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Modernisierungsprojekte in der BOStrab Zulassung

Der durchschnittliche Lebenszyklus kommerzieller Stadtbahnfahrzeuge beträgt 30 Jahre - die Instandhaltung ist daher ein allgegenwärtiges Thema. Damit verbunden sind vielfältige Herausforderungen an den Brandschutz, denn die Nachweise müssen dem Stand der Technik entsprechen. Die brandschutztechnischen Anforderungen bei umfangreichen Modernisierungsmaßnahmen sind die gleichen wie bei der Zulassung von Neufahrzeugen. Dieser Artikel beschreibt die Vorgehensweise zur Umsetzung der Brandschutzanforderungen bei Instandhaltungs- oder Modernisierungsvorhaben und gibt praktische Beispiele.

Vorgehensweisen und Herausforderungen für die Brandschutzbewertung

Im Laufe des üblicherweise 30-jährigen Lebenszyklus einer Straßenbahn / Stadtbahn treten aufgrund von betrieblichen Belastungen, üblichen Abnutzungserscheinungen durch Nutzung bis hin zu Vandalismus Verschleißerscheinungen oder Defekte an einem Fahrzeug auf. Das können unter anderem Beschädigungen an Sitzflächen, Fußbodenbelägen und auch die Erreichung von Nutzungszyklusgrenzen wie bei Radsatzwellen sein. In technischen Bereichen können im Laufe des Lebenszyklus Defekte auftreten, beispielsweise an den Heizungsanlagen oder im Drehgestell. Die Kombination anschließender technischer oder administrativer Maßnahmen zur Beseitigung dieser bzw. zur Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit werden nach DIN EN 13306 [1] als „Instandhaltung“ bezeichnet. Dabei wird zwischen Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung unterschieden. 

Im Allgemeinen wird unternehmensspezifisch die Terminologie angepasst oder mit Bezug auf die erforderlichen Maßnahmen erweitert, die eine Betriebssicherheit gewährleisten.

Die Instandhaltung umfasst damit alle Maßnahmen zum weiterführenden Betrieb bis zu dem Zeitpunkt der Außerbiebnahme. Dabei werden zum einen Komponenten in den Fahrzeugen gewartet, inspiziert oder instandgesetzt (z.B. Sandungsanlage, Pantograph, Heizungsanlage) und zum anderen wird das Fahrzeug aufbereitet bzw. einer Modernisierung unterzogen. Dies bedeutet gemäß DIN EN 13306 [1] eine Änderung oder Verbesserung am Fahrzeug unter Berücksichtigung technologischer Fortschritte (z.B. Thermische Beständigkeit der Materialien, Einbau einer Branddetektionsanlage oder eines erweiterten Fahrgastinformationssystems).

Brandschutzanforderungen sind in der BOStrab [3] erläutert bzw. in den brandschutzrelevanten Normen und Regelwerken.

Rechtlicher Brandschutz-Rahmen

Die Paragrafen §2, §33, §62 der BOStrab [3] führen die Betreiberpflichten und brandschutztechnische Anforderungen auf. §2 und §62 definieren allgemeinspezifisch die Vorgehensweise zur Einhaltung der Betriebssicherheit und die Zulassung über die technische Aufsichtsbehörde. Die Umsetzung der Brandschutzanforderungen basiert auf diesen in Form eines Nachweis zum Stand der Technik und/oder in Form eines Nachweis gleicher Sicherheit.

Der Stand der Technik nach §33 BOStrab [3] wird unteranderem durch die Erfüllung der Anforderungen von spezifischen Regelwerken erfüllt. Hier ist die europäische Normenreihe zum schienenfahrzeugseitigen Brandschutz der DIN EN 45545-1 bis -7 zu nennen. In Verbindung damit stehen weitere Anforderungen aufgeführt in der DIN EN 16334 – Fahrgastalarm [7], DIN EN 13272 – Beleuchtung [8], DIN EN 14752 – Türen [9] und TRStrab Brandschutz [10]. 

Das Vorgehen zur Umsetzung der brandschutztechnischen Anforderungen in Instandhaltungs- oder Modernisierungsprojekten wird anhand eines Nachweisplan spezifiziert.

Nachweisplan

Im Nachweisplan wird die Strategie der Nachweisführung festgelegt und der technischen Aufsichtsbehörde (TAB) als Zulassungsgrundlage vorgelegt. Die Akzeptanz des Nachweisplans durch die TAB ist eine Grundlage für eine erfolgreiche Inbetriebnahme. Die Schutzzielerfüllung im Brandfall wird allgemein durch die Einbringung neuer Materialien oder Konstruktion entsprechend der DIN EN 45545 Reihe nachgewiesen. Für Fahrzeuge, die bereits zugelassen wurden, z. B. nach DIN 5510-2 [6], benötigen wiederverwendete Komponenten keinen neuen Prüfnachweis. Die gilt solange Wartungsarbeiten bzw. Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden und keine neuen Komponenten bzw. Verbünde eingebracht werden.

Anhand nachfolgender Beispiele wird eine mögliche Vorgehensweise in der Nachweisführung erläutert

Aufbereitung Seitenwandverkleidung

Ein Fahrzeug wird zur Mitte seines Produktlebenszyklus grundlegend modernisiert. Unteranderem wird die Innenverkleidung aufgearbeitet. Dazu soll die Seitenwandverkleidung innen neu lackiert, wobei das Trägermaterial, die darunterliegende GFK-Innenverkleidung, bestehen bleiben soll. Die Entfernung und der Ersatz der alten Verkleidung ist im Hinblick auf den zu erwartenden finanziellen Aufwand nicht verhältnismäßig. Eine neue Lackierung auf der Seitenwandverkleidung führt zu einem neuen Verbund, der gemäß DIN EN 45545-2 [4] eine neue Nachweisführung nach aktuellem Normenstand benötigt. Dies bedeutet ein Verbundtest gemäß Anforderungssatz R1 aus der DIN EN 45545-2 [4]. Hierfür wird die Brandausbreitung und die Energiefreisetzungsrate, sowie die Rauchgasfreisetzung und die optische Rauchdichte geprüft. In Abhängigkeit des Ergebnisses eines Verbundtests bei neuer Lackierung der Seitenwandverkleidung kann auf Basis des Nachweis gleicher Sicherheit, den die BOStrab nach §2 zugesteht, untersucht werden. Wird die Seitenwandverkleidung ohne neue Lackierung aufbereitet und lediglich instandgesetzt im Sinne der DIN EN 45545-2 Kap. 4.6 , ist kein weiterer Nachweis notwendig. Im Sinne der DIN EN 45545-2 handelt es sich um Wartungsmaßnahmen.

Fahrgastsitzaufbereitung

Die VAG Verkehrs-Aktiengesellschaft Nürnberg tauschen die nach DIN 5510-2 zugelassenen Sitzpolster inkl. Sitzbezug der DT3 U-Bahnfahrzeuge durch neue, nach DIN EN 45545-2:2016 qualifizierte, Polsteraufbauten aus. Die originale Trägerplatte wird weiterverwendet. Kapitel 4.6.2 der DIN EN 45545-2:2016 [4] stellt die notwendigen Prüfungen für den Austausch von einzelnen Sitzteilen zusammen. Es kann auf einen gesamten Sitztest verzichtet werden, solange lediglich ein Sitzteil (z. B. Bezug oder Zwischenlage) ausgetauscht wird. Falls allerdings zeitgleich der der Sitzbezug und Schaumstoff der Fahrgastsitze ersetzt werden, ist eine neue Gesamtsitzprüfung (Anforderungssatz R18 nach EN 45545-2:2016 [4]) notwendig. Neben der Durchführung einer Gesamtsitzprüfung, besteht die Möglichkeit für ein Nachweis gleicher Sicherheit nach §2 BOStrab.

Für den originalen Sitzaufbau gibt es einen positiven Brandprüfbericht gemäß DIN 5510-2 [6]. Dies bedeutet, dass auf dem Sitz ein UIC-Papierkissen entzündet wurde, das in der Spitze mit einer Wärmefreisetzung von ca. 25 kW auf die Sitzwerkstoffe einwirkt [6]. Der neue Polsteraufbau wurde entsprechend der Zulassung der G1 Fahrzeuge mit einer anderen Trägerplatte nach DIN EN 45545-2:2016 [4] qualifiziert. Dabei wurde ein Gasbrenner mit einer 7 kW Leistung als Zündquelle verwendet. Im Vergleich ist der thermische Stress der Sitzkomponenten bei einer Zündung mit einen UIC Papierkissen höher. In der Konsequenz ist eine Übertragbarkeit der Sitzkombination aus neuem Sitzpolsteraufbau und originaler Trägerplatte gegeben. Es wurde aufgezeigt, dass kein Schutzzieldefizit für die Personensicherheit im Fahrzeug gegeben ist.

In Bezug auf die Anforderungen der TRStrab Brandschutz darf nicht vergessen werden, dass eine Änderung der Sitze ebenfalls eine Rolle für den Fahrzeugbemessungsbrand spielt und diesen zumeist maßgeblich beeinflusst. Dabei ist es notwendig die lokale Brandausbreitung der neuen Sitzpolster zu analysieren und eine Überprüfung und ggf. Anpassung an den Bemessungsbrand vorzunehmen.

Mit Einführung der revisionierten DIN EN 45545-2 im Oktober 2020 wurde u.a. die Prüfung von Fahrgastsitzen gemäß der DIN EN 16989:2018 [5] festgelegt.
Eine Übergangsfrist ist in der DIN EN 45545-2:2020 nicht festgelegt. Somit ist die DIN EN 45545-2:2020 [5] für jedes neue oder zu modernisierende Fahrzeugprojekt im Zulassungsprozess als Stand der Technik für die werkstofftechnische Nachweisführung zu berücksichtigen. Im Folgenden werden ausgewählte relevanten Unterschiede beider Normenausgaben DIN EN 45545-2:2016 und DIN EN 45545-2:2020 skizziert.

 

Unterschiede der DIN EN 45545-2: 2016 zum Ausgabestand 2020

Die neue Ausgabe der DIN EN 45545-2:2020 beinhalten neben vielen kleineren vor allem zwei umfangreiche Anpassungen. Zum einen wird auf die neue Sitzprüfnorm DIN EN 16989:2018 „Brandschutz in Schienenfahrzeugen – Prüfung des Brandverhaltens von kompletten Sitzen“ referenziert. Damit entfallen die Anhänge A und B der DIN EN 45545-2: 2016. Zum anderen erfolgt ein Referenzieren auf die neue Norm zur Prüfung der Rauchgastoxizität DIN EN 17084:2020-10 „Bahnanwendungen – Brandschutz in Schienenfahrzeugen – Prüfung der Toxizität von Materialien und Komponenten“ und damit der Entfall des Anhang C.

Bezüglich der Sitzprüfnorm DIN EN 16989:2018 ist eine Übertragbarkeit der Ergebnisse bzw. eine Vergleichbarkeit der Anforderungen aus der DIN EN 45545-2:2016 auf die DIN EN 45545-2:2020 nicht möglich. In der DIN EN 16989:2018 müssen geschlitzte wie auch wieder ungeschlitzte Sitze geprüft werden. Dies war bereits Teil der Sitzprüfungen gemäß der zurückgezogenen nationalen Brandschutznorm DIN 5510-2 [6], wurde jedoch im Rahmen der europäischen Normung und Nachweisführung nach DIN EN 45545-2: 2016 nicht mehr durchgeführt. Zudem wurde die Wärmeleistung der Zündquelle von 7 kW auf 15 kW erhöht. Dies hat während der Prüfung eine wesentlich höhere thermische Beanspruchung der Sitze zur Folge, womit allgemein betrachtet eine Verschärfung der werkstofftechnischen Nachweisführung für Fahrgastsitze stattfand.

Hinsichtlich der Norm zur Prüfung der Rauchgastoxizität haben sich die Prüfverfahren zur Nachweisführung der Toxizität in Bezug auf den Inhalt nicht verändert. Die Nachweisverfahren für die Bestimmung toxischer Gase von Komponenten für Schienenfahrzeuge wurde jedoch auf die häufigere Probennahme während des Prüfvorgangs angepasst. Entsprechend der neuen Norm wird nicht nur nach vier bzw. acht Minuten eine Probe zur Analyse entnommen, sondern mindestens alle 20 Sekunden. Die Auswertung der Prüfergebnisse erfolgt nach aktuellem Normenstand dabei weiterhin nur auf Basis der zur vierten bzw. achten Minute entnommenen Gasproben. Da sich die Grenzwerte in der DIN EN 45545-2:2020 nicht geändert haben, ist es möglich die Ergebnisse aus dem Prüfverfahren nach der DIN EN 45545-2:2016 auf die DIN EN 45545-2:2020 zu übertragen. Dies sollte von einer unabhängigen Inspektionsstelle bzw. der zuständigen TAB bewertet werden. Bei dieser Änderung handelt es sich um eine neue Ausrichtung der Prüfvorgänge aber im Grunde keine Verschärfung der Norm.

Weiterhin wurde die Norm um eine Tabelle bezüglich der Mehrfachqualifizierung von Komponenten im Anhang B ergänzt. Die Anforderungssätze einer HL-Klassifizierung sind mitgeltenden Anforderungsätzen gegenübergestellt.

Die Anpassungen im Abschnitt 4.2 „Allgemeines“ der neuen DIN EN 45545-2:2020 zeigen teilweise eine Abschwächung der Anforderung mit reduziertem Bewertungs-/ Prüfaufwand auf oder zumindest eine Konkretisierung der Anforderungen mit Bezug auf eine Erweiterung der Anwendung.
In dem Abschnitt 4.3 [5] sind Gruppierungsregeln auf Basis von Erfahrungen aus der Praxis konkretisiert worden. Zum Beispiel wurde bei der Nachweisführung von Leiterplatten explizit die UL 94 V0 als Nachweis benannt, da die Leiterplatten zumeist bereits diesen Nachweis erhalten.

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Quellen:

[1] DIN EN 13306:2018-02 „Instandhaltung – Begriffe der Instandhaltung“
[2] https://www.bghm.de/arbeitsschuetzer/fach-themen/instandhaltung/sichere-arbeitsmittel/
[3] BOStrab Verordnung über den Bau und Betrieb der Straßenbahnen vom 01.01.1988, letzte Änderung 10.10.2019
[4] DIN EN 45545­2: 2016-02 Bahnanwendungen – Brandschutz in Schienenfahrzeugen – Teil 2: Anforderungen an das Brandverhalten von Materialien und Komponenten
[5] DIN EN 45545-2:2020-10 Bahnanwendungen – Brandschutz in Schienenfahrzeugen – Teil 2: Anforderungen an das Brandverhalten von Materialien und Komponenten
[6] DIN 5510-2 2009-05 Vorbeugender Brandschutz in Schienenfahrzeugen – Teil 2: Brennverhalten und Brandnebenerscheinungen von Werk-stoffen und Bauteilen
[7] DIN EN 16334:2014-12 Bahnanwendungen - Fahrgastalarmsystem – Systemanforderungen
[8] DIN EN 13272:2012-05 Bahnanwendungen - Elektrische Beleuchtung in Schienenfahrzeugen des öffentlichen Verkehrs
[9] DIN EN 14752:2020-03 Bahnanwendungen - Seiteneinstiegssysteme für Schienenfahrzeuge
[10] TRStrab Brandschutz:2014 Technische Regeln für Straßenbahnen Brandschutz in unterirdischen Betriebsanlagen
[11] DIN EN 45545-1:2013-08 Bahnanwendungen – Brandschutz in Schienenfahrzeugen – Teil 1: Allgemeine Regeln
[12] DIN EN 45545-3:2013-08 Bahnanwendungen – Brandschutz in Schienenfahrzeugen – Teil 3: Feuerwiderstand von Feuerschutzabschlüssen
[13] DIN EN 45545-4:2015-11 Bahnanwendungen - Brandschutz in Schienenfahrzeugen - Teil 4: Brandschutzanforderungen an die konstruktive Gestaltung von Schienenfahrzeugen
[14] DIN EN 45545-5: 2016-01 Bahnanwendungen – Brandschutz in Schienenfahrzeugen – Teil 5: Brandschutzanforderungen an die elektrische Ausrüstung einschließlich der von Oberleitungsbussen, spurgeführten Bussen und Magnetschwebefahrzeugen
[15] DIN EN 45545-6: 2015-11 Bahnanwendungen – Brandschutz in Schienenfahrzeugen – Teil 3: Brandmelde- und Brandbekämpfungseinrichtungen und begleitende Brandschutzmaßnahmen
[16] DIN EN 45545-7:2013-08 Bahnanwendungen - Brandschutz in Schienenfahrzeugen - Teil 7: Brandschutzanforderungen an Anlagen für brennbare Flüssigkeiten und Gase

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Über die Autorinnen: 

Autorin Vita Corinna Trettin:

M.Sc. Corinna Trettin (34).
Studium der Sicherheitstechnik und Brandschutz an der Bergischen Universität Wuppertal. Wissenschaftliche Mitarbeiterin im Fachgebiet Brand- und Explosionsschutz (2010-2017). Seit 2017 beschäftigt in der TÜV SÜD Rail GmbH. EBA-anerkannte Gutachterin im Bereich Brandschutz, Teamleiterin.

Autorin Vita Miriam Jost:

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Miriam Jost (37).
Studium des Wirtschaftsingenieurwesens an der Fachhochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin. Von 2008 bis 2012 bei der FOGTEC Brandschutz GmbH in Köln als Vertriebsingenieurin von Brandmelde- und Brandbekämpfungstechnik für Schienenfahrzeugen tätig. Seit 2012 als Sachverständige für Brandschutz in Schienenfahrzeugen beim TÜV SÜD Rail GmbH beschäftigt.

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