Железнодорожное применение - испытания кабелей для подвижного состава со специальными огнезащитными

Железнодорожное применение: испытания кабелей для подвижного состава со специальными огнезащитными свойствами

Введение
Безопасность пассажиров и персонала является абсолютным приоритетом в железнодорожном транспорте. Одним из ключевых аспектов этой безопасности является минимизация рисков, связанных с пожаром в подвижном составе (вагонах, локомотивах, электропоездах). Кабели, проложенные по всей длине транспортного средства, представляют потенциальный путь распространения огня и источник токсичного дыма. Поэтому кабели, предназначенные для применения в железнодорожном подвижном составе, обязаны обладать особыми огнезащитными свойствами, подтвержденными в ходе строгих испытаний. Данная статья освещает ключевые аспекты процесса испытаний таких специализированных кабелей.

1. Объекты испытаний

Объектами испытаний являются электрические кабели и провода, предназначенные для постоянной установки в железнодорожном подвижном составе. Это включает в себя:

• Силовые кабели: Для питания тяговых двигателей, вспомогательных систем (кондиционирование, освещение), систем управления.
• Кабели управления и сигнализации: Для передачи сигналов управления, данных систем безопасности, связи, сигнализации.
• Коаксиальные кабели и кабели передачи данных: Для систем связи, информационных дисплеев, видеонаблюдения.
• Монтажные провода: Для соединений внутри электрических шкафов и приборов.

Ключевая особенность данных кабелей – наличие в их конструкции материалов (оболочки, изоляции, иногда заполнителей и экранов), придающих им специальные огнезащитные свойства, такие как:

• Огнестойкость (Resistance to Fire): Способность кабельной линии сохранять целостность и функциональность в условиях прямого воздействия пламени в течение заданного времени (например, 30, 60, 90, 120 минут).
• Нераспространение пламени (Flame Retardancy): Способность материала ограничивать распространение пламени по своей длине после удаления источника зажигания.
• Ограниченное дымообразование (Low Smoke Emission): Минимизация количества и плотности дыма, выделяемого при горении или тлении.
• Низкая коррозийность/токсичность газов (Low Halogen/Low Toxicity): Минимизация выделения галогенизированных газов (хлора, фтора, брома) и других токсичных веществ при горении.

2. Область испытаний

Испытания огнезащитных свойств кабелей для железнодорожного подвижного состава проводятся для подтверждения их соответствия строгим международным и национальным стандартам безопасности. Основополагающим стандартом в Европе является EN 45545-2:2013+A1:2015 "Пожарные требования к железнодорожным транспортным средствам. Часть 2: Требования к поведению при пожаре материалов и компонентов", в частности, раздел, касающийся кабелей (обычно HL3 в зависимости от категории риска вагона). Другие актуальные стандарты включают IEC 60332 (распространение пламени), EN 50200 и EN 50575 (огнестойкость), EN 61034 (измерение плотности дыма), EN 60754 (анализ газов).

Цели испытаний:

• Обеспечение безопасности жизни: Предотвращение быстрого распространения огня по кабельным трассам, обеспечение времени для эвакуации пассажиров.
• Соответствие нормативным требованиям: Получение разрешения на эксплуатацию подвижного состава.
• Снижение токсической опасности: Минимизация риска отравления людей токсичными продуктами горения.
• Сохраняемость функциональности критических систем: Обеспечение работы систем аварийного освещения, связи и управления в начальной стадии пожара.
• Допуск к применению: Подтверждение пригодности кабеля для использования в конкретных зонах вагона (например, зоны с высоким риском).

3. Методы испытаний

Для оценки каждого из ключевых огнезащитных свойств применяются специфические стандартизированные методы испытаний:

• Испытания на нераспространение пламени:

  • Вертикальное горение одиночного изолированного провода/кабеля (IEC 60332-1): Пламя газовой горелки воздействует на вертикально закрепленный образец в течение заданного времени. Измеряется длина обугленной части после затухания.
  • Вертикальное горение пучка проводов/кабелей (IEC 60332-3): Группа кабелей смонтирована вертикально в специальной лотковой конструкции. Применяется более мощный источник пламени. Оценивается поврежденная длина и целостность пучка после испытания. Категории A, B, C, D в зависимости от объема негорючего материала в пучке. Это критически важный тест для железнодорожного применения.
  • Распространение пламени по поверхности (EN 50399 / IEC 60332-3-24): Используется крупномасштабная установка для оценки распространения пламени и тепловыделения при горении кабелей, смонтированных на вертикальной поверхности.

• Испытания на огнестойкость:

  • Целостность цепи под напряжением при воздействии пламени и механическом ударе (EN 50200:2015, Annex E): Образец кабеля, подключенный к источнику напряжения, подвергается воздействию пламени газовой горелки и периодическим механическим ударам специальным молотком. Фиксируется время, в течение которого кабель сохраняет электрическую целостность (не происходит короткого замыкания или обрыва цепи). Испытания проводятся на одиночном кабеле или пучке.
  • Огнестойкость с водой (EN 50200:2015, Annex F): Аналогично Annex E, но после воздействия пламени и ударов образец подвергается струе воды под давлением. Проверяется сохранение целостности в этих экстремальных условиях. Требуется для кабелей систем безопасности (аварийное освещение, связь).

• Испытания на дымообразование:

  • Измерение плотности дыма (EN 61034-2 / IEC 61034-2): Образцы кабеля горят внутри закрытой камеры определенного объема (3 м³). Луч света проходит через камеру; измеряется минимальное значение светопропускания. Чем ниже светопропускание, тем выше плотность дыма.

• Испытания на токсичность и коррозийность газов:

  • Анализ газов, выделяемых при горении материалов (EN 60754-1 / -2 / IEC 60754-1 / -2): Образцы материала кабеля (изоляция, оболочка) сжигаются в специальной трубчатой печи. Анализируется:
    • Количество галогенов (кислотность газов) (EN 60754-1 / IEC 60754-1).
    • Кислотность (pH) и электропроводность полученного раствора продуктов сгорания (EN 60754-2 / IEC 60754-2).
    • Количество определенных токсичных газов (часто методом FTIR - Фурье-инфракрасная спектроскопия).

4. Испытательное оборудование

Проведение указанных испытаний требует специализированного и часто крупногабаритного оборудования:

• Установки для испытаний на распространение пламени:

  • Вертикальные установки для одиночных проводов (IEC 60332-1): Стальная рама, газовая горелка, система крепления образца.
  • Установки для испытания пучков кабелей (IEC 60332-3): Вертикальная лотковая конструкция (высотой от 1,2 до 3,5 м), мощная газовая горелка с регулируемым пламенем, система подачи воздуха, система измерения температуры.
  • Крупномасштабная камера распространения пламени (EN 50399): Большая вертикальная камера с системой монтажа кабельных лотков, мощным газовым горелочным устройством, калориметром для измерения тепловыделения, измерителями температуры и потока газов, системой видеорегистрации.

• Установки для испытаний на огнестойкость (EN 50200):

  • Испытательная камера: Защищенная конструкция.
  • Система газовых горелок: Для создания требуемого теплового потока.
  • Механическое ударное устройство: Стандартизированный молот с заданной массой и высотой падения.
  • Система подачи воды (для Annex F): Форсунки, насос, система контроля давления.
  • Электрическая система: Источник(и) напряжения, система контроля целостности цепи (вольтметры, амперметры, регистраторы обрыва/КЗ).

• Камера измерения плотности дыма (EN 61034-2):

  • Герметичная кубическая камера объемом 27±3 м³ (или меньшая для предварительных испытаний).
  • Источник света с регулируемой интенсивностью и фотоприемник на противоположных стенках.
  • Система подвеса образцов и газовых горелок внутри камеры.
  • Система вентиляции и очистки камеры.

• Оборудование для анализа газов:

  • Трубчатая печь: Для контролируемого сжигания образцов материала.
  • Система абсорбции газов: Склянки с дистиллированной водой для растворения кислотных газов.
  • Измерительные приборы: pH-метр, кондуктометр, ионная хроматография или спектрометр (FTIR) для точного определения состава и концентрации газов.

• Вспомогательное оборудование: Точные весы, микрометры, климатические камеры (для кондиционирования образцов), системы сбора и обработки данных.

Заключение
Испытания кабелей для железнодорожного подвижного состава со специальными огнезащитными свойствами представляют собой комплексный и строго регламентированный процесс. От качества проведения этих испытаний напрямую зависит безопасность людей в экстремальной ситуации пожара. Использование стандартизированных методов на специализированном оборудовании в аккредитованных лабораториях гарантирует объективную оценку таких критически важных характеристик кабелей, как нераспространение пламени, огнестойкость, низкое дымообразование и минимальная токсичность продуктов горения. Только кабели, успешно прошедшие весь комплекс требуемых испытаний в соответствии с действующими стандартами (прежде всего EN 45545-2), могут быть допущены к применению в современном железнодорожном транспорте, обеспечивая необходимый уровень пожарной безопасности.