Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs im Brandfall und dafür ausgebildetes Schienenfahrzeug

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einer Klimaanlage, die von einer zugehörigen Steuereinrichtung (1) gesteuert ist, und einer Anzahl von wenigstens zwei Wagenkästen, die jeweils mit einem Rauchmelder (4) sowie einer Zuluft und einer Abluft ausgestattet sind, die von der Steuereinrichtung (1) gesteuert sind, wobei die Rauchmelder (4) mit der Steuereinrichtung (1) derart in einer Signalverbindung stehen, dass der Steuereinrichtung (1) das Auftreten eines Brandes in einem betroffenen Wagen bzw. Wagenverbund signalisiert wird, und die Steuereinrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass sie bei Signalisierung eines Brandes in dem von dem Brand betroffenen Wagen bzw. Wagenverbundes eine Zuluft vermindert und eine Abluft vergrößert, jeweils bezogen auf Standardbetriebsbedingungen der Klimaanlage.
Außerdem wird ein damit durchführbares Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs im Brandfall vorgestellt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs im Brandfall und auf ein zur Durchführung eines solchen Verfahrens ausgebildetes Schienenfahrzeug selbst.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1

eine schematische Ansicht eines Schienenfahrzeugs, das zur Durchführung eines Verfahrens zum Brandschutz ausgeführt ist, in einem ersten Anwendungsfall und

Figur 2

eine schematische Ansicht eines Schienenfahrzeugs, das zur Durchführung eines Verfahrens zum Brandschutz ausgeführt ist, in einem zweiten Anwendungsfall und

Figur 3

eine schematische Ansicht eines Schienenfahrzeugs, das zur Durchführung eines Verfahrens zum Brandschutz ausgeführt ist, in einem dritten Anwendungsfall und

Figur 4

eine schematische Ansicht eines Schienenfahrzeugs, das zur Durchführung eines Verfahrens zum Brandschutz ausgeführt ist, in einem vierten Anwendungsfall.

[0015] Die Figuren 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.

[0016] Die Figuren 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.

[0017] Figur 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):

[0018] 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.

[0019] Bei den beiden in Figur 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.

[0020] Im unteren Bereich der Figur 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.

[0021] Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 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.

[0022] Bei den beiden in Figur 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 Wagenverbünde sichergestellt werden.

[0023] Die zugehörige Druckverteilung ergibt sich aus dem unteren Teil von Figur 2. Es ist ersichtlich, dass in dem benachbarten Wagen ein Überdruck herrscht, während in dem vom Brand betroffenen Wagenverbund ein Unterdruck erzeugt wird.

[0024] Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 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.

[0025] Die zugehörige Druckverteilung ergibt sich aus dem unteren Teil von Figur 3. Es ist ersichtlich, dass in dem benachbarten Wagen ein Überdruck herrscht, während in dem vom Brand betroffenen Wagen ein Unterdruck erzeugt wird.

[0026] Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 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 Figur 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.

[0027] Die zugehörige Druckverteilung ergibt sich aus dem unteren Teil von Figur 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.

[0028] 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.

[0029] 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.

Ansprüche

1. 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,

c) ein oder mehrere Wagen (Wagenverbund) zu einem virtuellen Rauchabschnitt zusammengefasst werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem
in Schritt b) für den von dem Brand betroffenen Wagen bzw. Wagenverbundes die Zuluft abgeschaltet und erforderliche Zuluft über eine Lüftungsanlage eines dem vom Brand betroffenen Wagen bzw. Wagenverbundes benachbarten Wagens bzw. Wagenverbundes zugeführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem
die Klimaanlage in Schritt b) so gesteuert wird, dass in dem vom Brand betroffenen Wagen bzw. Wagenverbundes ein unter dem Atmosphärendruck liegender Druck eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem
in Schritt b) die Abluft für den vom Brand betroffenen Wagen bzw. Wagenverbundes maximal und die Zuluft aus den benachbarten Wagen bzw. Wagenverbünden dementsprechend eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem
zur Optimierung der Zu- und Abluftführung im Bereich der Wagenübergänge eines jeden Wagens bzw. Wagenverbundes gesonderte Brandschutzeinrichtungen in Form von mobilen Rauchschürzen oder herunterklappbaren Deckenelementen 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.

6. Schienenfahrzeug mit einer Klimaanlage, die von einer zugehörigen Steuereinrichtung (1) gesteuert ist, und einer Anzahl von wenigstens zwei Wagenkästen, die jeweils mit einem Rauchmelder (4) sowie einer Zuluft und einer Abluft ausgestattet sind, die von der Steuereinrichtung (1) gesteuert sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rauchmelder (4) mit der Steuereinrichtung (1) derart in einer Signalverbindung stehen, dass der Steuereinrichtung (1) das Auftreten eines Brandes in einem betroffenen Wagen bzw. Wagenverbundes signalisiert wird, und die Steuereinrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass sie bei Signalisierung eines Brandes in dem von dem Brand betroffenen Wagen eine Zuluft und eine Abluft gezielt ansteuert und ggf. vermindert (Zuluft) bzw. vergrößert (Abluft), jeweils bezogen auf Standardbetriebsbedingungen der Klimaanlage.

7. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass sie für den von dem Brand betroffenen Wagen bzw. Wagenverbund die Zuluft abschaltet und erforderliche Zuluft über eine Lüftungsanlage eines benachbarten Wagens bzw. Wagenverbundes des brandbeanspruchten Wagens bzw. Wagenverbundes zugeführt wird.

8. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass sie in dem von Brand betroffenen Wagen bzw. Wagenverbund durch Ansteuern der Zuluft und der Abluft dieses Wagens bzw. Wagenverbundes sowie der Lüftungsanlage eines benachbarten Wagens bzw. Wagenverbundes in den vom Brand betroffenen Wagen bzw. Wagenverbund einen unter dem Atmosphärischendruck liegenden Druck einstellt.

9. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass sie die Abluft für den vom Brand betroffenen Wagen bzw. Wagenverbund maximal einstellt.

10. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Zuleitung von der Klimaanlage zu Fortlüftern der Abluft brandgeschützt ausgeführt ist.

Zeichnung