DE102021202046A1 - Rail vehicle with fire protection - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Brandschutz. Das Schienenfahrzeug weist ein Batteriesystem auf, mit dessen Hilfe für das Schienenfahrzeug Traktionsenergie gespeichert bzw. diesem zum Antrieb zur Verfügung gestellt wird. Das Batteriesystem ist in einer kastenförmigen Brandschutzanordnung angeordnet, dessen Seitenwände und dessen Boden wasserdicht ausgeführt sind und die wasserdicht miteinander verbunden sind. Die Brandschutzanordnung ist derart dimensioniert, dass die Seitenwände das darin angeordnete Batteriesystem in vertikaler Richtung überragen. Die Brandschutzanordnung weist einen Einlauf auf, mit dessen Hilfe bei einem Brand des Batteriesystems die Brandschutzanordnung von außen mit einem Löschmittel auffüllbar ist.The invention relates to a rail vehicle with fire protection. The rail vehicle has a battery system, with the help of which traction energy is stored for the rail vehicle or made available to drive it. The battery system is arranged in a box-shaped fire protection arrangement, the side walls and bottom of which are designed to be watertight and which are connected to one another in a watertight manner. The fire protection arrangement is dimensioned in such a way that the side walls project beyond the battery system arranged therein in the vertical direction. The fire protection arrangement has an inlet, with the help of which the fire protection arrangement can be filled with an extinguishing agent from the outside in the event of a fire in the battery system.
Description
Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Brandschutz.The invention relates to a rail vehicle with fire protection.
Eine zunehmende Anzahl an Schienenfahrzeugen werden in Zukunft Batteriesysteme aufweisen, mit deren Hilfe für das Schienenfahrzeug Traktionsenergie gespeichert bzw. diesem zum Antrieb zur Verfügung gestellt wird.In the future, an increasing number of rail vehicles will have battery systems that can be used to store traction energy for the rail vehicle or make it available for propulsion.
Diese Batteriesysteme werden aufgrund der Kapazität sowie der Lade- und Entlade-Eigenschaften bevorzugt aus Lithium-Ionen-Batteriezellen aufgebaut sein.Due to the capacity and the charging and discharging properties, these battery systems are preferably made up of lithium-ion battery cells.
Bei einem Brand einer Batteriezelle entstehen hohe Temperaturen, die im ungünstigen Fall den Batteriebrand beschleunigen: durch die hohen Temperaturen werden bislang am Brand unbeteiligte Batteriezellen über eine Kettenreaktion zusätzlich in Brand gesetzt, bis letztlich alle Batteriezellen des Batteriesystems brennen.If a battery cell catches fire, high temperatures are generated which, in the worst case, accelerate the battery fire: the high temperatures also set fire to battery cells that were not previously involved in the fire via a chain reaction, until ultimately all battery cells in the battery system burn.
Zusätzlich wird beim Brand einer Lithium-Ionen-Batteriezelle aufgrund der Zellechemie Sauerstoff freigesetzt, der in den Batteriezellen enthalten ist, wobei der Sauerstoff stark brandbeschleunigend wirkt und ein Löschen des Batteriesystems von außen verhindert.In addition, when a lithium-ion battery cell catches fire, the cell chemistry releases oxygen contained in the battery cells, with the oxygen having a strong fire-accelerating effect and preventing the battery system from being extinguished from the outside.
Beim Schienenfahrzeug sind beim Brand eines Batteriesystems weitere schwerwiegende Folgen zu erwarten. Befindet sich das Schienenfahrzeug beispielsweise in einem Tunnel oder in einem Bahnhof, werden Rauchentwicklung bzw. giftige Rauchgase eine Personenrettung sowie eine Brandbekämpfung deutlich erschweren bzw. gänzlich verhindern.In the case of rail vehicles, further serious consequences are to be expected if a battery system catches fire. For example, if the rail vehicle is in a tunnel or in a train station, smoke or toxic fumes will make it much more difficult or even impossible to rescue people and fight a fire.
Es ist bekannt, ein brennendes, elektrisch angetriebenes Automobil, das über ein relativ überschaubares Batteriesystem verfügt, mit Hilfe eines Krans in einen nach oben offenen und mit Löschwasser gefüllten Tank zu verbringen. In diesem Tank wird das Automobil dann für längere Zeit belassen, bis der Batteriebrand zu einem Ende gekommen ist. Durch das Wasser erfolgt im Wesentlichen eine Abkühlung des Brandherds bzw. eine Reduzierung der Zündtemperatur, so dass letztlich ein Löscherfolg erzielt wird.It is known that a burning, electrically driven automobile, which has a relatively manageable battery system, can be transported with the aid of a crane to an open-topped tank filled with extinguishing water. The automobile is then left in this tank for a longer period of time until the battery fire has come to an end. The water essentially cools down the seat of the fire or reduces the ignition temperature, so that the extinguishing process is ultimately successful.
Nachteilig ist an dieser Vorgehensweise, dass sowohl Tank als auch ein geeigneter Kran samt Hebemitteln seitens der Feuerwehr vorgehalten und zum Einsatzort transportiert werden müssen. Zeitkritisch und lebensgefährlich ist im Einsatz das Anbringen der Hebemittel an das brennende Automobil sowie das Verbringen in den Tank, so dass diese Vorgehensweise bei einem Vollbrand des Automobils sicher ausscheiden wird.The disadvantage of this procedure is that both the tank and a suitable crane, including lifting gear, must be kept available by the fire brigade and transported to the site. Attaching the lifting gear to the burning automobile and placing it in the tank is time-critical and life-threatening, so that this procedure will certainly be ruled out in the event of a full-blown automobile fire.
Ein derartiges Vorgehen scheidet bei der Brandbekämpfung bei einem Schienenfahrzeug aufgrund des Gewichts des Schienenfahrzeugs sowie der Größe des zum Antrieb benötigten Batteriesystems sicher aus.Such a procedure is definitely ruled out when fighting a fire in a rail vehicle due to the weight of the rail vehicle and the size of the battery system required for the drive.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brandschutz für ein Schienenfahrzeug anzugeben, mit dem ein Brand eines im Schienenfahrzeug angeordneten Batteriesystems sicher beherrschbar ist.It is therefore the object of the present invention to specify fire protection for a rail vehicle with which a fire in a battery system arranged in the rail vehicle can be safely controlled.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is solved by the features of claim 1. Advantageous developments are specified in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug weist ein Batteriesystem auf, mit dessen Hilfe für das Schienenfahrzeug Traktionsenergie gespeichert bzw. diesem zum Antrieb zur Verfügung gestellt wird. Das Batteriesystem ist in einer kastenförmigen Brandschutzanordnung angeordnet, dessen Seitenwände und dessen Boden wasserdicht sind und wasserdicht miteinander verbunden sind.The rail vehicle according to the invention has a battery system, with the help of which traction energy is stored for the rail vehicle or made available to drive it. The battery system is arranged in a box-shaped fire protection assembly, the side walls and bottom of which are watertight and are connected to each other in a watertight manner.
Die Brandschutzanordnung ist derart dimensioniert, dass die Seitenwände das darin angeordnete Batteriesystem überragen.The fire protection arrangement is dimensioned in such a way that the side walls protrude beyond the battery system arranged therein.
Die Brandschutzanordnung weist einen Einlauf auf, mit dessen Hilfe die Brandschutzanordnung von außen mit einem Löschmittel, beispielsweise mit Wasser, auffüllbar ist.The fire protection arrangement has an inlet, with the help of which the fire protection arrangement can be filled from the outside with an extinguishing agent, for example with water.
Im Brandfall wird über den Einlauf solange Löschmittel in die Brandschutzeinrichtung geführt, bis das darin angeordnete, brennende Batteriesystem mit dem Löschmittel bedeckt bzw. der Brand erstickt ist.In the event of a fire, the extinguishing agent is fed into the fire protection system via the inlet until the burning battery system inside is covered with the extinguishing agent or the fire has been smothered.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Brandschutzanordnung kastenförmig bzw. tankförmig ausgebildet.In a preferred development, the fire protection arrangement is box-shaped or tank-shaped.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Brandschutzanordnung als Teil des Aufbaus bzw. als Teil des Wagenkastens des Schienenfahrzeugs ausgebildet. Damit ist die Brandschutzanordnung in der Lage, die benötigte Löschmittelmenge mit Blick auf eine benötigte Strukturfestigkeit und Druckfestigkeit aufzunehmen.In a preferred development, the fire protection arrangement is designed as part of the superstructure or as part of the car body of the rail vehicle. The fire protection arrangement is thus able to absorb the required amount of extinguishing agent with a view to the required structural strength and compressive strength.
In einer bevorzugten Weiterbildung bildet die Brandschutzanordnung ein abgeschlossenes Segment des Aufbaus bzw. des Wagenkastens, wobei die Brandschutzanordnung räumlich definiert ist durch einen Maschinenraumboden, durch Seitenwände, durch Schottwände mit Durchgangstüren und durch ein Maschinenraumdach.In a preferred development, the fire protection arrangement forms a closed segment of the superstructure or the car body, with the fire protection arrangement being spatially defined by a machine room floor and by sides walls, through bulkheads with passage doors and through a machine room roof.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Brandschutzanordnung und ggf. das darin befindliche Batteriesystem ein Rohrsystem auf, das mit dem Einlauf verbunden und derart angeordnet ist, dass Teilbereiche der Brandschutzanordnung bzw. des Batteriesystems gezielt mit Löschmittel spülbar sind. Damit kann eine benötigte Menge an Löschmittel reduziert werden.In a preferred development, the fire protection arrangement and possibly the battery system located therein has a pipe system that is connected to the inlet and arranged in such a way that partial areas of the fire protection arrangement or the battery system can be flushed with extinguishing agent in a targeted manner. The amount of extinguishing agent required can thus be reduced.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Schienenfahrzeug an mehreren Seiten Anschlüsse zur Zuführung von Löschmittel zum Einlauf der Brandschutzanordnung auf. Damit wird der Zugang der Feuerwehr im Einsatzfall erleichtert.In a preferred development, the rail vehicle has connections for supplying extinguishing agent to the inlet of the fire protection arrangement on several sides. This facilitates access for the fire brigade in the event of an emergency.
In einer bevorzugten Weiterbildung weisen diese Anschlüsse gängige Feuerwehr-Löschanschlüsse bzw. Adapter dafür auf.In a preferred development, these connections have standard fire service extinguishing connections or adapters for them.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Brandschutzanordnung aus einem temperaturfesten und unbrennbaren Material ausgebildet, beispielsweise aus Stahl.In a preferred development, the fire protection arrangement is made of a temperature-resistant and non-combustible material, for example steel.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Brandschutzanordnung selbstschließende, abdichtende Türen auf. Damit wird im Normalbetrieb des Schienenfahrzeugs ein Zugang zum Batteriesystem bzw. ein Durchgang durch die Brandschutzanordnung gewährleistet.In a preferred development, the fire protection arrangement has self-closing, sealing doors. This ensures access to the battery system or passage through the fire protection arrangement during normal operation of the rail vehicle.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Türen derart angeordnet und ausgestaltet, dass sie ins Innere der Brandschutzanordnung öffnen.In a preferred development, the doors are arranged and designed in such a way that they open into the interior of the fire protection arrangement.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Brandschutzanordnung einen Überlauf auf, der ein maximales Befüllniveau der Brandschutzanordnung mit Löschmittel sicherstellt und der ein Durchspülen der Brandschutzanordnung ermöglicht. Durch ständiges Spülen mit Löschmittel kann die Temperatur in der Brandschutzanordnung stark reduziert und damit der Brand unterbunden werden.In a preferred development, the fire protection arrangement has an overflow which ensures that the fire protection arrangement is filled to the maximum level with extinguishing agent and which enables the fire protection arrangement to be flushed through. Constant flushing with extinguishing agent can greatly reduce the temperature in the fire protection arrangement and thus prevent the fire.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Batteriesystem als Lithium-Ionen-Batteriesystem ausgebildet und weist entsprechende Batteriezellen auf.In a preferred development, the battery system is designed as a lithium-ion battery system and has corresponding battery cells.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Brand eines Batteriesystems an Bord eines Schienenfahrzeugs unterbunden sowie dessen Auswirkungen reduziert.The present invention prevents a fire in a battery system on board a rail vehicle and reduces its effects.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Löschen des Brandes auch an schwer zugänglichen Stellen, wie Tunneln, mit Standardmitteln der Feuerwehr ermöglicht - diese kann unter schwerem Atemschutz einen Feuerwehrschlauch zur Einsatzstelle vorbringen, an den Einlauf anschließen und mit Löschmittel befüllen.The present invention enables the fire to be extinguished even in places that are difficult to access, such as tunnels, using standard fire brigade means - wearing heavy breathing apparatus, they can bring a fire hose to the scene, connect it to the inlet and fill it with extinguishing agent.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein weiteres bzw. zusätzliches Sicherheitsmerkmal kostengünstig und zuverlässig eingeführt. Damit wird die Akzeptanz neuartiger Batteriesysteme auf Schienenfahrzeugen bei etwaigen Kunden steigen.The present invention introduces a further or additional security feature in a cost-effective and reliable manner. This will increase the acceptance of new types of battery systems on rail vehicles by potential customers.
Durch die vorliegende Erfindung wird bei einem Brand des Batteriesystem dieser auf das Innere der Brandschutzanordnung begrenzt, weitere Technikabteile des Schienenfahrzeugs werden auch beim Löschmitteleinsatz davon nur unwesentlich bzw. nicht berührt.With the present invention, in the event of a fire in the battery system, this is limited to the interior of the fire protection arrangement, other technical compartments of the rail vehicle are only insignificantly affected or not affected even when the extinguishing agent is used.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand einer einzelnen Figur näher erläutert.The invention is explained in more detail below by way of example using a single figure.
Diese zeigt ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug SFZ, das ein Batteriesystem BATS mit mehreren Batteriezellen aufweist. Das Batteriesystem BATS ist in einer kastenförmigen Brandschutzanordnung BSA angeordnet, dessen Seitenwände und dessen Boden wasserdicht sind und die wasserdicht miteinander verbunden sind.This shows a rail vehicle SFZ according to the invention, which has a battery system BATS with several battery cells. The battery system BATS is arranged in a box-shaped fire protection arrangement BSA, the side walls and bottom of which are watertight and which are connected to one another in a watertight manner.
Die Brandschutzanordnung BSA ist derart dimensioniert, dass die Seitenwände das darin angeordnete Batteriesystem BATS überragen.The BSA fire protection arrangement is dimensioned in such a way that the side walls protrude beyond the BATS battery system arranged therein.
Die Brandschutzanordnung weist einen hier nicht näher gezeigten Einlauf auf, mit dessen Hilfe die Brandschutzanordnung BSA von außen mit einem Löschmittel, beispielsweise mit Wasser, auffüllbar ist.The fire protection arrangement has an inlet, not shown in detail here, with the help of which the fire protection arrangement BSA can be filled from the outside with an extinguishing agent, for example water.
Die Brandschutzanordnung BSA ist als Teil des Aufbaus bzw. als Teil des Wagenkastens des Schienenfahrzeugs SFZ ausgebildet.The fire protection arrangement BSA is designed as part of the structure or as part of the car body of the rail vehicle SFZ.
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