机动车火灾危险评估试验

摘要:机动车火灾通常可分为两种情形。第一种是车辆在道路行驶中发生火灾,通常发生在碰撞后。在这种情况下,危险评估的重点是乘客及参与应急处置的消防员和应急救援人员的安全。第二种是车辆停放在室内停车场等建筑物内时发生的火灾。在这种情况下,火灾危险评估以建筑物及建筑物内人员的安全为重点。这类火灾很可能与车辆自身有关,通常情况下,车辆本身就是火源。在过去十年中,美国西南研究院(SwRI)进行了一系列实验研究,获得了一些数据以支持上述两种情形的火灾场景危险性评估。本文介绍了这项非盈利性研究的进展。

机动车全尺寸量热仪试验数据库

此研究建立了一个机动车全尺寸火灾试验结果数据库。为收集这些数据,研究人员查阅了 20 份出版物,其中包括 3篇期刊文章、2 篇会议论文和 15 份报告。为将数据纳入数据库,实验中必须进行热释放速率的测量。最后发现有 12 篇文章中提到的共 34 项试验满足这一要求。该数据库由 4 个相互关联的表格组成,这些表主要包含标量数据。主表格包括与时间相关的可用数据,如热释放速率、质量损失、内部热通量、内部温度及内部一氧化碳浓度随时间的变化情况。

汽车材料火灾危险性评估方法

2002 年7 月至 2003 年 10 月,美国西南研究院(SwRI为美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)开展了一项研究项目。从一台厢式乘用车及一台运动型跑车中选取了 18 件车辆外部零件(车厢外部)进行了三种类型试验:1.调制差示扫描量热仪(DSC)确定材料的热物理性能。2. ASTM E 1354(含附加毒性气体分析的锥形量热仪)、FMVSS 302 以及空客和 IMO 烟雾及毒性试验(后者针对 18种材料中的 3 种进行了试验)。3.对 18 个零部件中的 6 个进行中型量热仪(ASTM E1623 或 ICAL)试验。锥形量热仪和 ICAL 的峰值热释放速率始终低于 350kW/m。在更高的热释放速率下,由于试样夹下方熔化材料的池火作用,ICAL值显著升高。实验已基于锥形量热仪数据建立一个简化模型,评估车辆发动机舱内的火势增长情况。

老化对塑料油箱防火性能的影响

按照 ECE R34.01 附录 5 (火灾)及美国交通部 49 CFR393.67E节(坠落试验)的规定,对1998~2001年使用的模型车油箱和原始设备制造商(OEM)新生产的油箱进行了评估。结果表明,老化后的油箱材料具有良好的阻燃性能,并没有发生退化。但是,某些老化的燃料箱未能通过坠落试验。

乙醇一柴油油箱的阻火器评估

针对 4 种典型油箱及其口颈设计,使用乙醇一柴油(15%乙醇一柴油混合物)对各种阻火器进行了评估。在每种油箱上对多个阻火器进行了试验,共计 13 种组合。评估结果表明,金属丝网阻火器不能满足所有油箱及其口颈的要求。粗网眼无法阻止火焰的传播,密网眼仅在几次试验后就腐蚀变薄。试验发现冲压钢制阻火器可以满足所有油箱的要求(仅有一次例外)。另外可确认,任何阻火器都无法在确保鞍形油箱燃料流动的同时,阻止火焰从加油口进人燃料中。

压缩氢气缸的防火性能

根据 FMVSS 304 和 DIS ISO 15869—1 标准,对一台 35一Mpa 的 IV 型氢气缸进行了常规测试。由于测试目的是检查突变失效,因此拆除了泄压装置,以便氢气缸中氢气顺利排出。据估计,油箱在爆炸时释放了约 12.4MJ 机械能,氢气燃烧时释放了高达 197MJ化学能。气缸底部破裂,从试验位置弹射到 82 米以外。记录到的最大冲击波压力如下:1.9m处为 401 千帕,4.2m 处为 18 千帕,6.5m处为 142 千帕。第二次试验是在一辆 SUV 安装 35 兆帕 III 型氢气缸。火焰及热气进入车厢后约 4 分钟,就可以使其失去耐火性能。气缸暴露于丙烷火焰 12 分 18 秒后爆裂。据估计,油箱在爆裂时释放了约 12.8MJ机械能,而根据氢的燃烧热,释放了高达 220MJ 的化学能。根据气缸碎片散落范围,安全隔离区要在 110m 以外。

汽车燃料管释放氢气时的起火

在一台 SUV 车身下方及发动机舱内进行了一系列试验,以调查与汽车燃料系统释放氢气起火相关的危险。方式为释放一定量的氢气后点燃,或者在一定时间内以喷射火形式释放一定量的氢气。多数试验中,二者对车辆造成的损害都极小,被烧毁的主要是塑料元件。车底氢气释放产生的超压小于 1.7 千帕,发动机舱内 24—g/min释放量产生的过压小子0.7 千帕。发动机舱内 48=g/min 释放量产生的过压大于 20千帕。在 64 秒持续释放点燃期间测量到这一压力,对车辆发动机盖造成了严重的机械损坏。所以即便是在最高压下,在距离车辆不远的地方也不会受到伤害。

36V 电池的滥用试验

根据 SAEJ2464 标准,对 36V 和 12V 电池设计进行了对比性滥用试验。两种电池的性能未发现显著差异。

作者:Marc Janssens,美国西南研究院,美国德克萨斯州圣安东尼奥

国际车辆火灾技术文献摘要汇编(2010—2016),4.2.1


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