TRANSFEU kohti paloturvallisempaa junaliikennettä

Transkriptio

1 TRANSFEU kohti paloturvallisempaa junaliikennettä Palotutkimuksen päivät 2011 Tuula Hakkarainen, Simo Hostikka, Terhi Kling ja Esko Mikkola, VTT 2 Sisältö TRANSFEU-projektin perustiedot Lähtökohdat ja tavoitteet Osatehtävät ja kokonaisuus Myrkyllisyysmittausmenetelmän kehitystyö Luokitusjärjestelmän kehittäminen Junien palo- ja poistumissimuloinnit Yhteenveto Paloturvallisuus vuonna 2025 Kiitokset 1

2 3 TRANSFEU-projektin perustiedot TRANSFEU = Transport Fire Safety Engineering in the European Union EU:n 7. puiteohjelmaan kuuluva tutkimusprojekti 21 osapuolta 10 Euroopan maasta: tutkimuslaitoksia, junanvaunutuotteiden valmistajia ja rataoperaattoreita Aikataulu: huhtikuu 2009 syyskuu 2012 Kokonaisbudjetti: 5,54 M Tavoitteena junien ja muiden pintaliikennevälineiden paloturvallisuuden parantaminen etenkin henkilöturvallisuuden kannalta Kehitetään arviointimenetelmä ja hyväksymiskriteerit junissa käytettävien tuotteiden palamiskaasujen myrkyllisyydelle. Sovelletaan tulipalon ja poistumisen simulointimenetelmiä junien paloturvallisuussuunnitteluun. 4 Lähtökohdat ja tavoitteet (1/2) Junamateriaalien ja tuotteiden valinnassa huomioitava paloominaisuudet, erityisesti syttyvyyteen ja palon kehittymiseen liittyen Olennainen turvallisuusvaatimus: savun ja myrkyllisten palokaasujen tuoton on oltava rajoitettu, jotta matkustajat ja henkilökunta voivat poistua junasta turvallisesti tulipalon sattuessa Junien paloturvallisuuteen Euroopassa sovellettavat säännöt: 1. Eurooppalaisten direktiivien ja yhteentoimivuuden teknisten eritelmien (TSI) säädökset: EU-tasolla velvoittavia 2. Eurooppalaiset standardit (EN): soveltaminen vapaaehtoista jos TSI:ssä viitataan EN-standardiin velvoittava 2

3 5 Lähtökohdat ja tavoitteet (2/2) Nykyisin junien eurooppalaisten palontorjuntavaatimusten katsotaan täyttyvän, jos materiaalien paloturvallisuusvaatimukset täyttyvät tarkasteltuna Ranskan, Iso-Britannian, Italian, Puolan tai Saksan vahvistettuja kansallisten säädösten mukaisesti (huomioiden kiskokaluston toimintaluokka). Tulevaisuus: junissa käytettävien materiaalien palo-ominaisuudet määritetään standardin EN osan 2 mukaisesti käyttäen uudistettua EN ISO testiä ja FTIR-kaasuanalyysia TRANSFEU: testimenetelmän uudistaminen ja luokitusjärjestelmän kehittäminen standardin EN osan 2 viimeistely ja vahvistaminen 6 Osatehtävät (WP) WP1. Projektin johtaminen WP2. Savukaasujen myrkyllisyysmittaus WP3. Käytännöllisen luokitusjärjestelmän kehittäminen junissa käytettävistä tuotteista vapautuvien savukaasujen myrkyllisyydelle WP4. Toiminnallisen paloturvallisuussuunnittelun metodologia pintaliikennevälineille WP5. Laskennallisten palo- ja poistumissimulointityökalujen kehitys junien paloturvallisuussuunnitteluun WP6. Käytännöllisen luokitusjärjestelmän ja simulointityökalujen validointi WP7. Hyödyntäminen, tiedonlevitys ja standardeihin vaikuttaminen 3

4 7 Kokonaisuus: tiekartta 8 Myrkyllisyysmittausmenetelmän kehitystyö: EN ISO savukaappi + FTIR-spektrometri Pienen mittakaavan testimenetelmä, jolla voidaan jatkuvatoimisesti mitata useita myrkyllisiä savukaasukomponentteja samanaikaisesti Mitataan CO 2, CO, HF, HCl, HBr, HCN, SO 2 ja NO x (CEN/TS dokumentin mukaisesti) Määritelty mittausjärjestelmän osat yksityiskohtineen, kalibrointijärjestely sekä testimenetelmä suoritusohjeineen Testattu n. 60 junissa käytettävää tuotetta (mm. seinä- ja kattopaneeleja, lattianpäällysteitä, istuinmateriaaleja, sähköteknisiä tuotteita ja kaapeleita) tulokset SP Fire Database tietokantaan esim. palon kehittymisen simuloinneissa hyödynnettäviksi Myrkyllisyysmittausmenetelmän toistettavuuden ja uusittavuuden määrittämiseksi on käynnissä laboratorioidenvälinen vertailututkimus. 4

5 9 Savukaasujen FTIR-analyysilaitteisto EN ISO savukaappitestin yhteydessä 10 Luokitusjärjestelmän kehittäminen (1/2) Luokitusjärjestelmä pohjautuu CEN/TS dokumentin tarkastelutapaan Tarkasteltava suure CIT-indeksi (Conventional Index of Toxicity) 8 kaasun tuloksista (CO 2, CO, HF, HCl, HBr, HCN, SO 2 ja NO x ) Uutta: Jatkuva CIT-laskenta ajan funktiona yksittäisten ajanhetkien sijasta Huomioidaan tarkasteltavalle junatyypille ominainen syttymismalli sekä testattavan tuotteen käyttötarkoitus ja sijainti junanvaunussa 5

6 11 Luokitusjärjestelmän kehittäminen (2/2) Peruskaava: CIT = [Skaalauskerroin] [Summatermi] Savukaapin ja junanvaunun geometrian ja tilavuuden huomiointi Mitattujen konsentraatioiden ja määriteltyjen vertailukonsentraatioiden suhteiden summa (8 kaasua) Luokitusjärjestelmän perustana on ajanhetki, jolloin CIT ylittää kynnysarvon 1. Tämän ajan oletetaan olevan junan matkustajien ja henkilökunnan käytettävissä oleva turvallinen poistumisaika (ASET). Sitä verrataan tarvittavaan turvalliseen poistumisaikaan (RSET), joka määritellään junille luokkakohtaisesti. Hyväksymiskriteeri: ASET > RSET 12 Junien palosimuloinnit 1A Junatyyppi Matkustamo Lähiliikennejuna 1) standardin EN mukaan 2) TSI SRT:n mukaan Skenaario Toimintaluokka 1) Paloturv. luokka 2) Ovien lkm Poistuminen vier. vaunuun 1 1-krs avoin 3+3 Ei 1B Kaukojuna 2 A 1-krs avoin 2+2 Ei 2A Kaukojuna 2 A 2-krs avoin 2+2 Kyllä 2B Kaukojuna 3 B 2-krs avoin 2+2 Kyllä Palosimuloinnit FDS-ohjelmaa käyttäen Samat skenaariot täyden mittakaavan kokeissa 6

7 13 Junien poistumissimuloinnit FDS+Evac ohjelmalla Tavoitteena määrittää tarvittava turvallinen poistumisaika RSET Skenaariot 1A, 2B ja pitkä juna Kullekin skenaariolle on määritelty junageometria sisältäen portaita, luiskia ja oviaukkoja junassa/vaunussa olevien eri tyyppisten ihmisten (aikuiset, lapset, vanhukset, liikuntarajoitteiset) lukumäärät ja ominaisuudet (kävelynopeus, ulkomitat, havaitsemis- ja reagointiaika) poistumisstrategia sisältäen suhteellisesti ja absoluuttisesti turvalliset paikat aliskenaariot koskien junan pysähtymisaikaa, matkustajien lukumäärää, palon syttymispaikkaa, poistumisaskelman korkeuksia ja matkatavaroiden määrää 14 Esimerkki poistumissimuloinneista: lähiliikennejuna (skenaario 1A) 1Aa: juna on pysähdyksissä laiturilla 1Ab: juna on liikkeessä asemien välillä Junanvaunussa on molemmissa tapauksissa 75 matkustajaa Matkustajat havaitsevat palon (havaitsemisaika 0 30 s), tekevät palohälytyksen (30 s kuluttua palon syttymisestä) ja ryhtyvät liikkumaan kohti oviaukkoa (reagointiaika 0 60 s) Viive 1Aa (laiturilla) 1Ab (asemien välillä) Hälytys 30 s 30 s Jarrujen aktivoituminen 0 s 10 s Jarrutus 0 s 25 s Ovien avautuminen 5 s 5 s Poistumisen alkamisaika palon syttymisestä (30 + 5) s = 35 s ( ) s = 70 s 7

8 15 Lähiliikennejunan poistumissimulointi, kun juna on palon syttyessä pysähdyksissä laiturilla (1Aa) simulaatio: Terhi Kling 16 Lähiliikennejunan poistumissimulointi, kun juna on palon syttyessä liikkeessä asemien välillä (1Ab) simulaatio: Terhi Kling 8

9 17 Lähiliikennejunan poistumissimulointien tulokset, kun juna on palon syttyessä pysähdyksissä laiturilla (1Aa) 10 simulointiajoa RSET ave = 82 s 18 Lähiliikennejunan poistumissimulointien tulokset, kun juna on palon syttyessä liikkeessä asemien välillä (1Ab) 10 simulointiajoa RSET ave = 87 s 9

10 19 Yhteenveto TRANSFEU:n päätulokset ja parannukset nykyisiin paloturvallisuuden arviointimenetelmiin: Jatkuvatoimisen FTIR-mittausmenetelmän soveltaminen myrkyllisten savukaasujen määritykseen pienen mittakaavan savukaappitestin yhteydessä. Toiminnallisen paloturvallisuussuunnittelun simulointityökalujen käyttö siten, että savukaasujen aiheuttamia myrkyllisyysriskejä palavan liikennevälineen matkustajille ja henkilökunnalle voidaan arvioida määrällisesti. Junissa käytettävien tuotteiden paloturvallisuuden luokitusjärjestelmä, joka on validoitu täyden mittakaavan palokokeissa. Tulosten avulla liikennevälineissä käytettäviä tuotteita voidaan arvioida todellisten tulipalojen riskeihin peilaten siten, että uusia esimerkiksi energiatehokkuuden kannalta parempia tuotteita voidaan ottaa käyttöön turvallisuutta vaarantamatta. 20 Paloturvallisuus vuonna 2025 TRANSFEU-projektin myötävaikutuksella liikennevälineiden palo- ja poistumisturvallisuus kehittyy vuoteen 2025 mennessä nykyistä paremmalle tasolle, kun kalustoa uusittaessa käyttöön tulee liikennevälineitä, jotka on suunniteltu kehittyneiden työkalujen avulla ja joissa käytetään uuden luokitusjärjestelmän mukaisia tuotteita. 10

11 21 Kiitokset Näihin tuloksiin johtanut tutkimus on saanut rahoitusta Euroopan yhteisön seitsemännestä puiteohjelmasta (FP7/ ) perustuen rahoitussopimukseen nro Kiitämme TRANSFEU-projektin osapuolia eri puolilla Eurooppaa hyvästä yhteistyöstä! 22 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa 11