EN 12663 Bahnanwendungen – Strukturelle Anforderungen an Wagenkästen von Schienenfahrzeugen

Die europäische Norm „EN 12663 Bahnanwendungen – Strukturelle Anforderungen an Wagenkästen von Schienenfahrzeugen“ besteht aus den folgenden, unter gleichem Titel veröffentlichten Unterabschnitten:

• Die Norm „EN 12663-1 Teil 1: Lokomotiven und Reisezugwagen (und alternative Verfahren für Güterwagen)“ soll eine einheitliche Grundlage für die Konstruktion von Fahrzeugkästen bieten. Die Belastungsanforderungen für die Konstruktion und Prüfung von Fahrzeugkästen basieren auf bewährten Erfahrungen, die durch die Auswertung experimenteller Daten und veröffentlichter Informationen unterstützt werden. Ziel dieser Norm ist es, dem Lieferanten die Freiheit zu geben, seine Konstruktion zu optimieren und gleichzeitig die erforderlichen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.

Die konstruktive Gestaltung von Wagenkästen für Schienenfahrzeuge hängt von den Belastungen und den Werkstoffeigenschaften ab. Ziel dieser Norm ist es, eine einheitliche Grundlage für die konstruktive Gestaltung von Wagenkästen zu schaffen.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Schienenfahrzeug: Die tragende Hauptstruktur, der Wagenkasten über den Aufhängungseinheiten, umfasst alle Komponenten, die der Struktur direkt Festigkeit, Steifigkeit und Stabilität verleihen. Mechanische Ausrüstung und andere Anbauteile zählen nicht zum Wagenkasten, die daran befestigten Teile hingegen schon.
• Geräteanbindung: Das Verbindungselement, das das Gerät mit der Fahrzeugkarosserie und der jeweiligen örtlichen tragenden Infrastruktur bzw. dem Rahmen verbindet.

Das Koordinatensystem ist in der Norm dargestellt. Die positive Richtung der x-Achse (entspricht der Längsachse des Fahrzeugaufbaus) zeigt in Fahrtrichtung. Die positive Richtung der z-Achse (entspricht der Hochachse des Fahrzeugaufbaus) zeigt nach oben. Die y-Achse (entspricht der Querachse des Fahrzeugaufbaus) liegt in der Horizontalebene und vervollständigt das rechtshändige Koordinatensystem.

Die strukturellen Anforderungen dieser Norm lauten wie folgt: Schienenfahrzeugkästen müssen den maximalen Belastungen standhalten, die ihren Betriebsanforderungen entsprechen, und die erforderliche Lebensdauer mit einer ausreichenden Wahrscheinlichkeit unter normalen Betriebsbedingungen gewährleisten. Die Fähigkeit des Schienenfahrzeugkastens, die erforderlichen Belastungen ohne bleibende Verformung oder Bruch zu tragen, muss durch Berechnung oder Prüfung gemäß dem in dieser Norm enthaltenen Verifizierungsprogramm nachgewiesen werden. Die Bewertung sollte auf folgenden Kriterien basieren:

• Außergewöhnliche Belastung, die die maximale Belastung definiert, die ausgehalten werden muss und bei der ein vollständiger Betriebszustand erreicht wird
• Der in dieser Norm definierte Sicherheitsspielraum ist so bemessen, dass die außergewöhnliche Belastung deutlich überschritten wird, bevor es zu einem katastrophalen Bruch oder Einsturz kommt.
• Betriebs- oder zyklische Belastungen werden für die angegebene Lebensdauer ohne Beeinträchtigung der strukturellen Sicherheit aufrechterhalten
• Belastungen durch Aufgleisen und Bergungsvorgänge ohne katastrophalen Ausfall.

Daten, die die erwarteten Betriebsbedingungen beschreiben, sollten Teil der Spezifikation sein. Aus diesen Daten sollten alle signifikanten Lastfälle in Übereinstimmung mit den Abnahmekriterien definiert werden. Gegebenenfalls sollten die hier definierten Härtekriterien Teil der Spezifikation sein. Die Anforderungen dieser Norm basieren auf der Verwendung metallischer Werkstoffe, und die in dieser Norm definierten Anforderungen gelten nur für diese Werkstoffe. Bei Verwendung anderer (nichtmetallischer) Werkstoffe sollten die Grundprinzipien dieser Norm ebenfalls angewendet und entsprechende, die Leistung dieser Werkstoffe repräsentierende Daten verwendet werden.

Für die Anwendung dieser Norm werden alle Schienenfahrzeuge in Kategorien eingeteilt. Die Einteilung in die verschiedenen Kategorien von Schienenfahrzeugen basiert ausschließlich auf den strukturellen Anforderungen der Wagenkästen. Die Kunden sind für die Festlegung der Kategorie ihrer Schienenfahrzeuge verantwortlich. Die Kunden können bei der Wahl der Kategorie unter Berücksichtigung der Manövrierbedingungen und der Systemsicherheitsmaßnahmen variieren. Dies ist zu erwarten und stellt keinen Widerspruch zu dieser Norm dar.

Aufgrund ihrer einzigartigen Struktur und unterschiedlichen Konstruktionsziele werden drei Hauptgruppen unterschieden: Lokomotiven, Personenwagen und Güterwagen. Diese drei Gruppen lassen sich je nach ihren strukturellen Anforderungen weiter unterteilen. Die Kategorien für Güterwagen sind der EN 12663-2 entnommen.

• Die Norm „EN 12663-2 Teil 2: Güterwagen“ beschreibt die Mindestanforderungen an die Konstruktion von Güterwagenkästen und zugehöriger Sonderausrüstung wie Dächer, Seiten- und Stirnwände, Türen, Stützen, Befestigungen und Anschlüsse. Sie beschreibt außerdem spezielle Anforderungen an Güterwagenkästen, wenn der Wagen mit crashsicheren Stoßfängern ausgestattet ist.

Diese Norm definiert die von Fahrzeugkarosserien und Sonderausrüstungen getragenen Lasten, gibt Materialdaten an, spezifiziert deren Verwendung und stellt die Grundsätze und Methoden bereit, die für die Konstruktionsüberprüfung durch Analyse und Prüfung verwendet werden sollen.

Für diese Designvalidierung stehen zwei Methoden zur Verfügung:

• Basierend auf Belastungen, Prüfungen und Kriterien, die auf den bisher in den UIC-Regeln verwendeten Methoden basieren und nur für Fahrzeugkästen aus Stahl gültig sind
• Sie basiert auf der in EN 12663-1 beschriebenen Methode zur Auslegung und Bewertung von Fahrzeugkästen. Die für dieses Verfahren für Güterwagen geltenden Beladungsbedingungen sind in dieser Norm angegeben. Die Methode wurde in EN 12663-1 übernommen, um die Anwendung auf Güterwagen zu erleichtern.

Güterwagen werden in Kategorien eingeteilt, die ausschließlich durch die strukturellen Anforderungen an ihre Wagenkästen definiert sind. Manche Güterwagen passen in keine der definierten Kategorien. Die strukturellen Anforderungen für solche Güterwagen sollten Teil der Spezifikation sein und auf den in dieser Norm dargelegten Grundsätzen basieren.

Diese Norm gilt für alle Güterwagen in den Gebieten der EU und der EFTA. Die festgelegten Anforderungen gehen von den in diesen Ländern üblichen Betriebsbedingungen und -situationen aus.

Die Norm EN 12663 ist wichtig, da sie die strukturellen Anforderungen an Schienenfahrzeugkästen definiert und so zur Gewährleistung von Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit bei der Konstruktion und Produktion von Zügen beiträgt. Die wichtigsten Gründe für die Bedeutung dieser Norm sind:

• Sicherheitsgarantie (strukturelle Integrität): Diese Normen gewährleisten, dass die Wagenkästen statischen und dynamischen Belastungen im Normalbetrieb standhalten, auch in Notsituationen wie Kollisionen oder Entgleisungen. Sie verhindern katastrophale Ausfälle, indem sie Grenzwerte für Verformung, Ermüdung und Festigkeit festlegen.
• Konstruktionsleitfaden: Diese Norm bietet Konstrukteuren und Ingenieuren einen Rahmen für die Entwicklung von Schienenfahrzeugen mit vorhersehbarer Leistung. Durch die Simulation realer Betriebsbedingungen werden verschiedene Lastfälle wie Vertikal-, Längs- und Querkräfte spezifiziert.
• Standardisierung in ganz Europa: Diese Standards sind europäische Normen und tragen zur Harmonisierung der Schienenfahrzeugkonstruktion in den Ländern der Europäischen Union bei. Dies gewährleistet die Interoperabilität und vereinfacht die Zertifizierung, wenn Fahrzeuge grenzüberschreitend eingesetzt werden (z. B. auf Schienensystemen in ganz Europa).
• Verbesserte Lebenszyklus- und Wartungsplanung: Enthält Richtlinien zur Ermüdungsberechnung, die durch die richtige Materialauswahl und Konstruktion die Lebensdauer des Fahrzeugs vorhersagen und verlängern. Reduziert die Wartungskosten durch Vermeidung vorzeitiger Strukturschäden.
• Obligatorisch für die Einhaltung: Die Einhaltung der Norm EN 12663 ist eine allgemeine gesetzliche Anforderung für die Zertifizierung und Zulassung neuer Schienenfahrzeuge in Ländern der Europäischen Union. Diese Norm wird in Verbindung mit EN 15227 (Crashfestigkeit), EN 45545 (Brandschutz) und anderen ähnlichen Normen verwendet.

Unsere Organisation, die seit Jahren Unternehmen aller Branchen durch ein breites Spektrum an Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsaktivitäten unterstützt, verfügt über ein starkes Team von Mitarbeitern, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgen und sich ständig weiterentwickeln. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm EN 12663 Bahnanwendungen – Strukturelle Anforderungen an Schienenfahrzeugkästen an.