц согласно ECE R-118-02, Приложение 7

  • 95/28/EG Приложение V
  • EVO 132.40 (2012-01-12)

Вертикальное распространение пламени согласно ECE R-118-02, Приложение 8

  • 95/28/EG Приложение VI
  • EVO 132.40 (2012-01-12)
  • ISO 6491

Методика испытаний на скорость распространения горения в вертикальном направлении (рисунок 1) была модифицирована таким образом, чтобы можно было исследовать более толстые материалы (например, не только занавески, но и обивку стенок). При этом стало возможным испытание материалов из стеклопластика на основе полиэфирной смолы.

Рисунок 1. Вертикальное распространение пламени согласно стандарту ECE R-118-02, Приложение 8

Рисунок 1. Вертикальное распространение пламени согласно стандарту ECE R-118-02, Приложение 8

Материалы, удовлетворяющие требованиям «вертикальных» испытаний, «горизонтальным» испытаниям не подлежат.

Другой вариант, рекомендуемый компанией BÜFA, состоит в том, чтобы рассматривать испытания на скорость и характер распространения пламени по стандарту ISO 5658, который является частью испытаний по EN 45545 или Imo Res. 61/67 (для морского транспорта). Эти испытания на огнестойкость пройти намного сложнее.

Стандарт UN ECE рег. № 118 предусматривает возможность использования всех материалов, прошедших упомянутые выше испытания. Это означает повышение безопасности пассажиров автобусов.

С конца 2015 года VDL является единственной компанией, которая производит автобусы, полностью сертифицированные в соответствии со стандартом UN ECE рег. № 118.

Системные решения

Компания BÜFA предлагает множество решений, соответствующих стандартам UN ECE рег. № 118 и EN 45545.

Источник: VDL Bus & Coach (Автобусы и Вагоны)

Источник: VDL Bus & Coach (Автобусы и Вагоны)

Чтобы найти правильную систему для производства готовой детали, приходится учитывать множество факторов, способных повлиять на ситуацию. На рисунке 2 дан краткий обзор основных из них, например, способ применения: будет ли материал наноситься вручную, напылением или методом RТМ? Для какого типа деталей нужен данный материал — облегчённых или конструкционных, работающих под нагрузкой? Решающее значение при развитии пожара имеют также толщина ламината и его структура в целом, включая наружные покрытия, лаки, материал сэндвич-конструкций и прочее, и их необходимо точно определить.

Рисунок 2

Рисунок 2

Более высокая способность противостоять огню (повышенная огнестойкость) приводит к следующему:

  • увеличение веса каждой отдельной детали за счёт огнестойких добавок,
  • повышение стоимости жизненного цикла — увеличение потребления горючего,
  • повышение стоимости материалов, поскольку огнестойкие материалы заметно дороже.

Список литературы

  1. Wikipedia
  2. Kornas, Peter: Referat: Avoiding mistakes during processing of highly filled resin systems with optimized flame retardancy, AVK-TV-Tagung 2005
  3. Peter Kornas, Presentation: ifv Bahntechnik: 6th International Symposium: Fire Safety in Railway Systems, Rostock 25.-27-09.13

Статья была опубликована в журнале "Композитный мир", номер 3 (63) 2016