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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs
im Brandfall und auf ein zur Durchführung eines solchen Verfahrens
ausgebildetes Schienenfahrzeug selbst.
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Schienenfahrzeuge
sind typischer Weise mit einer Klimaanlage ausgestattet, die von
einer zugehörigen
Steuereinrichtung gesteuert ist, sowie mit einer Anzahl von wenigstens
zwei Wagenkästen,
die jeweils mit einem Rauchmelder sowie einer Zuluft und einer Abluft
ausgestattet sind, die von der Steuereinrichtung gesteuert sind.
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Dabei
hat die Steuereinrichtung im Stand der Technik allein die Aufgabe,
erforderliche Klimatisierungsmaßnahmen
zu unterstützen,
so dass beispielsweise eine gewünschte
Raumtemperatur innerhalb eines Wagenkastens aufrechterhalten bleibt.
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Zu
Brandschutzzwecken ist es bisher üblich, die Stirnwände der
Wagenkästen
des Schienenfahrzeugs mit Türen
auszustatten und als Feuerschutzabschluss auszuführen. Dies führt dazu,
dass jeder Wagen einen eigenen Brandabschnitt bildet, und auf diese
Weise eine Ausbreitung von Brandnebenprodukten (Rauchgasen) behindert
wird. Infolge dessen wird ein erheblicher konstruktiver Aufwand
zur Gewährleistung
des Feuerschutzes bei Schienenfahrzeugen getrieben.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs derart weiterzuentwickeln, dass für einen
Brandschutz geringerer konstruktiver Aufwand erforderlich ist, und
ein Schienenfahrzeug zur Durchführung
des Verfahrens anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens gelöst durch ein Verfahren zum
Betrieb eines Schienenfahrzeugs im Brandfalle, bei dem
- a) eine Rauchdetektion in einem der Wagen oder Wagenverbund
des Schienenfahrzeugs einer Klimaanlage signalisiert wird,
- b) die Klimaanlage derart angesteuert wird, dass in dem brandbeanspruchten
Wagen oder Wagenverbund eine Zuluft und eine Abluft gezielt angesteuert
und ggf. vermindert (Zuluft) bzw. vergrößert (Abluft) wird, jeweils
bezogen auf Standardbetriebsbedingungen der Klimaanlage,
- c) ein oder mehrere Wagen (Wagenverbund) zu einem virtuellen
Rauchabschnitt zusammengefasst werden.
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Dieses
Verfahren gestattet es, dass Luftströmungen aus dem brandbeanspruchten
Wagen heraus durch geeignete Steuerung der Zu- und Abluft derart
verändert
werden, dass die Rauchausbreitung begrenzt bleibt. Da gegenüber normalen
Betriebsbedingungen die Luftzufuhr und die Abluft modifiziert werden,
werden Brandnebenprodukte über
die Abluft, die von aktiven Fortlüftern gebildet sein kann, abgeführt.
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Bevorzugt
wird in Schritt b) für
den brandbeanspruchten Wagen bzw. Wagenverbund die Zuluft abgeschaltet
und erforderliche Zuluft über
eine Lüftungsanlage
mindestens eines benachbarten Wagens bzw. Wagenverbund des brandbeanspruchten Wagens
bzw. Wagenverbundes zugeführt.
Dies hat die Auswirkung, dass von Außerhalb des brandbeanspruchten
Wagens bzw. Wagenverbundes eine Luftzufuhr erfolgt, welche verhindert,
dass Brandnebenprodukte in benachbarte Wagen gelangen können. Insgesamt
ergibt sich eine gerichtete Strömung über die
Fortlüfter
aus dem brandbeanspruchten Wagen bzw. Wagenverbund heraus, während die
Zuluft dieses Wagens bzw. Wagenverbundes selbst vorzugsweise vollständig abgeschaltet
sein kann. Zu differenzieren ist dabei unter den Fällen, dass
der von dem Brand betroffene Wagen ein Endwagen oder ein Mittelwagen
ist. Bei einem Wagenverbund wird unterschieden unter den Fällen, dass
der brandbeanspruchte Wagenverbund sich am Ende oder im Mittelteil
des Schienenfahrzeuges befindet. In dem Fall eines Endwagens bzw.
Endbereichs des Schienenfahrzeugs strömt Zuluft allein über den
benachbarten im Mittelbereich befindlichen Wagen ein. Im Falle eines
brandbeanspruchten Mittelwagens bzw. Wagenverbundes im Mittelbereich
des Schienenfahrzeugs strömt
Zuluft aus beiden benachbarten Wagen bzw. Wagenverbünden ein.
Dabei ist der Begriff ”benachbart” nicht
nur im unmittelbaren Sinne zu verstehen. Es ist auch denkbar, dass
ein Brand in einem Übergangsbereich
zwischen zwei Wagen auftritt. In diesem Fall werden die zwei Wagen
als der ”vom
Brand betroffene Wagen” angesehen,
so dass die Lüftungsanlagen
der jeweils benachbarten zwei Wagen bzw. der benachbarten Wagenverbünde so eingesetzt werden,
wie oben dargestellt.
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Die
dargestellte Ansteuerung der Zu- und der Abluft führt zu dem
Ergebnis, dass sich in Schritt b) in dem vom Brand betroffenen Wagen
bzw. Wagenverbund ein unter dem Atmosphärendruck liegender Druck einstellt,
wobei angenommen wird, dass im Standardfall innerhalb der Wagenkästen Atmosphärendruck
vorliegt.
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In
Schritt b) kann die Abluft für
den vom Brand betroffenen Wagen bzw. Wagenverbund maximal eingestellt
sein, sodass Rauchgase unmittelbar aus dem Wagen abgeführt werden
können.
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Zur
Optimierung der Zu- und Abluftführung können im
Bereich der Wagenübergänge eines
jeden Wagens bzw. Wagenverbundes gesonderte Brandschutzeinrichtungen
installiert werden, die den Öffnungsquerschnitt
in ihrer Höhe
von oben nach unten reduzieren, mit dem Ziel, für die Rauchschicht im brandbeanspruchten
Bereich eine Rezirkulationszone und im unteren Bereich durch die
Querschnittsverringerung eine erhöhte Zuluftgeschwindigkeit zu schaffen.
Dies kann bevorzugt durch mobile Rauschürzen oder herunterklappbare
Deckenelemente erfolgen. Grundsätzlich
wird gewährleistet,
dass sich unterhalb dieser Abschottungseinheit Personen zügig bewegen
können.
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Das
vorgestellte Verfahren gestattet den Vorteil, dass auf die im Stand
der Technik vorgesehenen Feuerabschlusstüren ggf. vollständig verzichtet
werden kann, so dass geringerer konstruktiver Aufwand für den Brandschutz
erforderlich ist. Hinzu kommt durch den Fortfall der Abschlusstüren, dass
ein Fahrgastfluss unter den verschiedenen Wagenkästen des Schienenfahrzeugs
verbessert wird. Dies führt
zu einem attraktiven Fahrzeugkonzept.
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Die
Aufgabe wird hinsichtlich des Fahrzeugs gelöst durch ein Schienenfahrzeug
mit einer Klimaanlage, die von einer zugehörigen Steuereinrichtung gesteuert
ist, und einer Anzahl von wenigstens zwei Wagenkästen, die jeweils mit einem
Rauchmelder sowie einer Zuluft und einer Ablauf ausgestattet sind, die
von der Steuereinrichtung gesteuert sind, wobei die Rauchmelder
mit der Steuereinrichtung derart in einer Signalverbindung stehen,
dass der Steuereinrichtung das Auftreten eines Brandes in einem
betroffenen Wagen bzw. eines Wagenverbundes signalisiert wird, und
die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie bei Signalisierung
eines Brandes in dem von dem Brand betroffenen Wagen eine Zuluft und
eine Abluft gezielt angesteuert und ggf. vermindert (Zuluft) bzw.
vergrößert (Abluft),
jeweils bezogen auf Standardbetriebsbedingungen der Klimaanlage.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Schienenfahrzeugs, das zur Durchführung eines
Verfahrens zum Brandschutz ausgeführt ist, in einem ersten Anwendungsfall
und
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2 eine
schematische Ansicht eines Schienenfahrzeugs, das zur Durchführung eines
Verfahrens zum Brandschutz ausgeführt ist, in einem zweiten Anwendungsfall
und
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3 eine
schematische Ansicht eines Schienenfahrzeugs, das zur Durchführung eines
Verfahrens zum Brandschutz ausgeführt ist, in einem dritten Anwendungsfall
und
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4 eine
schematische Ansicht eines Schienenfahrzeugs, das zur Durchführung eines
Verfahrens zum Brandschutz ausgeführt ist, in einem vierten Anwendungsfall.
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Die 1 und 3 zeigen
jeweils in Kombination miteinander ein Schienenfahrzeug aus mehreren
Wagen, eine Steuereinrichtung 1 einer Klimaanlage zur Steuerung
von Zulufteinrichtungen 2 und aktiven Fortlüftern 3,
Rauchmeldern 4, sowie eine örtliche Druckverteilung (gemittelte
Druckverhältnisse) über die
jeweils dargestellten Wagen des Schienenfahrzeugs.
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Die 2 und 4 zeigen
jeweils in Kombination miteinander ein Schienenfahrzeug mit Wagenverbünden, eine
Steuereinrichtung 1 einer Klimaanlage zur Steuerung von
Zulufteinrichtungen 2 und aktiven Fortlüftern 3, Rauchmeldern 4 im Übergangsbereich
der beiden den Wagenverbund bildenden Wagen, sowie eine örtliche
Druckverteilung (gemittelte Druckverhältnisse) über die jeweils dargestellten Wagenverbünde des
Schienenfahrzeugs.
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1 veranschaulicht
den Anwendungsfall, dass in einem mittleren von insgesamt fünf Wagen ein
Brand ausgebrochen ist. Zunächst
ist es erforderlich, das Vorliegen des Brandes zu erfassen. Dazu
ist jeder Wagen mit jeweils mindestens zwei Rauchmeldern 4 ausgestattet,
die in einer Signalisierungsverbindung mit der Steuereinrichtung 1 stehen.
Sobald der Steuereinrichtung 1 das Vorliegen des Brandes im
mittleren Wagen mit Hilfe der Rauchmelder 4 signalisiert
wird, erfolgt die folgende Steuerung der Zulufteinrichtungen 2 und
Fortlüfter 3 (Abluft):
Die
Fortlüfter 3,
die jeweils über
brandgeschützte
Leitungen mit der Klimaanlage verbunden sind, des vom Brand betroffenen
Wagens werden mit maximaler Leistung betrieben, sodass Brandnebenprodukte
mit erhöhter
Geschwindigkeit aus dem Wagen abgeführt werden. Gleichzeitig wird
die Zuluft 2 des vom Brand betroffenen Wagens geschlossen.
Eine erforderliche Zuluft erfolgt über die Zulufteinrichtungen 2 der
dem vom Brand betroffenen Wagen benachbarten Wagen, so dass aus
diesen zwei benachbarten Wagen die Luftströmung jeweils in den vom Brand
betroffenen Wagen hinein gerichtet ist. Dies vermindert eine Ausbreitung
der Brandnebenprodukte in die benachbarten Wagen, so dass auch ein Übergreifen
des Brandes auf die benachbarten Wagen wesentlich behindert wird.
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Bei
den beiden in 1 äußeren Wagen ist die Lüftung ausgeschaltet.
Sie kann je nach Auslegung des Systems zusätzlich aktiviert werden. Dies ist
u. a. abhängig
vom Gesamtabluftvolumenstrom im brandbeanspruchten Wagen.
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Im
unteren Bereich der 1 ist der örtliche Druckverlauf (gemittelter
Druckverlauf) qualitativ über
die fünf
dargestellten Wagen des Schienenfahrzeugs dargestellt. Es ist ersichtlich,
dass in den benachbarten Wagen ein erhöhter Luftdruck herrscht, während in
dem vom Brand betroffenen Wagen ein Unterdruck erzeugt wird. Dies
liegt daran, dass die Zuluft im vom Brand betroffenen Wagen unterbunden ist,
während
die Fortlüfter 3 die
Nachströmung
sicherstellen.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 2 wird davon ausgegangen, dass der Brand in einem Wagenverbund,
bestehend aus 2 Wagen, eines Schienenfahrzeugs ausgebrochen ist.
Die Signalisierung des Brandes erfolgt über die Rauchmelder 4 im Bereich
des Wagenübergangs.
Daraufhin erfolgt die Ansteuerung der Zulufteinrichtung 2 des
vom Brand betroffenen Wagenverbundes wiederum so, dass sie geschlossen
wird, während
die Fortlüfter 3 des
Wagenverbundes bei maximaler Leistung betrieben werden. Eine erforderliche
Zuluft erfolgt über
die Zulufteinrichtungen 2 der benachbarten Wagen des brandbeanspruchten
Wagenverbundes, sodass aus diesen zwei benachbarten Wagen die Luftströmung jeweils in
den vom Brand betroffenen Wagenverbund hinein gerichtet ist. Dies
vermindert eine Ausbreitung der Brandnebenprodukte in die benachbarten
Wagen, so dass auch ein Übergreifen
des Brandes auf die benachbarten Wagen wesentlich behindert wird.
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Bei
den beiden in 2 äußeren Wagen ist die Lüftung ausgeschaltet.
Sie kann je nach Auslegung des Systems zusätzlich aktiviert werden. Dies ist
u. a. abhängig
vom Gesamtabluftvolumenstrom im brandbeanspruchten Wagen. Des Weiteren
kann die Zuluft über
benachbarte Wagenverbände
sichergestellt werden.
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Die
zugehörige
Druckverteilung ergibt sich aus dem unteren Teil von 2.
Es ist ersichtlich, dass in dem benachbarten Wagen ein Überdruck herrscht,
während
in dem vom Brand betroffenen Wagenverbund ein Unterdruck erzeugt
wird.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 3 wird davon ausgegangen, dass der Brand in einem Endwagen
eines Schienenfahrzeugs ausgebrochen ist. Die Signalisierung des
Brandes erfolgt wiederum über
die Rauchmelder 4. Daraufhin erfolgt die Ansteuerung der
Zulufteinrichtung 2 des vom Brand betroffenen Wagens wiederum
so, dass sie geschlossen wird, während
die Fortlüfter 3 bei
maximaler Leistung betrieben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
existiert nur ein benachbarter Wagen, bei dem in derselben Weise
verfahren wird, wie oben bei den beiden benachbarten Wagen nach
dem ersten Ausführungsbeispiel.
Dies bedeutet, dass die Zulufteinrichtung 2 des benachbarten
Wagens für
die erforderliche Zuluft des vom Brand betroffenen Wagens sorgt,
so dass Brandnebenprodukte über
die Fortlüfter 3 des
vom Brand betroffenen Wagens abgeführt werden können.
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Die
zugehörige
Druckverteilung ergibt sich aus dem unteren Teil von 3.
Es ist ersichtlich, dass in dem benachbarten Wagen ein Überdruck herrscht,
während
in dem vom Brand betroffenen Wagen ein Unterdruck erzeugt wird.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 4 wird davon ausgegangen, dass der Brand in einem am
Ende des Schienefahrzeugs befindlichen Wagenverbund ausgebrochen
ist. Die Signalisierung des Brandes erfolgt wiederum über die
Rauchmelder 4. Daraufhin erfolgt die Ansteuerung der Zulufteinrichtungen 2 des
vom Brand betroffenen Wagenverbunds wiederum so, dass sie geschlossen
werden, während
die Fortlüfter 3 im
Wagenverbund bei maximaler Leistung betrieben werden. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
existiert nur ein benachbarter Wagen bzw. Wagenverbund, bei dem
in derselben Weise verfahren wird, wie bei 2. Dies
bedeutet, dass die Zulufteinrichtungen 2 des benachbarten
Wagens bzw. Wagenverbundes für
die erforderliche Zuluft des vom Brand betroffenen Wagenverbundes
sorgen, so dass Brandnebenprodukte über die Fortlüfter 3 des vom
Brand betroffenen Wagenverbundes abgeführt werden können.
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Die
zugehörige
Druckverteilung ergibt sich aus dem unteren Teil von 4.
Es ist ersichtlich, dass in dem benachbarten Wagen bzw. Wagenverbund
ein Überdruck
herrscht, während
in dem vom Brand betroffenen Wagenverbundes ein Unterdruck erzeugt
wird.
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Es
ergibt sich, dass nach dem vorgestellten Verfahren auf Feuerschutzabschlüsse gegebenenfalls
vollständig
verzichtet werden kann, da auf andere Weise eine Ausbreitung von
Brandnebenprodukten in benachbarte Wagen wirksam behindert wird. Der
Ausbreitung von Brandnebenprodukten wird durch aktive Steuerung
der Klimatisierungseinrichtungen, wie den Zulufteinrichtungen 2 und
den Fortlüftern 3,
entgegengewirkt. Dies ermöglicht
die Realisierung offener Zugkonzepte, ohne die Sicherheit von Fahrgästen zu
beeinträchtigen,
was den Brandschutz betrifft.
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Insgesamt
ist zu berücksichtigen,
dass eine Bemessung der Zu- und
Abluftvolumenströme
sowie deren Lage und Anordnung im Schienenfahrzeug im Wesentlichen
abhängig
von einem zu erwartenden Brandereignis sind. Dieses ist gekennzeichnet
durch einen zeitlichen Verlauf einer Wärmefreisetzungsrate und der
Produktion von Brandnebenprodukten. Die jeweilige Bemessung des
Brandszenarios sowie des Abschottungssystems wird daher üblicher
Weise im Einzelfall unter Berücksichtigung
der eingesetzten Materialien (Innenwandverkleidungen, Fahrgastsitze,
usw.) und technischen Einrichtungen im Schienenfahrzeug erfolgen.