Schlussbericht der Unfalluntersuchungsstelle für Bahnen und Schiffe

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1 Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation Département fédéral de l Environnement, des Transports, de l Energie et de la Communication Dipartimento federale dell Ambiente, dei Trasporti, dell Energia e delle Comunicazioni Federal Department of the Environment, Transport, Energy and Communications U V E K E T E C A T E C E T E C Unfalluntersuchungsstelle Bahnen und Schiffe U U S Reg. Nr Schlussbericht der Unfalluntersuchungsstelle für Bahnen und Schiffe über den Brand der Lok Re von Zug EC 135 (Cisalpino Borromeo) in Thun am Donnerstag, 05. Mai 2005 (Auffahrtstag) Telephon Telefax Adresse +41 (0) (0) jean.gross@gs-uvek.admin.ch Stützpunkt Ost +41 (0) (0) Uitikonerstr. 9, CH 8952 Schlieren +41 (0)

2 Dieser Bericht wurde ausschliesslich zum Zweck der Verhütung von Unfällen beim Betrieb von Eisenbahnen, Seilbahnen und Schiffen erstellt. Die rechtliche Würdigung der Umstände und Ursachen von Unfällen ist nicht Gegenstand der vorliegenden Untersuchung gemäss Art. 25 der Verordnung über die Meldung und Untersuchung von Unfällen und schweren Vorfällen beim Betrieb öffentlicher Verkehrsmittel (VUU, SR ). 0. ALLGEMEINES 0.1 Kurzdarstellung Am Donnerstag, 05. Mai 2005 um ca Uhr kam es in Thun, Gleis 727, zu einem Brand im Dachbereich der Lok Re Die Feuerwehr von Thun und der Lösch- und Rettungszug der BLS von Spiez wurden zur Brandbekämpfung aufgeboten. Verletzt wurde niemand, hingegen entstand grosser Sachschaden an der Lok. Auslösung Hauptschalter bei der Einfahrt in den Bahnhof Thun 0.2 Untersuchung Die Unfalluntersuchungsstelle UUS wurde um Uhr durch die Kantonspolizei Bern über das Ereignis informiert. Der Untersuchungsleiter Jean Gross rückte am Freitag, 06. Mai 2005 nach Spiez, wohin die Lok in der Zwischenzeit verbracht worden war, aus. Da das Schadenbild an der Lok Re 460 demjenigen der Lok Re der BLS vom 14. Juli 2004 in Goppenstein glich, wurde für die genaue Ursachenabklärung die Lok Re nach Zürich überführt und am 10. Mai 2005 durch Spezialisten des Wissenschaftlichen Dienstes der Stadtpolizei Zürich untersucht. Der Untersuchungsbericht der UUS fasst die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen zusammen. 2

3 1. FESTGESTELLTE TATSACHEN 1.1 Vorgeschichte Nach den Informationen der UUS befand sich die Lok Re für den Ausbau der Funkfernsteuerung bis am 04. Mai 2005 bei der Winpro in Winterthur. Am 05. Mai 2005 wurde sie wieder eingesetzt und führte Zug EC 135 von Bern nach Thun (- Brig Domodossola). Die Fahrt bis zum Bahnhof Kiesen verlief gemäss Aussage des Lokführers (Lf) ohne besondere Vorkommnisse. Bild 1 Brandgeschädigte Lok beim ersten Untersuch im BLS-Depot Spiez 1.2 Verlauf der Fahrt Gemäss Aussage des Lf gab es bei der Einfahrt von Zug EC 135 in Thun bei einer Fahrgeschwindigkeit von 80 km/h (ca. 10% Bremskraft) einen lauten Knall und eine Hauptschalterauslösung. Der Kurzschluss wurde bei der Kreisleitstelle Luzern registriert. Die Pannenlampe leuchtete, auf dem Diagnosebildschirm wurde die Meldung Fahrleitungsspannung zu hoch (T020105) weiterfahren angezeigt. Der Lf hat der angezeigten Meldung keinen Glauben geschenkt und ist ohne Einschaltversuch und mit gesenktem Stromabnehmer bis zum normalen Halteort in Thun Gleis 1 weitergefahren. Noch vor dem erfolgten Halt hat der Lf den Fahrdienst Spiez bzw. Thun mittels Zugfunk über die Störung verständigt. Infolge der starken Rauchentwicklung konnte der Lf die Schaltautomaten nicht überprüfen. Er forderte eine Ersatzlok an und durchlüftete in der Zwischenzeit den Maschinenraum. Die defekte Lok wurde um ca Uhr nach Gleis 727 gestellt. Zu diesem Zeitpunkt wurden weder Feuer noch Rauchentwicklung an der Lok Re bemerkt. Gemäss Aussage der Aufsicht Thun war der Stromabnehmer seit der Ankunft von Zug 135 bis zum Abstellen in Gleis 727 gesenkt. Der Lf bat die Aufsicht der BLS, die Lok gelegentlich auf allfällig auslaufendes Oel zu kontrollieren. Um ca Uhr bemerkte die Aufsicht erneut Rauch bei der Lok. Sie verständigte die Betriebsleitzentrale der BLS in Spiez und bot die Feuerwehr und den Lösch- und Rettungszug der BLS auf. Die Fahrleitung der entsprechenden Gleisgruppe wurde sofort ausgeschaltet. Das Feuer konnte in kurzer Zeit gelöscht werden. Verletzt wurde niemand. An der Lok Re entstand grosser Sachschaden. 3

4 Bild 2 Brandgeschädigte Dachpartie der Lok Re Personenschäden Beim Ereignis wurden keine Personen verletzt. 1.4 Sachschäden am Rollmaterial und an der Infrastruktur des Bahnunternehmens An der Lok Re entstanden Schäden in der Höhe von ca. Fr. 300' An den Infrastrukturanlagen entstanden keine Schäden. 1.5 Sachschäden Dritter Dritte kamen beim Ereignis keine zu Schaden. 1.6 Beteiligte Personen Lokpersonal Lokführer SBB, Division Personenverkehr, Depot Bern. 1.7 Schienenfahrzeuge Eigentümer: Triebfahrzeug: SBB AG, Division Personenverkehr, Bern Anhängelast: Cisalpino AG Zugskomposition: Spitze Lok Re Wagen Cisalpino, 32 Achsen / 396 t. Zugreihe / Bremsverhältnis: R 135% Ausgeschaltete Bremsapparate: Keine 4

5 1.8 Strassenfahrzeuge Strassenfahrzeuge waren keine am Ereignis beteiligt. 1.9 Wetter, Schienenzustand Tag, schönes Wetter, Schienen trocken Bahnsicherungssysteme Der Bahnhof Thun ist mit einer Sicherungsanlage des Typs Alcatel Elektra 2 (mit gesicherten Rangierfahrstrassen und Zwergsignalen) ausgerüstet. Die Lok des Typs Re 460 ist mit der elektronischen Sicherheitssteuerung Teloc 2000, der automatischen Zugsicherung mit Magnetfeldsonde sowie mit der Zugbeeinflussung ZUB 121 (SBB/BLS) ausgerüstet. Die Bahnsicherungssysteme haben normal funktioniert. Sie waren für das Ereignis nicht relevant Zug- und Rangierfunk Das Triebfahrzeug ist mit dem Zugfunk 88 (ZFK 88) ausgerüstet. Die Funkgespräche werden nicht aufgezeichnet. Die Funkgespräche sind für den Ereignisablauf nicht relevant Bahnanlagen Zug EC 135 ist in Thun in Gleis 1 eingefahren. Hier wurde die defekte Lok abgekuppelt und mit einem andern Triebfahrzeug nach Gleis 727 gestellt Fahrdatenschreiber Die Lok Re 460 Nr ist mit einer elektronischen Geschwindigkeitsmessanlage Hasler Teloc 2200 ausgerüstet. Die Fahrdaten werden elektronisch aufgezeichnet. Sie wurden durch die Verkehrsunternehmung ausgelesen. Die Auswertung der Fahrdaten ergab, dass der Lf unmittelbar vor dem Ereignis Höhe Signal A 328 mit einer Geschwindigkeit von 78 km/h gefahren war und danach die Geschwindigkeit für den Halt in Thun normal reduziert hatte Befunde an den Bahnfahrzeugen Die Reisezugswagen von Zug 135 sind verspätet Richtung Domodossola Milano weitergeführt worden. Sie wurden nicht näher untersucht. Die Lok Re wurde zuerst nach Spiez (Depot) und danach nach Zürich, Servicestandort Altstetten (Rollmaterial Service SBB Division Personenverkehr) überführt und da durch Beamte des Wissenschaftlichen Dienstes der Stadtpolizei Zürich (WD) untersucht. Die Untersuchungsergebnisse des WD sind im Punkt 1.17 zusammengefasst Medizinische Feststellungen In Bezug auf medizinische Beschwerden der am Unfall beteiligten Personen ist nichts bekannt Feuer Der im Dachbereich der Lok Re entstandene Brand wurde durch die Feuerwehr der Stadt Thun gelöscht. Ebenfalls aufgeboten wurde der Lösch- und Rettungszug der BLS, Standort Spiez. 5

6 1.17 Besondere Untersuchungen Arbeitsrechtliche Vorschriften: Die arbeitsrechtlichen Vorschriften des Lokpersonals wurden eingehalten. Untersuch der Lok Re durch den Wissenschaftlichen Dienst der Stadtpolizei Zürich (WD): Die Lok Re wurde durch Beamte des WD im Servicestandort Zürich Altstetten der SBB AG, Division Personenverkehr untersucht. Einige Gegenstände (insbesondere Stützisolatoren, Ueberspannungsableiter, Spannungswandler, Schallschutzisolationsmatten, Luftfilterkassetten usw.) wurden ausgebaut und am Sitz des WD näher untersucht. Die wichtigsten Untersuchungsergebnisse: Aussenansicht: An der Lok wurden bis zum Untersuch durch den WD praktisch keine Aenderungen seit dem Brand vorgenommen. Nur die vom Brand beschädigten Lüftungsgitter waren im Gang des Maschinenraums deponiert worden. Von aussen markant waren die Brandfolgen in der Umgebung des Lüftungseinlasses zur Leistungselektronik (Bild 1, 3). Die Teile der Lok unterhalb des Daches (Seitenwände) waren nur zum Teil und nur leicht durch den Brand äusserlich geschädigt. Bild 3 Brandfolgen in der Umgebung der Lüftungsgitter. Stromabnehmer: Bei der Ueberprüfung der Stromabnehmer wurden bei einem Schleifstück Kurzschlussspuren festgestellt. Sonst waren beide Stromabnehmer intakt. An den kritischen Stellen (Gelenken) waren keine Spuren eines massiven Ueberstromes erkennbar (Bild 4). Bild 4 Stromabnehmerbereich 6

7 Bild 5 Spurenbild im Lokdach: Nach dem Entfernen der Dachelemente konnten die Brandfolgen im Lokdach beurteilt werden. Das Brandspurenbild zeigte eine Massierung der Hitze im Bereich des Lüftungseinlasses zur Kühlung der Leistungselektronik. Die Schallschutzmatten (aus brandhemmendem Kunststoff) in den gelochten Schallschutzelementen aus Aluminium waren vollständig verbrannt, lediglich die äusseren Blechteile der Elemente waren nur zum Teil zusammengeschmolzen. Der Ueberspannungsableiter (Bild 6) war ursprünglich mit einem weichen Kunststoff isoliert, welcher in Folge des Brandes äusserlich glühte und weisse Asche übrig liess. Bild 6 Spurenbild im Lochdach Ueberspannungsableiter Die übrigen Elemente (Stützisolatoren, Hochspannungseinführung, Dachdurchführung und Spannungswandler) waren mit Keramik isoliert, welche durch die Hitze des Brandes zum Teil Risse aufwiesen und abgesprengt wurden. Der Hauptschalter lag bereits etwas weiter vom Brandherd beim Lüftungseinlass für die Kühlung der Leistungselektronik entfernt und zeigte bereits abnehmende Brandspuren (Bilder 7 und 8). Bild 7 Bild 8 Hauptschalter 7

8 Der Spannungswandler (Bilder 9 und 10) zeigte rundherum massive Brandspuren. Beim Anschluss oben waren starke Farbveränderungen der Kupferteile erkennbar, welche auf eine besonders hohe Hitze schliessen liessen. Es wurden alle Kupferleiter, Elemente, Anschlüsse und Metallteile der Dachkonstruktion nach elektrischen Schlussspuren abgesucht, welche bei einem Lichtbogen im Dachbereich entstehen könnten. An keiner Stelle waren jedoch äusser liche Spuren eines Lichtbogens erkennbar, welche an den metallischen Teilen bei einem Erdschluss bei diesen Elementen oder bei den Verbindungen der Elemente eindeutig zu erwarten gewesen wären. Bild 9 Starke äussere Hitzeerscheinungen am Spannungswandler Bild 10 Spannungswandler, Untersuch beim WD: Der Spannungswandler des Typs ELIN PSPW 10/V für / 200 Volt bei 16⅔ Hz der betroffenen Lok Re 460 wurde durch den WD schrittweise zerlegt und untersucht. Bei der Demontage des Sockels konnte erkannt werden, dass die Membrane zum Ausgasen eines inneren Ueberdruckes durch die dafür vorgesehenen seitlich unten angebrachten Entlastungslöcher geborsten war (Bilder 11 und 12). 8

9 Bild 11 Im Innern der Stahlkappe waren an einer Seite klare Spuren einer starken inneren Erhitzung vorhanden, auch war dort die Keramik der inneren Spulenisolation geborsten. Bei der Entnahme des inneren Teils aus der Stahlkappe konnten zwischen der Keramikisolation und einem der Blechjoche bei der Stelle des Bruches deutliche Spuren eines elektrischen Lichtbogens entdeckt werden (Bilder 13 und 14). Nach dem Abmeisseln der Keramikisolation der Spule an der vorhandenen Bruchstelle konnten an dieser Stelle massive Spuren eines Windungsschlusses mit Zerstörung der Spule und Kupfer-Perlbildung gefunden werden (Bilder 15 und 16). Auch die dem Sprung gegenüberliegende Innenseite der Stahlkappe wies Spuren eines elektrischen Lichtbogens auf (metallene Uebertragungen in Form von Schmelzperlen (Bilder 17 und 18). Geborstene Membrane (zum Ausgasen eines inneren Ueberdruckes im Spannungswandler). Bild 12 9

10 Bild 13 Spuren eines elektrischen Lichtbogens Bild 14 Bild 15 Bild 16 Zerstörte Spule 10

11 Bild 17 Innenseite der Stahlkappe mit Spuren eines elektrischen Lichtbogens Bild 18 Weitere, beim WD untersuchte Elemente: Die weiteren Elemente (Stützisolatoren, Ueberspannungsableiter, Hochspannungseinführung, Dachdurchführung, Luftfilter-Kassetten, elektrische Anschlüsse) wiesen optisch beurteilt keine deutlichen Spuren eines elektrischen Lichtbogens, von Kriechströmen oder eines allfällig vorbestandenen Defektes auf. Schallschutzelemente: Aufgrund der Untersuchung des Brandes der Re der BLS vom 14. Juli 2004 in Goppenstein beurteilt der WD die Schallschutzmatten in verschmutztem Zustand als gut brennbar. Die in den gelöcherten Schallschutz-Kassetten eingepackten Kunststoffmatten bestanden aus wabenartigem Polyurethan-Schaumstoff. Zusätzlich ist der Schaumstoff mit Partikeln vermutlich ein Melanimharz als flammhemmendes Mittel versetzt. Seit Inbetriebnahme der Lok wurden diese Matten bis in die Tiefe des Materials stark mit Eisenstaub beschichtet und waren in der Folge leicht entzündund gut brennbar. Aufgrund der Konstruktion (Befestigung der Schallschutzkassetten mittels Nieten auf dem Lokdach) können diese Matten nicht auf einfache Art ausgewechselt und gereinigt werden. 11

12 Die einfachen Brandversuche im Labor des WD zeigten, dass der Brand dieser Matten eine grosse Hitze entwickelt und sich ohne weiteres ausbreiten und zum vorliegenden Schadenbild führen kann Informationen über Organisation und Verfahren Bei Zug EC 135 (EuroCity CISALPINO Borromeo) handelt es sich um einen, im offiziellen Kursbuch veröffentlichten, Reisezug der CISALPINO AG von Basel SBB (ab 16.27h) via Bern (an/ab 17.25/39h) Thun (an/ab 17.59/18.01h) Brig (an/ab 19.11/20h) Domodossola (an 19.50h) und weiter nach Milano Verschiedenes Die UUS hat am 12. Mai 2005 einen Zwischenbericht erstellt. Das BAV hat die Empfehlung der UUS aufgenommen und SBB P (für Loks des Typs 460) sowie BLS (für Loks des Typs 465) mit Schreiben vom 13. Mai 2005 entsprechend verständigt. 2. BEURTEILUNG 2.1 Technisches - Die Lok war äusserlich nur gering brandgeschädigt. - Die Stromabnehmer wiesen keine besonderen Spuren eines massiven Ueberstroms auf. Nur am Schleifstück eines der Stromabnehmer waren Spuren eines Kurzschlusses zu erkennen. Dies lässt die Folgerung zu, dass der Kurzschlussstrom anlässlich des Ereignisses nicht sehr gross gewesen sein kann. - Das Spurenbild im Lokdach weist nicht auf einen Lichtbogen in diesem Bereich hin. Das Ereignis, welches den Folgebrand ausgelöst hat, muss ein innerer Kurzschluss (oder Fehlerstrom) im Innern eines der Elemente gewesen sein. - Im Innern des Spannungswandlers wurden Spuren eines elektrischen Lichtbogens gefunden. Ein solcher Lichtbogen erzeugte im Innern des Spannungswandlers (beim innern Anschluss der Hochspannungsseite der Spule, Eingang Hochspannung) Hitze, Druck und Gase. Durch die hohen Temperaturen des Lichtbogens (mehrere tausend Grad Celsius) schmolz teilweise das Kupfer und durch den hohen örtlichen Druck barst die Keramik. Ueber die Membrane und die Entgasungslöcher bliesen heisse Gase mit glühenden Kupferteilchen aus und entzündeten die Schallschutzelemente (stark verschmutzte Schallschutzmatten). 2.2 Betriebliches - Der Lokführer hat nach dem erfolgten Knall und der daraufhin erfolgten Hauptschalterauslösung richtigerweise ohne weiteren Einschaltversuch und mit gesenktem Stromabnehmer den Zug bis an den normalen Halteort in Thun Gleis 1 geführt (FDV 300.9, , siehe Anlage 3). - Der Lokführer hat noch während der Einfahrt in den Bahnhof Thun das BLZ Spiez über die Störung verständigt (FDV , 4.1, siehe Anlage 3). - Lokführer und Fahrdienstleiter haben sich in Bezug auf die eingeleiteten Massnamen (Kontrolle der abgestellten Lok in Gleis 727) richtig verhalten (FDV 300.9, , siehe Anlage 3). 3. SCHLUSSFOLGERUNGEN 3.1 Befunde - Die Bahnsicherungsanlagen funktionierten einwandfrei. 12

13 - Aufgrund eines nachträglich nicht feststellbaren Grundes (Konstruktionsfehler, Vibration, mechanischer Bruch etc.) entstand ein innerer Defekt an der Spule des Spannungswandlers im Bereich des innern Hochspannungsanschlusses (Eingang Hochspannung). Die resultierenden Kurzschlüsse bei den Windungen (Windungsschlüsse) pflanzten sich lawinenartig fort, bis ein Lichtbogen mit massiver örtlicher Zerstörung und grosser örtlicher Druckbildung entstand. Mit dem Ausblasen der heissen Gase durch die Entlastungslöcher (unten am Spannungswandler) gerieten glühende Kupferteilchen aus dem Spannungswandler. Durch das massive Ansaugen von Kühlluft in den daneben befindlichen Lüftern im Dachraum kam mindestens eines der heissen Teilchen auf die Schallschutzkassette und in eines der Löcher zu liegen und entzündete die darunter liegende verschmutzte Schallschutzmatte. Die ursprünglich (beim Einbau) schwer brennbare Matte, welche durch das Versetzen mit Eisenstaub nun leicht entzündbar und gut brennbar war, geriet ins Glimmen (Glimmbrand). Mit der Zeit und über den Fahrtwind beim Verschieben der Lok in Thun breitete sich der Glimmbrand aus, bis er dann in einen Vollbrand mündete. - Das am Ereignis beteiligte Personal (Lokführer SBB, Division Personenverkehr und die Aufsicht BLS) haben sich richtig verhalten. 3.2 Ursache Der Brand entstand durch einen inneren Defekt im Spannungswandler des Typs ELIN im Bereich des Hochspannungsanschlusses der Spule. Es bildete sich dort ein elektrischer Lichtbogen, welcher heisse Gase und glühende Kupferteilchen aus den Entlastungslöchern ausblasen liess. Diese glühenden Teilchen setzten die ursprünglich schwer brennbaren und nun durch den Eisenstaub leicht entzündbaren Schallschutzmatten in Brand. Der ursprüngliche Glimmbrand breitete sich mit der Zeit zu einem Vollbrand aus. 4. SICHERHEITSEMPFEHLUNGEN Die Schallschutzelemente auf den Dächern der Loks des Typs 460 und 465 sind konstruktiv so abzuändern, dass sie leicht ausgewechselt und gereinigt werden können. SBB und BLS haben im Einvernehmen mit dem BAV die nötigen Massnahmen aufgrund des Zwischenberichtes der UUS eingeleitet. Die Montage der Spannungswandlers ist zu überprüfen. Die Entlastungslöcher sollten nicht in Richtung Kühllüftungskanal gerichtet sein. Es ist zu prüfen, ob im Dachbereich der Loks des Typs Re 460/465 Branddetektoren angebracht werden sollen. Die Untersuchung wurde von Jean Gross geführt. Schlieren, 12. Januar 2006 Unfalluntersuchungsstelle Bahnen und Schiffe Jean Gross Untersuchungsleiter Fotos: Nr WD der Stadt Zürich Nr. 4 SBB Nr. 1 3, 5 und 6 UUS/grj 13

14 Anlage 1 Gleisplan Thun Halteort Zug EC 135 Abstellgleis

15 Anlage 2 Fahrdaten Zug EC 135 Bern - Thun 15

16 Anlage 3 Auszug aus den Schweizerischen Fahrdienstvorschriften FDV, (Störungen) 14.2 Verhalten bei Gefahr Grundsatz Wird an einem Zug bzw. einer Rangierbewegung Luftverlust in der Hauptleitung eine Entgleisung eine Zugtrennung eine Ladungsverschiebung eine nicht erklärbare Unregelmässigkeit im Zuglauf festgestellt, oder ein Hindernis andere den Zugverkehr gefährdende Gründe entdeckt, sind folgende geeignete Massnahmen zu ergreifen: anhalten Warnsignal einschalten Notruf aussenden allenfalls Fahrleitung ausschalten Haltsignal bei Gefahr geben parallel verlaufende Gleise sperren allenfalls Zugsammelschiene ausschalten Abklärung der Ursache Nach Abklärung der Ursache sprechen sich der Lokführer und der Fahrdienstleiter über die zu treffenden Massnahmen ab. FDV (Lokführer) 4 Schäden und Unregelmässigkeiten 4.1 Allgemeines Stellt der Lokführer Schäden oder Unregelmässigkeiten an Anlagen oder Fahrzeugen fest, hat er entsprechende Massnahmen zu treffen. Schäden oder Unregelmässigkeiten sind schriftlich der zuständigen Stelle zu melden. Haben die Schäden oder Unregelmässigkeiten direkten Einfluss auf die bevorstehende Fahrt, sind diese zusätzlich dem Fahrdienstleiter zu melden. 16