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Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten, der mit einer Isolierschicht beschichtet ist, die den Hitzeeintrag in den Wagenkasten im Brandfall verringert.
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Ein solches Schienenfahrzeug ist beispielsweise aus der
DE 10 2006 035 594 A1 bereits bekannt. Das dort offenbarte Schienenfahrzeug weist einen Führerstand auf, der eine Innenwandung aufweist, die den Führerstand von einem Maschinenraum einer Lokomotive abgrenzt. Um im Brandfall für eine ausreichend hohe Festigkeit der Innenwand zu sorgen, ist die Innenwandung mit einer intumeszierenden Brandschutzbeschichtung belegt. Ferner sind netzartige feuerfeste Haltemittel in die intumeszierende Beschichtung eingebettet. Die Haltemittel verhindern ein Abplatzen der Brandschutzbeschichtung von der Wandung.
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Aus der
DD 247 635 A1 ist eine isolierdruckverschäumte Bodenwandung für Schienenfahrzeuge bekannt.
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Bei einem Brandfall kann es in Schienenfahrzeugen zu einer hohen Wärmeentwicklung kommen, die eine Entfestigung der metallischen Werkstoffe des Schienenfahrzeugs, wie beispielsweise der Wandungen des Wagenkastens, herbeiführen kann. Um die Fahrsicherheit auch im Brandfall möglichst hoch zu halten, wurden die Anforderungen an die Dauer, die Lauffähigkeit einschließlich der damit verbundenen Wagenkastendeformationen unter Einhaltung des erforderlichen Lichtraumprofils und an die Zeiträume, in denen die strukturelle Integrität und der Feuerwiderstand von Komponenten des Schienenfahrzeugs zu gewährleisten sind, Schritt für Schritt erhöht. Abhängig vom Einsatzbereich werden Zeitdauern von bis zu 30 Minuten gefordert.
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Im Innenbereich von Schienenfahrzeugen können konventionelle Spritzisolierungen maximal 20 Minuten lang eine ausreichend hohe Wärmedämmung bereitstellen. Nachteilig an den oben genannten intumeszierenden Beschichtungen ist ferner, dass diese im Mehrschichtverfahren auf die jeweiligen flächigen Bauteile aufzubringen sind. Dies erhöht de Verarbeitungswand und somit die Herstellungskosten des Schienenfahrzeugs.
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Um der Entfestigung im Brandfall entgegenzuwirken, kommen daher gemäß der bisherigen Praxis in erster Linie größere Profildicken in Betracht. Dies führt jedoch zu schweren Schienenfahrzeugen mit erhöhten Betriebskosten im Gefolge.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, das im Brandfall über einen ausreichend langen Zeitraum hinweg eine ausreichende Festigkeit aufweist und das gleichzeitig leicht und kostengünstig ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die gleiche Isolierschicht sowohl an der Innen- als auch Außenseite des Wagenkastens angeordnet ist, so dass ein Feuerschutzabschluss innerhalb des Wagenkastens oder auf dessen Außenseite bereitgestellt ist, wobei gleichzeitig eine unzulässige Deformation des Wagenkastens vermieden ist. Der Wagenkasten weist im Rahmen der Erfindung Seiten-, Boden-, Dach- und Abschlusswandungen auf. Dabei sind Abschlusswandungen stirnseitig am Wagenkasten also in oder entgegen der Fahrtrichtung weisend angeordnet. Darüber hinaus kann der Wagenkasten auch innere Trennwände aufweisen, die mit der Isolierschicht zumindest teilweise beschichtet sein können. Im Rahmen der Erfindung ist die Isolierschicht sowohl innen am Wagenkasten als auch an dessen Außenwandungen angeordnet, die der Außenatmosphäre zugewandt sind. Wesentlich ist im Rahmen der Erfindung, dass eine Isolierschicht eingesetzt wird, die sowohl an der Außenseite als auch auf der Innenseite des Wagenkastens angeordnet werden kann. Die besagte Isolierschicht weist überall die gleiche Zusammensetzung auf. Im Rahmen der Erfindung sind daher von Einsatzort zu Einsatzort wechselnde Beschichtungen vermieden. Auf diese Weise werden die Herstellungskosten für das Schienenfahrzeug gesenkt.
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Eine zweckmäßige Isolierschicht kann beispielsweise ein Bindemittel aufweisen, in dem Grafitteilchen verteilt angeordnet sind. Hierbei bildet das Bindemittel eine Matrix aus. Im Brandfall verschmelzen die Grafitteilchen miteinander und stellen einen wirksamen Hitzeschutz bereit, der einen hohen Wärmeeintrag in das Bauteil wirksam verhindert. Auf diese Art und Weise kann das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug Anforderungen gerecht werden, die eine Brandfestigkeit bis zu 30 Minuten festlegen.
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Solche Isolierschichten sind aus dem Bereich des Stahlbetons bereits bekannt und beispielsweise unter der Bezeichnung „Pyrosafe“ von der SVT Brandschutzvertriebsgesellschaft mbH International aus Seevetal erhältlich.
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Gemäß einer Variante der Erfindung ist die Isolierschicht nur an Teilbereichen des Wagenkastens angeordnet. Es hat sich im Rahmen der Erfindung ergeben, dass das Aufbringen der ausgewählten Isolierschicht an ausgewählten Teilbereichen des Wagenkastens ausreichend ist, um den Anforderungen gerecht zu werden, die im Bereich des Schienenverkehrs an die Beständigkeit des Wagenkastens gestellt werden.
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Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung ist die Isolierschicht in Oberflächenbereichen des Wagenkastens aufgebracht, welche einer Traktionseinrichtung des Schienenfahrzeugs zugewandt sind. Traktionseinrichtungen sind beispielsweise Umrichter, Elektromotoren, Transformatoren oder dergleichen, von denen eine besonders hohe Brandgefahr im Fehlerfall ausgeht. Es ist also keineswegs notwenig, im Rahmen der Erfindung den gesamten Wagenkasten mit der Isolierschicht auszurüsten, um den weiter oben beschriebenen Anforderungen gerecht zu werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Isolierschicht an einer Bodenwandung und/oder an einer stirnseitigen Abschlusswandung des Wagenkastens angeordnet. Bei dieser erfindungsgemäßen Variante kann die Isolierschicht an der Innen- oder Außenseite der Boden- und/oder Abschlusswandung angeordnet sein, wobei eine ausreichend großer äußerer Brandschutz bereitgestellt ist, der den gestellten Anforderungen gerecht wird.
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Zweckmäßigerweise wird der innere Brandschutz dadurch unterstützt, dass die Isolierschicht (14) an einer inneren Wandung des Wagenkastens angeordnet ist, durch die zum Beispiel der Führerstand vom restlichen Teil des Wagenkastens abgetrennt ist. Auf diese Weise wird ein vertikaler Feuerschutzabschluss innerhalb des Wagenkastens geschaffen.
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Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, die Isolierschicht an Seitenwandungen des Wagenkastens in Bereichen anzuordnen, die oberhalb von Ausnehmungen angeordnet sind sowie an Bereichen der Dachwandung, die an die besagten Bereiche angrenzen. Gemäß dieser Variante der Erfindung ist ein zu großer Hitzeeintrag in das Material des Wagenkastens mit einer Entfestigung und Verformung im Gefolge sicher vermieden.
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Vorteilhafterweise weise die Isolierschicht eine Dicke von weniger als einem Millimeter auf. Hier unterscheidet sich die Anwendung für ein Schienenfahrzeug wesentlich von der Anwendung der Isolierschicht im Stahlbaubereich, da hier wesentlich dickere Schichten zum Einsatz gelangen. Es hat sich jedoch im Rahmen der Erfindung als ausreichend herausgestellt, weniger als ein Millimeter dicke Isolierschichten an den Bauteilen des Wagenkastens vorzusehen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die mit der Isolierschicht versehenen Außenflächen des Wagenkastens neben der Isolierschicht keine weiteren Schutzschichten auf. Wird eine geeignete Isolierschicht zum Einsatz gebracht ist die Widerstandsfähigkeit gegenüber schienenfahrzeugtypischen Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Feuchtigkeit, UV-Beständigkeit und mechanische Beanspruchung beispielsweise durch Schotterflug oder Vereisung, ausreichend, so dass keine weiteren Schutzschichten wie Lacke oder dergleichen verwendet werden müssen.
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Zweckmäßigerweise besteht der Wagenkasten aus Aluminium. Die Isolierschicht weist eine so große Isolierwirkung auf, dass ein zu hoher Wärmeeintrag in Aluminiumbauteile sicher vermieden werden kann, so dass das Aluminium nicht geschmolzen wird. Eine Entfestigung des Aluminiumbauteils kann somit ausreichend lange vermieden werden. Durch die Wahl von Aluminium wird das Bauteil und somit das gesamte Schienenfahrzeug besonders leicht.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei
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1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs in einer Seitenansicht,
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2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs in einer Seitenansicht,
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3 das Schienenfahrzeug gemäß 2 von unten,
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4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs und
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5 das Schienenfahrzeug gemäß 4 in einer Draufsicht zeigen.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 1 in einer Seitenansicht. Es ist erkennbar, dass das hier beispielhaft gezeigte Schienenfahrzeug 1 aus einem Wagenverband aus mechanisch miteinander gekoppelten Wagen 2, 3, 4 besteht. Jeder Wagen 2, 3, 4 des Schienenfahrzeugs 1 weist einen Wagenkasten 5 auf, der auf Drehgestellen 6 abgestützt ist. Dabei weist jedes Drehgestell 6 Radsätze mit Schienenrädern 7 auf. Die Schienenräder 7 sind durch grob skizzierte Gleise 8 zwangsgeführt. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Antrieb oder mit anderen Worten die Traktionseinrichtung des gesamten Schienenfahrzeugs 1 in den Drehgestellen 6 verteilt angeordnet. Aus diesem Grunde verfügt der kopfseitige Wagen 2 in einer Seitenwandung 9 des Wagenkastens 5 über Fenster 10 und Türen 11 als Ausnehmungen. Abweichend davon kann es sich bei dem kopfseitigen Wagen 2 um ein Triebfahrzeug handeln, in dem die Traktionseinrichtungen, wie Umrichter, Antriebsmotor und dergleichen, angeordnet sind. Bei dem kopfseitigen Wagen 2 kann es sich im Rahmen der Erfindung auch um eine Lokomotive handeln. Grundsätzlich ist die Ausgestaltung des Schienenfahrzeugs im Rahmen der Erfindung beliebig.
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In dem gezeigten Beispiel verfügt der kopfseitige Wagen 2 an seiner in Fahrtrichtung nach vorn weisenden Stirnseite über einen Führerstand 12, der über eine Führerstandswandung 13 als innere Wandung von dem restlichen Innenraum des Wagens 2 abgetrennt ist. Während des Betriebs des Schienenfahrzeugs 1 befindet sich ein Zugführer im Führerstand, der das Schienenfahrzeug 1 steuert.
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Um im Brandfall über einen ausreichend langen Zeitraum beispielsweise über 30 Minuten hinweg einen ausreichenden inneren wie äußeren Brandschutz am Wagenkasten 5 bereitzustellen, weist das Schienenfahrzeug an bestimmten Stellen oder Bauteilen eine durch fette Linien figürlich übertrieben dargestellte Isolierschichten 14 als Brandschutz auf. Der so beschichtete Wagenkasten verfügt ferner über eine ausreichend lange Deformationsfestigkeit im Brandfall.
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Die Isolierschicht 14 ist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel teilweise außen, also an Oberflächen angeordnet, die der Außenatmosphäre des Schienenfahrzeugs 1 zugewandt ist. Dabei sind nicht alle Außen- oder Innenflächen des Schienenfahrzeugs 1, also in diesem Falle des Wagenkastens 5, mit einer Isolierschicht 14 versehen. Vielmehr ist die Isolierschicht 14 nur unterhalb des Wagenkastens 5 außen an dessen Bodenwandung sowie an der vom Führerstand 12 abgewandeten stirnseitigen Abschlusswandung 16 des Wagens 2, sowie an den stirnseitigen Abschlusswandungen 16 der übrigen Wagen 3, 4 angeordnet. Im Inneren des Wagenkastens 5 ist die Führerstandwandung 13 mit einer Isolierschicht versehen.
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Abweichend hiervon sind die Abschlusswandung 16 und die Bodenwandung 15 innen mit der Isolierschicht ausgerüstet.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Seitenansicht, wobei ein Bremswiderstand 18 als elektrische Ausrüstungen des Schienenfahrzeugs im Dachbereich sowie ein Transformator 19 im Bodenbereich schematisch dargestellt sind. Ferner sind Umrichter und elektrische Antriebsmotoren in den Drehgestellen 6 verteilt angeordnet. Die in den Drehgestellen angeordneten Bauteile der Traktionseinrichtung sind figürlich nicht dargestellt. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Isolierbeschichtung 14 lediglich im Bereich der elektrischen Bauteile in den Drehgestellen 6 sowie im Bereich der dachseitigen elektrischen Traktionseinrichtung 18 sowie der unterflurseitigen elektrischen Traktionseinrichtung 19 vorgesehen. In unmittelbarer Umgebung der besagten elektrischen Traktionseinrichtungen 6, 18, 19 herrscht eine erhöhte Brand- oder Hitzegefahr, da diese im Fehlerfall potenzielle Brand- oder Wärmequellen darstellen. Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass es zum Erfüllen der an die Brandfestigkeit eines Schienenfahrzeugs gestellten Anforderungen ausreichend ist, nur in diesen Bereichen den Hitzeeintrag in die Seitenwände des Wagenkastens 5 wirksam zu vermeiden.
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3 zeigt das Schienenfahrzeug gemäß 2 von unten. Es ist erkennbar, dass die Isolierschicht 14 nur in unmittelbarer Nachbarschaft der Drehgestelle 6 angeordnet ist, in denen Umrichter und Elektromotoren, also Bauteile der elektrischen Traktionsausrüstung des Schienenfahrzeugs 1, angeordnet sind.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 1, wobei nur Teile der Seitenwände 9 beziehungsweise einer in 5 gezeigten Dachwandung 20 beschichtet sind. So sind, wie in 4 dargestellt ist, nur die Bereiche 21 der Seitenwandung 9 mit einer Isolierschicht 14 versehen, die oberhalb von Ausnehmungen, wie den Türen 11 beziehungsweise Fenstern 10, angeordnet sind. Dabei sind auch die Bereiche, die über den von zwei Fenstern benachbarten Zwischenstegen liegen, mit einer Isolierschicht 14 bedeckt. Auch ist nicht über jeder Tür 11 eine Isolierschicht 14 vorgesehen.
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Wie in 5 gezeigt ist, sind auch die seitlichen Bereiche 22 der Dachwandung 20, die den beschichteten Bereichen 21 der Seitenwandung 9 zugewandten sind, mit einer Isolierschicht versehen. Die Isolierschicht 22 auf der Dachwandung 20 ist jedoch lediglich in den beiden äußeren Seitenbereichen 22 der Dachwandung 20 vorgesehen. Es hat sich als ausreichend erwiesen, dass es zum Erfüllen der Brandschutzanforderungen völlig ausreichend ist, lediglich Teilbereiche der Dachwandung 20 beziehungsweise Seitenwandung 9 mit einer Isolierschicht 14 auszurüsten. Diese Teilbeschichtung sorgt im Brandfall für einen ausreichenden Strukturerhalt über einen Zeitraum von 30 Minuten hinweg. Die hierzu notwendige Schichtdicke der Isolierschicht beträgt nur 1 mm. Der Wagenkasten 5 des Schienenfahrzeugs kann dabei aus Aluminium bestehen, so dass ein leichtes Schienenfahrzeug 1 mit ausreichend hoher Brandfestigkeit bereitgestellt ist.
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Abschließend sei erwähnt, dass die Isolierschicht 14 aus einem nichtbrennbaren, also brandfesten Bindemittel, also einer Matrix besteht, in der Grafitteilchen gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Isolierschicht 14 kann entweder direkt auf das Material der Seitenwandung 9, also direkt auf das Aluminium, aufgestrichen oder aufgespritzt werden.
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Abweichend hiervon ist das Aluminium mit einer Zwischenschicht in Form einer üblichen Grundierung versehen.
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Selbstverständlich können die Ausführungsbeispiele gemäß der 1 bis 5 im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006035594 A1 [0002]
- DD 247635 A1 [0003]
