Schlussbericht. Der Unfalluntersuchungsstelle Bahnen und Schiffe

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1 Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation U V E K Département fédéral de l Environnement, des Transports, de l Energie et de la Communication E T E C Dipartimento federale dell Ambiente, dei Trasporti, dell Energia e delle Comunicazioni A T E C Federal Department of the Environment, Transport, Energy and Communications E T E C Unfalluntersuchungsstelle Bahnen und Schiffe U U S Reg. Nr Schlussbericht Der Unfalluntersuchungsstelle Bahnen und Schiffe Über den Lokbrand Re bei Zug 2401 Bern-Brig 3917 Goppenstein VS von Mittwoch, 14. Juli 2004, Uhr Telephon Telefax Adresse +41 (0) (0) markus.beer@gs-uvek.admin.ch Bundeshaus Nord +41 (0) CH-3003 Bern

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 des vorliegenden Berichtes 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 Mittwoch, 14. Juli 2004 um ca Uhr kam es in Goppenstein VS zu einem Lokbrand. Die Lok Re 465 des Schnellzuges Bern-Brig löste kurz vor der Ausfahrt aus dem Lötschbergtunnel um Uhr, einen Kurzschluss mit unbekannter Ursache aus. Dies führte im Bereich des Lokdaches zu einem Brand. Mit gesenktem Stromabnehmer und mit Schwung konnte die Zugskomposition problemlos aus dem Tunnel bis in den Bahnhof Goppenstein fahren. Zur Brandbekämpfung wurde unverzüglich die Feuerwehr Lötschental VS aufgeboten. 0.2 Untersuchung Die Unfalluntersuchungsstelle (UUS) wurde von der BLS nicht über das Ereignis verständigt. Die Kantonspolizei Wallis informierte die UUS über das Ereignis. Die Rückfrage bei der BLS Lötschbergbahn ergab die Notwendigkeit einer Untersuchung. Im Laufe des Nachmittags wurde die schadhafte Lok in die BLS Werkstätte nach Spiez überführt. Der Unfalluntersuchungsleiter der UUS rückte gegen Abend nach Spiez aus, um eine erste Grobanalyse vorzunehmen. 1. FESTGESTELLTE TATSACHEN 1.1 Vorgeschichte Nach den Aussagen des Lokführers verlief die Zugsvorbereitung ohne Probleme. Alle Bremsen und die Sicherheitseinrichtungen waren eingeschaltet und funktionierten einwandfrei. An der Lok Re 465 waren keine technischen Probleme bekannt. Auch während der Zugsvorbereitung waren keine Schwierigkeiten aufgetreten. Die Hauptbremsprobe vor dem ersten Zug wurde vorschriftsgemäss durchgeführt. Die Zugskomposition bestand aus einem EW IV Pendelzug, wobei an der Spitze ein Zweiermodul eingereiht war und dadurch die Lok ferngesteuert wurde. 1.2 Fahrverlauf Nach den Angaben des Lokführers verlief die Fahrt von Bern (Abfahrt um Uhr) bis zum Kurzschluss im Lötschbergtunnel störungsfrei. Den Kurzschluss auf der Höhe des Spurwechsels Goppenstein (Bahn-km ca ) habe er als lauten Knall wahrgenommen. Dabei geschah folgendes: - Der Hauptschalter schaltete aus. - Die Fahrleitungsspannung fiel aus. - Die Permanentmagnet-Schienenbremse (PMS) senkte sich. Seite 2 von 24

3 Reaktion Lokführer: - Stromabnehmer tief. - PMS gehoben. - Verbindungsaufnahme via Funk mit dem Fahrdienst Goppenstein (Spannungsausfall wurde bestätigt). - Mitteilung gemacht: Einfahrt in den Bahnhof Goppenstein mit Schwung (Fahrstrasse war eingestellt). Nach vollzogenem Halt: - Information durch Fahrdienst Goppenstein: Fahrdrahtspannung wieder vorhanden, Lok wieder einschalten. - Am Diagnose Bildschirm keine Störungsmeldung vorhanden. - Kontrollblick in den Rücksehspiegel (alles in Ordnung). - Lok ohne Probleme wieder eingeschaltet. - Im nächsten Schritt wollte der Lf noch den Stromabnehmer der Lok auf mögliche Schäden kontrollieren. Dazu kam es nicht. - Auf dem Diagnosebildschirm des Bt wurde die Störungsmeldung angezeigt, dass auf der Lok die autom. Brandmeldeanlage angesprochen hatte. - Sofort die Lok ausgeschaltet. - Auf dem Weg zur Lok, war bereits eine starke Rauchentwicklung im Dachbereich sichtbar. - Dem herbeigeeilten Fahrdienstleiter sagte der Lf, dass sofort die Feuerwehr aufgeboten werden muss. 1.3 Personenschäden Keine. 1.4 Sachschäden am Rollmaterial Sachschaden an der Lok Re : CHF 539` Sachschäden an der Infrastruktur Keine. 1.6 Sachschäden Dritter Keine. 1.7 Beteiligte Personen Lokführer Lokführer SBB Seite 3 von 24

4 Weitere Beteiligte - Fahrdienstleiter Goppenstein - Feuerwehr Lötschental - Betriebswehr, LRZ BLS - Kantonspolizei Wallis 1.8 Schienenfahrzeuge Lokomotive: Re Eigentümerin: BLS Lötschbergbahn AG Genfergasse 11 CH-3001 Bern Anhängelast: IC-Bt (bedient) A EW IV (Lok Re 465) D (ex SNCF) (2) A EW IV WRm (4) B EW IV IC- Bt Eigentümerin: Schweizerische Bundesbahnen AG Division Personenverkehr Hochschulstrasse 6 CH-3001 Bern Zugdaten: 2401 (Bern-Brig) Zugreihe R Bremsverhältnis 135 % V max. 160 km/h Gewicht 544 t Achsen 44 Länge 290 m 1.9 Wetter Schönes und trockenes Wetter Lichtverhältnisse im Lötschbergtunnel Keine Beleuchtung 1.11 Luftfeuchtigkeit im Lötschbergtunnel Nach Angaben des Lokführers war keine erhöhte Luftfeuchtigkeit feststellbar Bahnsicherungssysteme Die Bahnsicherungssysteme funktionierten störungsfrei. Seite 4 von 24

5 1.13 Funkverkehr Die Kommunikation zwischen Lokführer und dem Fahrdienst Goppenstein erfolgte über den VZFK 90. Die Gespräche werden bei der BLS aufgezeichnet, sind aber für das Ereignis nicht relevant Bahnanlagen Ereignisstelle Im doppelspurigen Lötschbergtunnel bei der Spurwechselstelle Goppenstein Fahrdaten Die Kontrolle der Fahrdaten ergab, dass die Zugführung zu keinen Beanstandungen Anlass gab und somit korrekt erfolgte. Aufgrund des Ereignisses wurde auf eine Detailauswertung verzichtet (siehe Anlage 5.2) Befunde am Rollmaterial Nach den Angaben des Lokführers waren an der Zugskomposition keine technischen Probleme bekannt. Alle Bremsen und die Sicherheitseinrichtungen waren eingeschaltet und funktionierten einwandfrei. Die Fahrt bis zum Ereignis verlief störungsfrei Medizinische Feststellungen Beim Lokführer waren keine Hinweise in Bezug auf medizinische Beschwerden vorhanden Feuer Die Lok Re geriet nach einem Überschlag im geschlossenen Dachraum in Brand. Zur Brandbekämpfung wurde unverzüglich die Feuerwehr Lötschental aufgeboten Besondere Untersuchungen Ablauf der Untersuchungen 14. Juli 2004: - Erste Besichtigung der Brand geschädigten Lok in der BLS Werkstätte Spiez. - Das Lokdach mitsamt den elektrischen Komponenten erlitt durch den Brand nahezu einen Totalschaden. - Zur Ermittlung der Brandursache musste der wissenschaftliche Dienst der Stadtpolizei Zürich (WD) aufgeboten werden. 16. Juli 2004: - Bundesamt für Verkehr (BAV-rm) über das Ereignis informiert. - Untersuchung der Brand geschädigten Lok durch die UUS und den WD in der BLS Werkstätte Spiez. - Den Primärspannungswandler ELIN ausgebaut und zum WD nach Zürich transportiert. 22. Juli 2004: - Die SBB, Division Personenverkehr (Abteilung Technik) telefonisch über das Ereignis informiert. 28. Juli 2004: - Besprechung mit den SBB, Abteilung Technik, betr. des Ereignisses. Fotosatz über die Brand geschädigte Lok abgegeben. Seite 5 von 24

6 30. Juli 2004: - Primärspannungswandler ELIN beim WD in Zürich unter Mithilfe der UUS zerlegt. - Kontakte zur Firma ELIN in Wien aufgebaut. 31. Juli 2004: - Die beiden Überspannungsableiter im Lokdach demontiert und zur UUS überführt. 03. August 2004: - Die beiden Überspannungsableiter im Labor der ABB in Wettingen geprüft und anschliessend der BLS Werkstätte Spiez übergeben. - Stützisolator beim Anschluss des Primärspannungswandlers ELIN ausgebaut und zur UUS überführt. 06. August 2004: - Stützisolator bei der ABB Richard in Murgenthal untersucht. 11. August 2004: - Lokdach wurde zwischenzeitlich zur WINPRO nach Winterthur überführt. Aufgrund der bisherigen Erkenntnisse wurde das Lokdach durch die UUS und den WD erneut untersucht Bombardier Transportation Auftraggeber UUS In Zusammenarbeit mit Bombardier, ABB und der UUS wurden folgende Positionen untersucht: - 2 Überspannungsableiter - 1 Spannungswandler - 1 Hochspannungschütz mit Löschglied - 1 Erdungstrenner mit Hauptschalter - 1 Stützisolator - 1 Dachdurchführung Im Bericht vom 30. September 2004 Dabei wurden auch folgende Bauteile im Hochspannungslabor der ABB auf ihre Spanungsfestigkeit geprüft: - 3 Sützisolatoren - 1 Dachdurchführung dachraumseitig. Zweck dieser Untersuchungen war es, die Ursache des Erdschlusses herauszufinden, um mit entsprechenden Massnahmen ähnliche Schadensfälle zu verhindern. Die Untersuchung bestätigte, dass der Brand durch einen Überschlag im Dachraum ausgelöst worden war. Die im Dachraum montierten Hochspannungselemente wiesen keine Schwachstellen auf. Trotz intensiven Untersuchungen, konnte die Ursache des Erdschlusses nicht gefunden werden. Im Bericht Bombardier vom 30. September 2004 sind die durchgeführten Untersuchungen dokumentiert Wissenschaftlicher Dienst der Stadtpolizei Zürich Auftraggeber UUS Die Untersuchungen des WD konzentrierten sich auf folgende Punkte: Seite 6 von 24

7 - Spurenkundliche Mithilfe bei der Untersuchung - Untersuchung der Kunststoffmatten in den Schallschutz-Kassetten - Untersuchung der elektrischen Schlussstellen - Untersuchung des Spannungswandlers ELIN - Brandablauf An gemeinsamen Sitzungen (WD, Bombardier, ABB und UUS) wurde laufend über den Stand der Untersuchungen informiert. In der Zusammenfassung des Untersuchungsberichts, kommt der WD zu folgendem Egebnis: - Ein uns bisher unbekannter, elektrisch nicht isolierender Fremdgegenstand im vorderen Bereich des Lokdaches der Re oder eine elektrisch nicht isolierende Verschmutzung entlang der Isolatoroberfläche führte zu einem Erdschluss des 15 kv- Netzes zu metallenen Teilen des Daches. - Dieser Erdschluss ist spurendkundlich durch die einzig an dieser Stelle gefundenen e- lektrischen Schlussstellen belegt und deckt sich mit den Aufzeichnungen des von den Unterwerken festgestellten einzelnen Kurzschlusses. - Der Erdschluss hatte eine Grössenordnung von 25 ka Spitzen bei 15 kv Effektivwerten während 0,1 Sekunden. Mindestens eines der heissen, vom Lichtbogen dieses Erdschlusses abgeschmolzenen Metallteilchen, angesogen durch den nahegelegenen und laufenden Lüfter, verfing sich in einem der Löcher in den Schallschutz-Kassetten. - Die in den gelöcherten Schallschutz-Kassetten eingepackten Kunststoffmatten bestanden aus wabenartigem Polyurethan-Schaumstoff, versetzt mit Triazine (2-Ethyl-4- Methylimidozole), einem flammhemmenden Mittel. Diese Matten waren jedoch seit der Inbetriebnahme vor ca 10 Jahren, bis in die Tiefe des Materials, stark mit Eisenstaub beschichtet und in der Folge leicht entzündbar und gut brennbar. - Die Matte kann konstruktionsbedingt, aufgrund der Befestigung der Schallschutz- Kassetten mittels Nieten auf dem Lokdach, nicht auf einfache Art gereinigt oder ausgewechselt werden. - Unsere einfachen Brandversuche mit solchen verschmutzten Matten zeigten, dass sich der Brand ohne weiteres ausbreiten und zum vorliegenden Schadenbild führen konnte Expertise der BKW über den Brand an der Lokomotive Re Auftraggeber: BLS Lötschbergbahn AG Die Expertise der BKW FMB Energie AG vom Brandfall an der Dachanlage wurde auf Grund der Fotodokumente und des Betriebstagebuches von der zentralen Leitstelle durchgeführt. Vier Hypothesen wurden mit Hilfe von EMTB-Simmulationen studiert: - Aussenüberschlag am Stützisolator - Überschlag im Spannungswandler - Fehlauslösung des Schalters in der Shunt-Anlage - Umbruch der Erdverbindung am Widerstand in der Shunt-Anlage Seite 7 von 24

8 Die BKW kommt in ihrer Expertise vom 11. März 2005 zum Schluss: - Aus unseren heutigen Kenntnissen ist die wahrscheinliche Ursache der Störung im Tunnel und des Brandes im Bahnhof Goppenstein auf den Umbruch der Widerstand- Erdverbindung in der Shunt-Anlage zurückzuführen Expertise der BKW über die Abmessung der Isolationsabstände an der Dachanlag der Lok Typ Re Auftraggeber: BLS Lötschbergbahn AG Sämtliche Dachelemente wurden hinsichtlich Abmessung der Isolationsabstände untersucht. Schlussfolgerung der BKW vom 21. April 2005: - Die Isolationsabstände der aktiven Teile mit den geerdeten Teile an der Dachanlage der Lok Re 465 sind grösser als der Mindestabstand gegen Erde nach DIN VDE Es werden deshalb keine Isolationsprobleme von den Isolationsabständen erwartet Untersuchung der ENOTRAC von Brandschutzmassnahmen im Dachraum Auftraggeber: BLS Lötschbergbahn AG In dieser Untersuchung ging es nicht darum die effektive Ursache des Brandes herauszufinden. Untersucht wurden die relevanten nichtmetallischen Komponenten im Dachbereich bezüglich ihrer Eignung und ihres Brandverhaltens. Im Bericht vom 23. November 2005 wurden Verbesserungsmassnahmen aufgezeigt und bezüglich Wirksamkeit, technischer Machbarkeit und Kosten beurteilt Arbeits- und Ruhezeit Keine Beanstandungen Information über Organisation und Verfahren Beim Zug 2401 handelte es sich um einen im offiziellen Fahrplan veröffentlichten Schnellzug Bern-Brig. Fahrplanmässige Abfahrt in Bern um Uhr Verschiedenes Durchgeführte Sanierungsmassnahmen - Im Dachraum wurden alle gelöcherten Schallschutzkassetten mit eingelegten Kunststoffmatten ersatzlos entfernt - Dach-Luftansauggitter: Die entzündbaren MIO-Filter wurden durch Aluminium WAVE Dachfilter ersetzt. 2. BEURTEILUNG 2.1 Technischer Zustand des Rollmaterials Am Rollmaterial waren keine technischen Mängel bekannt. An der Lok Re 465 waren bis zum Ereignis keine technischen Probleme aufgetreten. Alle Bremsen sowie die Sicherheitseinrichtungen waren eingeschaltet und funktionierten einwandfrei. 2.2 Technischer Zustand der Bahnanlagen Die Bahnanlagen funktionierten störungsfrei. Seite 8 von 24

9 2.3 Externe Untersuchungen - Die externen Untersuchungen bestätigten, dass an der Lok Re keine Konstruktionsfehler im Dachraum festgestellt wurden. - Die elektrischen Komponenten weisen keine Schwachstellen auf. - Die Isolationsabstände der aktiven Teile mit den geerdeten Teile an der Dachanlage der Lok Re 465 sind grösser als der Mindestabstand gegen Erde nach DIN VDE Schadensbild Im Dachraum wurden Spuren von Lichtbögen festgestellt. Am gehobenen Stromabnehmer sind ebenfalls Spuren der hohen Kurzschlussströme festgestellt worden. Die Lichtbögen und der anschliessende Brand führten zu beträchtlichen Sachschäden an der elektrischen Ausrüstung: - Primärspannungswandler ELIN - Vakuum-Hauptschalter BVAC - Durchführungsisolatoren - Stützisolatoren - Gleichspannungsschutz 3 KV Aufgrund der Untersuchungen konnte die Zündquelle der entstandenen Lichtbögen nicht ermittelt werden. Aufgrund der Spurenbilder wurden folgende Hypothesen aufgestellt: - Ein elektrisch nicht isolierender Fremdgegenstand im vorderen Bereich des Lokdachs - Verschmutzungen entlang der Isolatoroberflächen - Die klimatischen Verhältnisse im Lötschbergtunnel, sowie eine Konzentation von zb. Bremsstaubpartikeln könnte möglicherweise zu einer Ionisierung der Dachraumluft geführt haben. 2.5 Betriebliches Der Lokführer hatte nach erfolgtem Knall (Kurzschluss) im Lötschbergtunnel, der auch zu einem Spannungsausfall in der Fahrleitung führte, : - den Stromanehmer gesenkt, - die PMS gehoben, - Verbindung mit dem Fahrdienst Goppenstein aufgenommen, - den Zug mit gesenktem Stromabnehmer in den Bahnhof Goppenstein geführt. Seine Handlungsweise war überlegt und korrekt. Auch der Fahrdienstleiter hatte sich in Bezug auf die eingeleiteten Massnahmen korrekt verhalten. 3. SCHLUSSFOLGERUNGEN 3.1 Befunde - Das am Ereignis beteiligte Personal hatte sich korrekt verhalten. - Die auf der Lok Re installierte automatische Brandmeldeanlage hatte korrekt angesprochen. - Die Netzaufzeichnungen registrierten einen Kurzschlussstrom von 25.7 ka, t = 100 ms. Seite 9 von 24

10 - An der Lok Re 465 wurden keine Konstruktionsfehler oder Schwachstellen an den e- lektrischen Koponenten festgestellt. - Aus spurenkundlicher Sicht hatte sich der Erdschluss im Lokdach ereignet. - Die Zündquelle konnte nicht genau ermittelt werden. - Der Verschmutzungsgrad der Dachisolatoren könnte durch die klimatischen Verhältnisse im Lötschbergtunnel, einen Überschlag im Lokdach begünstigt haben. - Ein elektrisch nicht isolierender Fremdgegenstand könnte auch zu einem Überschlag im Lokdach geführt haben. - Die in den gelöcherten Schallschutz-Kassetten eingelegten Kunststoffmatten waren stark mit Eisenstaub beschichtet und in der Folge leicht entzündbar und gut brennbar. - Brandversuche zeigten, dass ein abgeschmolzenes Metallteichen die Kunststoffmatten leicht entzünden liess. 3.2 Ursache Die Brandursache im Dachraum der Lok Re konnte nicht ermittelt werden. Eine mögliche Ursache lässt sich wie folgt begründen: - Der registrierte Erdschluss von 25.7 ka während 100 ms führte zu einem Lichtbogen. Die verschmutzten Kunststoffmatten liessen sich dadurch leicht entzünden, was zur Brandauslösung geführt haben könnte. - Der Verschmutzungsgrad der Stützisolatoren und der Dacheinführungen könnte einen wesentlichen Einfluss auf das Entstehen der elektrischen Entladungen gehabt haben. 4. SICHERHEITSEMPFEHLUNGEN a) Gemäss der ENOTRAC AG sind Isolatoren im Dachinnenraum nicht einzufetten. Staubpartikel haften sehr leicht am Silikonfett, dadurch wird das Risiko von Überschlägen erhöht. Diese Massnahme ist von der BLS bereits umgesetzt. b) Der Verschmutzungsgrad des Dachraumes sämtlicher Lokomotiven Re 465, ist in regelmässigen Abständen zu kontrollieren und zu dokumentieren. 5. ANLAGEN 5.1 Bilder der Brand geschädigten Lok Re Fahrdaten von Zug Kandersteg-Goppenstein (1 Min. Intervall) - Kandersteg-Goppenstein (1.000 km Intervall) - Lötschbergtunnel ca. ab Block 41 P/Q-Goppenstein (20 Sek. Intervall) - Lötschbergtunnel ca. ab Block 41 P/Q-Goppenstein (0.500 km Intervall) Seite 10 von 24

11 Die Untersuchung wurde vom Untersuchungsleiter Markus Beer geführt. Bern, Unfalluntersuchungsstelle Bahnen und Schiffe UUS Markus Beer Seite 11 von 24