地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)研究摘要：地鐵作為現(xiàn)代城市重要的公共交通方式，其電氣線路短路導(dǎo)致的火災(zāi)事故頻發(fā)。本研究先分析地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的主要原因，包括設(shè)備老化與磨損、設(shè)計(jì)缺陷與施工問題、人為因素等。接著，分析地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)，即加強(qiáng)電氣設(shè)備的維護(hù)與更新、優(yōu)化電氣線路的設(shè)計(jì)與施工、推廣智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)、加強(qiáng)人員培訓(xùn)與安全管理、完善應(yīng)急處置與救援體系。關(guān)鍵詞：地鐵；火災(zāi)；電氣線路短路；風(fēng)險(xiǎn)防控引言地鐵車輛在運(yùn)行過程中，確保安全性和可靠性至關(guān)重要。但是，因?yàn)殡姎饩€路短路等原因引發(fā)的火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生，給乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅，所以深入研究地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)有重要意義。近些年來，國內(nèi)外學(xué)者對地鐵火災(zāi)防控進(jìn)行大量研究，且取得豐碩的成果，如已經(jīng)明確地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的主要原因。不過，針對地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)，當(dāng)前尚需進(jìn)一步探索和完善。結(jié)合當(dāng)前已有的文獻(xiàn)資料，該文進(jìn)一步分析地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)，期望為地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的防控提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的原因分析設(shè)備老化與磨損地鐵車輛是長期處于高強(qiáng)度運(yùn)行狀態(tài)，有溫濕度變化、持續(xù)振動等復(fù)雜工況，導(dǎo)致電氣設(shè)備難以避免地出現(xiàn)性能衰退現(xiàn)象[1]。電纜絕緣層的老化問題較為突出，如絕緣材料脆化、龜裂等表現(xiàn)，絕緣性能因此下降。一旦絕緣電阻值低于安全閾值，則容易出現(xiàn)線路短路故障。此外，在頻繁動作過程中，接觸器、繼電器等關(guān)鍵控制元件會出現(xiàn)機(jī)械磨損問題，使觸點(diǎn)接觸電阻增大，接觸不良部位會異常發(fā)熱。在溫度超過臨界值時(shí)，有很大可能引發(fā)電弧放電現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)事故。設(shè)計(jì)缺陷與施工問題地鐵車輛的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，部分電氣系統(tǒng)可能存在線路布局不合理問題，如強(qiáng)電與弱電線路間距不足、關(guān)鍵部位缺少必要的過載保護(hù)裝置等。當(dāng)存在設(shè)計(jì)缺陷時(shí)，自然顯著增加線路間電磁干擾風(fēng)險(xiǎn)，在大電流突變、高頻開關(guān)等特定工況下可能引發(fā)電氣故障。此外，施工過程中，設(shè)備安裝固定不到位、線路接頭處理不規(guī)范、接地系統(tǒng)施工缺陷等質(zhì)量控制問題，都會埋下嚴(yán)重安全隱患。以地鐵車輛總裝階段為例，現(xiàn)場沒有嚴(yán)格執(zhí)行電氣系統(tǒng)安裝工藝標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可能導(dǎo)致線路機(jī)械損傷、絕緣性能下降等問題。維護(hù)不當(dāng)與檢測缺失地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的原因中，維護(hù)不當(dāng)與檢測缺失是一個重要原因，如預(yù)防性維護(hù)體系的缺失。部分運(yùn)營單位存在著“重運(yùn)營、輕維護(hù)”這一傾向，如關(guān)鍵部件沒有明確的更換標(biāo)準(zhǔn)、電氣設(shè)備沒有設(shè)置合理的檢修周期[2]。日常檢查過程中，可能是局限于表面觀察，未科學(xué)進(jìn)行絕緣檢測、熱成像檢測等，導(dǎo)致未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)接觸電阻異常、絕緣性能下降等風(fēng)險(xiǎn)問題。此外，檢測技術(shù)手段具有滯后性，制約著檢測效率與準(zhǔn)確性、隱患識別能力的提高。人為因素地鐵車輛電氣系統(tǒng)運(yùn)行安全中，作業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)往往產(chǎn)生直接影響。作業(yè)人員因違規(guī)操作、技能不足等導(dǎo)致的電氣事故屢見不鮮，如擅自更改線路參數(shù)、帶電作業(yè)不規(guī)范等。此外，乘客在地鐵車輛內(nèi)可能違規(guī)使用電器設(shè)備，如電熱毯、充電寶等，可能引發(fā)火災(zāi)。地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)加強(qiáng)電氣設(shè)備維護(hù)與更新地鐵車輛電氣系統(tǒng)中，電氣設(shè)備是重要基礎(chǔ)。為有效防控地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，不應(yīng)輕視或忽視電氣設(shè)備的維護(hù)與更新。加強(qiáng)電氣設(shè)備維護(hù)與更新時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)從三個方面入手。首先，地鐵車輛電氣設(shè)備必須定期進(jìn)行全面檢查，包括但不限于變壓器、開關(guān)柜、電機(jī)、電纜等關(guān)鍵部件，由專業(yè)人員做好巡視和檢測工作[3]。通過定期進(jìn)行全面檢查，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)地鐵車輛電氣設(shè)備的隱患和問題，如盡早發(fā)現(xiàn)接觸不良、絕緣老化等，采取針對性的維修措施。其次，提高電氣設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)重視引進(jìn)先進(jìn)的電氣設(shè)備，如智能真空斷路器、動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器、靜止無功發(fā)生器、直流微電網(wǎng)變流器等都值得重點(diǎn)關(guān)注。地鐵運(yùn)營單位應(yīng)積極引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，以降低電氣火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，以電弧故障保護(hù)裝置為例，是通過高頻采樣識別危險(xiǎn)電弧，比常規(guī)漏電保護(hù)器提前干預(yù)，有助于預(yù)防電氣火源形成。最后，應(yīng)建立電氣設(shè)備維護(hù)檔案，對電氣設(shè)備的使用情況、維修記錄等進(jìn)行詳細(xì)記錄，動態(tài)跟蹤電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。建立數(shù)字化檔案管理系統(tǒng)時(shí)，如采用企業(yè)資產(chǎn)管理軟件、計(jì)算機(jī)化維護(hù)管理系統(tǒng)等，將設(shè)備型號、技術(shù)參數(shù)、安裝日期、維護(hù)周期等實(shí)時(shí)錄入，每次巡檢、維修后及時(shí)更新記錄?；跀?shù)字化檔案管理系統(tǒng)，可分析溫度、振動等監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化情況，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)電纜接頭氧化導(dǎo)致的接觸電阻上升等隱性缺陷，確保在發(fā)熱起火前干預(yù)。優(yōu)化電氣線路設(shè)計(jì)與施工電氣線路是地鐵車輛電氣系統(tǒng)的重要組成部分，其設(shè)計(jì)與施工的質(zhì)量都關(guān)系到電氣火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。鑒于此，必須注重電氣線路設(shè)計(jì)與施工的優(yōu)化。電氣線路設(shè)計(jì)階段，強(qiáng)調(diào)電氣線路的布局合理性，旨在最大程度減少電氣線路的復(fù)雜度與長度，使能耗和故障率都因此降低，并提高整體的可靠性和安全性。在分層分區(qū)布線時(shí)，將強(qiáng)電與弱電線路分層敷設(shè)，可避免電磁干擾導(dǎo)致誤動作。同時(shí)，設(shè)計(jì)階段應(yīng)強(qiáng)調(diào)保護(hù)措施的有效性，如選用現(xiàn)階段合適的線路材料與保護(hù)電器。如此一來，在短路、過載等異常情況下，能夠迅速切斷電源，有效防止火災(zāi)事故的發(fā)生。以耐高溫絕緣材料為例，可考慮交聯(lián)聚乙烯電纜，其長期允許工作溫度達(dá)90℃，與聚氯乙烯絕緣電纜相比，能夠更耐過載。在施工過程中，應(yīng)當(dāng)全過程嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，確保和提升施工質(zhì)量。施工人員必須具備相應(yīng)的資質(zhì)和技能，對電氣線路的施工工藝和要求足夠熟悉，嚴(yán)格遵循相關(guān)工藝要求，如銅導(dǎo)線采用壓接端子或焊接、配電箱外殼需可靠接地、裸露導(dǎo)線加裝絕緣護(hù)套、進(jìn)行絕緣電阻測試與回路通斷測試、穿墻線管加裝護(hù)套等。此外，施工過程中注意對關(guān)鍵部位進(jìn)行加強(qiáng)保護(hù)，如通過耐火材料包裹電氣線路，可因此提高電氣線路在發(fā)生火災(zāi)時(shí)的耐火性能，使逃生和救援時(shí)間得以延長[4]。對于地鐵隧道等火災(zāi)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，考慮采用金屬防火槽盒，其內(nèi)襯巖棉或陶瓷纖維，耐火時(shí)間≥60分鐘。推廣智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)在人工智能技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)得到快速發(fā)展，并在地鐵車輛電氣火災(zāi)防控中有較廣泛的應(yīng)用。智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，優(yōu)勢之一是對電氣線路的運(yùn)行狀態(tài)可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況和發(fā)出預(yù)警信號。通過智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)來提升電氣線路的可靠性和火災(zāi)防控能力時(shí)，對三大核心功能要高度重視，即高精度數(shù)據(jù)采集與傳輸、智能分析與實(shí)時(shí)預(yù)警、預(yù)測性維護(hù)與決策支持。高精度數(shù)據(jù)采集與傳輸中，需科學(xué)部署多參數(shù)傳感器，如將無線測溫傳感器安裝于電纜接頭、斷路器觸點(diǎn)等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，對異常發(fā)熱進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。局部放電檢測時(shí)，主要利用高頻電流傳感器或超聲波探頭，能夠發(fā)現(xiàn)絕緣劣化早期信號。在數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)，如應(yīng)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，傳感器數(shù)據(jù)可通過MQTT或OPCUA協(xié)議上傳，顯著優(yōu)勢是低延遲（<100ms）。智能分析與實(shí)時(shí)預(yù)警中，關(guān)鍵之一是建立多級預(yù)警機(jī)制，如表1所示。同時(shí)，智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)利用機(jī)器學(xué)習(xí)分析電氣數(shù)據(jù)，學(xué)會進(jìn)行短路、過載等故障類型的自動識別，并對設(shè)備老化趨勢進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測。預(yù)測性維護(hù)與決策支持中，一方面是基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和電纜老化模型，對關(guān)鍵部件更換時(shí)間進(jìn)行預(yù)測；另一方面是在BIM（建筑信息模型）中疊加實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可通過點(diǎn)擊電纜來實(shí)時(shí)查看歷史曲線、維修記錄等信息。同時(shí)，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析，結(jié)合實(shí)際情況自動生成檢修計(jì)劃，始終對火災(zāi)高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位進(jìn)行優(yōu)先處理。表1多級預(yù)警機(jī)制預(yù)警等級觸發(fā)條件響應(yīng)方式一級溫度>90℃或電流超載10%聲光報(bào)警+監(jiān)控屏彈窗二級局部放電量突增或三相不平衡>15%短信通知運(yùn)維負(fù)責(zé)人三級預(yù)測性模型判定故障概率>80%自動生成檢修工單并推送至移動端加強(qiáng)人員培訓(xùn)與安全管理作業(yè)人員在地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)防控中發(fā)揮重要作用，需具備專業(yè)的操作技能與較高的安全意識。在防控電氣火災(zāi)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)人員培訓(xùn)與安全管理，將其作為重要環(huán)節(jié)。人員培訓(xùn)與安全管理中，首先是面向地鐵車輛操作人員、維修人員等進(jìn)行常態(tài)化的電氣安全培訓(xùn)，應(yīng)包括設(shè)備操作規(guī)程、電氣安全基礎(chǔ)知識、故障處理方法等培訓(xùn)內(nèi)容，提高他們識別和處理電氣故障的綜合能力。其次，不斷完善安全管理制度，充分明確各級人員的操作規(guī)范與安全職責(zé)，要求他們嚴(yán)格遵守操作規(guī)程與安全規(guī)定。同時(shí)，需制定應(yīng)急預(yù)案和完善處置流程，如“發(fā)現(xiàn)火情→初步處置→疏散撤離→報(bào)警求助→現(xiàn)場保護(hù)與火災(zāi)調(diào)查→后續(xù)處理”的應(yīng)急處置流程，旨在確保電氣火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠迅速響應(yīng)和處理。最后，可定期或不定期開展應(yīng)急演練，有助于提高作業(yè)人員應(yīng)對電氣火災(zāi)事故的綜合能力。應(yīng)急演練時(shí)，需模擬真實(shí)的電氣火災(zāi)場景，作業(yè)人員進(jìn)行應(yīng)急處置和救援演練，重點(diǎn)提升應(yīng)急反應(yīng)能力和協(xié)同作戰(zhàn)能力。完善應(yīng)急處置與救援體系地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)后，為減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，關(guān)鍵在于進(jìn)行迅速有效的應(yīng)急處置與救援。因此，需完善應(yīng)急處置與救援體系。完善應(yīng)急處置與救援體系的過程中，需要制定出詳細(xì)可行的電氣火災(zāi)應(yīng)急處置預(yù)案，明確應(yīng)急處置的責(zé)任人、流程、所需資源等，并確保電氣火災(zāi)應(yīng)急處置預(yù)案能夠迅速啟動，第一時(shí)間進(jìn)行應(yīng)急處置和救援。分階段響應(yīng)流程中，在初期火災(zāi)需使用滅火器撲救，蔓延階段包括緊急疏散、防火分區(qū)隔離操作等，重大火情發(fā)生時(shí)需指定1~2名員工作為聯(lián)絡(luò)人，將火災(zāi)位置、危險(xiǎn)源等快速告知消防員，同時(shí)將圖紙交給消防隊(duì)，以便快速找到火源和斷電點(diǎn)[5]。在易于取用的位置，需配備足夠的應(yīng)急救援設(shè)備和滅火器材，并由專人進(jìn)行維護(hù)和檢查，以確保使用時(shí)的有效性。此外，地鐵運(yùn)營單位需加強(qiáng)和醫(yī)療、消防等部門的聯(lián)動，旨在提高應(yīng)急處置效率和效果。通過多部門的溝通和協(xié)作，有利于建立信息共享和協(xié)調(diào)機(jī)制，電氣火災(zāi)發(fā)生時(shí)可迅速調(diào)動各方力量。若需提高應(yīng)對復(fù)雜情況的能力與協(xié)同作戰(zhàn)能力，則采用定期聯(lián)合演練等方式。地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)防控探索與技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)階段，地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)防控朝著智能化與精細(xì)化的方向發(fā)展。一方面，當(dāng)前注重研發(fā)新型電氣絕緣材料，以納米復(fù)合材料為例，其具有顯著的耐熱性與電氣性能，能大幅提升電氣線路的安全水平。例如，北京地鐵19號線在采用納米氧化鋁改性聚烯烴電纜后，短路時(shí)碳化速度降低60%，擊穿電壓提升40%。另一方面，邊緣計(jì)算技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等得到廣泛應(yīng)用，對數(shù)據(jù)可進(jìn)行即時(shí)處理與分析，讓智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)變得更為靈敏與高效。進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新與探索實(shí)踐時(shí)，應(yīng)不局限于材料與計(jì)算領(lǐng)域，還應(yīng)嘗試應(yīng)用智能巡檢機(jī)器人等。智能巡檢機(jī)器人可以按照指令穿梭于地鐵車輛內(nèi)部，執(zhí)行高精度檢測任務(wù)，對地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)并報(bào)告。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用時(shí)，應(yīng)積極構(gòu)建電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測模型，加強(qiáng)歷史數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)，以求對火災(zāi)高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)段與區(qū)域進(jìn)行提前識別。在應(yīng)急處置層面，當(dāng)前及未來應(yīng)研發(fā)集成式應(yīng)急響應(yīng)平臺，將監(jiān)控、消防、通信等多系統(tǒng)資源自動整合起來。通過集成式應(yīng)急響應(yīng)平臺，有助于對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行快速響應(yīng)與高效指揮。結(jié)束語綜上所述，地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)防控具有系統(tǒng)性和復(fù)雜性，需從多個維度綜合施策，包括設(shè)計(jì)施工、人員培訓(xùn)、設(shè)備維護(hù)、智能監(jiān)測、應(yīng)急處置等。地鐵運(yùn)營單位對智能化的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、電氣絕緣材料、應(yīng)急處置平臺等應(yīng)該高度重視，且持續(xù)關(guān)注新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，不斷提高地鐵車輛電氣火災(zāi)的綜合防控能力。在今后，基于各方面技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，應(yīng)不斷完善地鐵車輛電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)，加強(qiáng)跨部門的溝通與協(xié)作，且持續(xù)完善應(yīng)急處置與救援體系。參考文獻(xiàn)[1]魏剛,魏彩紅.地鐵車輛設(shè)備電氣連接器設(shè)計(jì)研究[J].現(xiàn)代工程科技,2024,3(23):113-116.[2]孫永才,馬志榮,張順