Ochrona przeciwpożarowa w pojazdach szynowych

Udostępnij:

Wykorzystywane w branży kolejowej komponenty narażone są na wpływ rozmaitych czynników, o sile oddziaływania często przewyższającej wartości spotykane w innych gałęziach przemysłu. Szeroki zakres temperatur otoczenia, wilgotność, drgania i zakłócenia elektromagnetyczne to tylko niektóre z nich. W zależności od konstrukcji i deklarowanego poziomu odporności komponenty te powinny przejść kompleksowe testy, które potwierdzą deklarowane przez producenta cechy produktu.

Tylko dobrze sprawdzone komponenty nadają się do uwzględnienia w procesie projektowania taboru lub infrastruktury kolejowej. Tworząc pojazd, producent zobligowany jest przeprowadzić szereg analiz i obliczeń realizowanych na podstawie konkretnych założeń projektowych. Odpowiednie ich wykonanie pozwoli dobrać właściwe komponenty elektryczne i elektroniczne i umożliwi zapewnienie zgodności z wymaganiami norm zharmonizowanych z dyrektywą w sprawie interoperacyjności systemu kolei.

Według załącznika III dyrektywy tabor (jak również instalacje stałe) należy zaprojektować w taki sposób, aby ograniczyć możliwość wywoływania i rozprzestrzeniania ognia i dymu oraz ich skutki w przypadku pożaru. Normy definiujące wymagania w tym zakresie należą do serii PN-EN 45545. W artykule przedstawiony zostanie sposób wykonywania obliczeń dla komponentów elektrycznych (na przykładzie stycznika) i komponentów elektronicznych (na przykładzie sterownika programowalnego).

Konstrukcje pojazdów

Pierwsza część normy PN-EN 455545 (Kolejnictwo – Ochrona przeciwpożarowa w pojazdach szynowych – Część 1: Postanowienia ogólne) pozwala określić m.in.: kategorie eksploatacyjne, kategorie konstrukcyjne, cele ochrony przeciwpożarowej i wymagania ogólne dotyczące środków ochrony przeciwpożarowej oraz ich oceny zgodności. Część druga (Wymagania dla materiałów i elementów w zakresie właściwości ogniowych) definiuje metody badań odpowiednie do kategorii wskazanych w pierwszej części normy.



 

Jednym z założeń projektowych jest określenie kategorii eksploatacyjnych (Operation Categories, OC). Są to cztery kategorie ustalone dla pojazdów o różnym przeznaczeniu, wiążące się z charakterystyką infrastruktury i sposobu działania (np. OC 3 odpowiada pojazdom metra). Z kategorią eksploatacyjną związany jest czas dotarcia do strefy bezpiecznej.

Kategoria konstrukcyjna natomiast charakteryzuje sposób konstrukcji pojazdu. W normie określono cztery kategorie konstrukcyjne: A, D, S, N. Wspomniane pojazdy metra mogą należeć do kategorii N (pojazdy standardowe) lub kategorii A (pojazdy autonomiczne bez załogi przeszkolonej na wypadek sytuacji awaryjnych). Wskazane kategorie pozwalają na sklasyfikowanie pojazdu i wyznaczenie poziomu zagrożenia (Hazard Level, HL) – od 1 do 3.

Obliczenia dla komponentów elektrycznych

Dla obliczeń przyjęto następujące założenia: OC 1, kategoria konstrukcyjna A lub N. W takim wypadku HL przyjmuje wartość 2. Na podstawie zakładanego poziomu HL należy wyznaczyć założenia dla konkretnych typów elementów.

 


TOP w kategorii


#Testy, pomiary i badania

badania pomiary kolej ochrona przeciwpożarowa



Na przykład stycznik serii SIRIUS 3RT202* (typoszereg od 4 do 18,5 kW), służący do załączania obwodów, których moc nie przekracza 20 kW, zalicza się do grupy EL10 (pkt 4.4 tabela 2 normy PN-EN 45545-2). Dla grupy EL10 zdefiniowano zbiór wymagań materiałowych R26 (pkt 4.8). Należy tu rozważyć materiały inne niż należące do grupy V0 według klasy palności zgodnej z UL94.

Dla stycznika serii 3RT202* masa materiałów niesklasyfikowanych (w tym przypadku HB według UL94), które należy wziąć pod uwagę przy obliczeniach, wynosi 11,3 g. Nie rozważa się materiałów o masie mniejszej niż 10 g, które nie stykają się z innymi niesklasyfikowanymi materiałami. Ważna jest też maksymalna powierzchnia narażenia, która przy najgorszym scenariuszu wynosi ok. 0,017 m2 dla jednego stycznika (suma powierzchni ściany bocznej, czołowej i dolnej). Dla 8 sztuk przy uproszczeniu obliczeń daje to wartość poniżej 0,2 m2.

Aby zapewnić zgodność dla większej liczby aparatów, należy pogrupować styczniki w grupy po 8 sztuk i oddalić je od siebie o min. 20 mm w poziomie i 200 mm w pionie. Dopuszczalne są również inne kombinacje ułożenia aparatów, w tym takie, które zakładają wykorzystanie przegród (rys. 1 i rys. 2).

 

W przypadku szafy sterowniczej należy również rozważyć jej wielkość i konstrukcję. Rozszerzając analizę dla innych poziomów HL (innych kategorii eksploatacyjnych i konstrukcyjnych), można udowodnić, że aparaty te nadają się do wszystkich zastosowań (do HL 3).

Obliczenia dla komponentów elektronicznych

W przypadku komponentów automatyki kolejowej SIPLUS extreme RAIL firmy Siemens przebieg analizy został przedstawiony na podstawie najczęściej spotykanego zestawienia komponentów.

Analizowane zestawienie składa się z jednostki centralnej typu Failsafe (do obsługi sygnałów standardowych, jak również związanych z bezpieczeństwem) oraz z 4 modułów wejść/wyjść binarnych. Taką konfigurację można spotkać w szafach sterowniczych zarządzających systemem przeciwpożarowym lub monitorujących pracę drzwi przesuwnych. Elementy te zaliczają się do grupy EL10 (podobnie jak wcześniej rozważane styczniki SIRIUS), w związku z czym poniżej przedstawiono analizę pod kątem grupy wymagań materiałowych R26.

 

Badając składowe jednostki sterującej, można zauważyć, że wyroby z grup palnych innych niż V0, które są w bezpośrednim kontakcie ze sobą, nie przekraczają masy palnej 10 g (tabela 2). Natomiast maksymalna powierzchnia narażona na działanie źródła pożaru wynosi ok. 0,018 m2. Wniosek: jednostka centralna jest zgodna z normą PN-EN 45545 i nie musi spełniać dodatkowych wymagań.

Sytuacja wygląda inaczej w przypadku modułów wejść/ wyjść. Jako że każdy moduł ma takie same wymiary (czyli obszar narażony jest mniejszy niż 0,2 m2 i wynosi ok. 0,0062 m2), a masa materiałów niesklasyfikowanych będących w bezpośrednim kontakcie ze sobą, które należy wziąć pod uwagę przy obliczeniach, wynosi 12,216 g (podświetlone w tabeli 3).

W przypadku podstawek przyłączeniowych, do których mocowane są moduły wejść/wyjść, tylko jeden element składowy jest wykonany z materiału niesklasyfikowanego. Jego masa wynosi 1 g.

 

Na podstawie przedstawionej analizy można stwierdzić, że rozpatrywane komponenty automatyki można zastosować we wszystkich kategoriach pojazdów, aż do poziomu HL 3. Masa stykających się materiałów o stopniu palności innym niż V0 wynosi ok. 49 g, dzięki czemu możliwe jest rozbudowanie sterownika o większą liczbę modułów wejść/wyjść. W przypadku materiałów innych niż sklasyfikowane jako V0 o masie powyżej 100 g należy rozważyć warunek związany z Indeksem Tlenowym (Oxygen Index, OI według PN-EN ISO 4589-2).

Analiza prowadzi do wniosku, że niezwykle ważne jest dostarczenie kompleksowych danych szczegółowych na temat wykorzystywanych produktów. Odpowiednie certyfikaty i dane pozwalają znacznie skrócić proces projektowania i przeprowadzić go w sposób rzetelny. Ta sama zasada dotyczy zagadnień związanych z innymi wymaganiami, takimi jak np. kompatybilność elektromagnetyczna czy bezpieczeństwo funkcjonalne.

Udostępnij:

Drukuj





MM



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również