EN 14067 تطبيقات السكك الحديدية - الديناميكا الهوائية

يتكون المعيار الأوروبي "EN 14067 تطبيقات السكك الحديدية - الديناميكا الهوائية" من الأقسام الفرعية التالية المنشورة تحت نفس العنوان:

• ينطبق المعيار "EN 14067-1 الجزء 1: الرموز والوحدات" على مجال الديناميكا الهوائية لتطبيقات السكك الحديدية. يُعرّف هذا المعيار الرموز والوحدات المستخدمة في الصيغ والحسابات في مجال الديناميكا الهوائية. تشرح التعريفات الواردة في هذا المعيار الرموز وتصنف الوحدات. مع ذلك، قد لا تحمل هذه الرموز الدلالة نفسها في مجال تطبيق مختلف. لذا، ينبغي تعريف رموز إضافية وفقًا للتطبيق.

يُوفر هذا المعيار توحيدًا في الدراسات الهندسية والمحاكاة والاختبارات والوثائق في مجال ديناميكا الهواء للسكك الحديدية. وهو ينطبق عمومًا على ديناميكا الهواء لتطبيقات السكك الحديدية. ويُحدد ما يلي:

• الرموز الرئيسية (على سبيل المثال، للسرعات والضغوط والقوى والمعاملات والحقول المرجعية والكثافات)
• الوحدات الفيزيائية المقابلة
• قواعد تطبيقها في المعادلات

يسهل هذا المعيار التواصل الواضح بين المصنعين ومديري البنية التحتية ومختبرات الاختبار وهيئات الاعتماد والباحثين العاملين في مجال السكك الحديدية عالية السرعة والسكك الحديدية التقليدية وتأثيرات الرياح الجانبية وديناميكيات الأنفاق وتدفق الهواء وموجات الضغط والأحمال الديناميكية الهوائية من خلال توحيد التمثيل.

لا يتضمن هذا المعيار قيم حدودية محددة، أو إجراءات اختبار، أو متطلبات أداء؛ ويتم تناول هذه الأمور في أقسام أخرى من هذا المعيار.

يلجأ المهندسون والباحثون إلى هذا المعيار في الحالات التالية:

• عند كتابة كود المحاكاة (ديناميكيات الموائع الحسابية)
• عند الإبلاغ عن نتائج اختبارات نفق الرياح أو المدرج
• عند إعداد المواصفات الفنية أو وثائق المناقصة
• التحقق من الامتثال لمتطلبات مواصفات التوافق التقني الديناميكي الهوائي.
• يُعرّف المعيار "EN 14067-2 الجزء 2: الديناميكا الهوائية على مسار مفتوح" الظواهر الفيزيائية الخاصة بديناميكا الهواء في السكك الحديدية، ويُقدّم توصيات لتوثيق الاختبارات. يحتاج مصنّعو القاطرات إلى معرفة معامل السحب للقطارات لتوفير الطاقة المثلى لقاطراتهم. كما تحتاج شركات السكك الحديدية إلى هذه المعلومات لحساب جداول مواعيدها ومتطلبات الطاقة، وتحديد نوع أو عدد القاطرات اللازمة لمجموعة قطارات معينة، والمساعدة في قرارات شراء المعدات.

في حين أن مقاومة القطار هي عادةً المكون الأساسي للمقاومة، إلا أنه من الصعب عزلها عن المكونات الأخرى، لذلك يجب أيضًا مراعاة المصطلحات غير الديناميكية الهوائية في هذا القسم.

تُعبّر مقاومة الحركة عن نفسها بصيغة قياسية قابلة للتطبيق على جميع أنواع القطارات. علاوة على ذلك، فإن طرق القياس المستخدمة للحصول على مقاومة حركة القطار، والتي تؤدي إلى صيغة مماثلة، مُعرّفة وموصوفة في وثيقة منفصلة (WI 00256127).

يغطي معيار EN 14067-2 ما يلي:

• القطارات عالية السرعة والقطارات التقليدية
• إصدار الشهادات وتقييم مركبات السكك الحديدية.
• مديرو البنية التحتية ومسؤولو السكك الحديدية
• المركبات الأخف وزنًا (الترام، مترو الأنفاق) في الحالات ذات الصلة

تتمثل التأثيرات الديناميكية الهوائية الرئيسية التي يتم أخذها في الاعتبار في المسارات المفتوحة فيما يلي:

• ارتفاع ضغط الرأس (تغير مؤقت في الضغط يُشعر به عندما يتجاوز قطاران بعضهما البعض أو عندما يمر قطار بمحول على جانب السكة الحديدية)
• الجريان السطحي (تدفق هواء عالي السرعة يتشكل حول وخلف القطار المتحرك، مما يشكل خطراً على عمال جانب السكة أو الأجسام الخفيفة)
• خصائص تدفق اليقظة
• تغيرات الضغط التي تؤثر على الركاب (على سبيل المثال، عند فتح النوافذ أو أثناء تشغيل الأبواب)
• القوى الديناميكية الهوائية المؤثرة على الهياكل أو الأشخاص أو الأشياء السائبة بالقرب من المسارات.

يصف هذا المعيار كيف تنتج هذه التأثيرات عن سرعة القطار وشكله (تصميم المقدمة/الذيل) وخشونة السطح وهندسة الهيكل السفلي والرياح الجانبية.

• يُعرّف المعيار "EN 14067-3 الجزء 3: الديناميكا الهوائية في الأنفاق" الظواهر الفيزيائية الخاصة بديناميكا الهواء في السكك الحديدية، ويُقدّم توصيات لتوثيق الاختبارات. يُقدّم هذا المعيار نظرة عامة وصفية للظواهر الفيزيائية الأساسية الخاصة بديناميكا الهواء في السكك الحديدية عند دخول القطارات الأنفاق أو مرورها بها أو خروجها منها. كما يُسلّط الضوء على ظروف التدفق المغلق الفريدة في الأنفاق مقارنةً بالمسارات المفتوحة.
• هذا المعيار إرشادي في المقام الأول، فهو لا يحدد قيمًا حدية ملزمة، أو معايير قبول، أو إجراءات اختبار وتقييم تفصيلية. بدلاً من ذلك، يصف الديناميكا الهوائية ويقدم توصيات لتوثيق الاختبارات والقياسات. أهم الظواهر الديناميكية الهوائية التي يتناولها في الأنفاق هي:
• موجات الضغط: هذه موجات ضغط وتخلخل تتكون عندما يدخل القطار النفق ويخرج منه، وتنتشر بسرعات قريبة من سرعة الصوت.
• موجة الضغط الدقيق أو نبضة الضغط الدقيق عند مخرج النفق: هذا هو الإطلاق المفاجئ للهواء المضغوط، مما يخلق تأثيرات انفجارية مسموعة.
• تغيرات الضغط المؤقتة داخل القطار: تؤثر هذه التغيرات على راحة الركاب، وخاصة عدم الراحة في الأذن، لا سيما عندما تكون النوافذ والأبواب مفتوحة أو يكون عزل الضغط غير كافٍ.
• تأثير المكبس: يعمل الهواء الذي يزيحه القطار كالمكبس، مما يخلق تدفقًا هوائيًا طوليًا في النفق.
• زيادة مقاومة الهواء الديناميكية بسبب التدفق المقيد.
• فروق الضغط بين مداخل الأنفاق وعلى طول مسار القطار.
• التأثيرات على البنية التحتية للأنفاق: على سبيل المثال، الأحمال على بطانة النفق، وأنظمة التهوية، أو المعدات الموجودة على جانب الطريق.

يوضح هذا المعيار كيف تعتمد هذه التأثيرات على العوامل التالية:

• سرعة القطار.
• نسبة ازدحام القطارات (المقطع العرضي للقطارات / المقطع العرضي للنفق).
• طول النفق وهندسته (مسار واحد أو مسارين، نوع المدخل، وصلات العمود).
• تصميم الجزء الأمامي والخلفي للقطار وعزل الأسطح.
• طول القطار وتكوينات التقاطعات (مواجهة القطارات في الأنفاق ذات المسارين).
• يصف المعيار "EN 14067-4 الجزء 4: متطلبات وإجراءات تقييم الديناميكا الهوائية على المسارات المكشوفة" المتطلبات وإجراءات الاختبار وأساليب التقييم ومعايير القبول لمركبات السكك الحديدية العاملة على المسارات المكشوفة. كما يوفر متطلبات وأساليب تقييم لتغيرات الضغط وتأثيرات تدفق الرياح على طول المسار. ويتناول هذا المعيار أساليب تقييم قوة التشغيل، بالإضافة إلى ظروف التحميل على مكونات البنية التحتية الناتجة عن تغيرات الضغط وتأثيرات تدفق الرياح الناجمة عن القطارات. ويقترح المعيار أيضًا تجهيزات اختبار لتقييم انتفاخ الحصى في المسارات ذات الحصى.

لا تنطبق هذه المتطلبات إلا على مركبات أنظمة السكك الحديدية الثقيلة التي تتجاوز سرعتها القصوى 160 كم/ساعة، ولا تنطبق على أنظمة السكك الحديدية الأخرى. وينطبق هذا المعيار على جميع مركبات السكك الحديدية والبنية التحتية ذات المسارات المفتوحة التي يتراوح عرض مسارها الاسمي بين 1435 مم و1668 مم.

يمكن أن يكون للتأثيرات الديناميكية الهوائية الناتجة عن القطار التأثيرات التالية:

• عمال السكك الحديدية والركاب على الأرصفة (سرعات تدفق الهواء).
• الأشياء الموجودة على جانب الطريق والهياكل الخفيفة (مثل الحطام المتناثر، واللافتات، ومظلات الإضاءة).
• البنية التحتية الثابتة على طول المسار (مثل حواجز الضوضاء، ودعامات معدات المسار العلوية، وحواف المنصة).
• انتقالات الضغط (ضربة ضغط الرأس التي تحدث عندما تمر القطارات ببعضها البعض أو بنقاط ثابتة).
• الأحمال الديناميكية الهوائية على الهياكل والأشخاص بالقرب من السكة الحديدية.

تنطبق هذه المواصفة على:

• القطارات عالية السرعة (عادة ما لا تقل سرعتها عن 200 كم/ساعة، حيث تعتبر الديناميكا الهوائية ذات أهمية قصوى).
• قطارات الركاب والبضائع التقليدية.
• تصميمات المركبات الجديدة، أو التعديلات، أو الموافقات النوعية.
• تقييمات امتثال البنية التحتية.

يتوافق هذا المعيار مع متطلبات المواصفات الفنية للتوافق التشغيلي للسكك الحديدية عالية السرعة والسكك الحديدية التقليدية في الاتحاد الأوروبي.

• يصف المعيار "EN 14067-5 الجزء 5: متطلبات وإجراءات تقييم الديناميكا الهوائية في الأنفاق" متطلبات الديناميكا الهوائية، وإجراءات الاختبار، وأساليب التقييم، ومعايير القبول لمركبات السكك الحديدية العاملة في الأنفاق. ويتناول هذا المعيار تغيرات ضغط الديناميكا الهوائية، والأحمال، وتكوين موجات الضغط الدقيقة، وغيرها من الاعتبارات الديناميكية الهوائية المتوقعة في تشغيل الأنفاق. كما يوفر متطلبات التصميم الديناميكي الهوائي لمركبات السكك الحديدية والأنفاق لأنظمة السكك الحديدية الثقيلة. وتنطبق هذه المتطلبات على أنظمة السكك الحديدية الثقيلة فقط.

يضمن هذا المعيار التشغيل الآمن والمريح لمركبات السكك الحديدية في بيئات الأنفاق من خلال التحكم في التأثيرات الديناميكية الهوائية الناتجة عن الأشكال الهندسية الضيقة. ويركز على الظواهر الخاصة بالأنفاق وتأثيراتها على ما يلي:

• راحة الركاب والطاقم (عدم الراحة السمعية بسبب تغيرات الضغط، انسداد الأذن).
• السلامة الهيكلية ومقاومة تسرب المياه للقطار (أحمال الضغط على هيكل العربة والنوافذ والأبواب).
• البنية التحتية للأنفاق (التبطين، والتهوية، والمعدات الثابتة، والأحمال على محطات الأنفاق).
• عمال الطرق وموظفو الصيانة داخل الأنفاق.
• التأثيرات البيئية خارج النفق (على سبيل المثال، موجات الضغط الصغيرة أو دوي الصوت عند المداخل).
• التوافق في الحالات التي تتشارك فيها القطارات فائقة السرعة الأنفاق مع حركة المرور التقليدية.

تنطبق هذه المواصفة على:

• السكك الحديدية فائقة السرعة (حيث تكون الآثار أشدّ وطأة).
• السكك الحديدية التقليدية في أنفاق طويلة.
• التصاميم الجديدة، والتعديلات، والموافقات النوعية، وفحوصات الامتثال للمسار.
• الامتثال لمواصفات قابلية التشغيل البيني التقنية للاتحاد الأوروبي لأنظمة السكك الحديدية عالية السرعة والتقليدية.
• يصف المعيار "EN 14067-6 الجزء 6: متطلبات وإجراءات اختبار تقييم مقاومة الرياح الجانبية" إرشادات تقييم مقاومة خطوط السكك الحديدية للرياح الجانبية. ينطبق هذا المعيار على جميع عربات الركاب والقاطرات وعربات الطاقة (بسرعة قصوى تتراوح بين 140 كم/ساعة و360 كم/ساعة) وعربات الشحن (بسرعة قصوى تتراوح بين 80 كم/ساعة و160 كم/ساعة) وعلى مسارات بعرض يتراوح بين 1435 مم و1668 مم. بالنسبة لعربات الركاب والقاطرات وعربات الطاقة التي تتراوح سرعتها القصوى بين 250 كم/ساعة و360 كم/ساعة، يُشترط إثبات ثباتها في مواجهة الرياح الجانبية. لا ينطبق هذا المعيار على قطارات النقل الخفيف وقطارات النقل الحضري.

يركز هذا المعيار على ما يلي:

• القوى والعزوم الديناميكية الهوائية الناتجة عن الرياح المائلة (الرياح الجانبية، زوايا الانحراف).
• خطر الانقلاب (فقدان السيطرة على العجلات، وارتفاع العجلات المواجهة للريح).
• خروج القطار عن مساره بسبب قوى جانبية مفرطة.
• التوافق مع البنية التحتية (فئات التعرض للسكك الحديدية، والأجزاء المعرضة للرياح).

تنطبق هذه المواصفة على:

• جميع مركبات الركاب، والقاطرات، وعربات الطاقة، والوحدات المتعددة.
• القطارات فائقة السرعة، وقطارات الركاب التقليدية، وفي الحالات ذات الصلة، بعض مركبات الشحن.
• تصاميم جديدة، وتعديلات، وموافقات على النوع، وتقييمات خاصة بالمسار.
• الامتثال لمواصفات التشغيل البيني التقني للسكك الحديدية عالية السرعة والسكك الحديدية التقليدية في الاتحاد الأوروبي.

يغطي هذا المعيار المركبات التي تعمل على مسارات مفتوحة (باستثناء الأنفاق والجسور أو الأجزاء المحمية في بعض الحالات، ما لم ينص على خلاف ذلك).

• يتناول المعيار "EN 14067-7 الجزء 7: أساسيات إجراءات اختبار إطلاق الصابورة من القطارات" المواضيع التالية:
• الجوانب الاقتصادية لتوقعات الصابورة.
• مقارنة بين الطرق المستخدمة في فرنسا وإسبانيا لمركبات السكك الحديدية.
• أساليب تقييم البنية التحتية.
• مراجعة الأدبيات الموجودة.
• الخطوات التالية والتوصيات المتعلقة بالتوحيد القياسي والبحث.

يُقدّم هذا المعيار إرشاداتٍ إرشادية ومعلوماتٍ أساسية لتطوير وتنفيذ وتفسير إجراءات الاختبار المتعلقة بتفجير الحصى الناتج عن القطارات. ولا يُحدّد هذا المعيار قيمًا حدية ملزمة، أو معايير قبول، أو طرق اختبار إلزامية.

باختصار، أهداف هذا المعيار هي كما يلي:

• لتوحيد الفهم والنهج في جميع أنحاء أوروبا.
• لدعم التقييم المتسق لمركبات السكك الحديدية والبنية التحتية.
• لتسهيل مقارنة نتائج الاختبارات التي تم الحصول عليها من طرق/دول مختلفة.

على مدى سنوات عديدة، دأبت مؤسستنا، بفضل كوادرها المؤهلة وذات الخبرة، على فهم احتياجات عملائها، وتوفير خدمات الاختبار المتقدمة التي تتطلبها، ومساعدتهم في إنشاء أنظمة الإدارة وتطبيقها وتحسينها. وفي هذا الإطار، نقدم أيضًا خدمات الاختبار وفقًا لمعيار EN 14067.