鉄道火災安全基準：重要な耐火性要件を満たすケーブルグランドの選定方法とは？

鉄道火災はケーブル・システムを通じて急速に拡大する可能性があるため、耐火性ケーブルグランドは人命を救う重要な安全部品となっている。

鉄道用途では、以下の条件を満たすケーブルグランドが必要です。 EN 45545-2¹ 特定の難燃性、低発煙性、無毒性ガスの要件を備えた防火基準により、乗客の安全を確保し、非常時の重要なシステム機能を維持する。

昨年、デビッドの鉄道輸送プロジェクトは、当初選択したケーブルグランドがEN 45545-2試験に不合格だったため、6ヶ月遅れとなった。

目次

• 鉄道ケーブルグランド選定に適用される火災安全基準とは？
• EN 45545-2要件はケーブルグランド材料選択にどのように影響するか？
• どの耐火材料がレール用途で最高の性能を発揮するか？
• 鉄道の火災安全コンプライアンスを保証する試験と認証プロセスとは？

鉄道ケーブルグランド選定に適用される火災安全基準とは？

鉄道の火災安全規制は、乗客保護の重要性を反映し、あらゆる産業の中でも最も厳しいもののひとつである。

EN 45545-2は、ケーブルグランドがアプリケーションの場所に基づいて特定の危険レベル（HL1-HL3）を満たすことを要求する主要な欧州鉄道火災規格であり、以下の追加要件があります。 NFPA 130²BS6853、および火炎の広がり、煙の発生、有毒ガスの放出に関する地域規格。

鉄道火災一次基準

欧州規格：

• EN 45545-2:鉄道車両の防火対策（EUでは義務化）
• EN 50264:鉄道アプリケーション - 素材の火災挙動
• EN 50306:鉄道アプリケーション - 電気安全に関する保護規定

国際基準：

• NFPA 130:固定ガイドウェイ輸送システムの規格（北米）
• BS 6853:火災予防のための実施規範（英国のレガシー・スタンダード）
• JIS E 4016:日本の鉄道火災安全要件
• アレマ:アメリカ鉄道工学規格

危険レベル分類

EN 45545-2は、3つの重要危険レベルを定義している：

各レベルには特定の条件がある：

• 火炎伝播速度（CFE - 消火時の限界フラックス）
• 煙の発生（SMOG-比光学濃度）
• 有毒ガスの排出従来の毒性指数（CIT）³)

地域差

ハッサンの中東鉄道プロジェクトでは、EN 45545-2と現地の消防法の両方に準拠する必要がありました。当社は、最高水準の認証を受けたケーブルグランドを提供し、複数の管轄区域で受け入れられるようにしました。このアプローチにより、コストのかかる再認証の遅れを防ぐことができます。

主要な地域的考慮事項

• ヨーロッパ:EN 45545-2が新型車両に義務付けられている。
• 北米:NFPA130＋地方運輸局の要求事項
• アジア太平洋:EN規格と現地規制のミックス
• 中東:多くの場合、二重認証が必要（EN＋現地規格）

EN 45545-2要件はケーブルグランド材料選択にどのように影響するか？

EN 45545-2テストは、ケーブルグランド材料と設計の評価方法を根本的に変えます。

この規格は、材料が以下を満たすことを要求している。 コーンカロリーメーター試験⁴ 熱放出率の測定、光学密度のスモークチャンバー試験、有毒ガス排出のガス分析により、PVCのような従来の多くの材料を効果的に排除し、特殊な難燃性化合物を必要としない。

重要なテストパラメータ

熱放出率（HRR）：

• CFE要件:HL2は最低20kW/m²、HL3は最低30kW/m²。
• ピークHRR:燃焼時の最大許容放出熱量
• 総放熱量:試験期間中の累積エネルギー放出量
• 選考への影響:標準的なナイロンを排除、FRコンパウンドが必要

煙の発生（SMOG）：

• Ds(4)の値:ほとんどの鉄道用途で最大300
• 測定:4分後の比光学密度
• 避難に不可欠:低スモークで乗客の視認性を確保
• 素材への影響:ポリマーコンパウンドに低発煙添加剤が必要

毒性指数（CIT）：

• 許容レベル:通常、旅客エリアでは<0.75
• ガス分析:CO、CO₂、HCN、HCl、HBr、HF、SO₂、NOx
• 生命安全:火災時の有毒ガス蓄積を防ぐ
• デザインへの影響:ハロゲン系難燃剤を排除

材料排除マトリックス

一般的にEN 45545-2に適合しない材料：

• 標準PVC（高HCl放出）
• 従来のナイロンPA6/PA66（難燃性不足）
• ポリカーボネート（煙の発生が多い）
• 標準TPEコンパウンド（難燃性）

使用可能な素材カテゴリー

• ハロゲンフリー難燃ナイロン
• ミネラルフィラー入り変性ポリアミド
• 鉄道用特殊コンパウンド
• 適合ガスケット付きメタルハウジング

コンプライアンスのための設計変更

構造の変化：

• 肉厚:耐火性の向上
• ベントデザイン:炎が伝播しないように制御
• ガスケットの選択:適合するエラストマーコンパウンドのみ
• スレッドデザイン:火災条件下でも完全性を維持するよう改良

デビッドは、標準のケーブルグランドが発煙テストで不合格になったとき、この教訓を学びました。ハロゲンフリーの材料で再設計し、肉厚を最適化することで、EN 45545-2に完全準拠しました。

どの耐火材料がレール用途で最高の性能を発揮するか？

鉄道用途の材料選定では、耐火性能と機械的特性および耐環境性のバランスをとる必要がある。

ハロゲンフリー難燃ポリアミド⁵ 鉱物充填材を使用した特殊金属合金は、優れた耐火性、低発煙性、機械的強度を提供し、高温用途に対応します。

高性能ポリマー・ソリューション

ハロゲンフリーの難燃性ナイロン：

• ベースポリマー:リン系FRによる改質PA66またはPA6
• 充填システム:三水和アルミニウム（ATH）または水酸化マグネシウム
• パフォーマンス:UL94 V-0、優れた機械的特性
• アプリケーション:標準鉄道ケーブルグランド、ジャンクションボックス
• 私たちの仕様:EN 45545-2 HL2/HL3に適合するカスタムコンパウンド

ミネラル充填コンパウンド：

• 構成:30-40% ガラス繊維 + ミネラルフィラー
• メリット:強化された耐火性、寸法安定性
• 火災性能:優れたCFE値、低発煙性
• 制限事項:もろさの増加、コスト高
• 最適:最大限の火災安全性が要求される重要な用途

高度なポリマーブレンド：

• テクノロジー:相乗的なFR効果を持つ多成分系
• メリット:バランスのとれた特性、より容易な加工
• 認証:複数の鉄道規格に適合
• アプリケーション:大量生産、コスト重視のプロジェクト

過酷な条件下での金属ソリューション

ステンレス・スチール・システム

• 素材:適合ガスケット付き316Lステンレス鋼
• 火災性能:不燃性、煙の寄与ゼロ
• アプリケーション:トンネル設備、重要安全システム
• ガスケットへの挑戦:EN 45545-2適合エラストマーの検索
• ソリューション:鉄道用に特別に配合されたEPDMコンパウンド

アルミニウム合金製オプション：

• 素材6061-T6アルマイト仕上げ
• 体重の優位性ステンレスより軽い60%
• 火災性能:優秀だが、適切なガスケットの選択が必要
• 費用対効果:ステンレス製よりも経済的。

ガスケットとシールに関する考慮事項

適合エラストマー材料：

• EPDMコンパウンド:EN 45545-2用に特別に調合
• シリコーンシステム:高温用途
• TPEの代替品:限られた選択肢、慎重な選択が必要
• 試験要件:各ガスケット材料は個別の認証が必要

重要なパフォーマンス要因：

• 温度耐性最低-40°C～+125°C
• 圧縮セット:<熱エージング後25%
• 火災性能:燃え広がらないこと
• 耐薬品性:洗浄剤、環境暴露

ハッサンの地下鉄プロジェクトでは、トンネル用のケーブルグランドが必要でした。当社は、特別に調合されたEPDMガスケットを備えたステンレス鋼ハウジングを提供し、20年の耐用年数を維持しながらHL3準拠を達成しました。

鉄道の火災安全コンプライアンスを保証する試験と認証プロセスとは？

包括的な試験と認証は、鉄道火災安全への適合と市場での受け入れに不可欠である。

鉄道用ケーブルグランドは、認定試験所でコーンカロリーメータ試験（ISO 5660）、煙濃度試験（ISO 5659）、毒性分析（ISO 5659）を受けなければならず、規制当局の承認には完全な文書化と第三者認証が必要である。

必要な試験プロトコル

コーンカロリーメーター試験（ISO 5660-1）：

• 目的:熱放出率と炎の広がりを測定
• 試験条件:50 kW/m² 熱流束、水平方向
• 主な測定値:CFE、ピークHRR、総放熱量
• 期間:通常20分または検体が消費されるまで
• サンプル要件:複数の標本、特定の寸法

煙濃度試験（ISO 5659-2）：

• 目的:燃焼中の煙の発生を定量化
• 測定:比光学濃度（Ds）の経時変化
• クリティカル値:4分後のDs(4)、最大Ds
• テストセットアップ:光透過率測定用密閉チャンバー
• 重要性:避難経路の見通しが重要

毒性分析：

• ガス測定:有毒ガス発生のリアルタイム分析
• 主要ガス:CO、CO₂、HCN、HCl、HBr、HF、SO₂、NOx
• 計算:従来の毒性指数（CIT）
• 受け入れ基準:ほとんどの用途でCIT <0.75
• サンプル相関:同一の試験片を使用すること

認証プロセス

研究室の選択：

• 認定:鉄道試験 ISO 17025 認定
• レコグニション:ターゲット市場／当局に受け入れられる
• 経験:EN 45545-2で実証済みの実績
• パートナー:TUV、Exova、RISE、その他主要テストハウス

必要書類：

• テストレポート:各試験法の完全データパッケージ
• 素材仕様:詳細な組成と特性
• 品質手順:製造工程管理
• トレーサビリティ:バッチ追跡と材料調達記録

生産中の品質保証

入庫管理：

• 証明書の検証:FR添加剤の含有量と特性
• バッチテスト:各生産ロットの主要特性
• サプライヤー監査:材料サプライヤーの定期的な評価
• ドキュメンテーション:完全なトレーサビリティ・チェーン

プロセス監視：

• 温度制御:FR添加剤の効果に不可欠
• ミキシング検証:難燃剤の均一分布
• 成形パラメーター:一貫した加工条件
• 品質チェックポイント:インプロセス・テストと検証

最終製品の検証：

• 目視検査:表面品質と寸法精度
• 機能テスト:シール性能と機械的特性
• サンプル保持:今後の参考のための代表的なサンプル
• 証明書の発行:各貨物のコンプライアンス文書

市場特有の要件

欧州連合（EU）：

• 必須:EN 45545-2 新車用
• 届出団体:CEマーキングプロセスに必要
• 技術ファイル:包括的なドキュメントパッケージ
• 市場監視:継続的なコンプライアンス・モニタリング

北米：

• NFPA 130:交通システムの主要規格
• アメリカを買う:国内コンテンツ要件
• FTAコンプライアンス:連邦運輸局の認可
• ローカル・バリエーション:各交通機関の要件

デビッド氏の最近のプロジェクトでは、EN 45545-2、NFPA 130、および地域の消防法に同時に準拠する必要がありました。当社の包括的な試験プログラムによりすべての認証が取得され、単一の製品設計で世界市場への参入が可能になりました。

結論

鉄道アプリケーション用の耐火性ケーブルグランドを選択するには、複雑な規格、材料科学、乗客の安全を確保するための厳格な試験プロトコルを理解する必要があります。

鉄道用耐火ケーブルグランドに関するFAQ