摘　要：探討了能滿足BS 6853：1999防火標準和環保要求的酚醛玻璃鋼的性能特點以及在城軌車輛上的應用。
關鍵詞：酚醛玻璃鋼；性能；穿透試驗；應用；城軌車輛

　　隨著城軌車輛制造技術的發展，對車輛防火、防毒、防煙霧的要求不斷提高。為了滿足BS 6853：1999《旅客列車設計及結構方面的防火實施法規》中防火標準要求，青島地鐵車輛在用戶需求書里要求司機室頭罩、客室座椅、空調風道等非金屬部件使用酚醛玻璃鋼材料。酚醛玻璃鋼與目前城軌地鐵車輛普遍采用的聚酯玻璃鋼相比，具有強度高、重量輕、防火性能好、使用壽命長以及燃燒時毒性和煙密度小的明顯優勢。酚醛玻璃鋼在一些發達的城軌車輛上已得到了廣泛應用。

1　酚醛玻璃鋼的性能特點

1.1　物理性能
　　酚醛玻璃鋼與聚酯玻璃鋼的物理性能比較見表1。

1.2　燃燒性能
　　酚醛玻璃鋼與聚酯玻璃鋼燃燒性能對比見表2。

1.3　發煙量對比
　　酚醛玻璃鋼與聚酯玻璃、環氧樹脂玻璃鋼在燃燒狀態下的發煙量對比見圖1。
1.4　燃燒熱釋放率對比
　　根據國際海事組織(IMO)對酚醛玻璃鋼和聚酯玻璃鋼表面燃燒火焰蔓延和熱釋放率的測試結果，將酚醛玻璃鋼與聚酯玻璃鋼燃燒熱釋放率對比結果列于表3。

　　從表3可以看出：酚醛玻璃鋼在防火、毒性、燃燒所產生的煙霧量、強度等方面比聚酯玻璃鋼具有明顯的優勢。
　　在燃燒劇烈的場合下，一旦酚醛玻璃鋼被點燃，它的表面會立即形成一種碳化結構，這種碳化結構可阻礙進一步燃燒。另外，酚醛玻璃鋼在不需要添加任何阻燃劑時，高溫下仍能保持其物理特性不降低，這是聚酯玻璃鋼所不具有的。
　　另外，酚醛玻璃鋼的造價與聚酯玻璃鋼大致相當。

2　酚醛玻璃鋼穿透試驗

　　試驗目的：檢驗酚醛玻璃鋼司機室端罩的抗穿透性能。
　　試驗樣板：試驗樣板取自車前罩一部分，其形狀和結構完全相同于實際車前罩的結構，表面酚醛玻璃鋼厚度為3.2 mm，后面是厚70 mm的玻璃面隔熱材料，在玻璃面隔熱材料后面是厚2 mm的鋁板。
　　試驗要求：通過一個帶有尖角的鋼制空心立方體(高度為70 mm～75 mm，質量為0.9 kg)，以180 km／h的速度撞擊司機室端罩外表面而不被穿透。
　　評定標準：司機室端罩試驗件被鋼制立方體撞擊后，不允許被穿透，但允許有裂紋或變形。
　　試驗結果：當沖擊體以180 km／h的速度沖擊酚醛玻璃鋼時，玻璃鋼的表面出現裂紋，沖擊體被彈回，試驗樣件沒有被穿透，試驗合格。

3　酚醛玻璃鋼在城軌地鐵車輛上的應用

3.1　主要應用部件
　　酚醛玻璃鋼在城軌地鐵車輛上主要用于司機室頭罩、客室座椅及空調風道。
　　(1)司機室頭罩。酚醛玻璃鋼用于制造司機室頭罩的原因為一方面酚醛玻璃鋼司機室頭罩在420℃高溫情況下仍能保持結構不變形，一旦車輛在隧道內發生火災，能為乘客逃生創造有利條件；另一方面酚醛玻璃鋼司機室頭罩設計厚度可小于3.2 mm(聚酯玻璃鋼的厚度一般為15 mm～20 mm)，能有效減輕車輛自重，實現節能減排的目標。
　　(2)客室座椅。用酚醛玻璃鋼制造的座椅具有高強度、輕量化、耐老化、使用壽命長、免維護的特性，常溫下沒有有害氣體釋放，高溫燃燒時煙霧小，無毒性氣體產生，有利于逃生。
　　(3)空調風道。空調風道是薄壁筒形結構件，要求熱傳導系數小、熱耗小、保溫性能好。由于酚醛玻璃鋼具有良好的拉伸強度和彎曲強度，而且熱導率低(約是鋁合金的1‰)，是制造地鐵車輛空調風道理想的材料。酚醛玻璃鋼空調風道可較好地阻止風道內外熱量交換，有效防止風道結露。
3.2　在新加坡地鐵車輛上的應用實例
　　根據新加坡地鐵業主LTA的要求，地鐵車輛所采用的玻璃鋼不得含有重金屬元素(注：現國內城軌車輛所采用的聚酯玻璃鋼均含有重金屬銻元素)，防火標準滿足BS 6853：1999，燃燒煙密度和毒性標準滿足NF F 16―101，并滿足本文前述的穿透試驗要求。因此，新加坡地鐵車輛司機室頭罩及客室座椅等均采用了酚醛玻璃鋼。圖2、圖3分別為新加坡地鐵車輛司機室頭罩及客室座椅實物照片。

4　 結束語

　　綜上所述，城軌車輛司機室頭罩及客室座椅等采用酚醛玻璃鋼材料滿足了車輛防火、防毒、防煙霧的國際高標準，充分體現了車輛設計和車輛制造以人為本的理念。同時，由于酚醛玻璃鋼較聚酯玻璃鋼強度提高、重量減輕，達到了節能減排的效果，并節約了運營成本和維護費用，因此，青島地鐵3號線及后續車輛將采用酚醛玻璃鋼材料。