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Brandschutz in Schienenfahrzeugen : experimentelle und numerische Untersuchungen zu Reisegepäck als sekundäres Zündinitial / vorgelegt von Julian Bulk. 2015
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Vorwort
Zusammenfassung
Abstract
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung und Zielsetzung
Besonderheiten des Brandschutzes in Personenzügen
Brandfälle in Schienenfahrzeugen
Aufgabenstellung
Vorgehensweise und Struktur der Arbeit
2 Stand der Technik
Forschung zur Brandsicherheit in Schienenfahrzeugen
EUREKA-Project FIRETUN, 1995
FIRESTARR, 1997 bis 2000
NIST – Fire Safety of Passenger Trains, 1999 bis 2004
Metro Project, 2009 bis 2012
TRANSFEU Project, 2009 bis 2012
Brandschutzanforderungen und Zulassungsarten in Deutschland
Zulassungsarten von Schienenfahrzeugen
Normative Anforderungen an Schienenfahrzeuge
3 Entzündung von Schienenfahrzeugen
Brandentstehung in Schienenfahrzeugen
Theoretische Analyse von Brandentstehungsszenarien
Ursachen realer Brandereignisse
Der Einfluss von Reisegepäck
Zündmodelle für Schienenfahrzeuge
Kleine Zündinitiale
Größere Zündinitiale (außer Gepäckstück)
Brennendes Gepäckstück als Zündinitial
4 Personensicherheit mit Brandschutzingenieurmethoden
Leistungsbasierte Nachweise der Personensicherheit
Rechtsverankerungen leistungsbasierter Bemessungen
Ingenieurmäßige Vorgehensweise
RSET vs. ASET – Die zeitliche Komponente
Ermittlung von RSET
Grundsätzliche Betrachtungen
Evakuierung von Schienenfahrzeugen
Ermittlung von ASET
Sichtverhältnisse
Rauchgastoxizität
Thermische Einwirkungen
5 Experimentelle Untersuchungen
Versuchsziele
Intention der Vorversuche
Intention der Hauptversuche
Versuchskonfiguration und Messtechnik
Erforderliche Brandkenngrößen
Versuchskonfiguration
Wärmefreisetzungsrate
Effektive Verbrennungswärme
Strahlungsdichte
Rauchgaskomponenten
Rauchgastransmission
Sicherheitsaspekte
Abschließende Beurteilung
Gepäckstücke
Gepäckstücke für Vorversuche
Gepäckstücke für Hauptversuche
Verwendete Zündinitiale
Zündinitial >>kleine offene Flamme<<
Zündinitial >>T-Brenner<<
Zündinitial >>Quadratbrenner<<
Zündinitial >>Papierkissen<<
6 Versuchsergebnisse
Auswertung der Vorversuche
Übersicht
Beobachtungen
Wärmefreisetzungsrate
Auswahl eines Zündinitials für die Hauptversuche
Beurteilung der Wiederholbarkeit
Auswertung der Hauptversuche und Herleitung des Brandmodells
Übersicht
Beobachtungen
Wärmefreisetzungsrate
Gesamtwärmefreisetzung, effektive Verbrennungswärme
Strahlungsdichte
Rauchgase
Rauchpartikel
Abluftvolumenstrom
Vergleich und Diskussion mit bestehenden Brandverlaufskurven
7 Numerische Untersuchungen – Experimentalkonfiguration
Brandsimulationsprogramm – Fire Dynamics Simulator (FDS)
Überblick
Hydrodynamisches Modell
Wärmetransport
Modellierung von Pyrolyse und Verbrennung
Berechnungsmodi
Validierung von FDS
Anwendungsgrenzen von FDS
Modellierung der Experimentalkonfiguration
Intention
Geometrische Diskretisierung
Materialdaten
Brandmodell – Wärmefreisetzung
Brandmodell – Gasfreisetzung
Brandmodell – Rauchpartikelfreisetzung
Instrumentierung
Randbedingungen
Simulationsvarianten
Simulationsergebnisse
Überblick
Wärmefreisetzungsrate
Strahlungsdichte
Toxische Rauchgaskomponenten
Rauchgastransmission
Zusammenfassende Beurteilung
8 Numerische Untersuchungen an einem Schienenfahrzeug
Modellierung des Schienenfahrzeuges
Besonderheiten von Schienenfahrzeugen
Wahl des Brandszenarios
Geometrische Diskretisierung
Brennbare Komponenten
Nicht brennbare Komponenten
Thermisch induzierter Integritätsverlust von Verglasungen
Ventilationskonditionen
Branderkennung
Brandbekämpfungsmaßnahmen
Initialbrand
Instrumentierung
Randbedingungen
Simulationsvarianten
Simulationsergebnisse – Berechnungsmodus und Diskretisierung
Berechnungsmodus
Diskretisierung
Simulationsergebnisse – Pyrolysemethode >>0<<
Initialbrand im unteren Deck
Initialbrand im oberen Deck
Initialbrand im eingeschossigen Bereich
Simulationsergebnisse – Pyrolysemethode >>2<<
Initialbrand im unteren Deck
Initialbrand im oberen Deck
Initialbrand im eingeschossigen Bereich
Sensitivitätsuntersuchungen
Simulationsergebnisse – Pyrolysemethode >>3<<
9 Bewertung der Ergebnisse und Ableiten von Maßnahmen
Einordnung und Bewertung der Simulationsergebnisse
Simulationen mit Pyrolysemethode >>0<<
Simulationen mit Pyrolysemethode >>2<<
Simulationen mit Pyrolysemethode >>3<<
Ergebnisbewertung im Kontext der Kernfragestellung
Diskussion von Empfehlungen und Maßnahmen
Brandverhalten von Materialien
Maßnahmen zur Entrauchung
Anlagentechnische Brandbekämpfung
10 Fazit und Ausblick
Fazit
Ausblick
Glossar
Literaturverzeichnis
A Ergänzende Experimentaldaten
Versuchsbedingungen
Wärmefreisetzung eines Papierkissens nach DIN 54341
Gepäckstücke der Vorversuche
Gepäckstücke der Hauptversuche
B Ergänzende Simulationsdaten
Experimentalkonfiguration
Schienenfahrzeug – Ergänzende Eingabeparameter
Schienenfahrzeug – Pyrolysemethode >>0<< (inerte Materialien)
Zündinitial im unteren Deck
Zündinitial im oberen Deck
Zündinitial im eingeschossigen Bereich
Schienenfahrzeug – Pyrolysemethode >>2<<
Zündinitial im unteren Deck
Zündinitial im oberen Deck
Zündinitial im eingeschossigen Bereich