Dart – bezpieczna kolej

Pojazd Dart typu 43WE serii ED161, wyprodukowany przez spółkę PESA Bydgoszcz, to doskonały przykład urzeczywistnienia polskiej myśli inżynierskiej. W jaki sposób rozwiązano w nim kwestie bezpieczeństwa?

Podstawową zasadą funkcjonowania transportu publicznego jest zapewnienie najwyższego poziomu bezpieczeństwa pasażerom, załodze oraz osobom trzecim. Nowe pojazdy poruszające się po infrastrukturze kolejowej na terenie Polski oprócz wymagań krajowych muszą również spełniać wymagania Technicznych specyfikacji interoperacyjności (TSI) obowiązujące na terenie Unii Europejskiej. A to oznacza, że producenci taboru są odpowiedzialni za ich wdrożenie. Pojazd Dart typu 43WE serii ED161, który podlegał badaniom i ocenom zgodności w Instytucie Kolejnictwa, posłuży nam do przedstawienia części wymagań z zakresu ochrony przeciwpożarowej dla pojazdów kolejowych, w tym sposobów ewakuacji z pociągu.

Ogólna charakterystyka pojazdu

Dart typu 43WE przeznaczony jest do obsługi tras dalekobieżnych. W latach 2014-2015 wybudowano 20 takich składów. Nadwozie, wykonane z elementów stalowych i kompozytowych wysokiej wytrzymałości, spełnia wytyczne normy EN 15227 (czterech scenariuszy zderzeń). Elementami biernego zabezpieczenia konstrukcji pociągu są: klatka bezpieczeństwa kabiny maszynisty, aluminiowy blok o strukturze plastra miodu chroniący czoło pojazdu, absorbery energii i zgarniacz zamontowany z przodu pojazdu. Dart składa się z ośmiu członów. W każdym z nich umiejscowione są centralnie drzwi o szerokości 90 cm. We wnętrzu pojazdu wydzielono przedziały dla podróżnych, przedsionki, część barową i przedział dla obsługi. Skład jest dostosowany do podróżowania osób o obniżonej sprawności ruchowej - ma windy i wydzielone miejsca dla wózków.

Pojazd pod kątem ochrony przeciwpożarowej oraz rozwiązań służących do ewakuacji został przypisany do:

• kategorii projektowej N (pojazdy standardowe) i kategorii eksploatacyjnej 2 (pojazdy do eksploatacji na odcinkach podziemnych, w tunelach i/lub na konstrukcjach wyniesionych ponad powierzchnię terenu, z możliwą ewakuacją boczną i w których są stacje lub stacje ratownicze, które zapewniają bezpieczne miejsce dla pasażerów, dostępne po krótkim czasie jazdy) według PN-EN 45545-2+A1:2015-12,
• kategorii pożarowej A według TSI SRT [1].

Wiąże się to z obowiązkiem spełnienia wymagań na poziomie zagrożenia HL2 (Hazard Level 2). Dotyczą one w szczególności właściwości palno-dymowych materiałów niemetalowych, które w razie pożaru ograniczą rozprzestrzenianie się ognia i emisję dymu wraz z jego toksycznymi składnikami, co pozwoli na przeprowadzenie bezpiecznej i sprawnej ewakuacji osób przebywających w obszarze bezpośredniego zagrożenia. Łączna masa materiałów niemetalowych zainstalowanych w pojeździe wynosi 23 500 kg. Składają się na nią:

• materiały konstrukcyjne i wyłożeniowe,
• materiały izolacyjne,
• farby i masy głuszące,
• wyposażenie wnętrza (w tym foteli pasażerskich i maszynisty),
• uszczelki i osłony przejść międzywagonowych,
• osłony i izolacje kabli i przewodów elektrycznych.

Dobór materiałów z powyższych grup został przeprowadzony zgodnie z TSI Loc & Pas [2], na podstawie wymagań normy PN-EN 45545-2 oraz PN-K-02511: 2000.

Koncepcja ochrony przeciwpożarowej pojazdu Dart obejmuje m.in.:

• system sygnalizacji pożarowej,
• wyjścia awaryjne i ewakuację,
• ogrzewanie, wentylację i klimatyzację HVAC (heating, ventilation and air conditioning),
• hamulec awaryjny i mostkowanie hamowania awaryjnego,
• oświetlenie awaryjne,
• systemy komunikacji głosowej,
• wyposażenie poszczególnych członów w gaśnice.

W przypadku powstania pożaru na pokładzie nie może on stracić sprawności jezdnej przez 4 min i musi mieć zdolność przejechania pięciokilometrowego odcinka trasy z minimalną średnią prędkością 80 km/h.

Wykrywanie pożaru

Wymagania dla pojazdów kolejowych w zakresie wykrywania potencjalnego pożaru odnoszą się do obszarów o dużym zagrożeniu, są to np. szafy techniczne z wyposażeniem trakcyjnym, przedziały pasażerskie, strefy kuchenne/cateringowe, toalety, maszynownie, korytarze. Muszą one zostać wyposażone w system pozwalający na wykrycie pożaru we wczesnym stadium oraz umożliwiający zainicjowanie samoczynnych działań, mających na celu ograniczenie do minimum zagrożenia dla pasażerów i załogi pociągu. Szczególne wymagania dotyczą obszarów technicznych, w których po aktywacji systemu sygnalizacji pożaru następuje automatyczne wyłączenie wentylacji mechanicznej, odcięcie napięcia do urządzeń i zaalarmowanie maszynisty o zagrożeniu.

System sygnalizacji pożaru w pojeździe Dart opiera się na optycznych czujkach dymu. Informacje o wykryciu pożaru lub ewentualnej awarii czujki przekazywane są do sterownika głównego pojazdu, a następnie wyświetlane na ekranie głównym maszynisty i ekranie wykrywania pożaru (maszynista dostaje informację o aktywowanej czujce). Zabudowane czujki dymu pracują w liniach dozorowych centrali sygnalizacji pożarowej i przeznaczone są do wykrywania obecności w powietrzu dymu, będącego produktem spalania lub żarzenia materiałów stanowiących elementy konstrukcyjne i elementy wyposażenia pojazdu.

Gaśnice

Zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 45545-6:2013 i TSI Loc & Pas [2] pojazd powinien być wyposażony w wystarczającą liczbę gaśnic o odpowiednim przeznaczeniu. Muszą one być tak rozmieszczone w obszarze pasażerskim, aby odległość z najbardziej oddalonego miejsca nie przekraczała 15 m. Dodatkowo wymaga się, by całkowita masa gaśnicy nie przekraczała 15 kg, a jej użycie było możliwe podczas ruchu. Gaśnice powinny mieć skuteczność gaśniczą w przypadku pożaru klasy A co najmniej na poziomie 13A, zaś w przypadku pożaru klasy B na poziomie 144B. Umiejscowienie gaśnic zostało oznakowane we wszystkich członach pojazdu stosownymi piktogramami w dobrze widocznych miejscach. Został on wyposażony w:

• 12 gaśnic pianowych GPN zabudowanych w przedziałach pasażerskich (8 sztuk) oraz kabinach maszynisty (4 sztuki),
• gaśnicę pianową GWG w wagonie restauracyjnym o masie 5,5 kg.

Osadzono je w specjalnych uchwytach montażowych. Gaśnice zabezpieczono pasami blokowanymi i klamrami zaciskowymi, by w razie nagłego hamowania pojazdu nie stanowiły zagrożenia dla otoczenia.

Wyłączenie wentylacji mechanicznej

Jednym ze sposobów ograniczania i rozprzestrzeniania się dymu, lotnych produktów spalania i toksycznych gazów w razie pożaru jest odłączenie systemu wentylacyjnego w pojeździe. Zgodnie z wymaganiami TSI rozprzestrzenianie się dymu i oparów w obszarach dla pasażerów i personelu należy ograniczyć poprzez:

• wyłączenie lub zamknięcie wszystkich urządzeń wentylacji zewnętrznej, by uniemożliwić przedostawanie się dymu z zewnątrz do pojazdu kolejowego,
• wyłączenie wentylacji i recyrkulacji powietrza na poziomie pojazdu, co ma zapobiec rozprzestrzenianiu się dymu, który może znajdować się w pojeździe.

Załoga pociągu ma możliwość sterowania systemem wentylacji (włączenie, wyłączenie) bezpośrednio z ekranu wyświetlacza maszynisty. W sytuacji pożaru pozwala to bezpośrednio oddzielić strefę niebezpieczną od pozostałej części pojazdu. Jest to szczególnie istotne w momencie, gdy znajduje się on w miejscu, gdzie niemożliwe jest przeprowadzenie ewakuacji pasażerów i konieczne staje się dotarcie do miejsca bezpiecznej ewakuacji.

System rozgłoszeniowy

Dart został wyposażony w system informacji pasażerskiej. Możliwe jest powiadamianie pasażerów przez obsługę pociągu (system rozgłoszeniowy), zapewniono też stałą łączność głosową pasażerów z obsługą pociągu (intercom) oraz personelu z maszynistą i między sobą (intercom). System komunikacji znajduje zastosowanie w przypadku sytuacji niebezpiecznych, zwłaszcza gdy wymagana jest stała koordynacja działań przez maszynistę w celu przeprowadzenia bezpiecznej ewakuacji pasażerów z miejsca objętego zagrożeniem.

Złożoność infrastruktury kolejowej, na którą składa się m.in. zabudowa i ukształtowanie terenu (tunele, przekrycia, podziemne dworce kolejowe), wymusza na maszyniście, aby za pomocą dostępnych systemów pokładowych monitorował sytuację niebezpieczną i podejmował decyzje o miejscu i czasie przeprowadzenia ewakuacji. Pojazd został wyposażony w elementy wspomagające ewakuację na wypadek sytuacji niebezpiecznych i awaryjnych.

Ewakuacja z przestrzeni pasażerskiej

Założenia projektowe uwzględniają kilka scenariuszy przeprowadzenia ewakuacji (w tym awaryjnej) z pociągu. Uzależnione są one od rodzaju zdarzenia. Wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje zdarzeń w infrastrukturze kolejowej:

• gorące (pożar, wybuch i następnie pożar, emisja toksycznego dymu lub gazów),
• zimne (zderzenie, wykolejenie).

Istotne dla pasażerów i służb ratowniczych w czasie ewakuacji obszary pojazdu oznaczono za pomocą zewnętrznych i wewnętrznych piktogramów w miejscach widocznych i ogólnodostępnych.

Wszystkie zewnętrzne drzwi dla pasażerów uznane są za wyjścia awaryjne dla pasażerów i załogi. W przypadku podjęcia ewakuacji z pojazdu traktuje się je jako główne wyjście. Ewakuację umożliwia odblokowanie drzwi wewnątrz pojazdu przez pociągnięcie w dół uchwytu awaryjnego otwierania drzwi i przesunięcie ich w bok.

W razie braku możliwości przeprowadzenia ewakuacji przez drzwi przeprowadza się ją oknami. Służą do tego okna oznaczone jako wyjścia bezpieczeństwa. Pojazd został wyposażony w młotki bezpieczeństwa, które rozmieszczono w bezpośrednim sąsiedztwie okien bezpieczeństwa. Ponieważ wysokość okien jako wyjść awaryjnych od poziomu główki szyny wynosi 1920 mm, ewakuacja musi odbywać się przy użyciu dodatkowych środków wspomagających. Są to drabinki linowe typu DL 012 o wymiarach 3500 mm x 310 mm, umiejscowione pod fotelami pasażerskimi, które umożliwiają bezpieczne zejście po zewnętrznej stronie pojazdu.

Dostęp do przedziałów pasażerskich umożliwiają drzwi szklane. Zarówno drzwi jednoskrzydłowe, jak i dwuskrzydłowe mają z obu stron przycisk samoczynnego otwierania. Po upływie ustawionego czasu otwierania zamykają się automatycznie. Jeśli nastąpi odcięcie zasilania od sterownika drzwi, można przesunąć je ręcznie.

Ewakuacja przez drzwi kabiny maszynisty do przestrzeni pasażerskiej

Zgodnie z wymaganiami TSI odnoszącymi się do podsystemu „Tabor ­ lokomotywy i tabor pasażerski” w sytuacji awaryjnej musi istnieć możliwość ewakuowania załogi pociągu z kabiny maszynisty przez służby ratownicze oraz uzyskania przez te służby dostępu do wnętrza kabiny z obu jej stron. Jest to możliwe za pomocą jednego z wyjść bezpieczeństwa:

• drzwi zewnętrznych kabiny,
• okien bocznych lub włazów bezpieczeństwa.

We wszystkich przypadkach wyjścia bezpieczeństwa muszą zapewniać prześwit minimalny 2000 cm2 o minimalnej wewnętrznej szerokości 400 mm w celu uwolnienia osób uwięzionych w kabinie.

Przednie kabiny maszynistów muszą mieć co najmniej wyjście wewnętrzne, które umożliwia dostęp do przestrzeni o długości minimalnej 2 m i prześwicie minimalnym 2000 cm2. Przestrzeń ta i jej podłoga powinny być wolne od przeszkód utrudniających ewakuację maszynisty.

Drzwi kabiny maszynisty do przestrzeni pasażerskiej mają funkcję antypanicznego ryglowania zamka. Zaryglowane drzwi uniemożliwiają wejście osób niepowołanych do kabiny maszynisty, przy czym można je otworzyć z wnętrza kabiny bez konieczności odryglowania. Aby otworzyć drzwi, naciska się klamkę od strony kabiny.

Wejście do wnętrza pojazdu

Konstrukcja i zabudowa pojazdu umożliwia służbom ratowniczym wejście do pojazdu przez drzwi (ośmioro drzwi na jedną stronę) oraz okna awaryjne (34). Wszystkie okna części pasażerskiej to zespoły podwójnych szyb klejonych na obwodzie. Usytuowanie okien awaryjnych przedstawia rys. 10. 

Po obu stronach pojazdu zainstalowane są jednoskrzydłowe drzwi odskokowo-przesuwne z napędem elektrycznym. Każda para drzwi zewnętrznych w przedziale pasażerskim to jednocześnie wyjście ewakuacyjne. Do awaryjnego otwarcia drzwi z zewnątrz służy mechanizm awaryjnego otwierania drzwi: za pomocą klucza konduktorskiego należy odblokować dźwignię awaryjnego otwierania drzwi, a następnie pociągnąć ją w górę. Drzwi odsuwają się od ramy, co pozwala na przesunięcie ich (otwarcie) po prowadnicy w lewo.

Dodatkowym urządzeniem mającym ułatwić i usprawnić ewakuację pasażerów z pociągu jest drabinka umieszczona w stopniach przy drzwiach w członach 43WE-A oraz 43WE-H. Zastosowanie tego typu rozwiązania do celów ewakuacji w znacznym stopniu usprawnia efektywność jej prowadzenia na szlakach kolejowych, gdzie różnica wysokości od nasypu do schodów może zaburzyć płynność działania. Drabinki ewakuacyjne można rozłożyć tylko za pomocą klucza konduktorskiego.

Powiększenie strefy dostępu

Na wypadek szczególnych okoliczności i zagrożeń przewidziano możliwość poszerzenia stref działań ratowniczych. Akcje ratowniczo-gaśnicze po wypadkach kolejowych z udziałem taboru pasażerskiego wymagają niekiedy podjęcia bardzo zdecydowanych działań. Dlatego konstrukcja pojazdu została zaprojektowana tak, aby możliwe było wykonanie cięcia poszycia i utworzenie dodatkowej strefy wejścia do wnętrza pojazdu przez służby ratownicze. Przekrój ściany w miejscach cięcia przedstawia rys. 13.

Oświetlenie awaryjne

Oświetlenie awaryjne na pokładzie jest szczególnie istotne w przypadku zdarzeń nagłych i braku energii. Zgodnie z rozporządzeniem Komisji (UE) nr 1302/2014 z 18 listopada 2014 r. pociągi muszą być wyposażone w system oświetlenia awaryjnego, które działa przez co najmniej 90 min od awarii głównego zasilania w energię, a poziom oświetlenia wynosi co najmniej 5 luksów na poziomie podłogi. W przypadku pożaru system oświetlenia awaryjnego musi utrzymać co najmniej 50% oświetlenia awaryjnego, natomiast w obszarach, które nie są objęte pożarem, przez minimum 20 min.

Bezpieczeństwo przede wszystkim

Pojazdy szynowe podlegają wielu rygorystycznym wymaganiom z zakresu ochrony przeciwpożarowej. Stanowią one jednak tylko jeden z wielu obszarów podlegających ocenie i badaniom, które przeprowadza Instytutu Kolejnictwa, zanim pojazdy te zostaną dopuszczone do użytkowania. Zakres wymagań uzależniony jest od projektowanej kategorii eksploatacyjnej, wynikającej z przeznaczenia do konkretnej infrastruktury kolejowej.

Wzrost świadomości zagrożeń wśród producentów materiałów wykorzystywanych w kolejnictwie, a także producentów taboru przyczynił się w ostatnim czasie do rozwoju i poprawy właściwości palno-dymowych materiałów, to zaś ograniczyło ryzyko powstania i rozwoju pożaru w pojeździe kolejowym. Trzeba jednak pamiętać, że postęp techniczny to nie tylko udoskonalenie istniejących już rozwiązań, lecz także wiążące się z nim nowe zagrożenia.

Jolanta Maria Radziszewska-Wolińska jest adiunktem, kierownikiem Laboratorium Badań Materiałów i Elementów Konstrukcji w Instytucie Kolejnictwa,
zaś Adrian Kaźmierczak specjalistą inżynieryjno-technicznym w tym Laboratorium

Literatura

1. TSI SRT - Technical specification for interoperability relating to safety in railway tunnels. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 1303/2014 z 18 listopada 2014 r. w sprawie technicznej specyfikacji interoperacyjności w zakresie aspektu „Bezpieczeństwo w tunelach kolejowych” systemu kolei w Unii Europejskiej.

2. TSI Loc & Pas - Technical specification for interoperability relating to the rolling stock — locomotives and passenger rolling stock. Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1302/2014 z 18 listopada 2014 r. w sprawie technicznej specyfikacji interoperacyjności odnoszącej się do podsystemu „Tabor - lokomotywy i tabor pasażerski” systemu kolei w Unii Europejskiej.

3. Lista Prezesa Urzędu Transportu Kolejowego w sprawie właściwych krajowych specyfikacji technicznych i dokumentów normalizacyjnych, których zastosowanie umożliwia spełnienie zasadniczych wymagań dotyczących interoperacyjności kolei z 26 września 2013 r.

4. PN-EN 45545 cz. 1-7 Kolejnictwo. Ochrona przeciwpożarowa w pojazdach szynowych.

5. PN-K-02511:2000 Tabor kolejowy. Bezpieczeństwo przeciwpożarowe materiałów. Wymagania.

6. Koncepcja ochrony przeciwpożarowej elektrycznego zespołu trakcyjnego typu 43WE, dokument z 4 sierpnia 2015 r. ze zm., opr. PESA Bydgoszcz SA.

7. Instrukcja ewakuacji elektrycznego zespołu trakcyjnego typu 43WE, dokument z 26 maja 2015 r. ze zm., opr. PESA Bydgoszcz SA.

grudzień 2016