EN 61373 Bahnanwendungen – Schienenfahrzeugausrüstung – Schock- und Vibrationsprüfungen

EN 61373 Bahnanwendungen – Schienenfahrzeugausrüstung – Schock- und Vibrationsprüfungen

Die europäische Norm „EN 61373 Bahnanwendungen – Ausrüstung für Schienenfahrzeuge – Schock- und Vibrationsprüfungen“ beschreibt die Prüfanforderungen für Ausrüstung für den Einsatz auf Schienenfahrzeugen, die im Bahnbetrieb hohen Vibrationen und Stößen ausgesetzt sind. Um eine akzeptable Qualität der Ausrüstung zu gewährleisten, sind Tests von angemessener Dauer erforderlich, die die Betriebsbedingungen über die gesamte erwartete Lebensdauer simulieren.

EN 61373 Bahnanwendungen – Schienenfahrzeugausrüstung – Schock- und Vibrationsprüfungen

Diese Norm legt Anforderungen an die Prüfung pneumatischer, elektrischer und elektronischer Geräte und Komponenten in Schienenfahrzeugen auf Schwingungs- und Stoßfestigkeit fest. Die Prüfung auf Schwingungsfestigkeit ist die einzige Methode zur Validierung von Geräten und Komponenten.

Die in dieser Norm beschriebenen Prüfverfahren dienen der Überprüfung der Widerstandsfähigkeit der zu prüfenden Ausrüstung gegenüber den für Schienenfahrzeuge typischen Umgebungsschwingungen. Um bestmögliche Ergebnisse zu gewährleisten, basieren die in dieser Norm angegebenen Werte auf tatsächlichen Betriebsversuchen verschiedener Bahnunternehmen weltweit.

Diese Norm schließt spontane Schwingungen aus, da diese anwendungsspezifisch sind. Für die Anwendung und Interpretation dieser Norm sind technisches Urteilsvermögen und Erfahrung erforderlich. Diese Norm eignet sich für Produktions- und Verifizierungszwecke, schließt jedoch die Anwendung anderer Entwicklungswerkzeuge (wie z. B. sinusförmige Anregung) nicht aus, die ein vorgegebenes Maß an mechanischer und betrieblicher Zuverlässigkeit gewährleisten.

Die für die zu prüfende Ausrüstung geltenden Prüfstufen richten sich ausschließlich nach ihrer Position am Schienenfahrzeug (d. h. Montage am Radsatz, Drehgestell oder Wagenkasten). Diese Prüfungen werden an Prototypen durchgeführt, um produktionsrelevante Informationen zum Verhalten bei zufälligen Vibrationen zu erhalten. Für Zertifizierungszwecke müssen die Prüfungen jedoch an Ausrüstung aus der Serienproduktion durchgeführt werden.

Die in dieser Norm festgelegten Prüfwerte werden in drei Gruppen eingeteilt, die ausschließlich von der Position der Ausrüstung innerhalb des Fahrzeugs abhängen:

  • Gruppe 1 Karosseriemontage:
    • Klasse A: Am Körper montierte Geräte mit geringer Expositionsintensität (z. B. Fahrgasträume).
    • Klasse B: Am Körper montierte Geräte mit einem höheren Expositionsniveau (z. B. unter dem Boden oder an der Decke montiert)

Da nicht klar ist, wo sich die Geräte befinden, sollte grundsätzlich die Klasse B verwendet werden.

Gruppe 2: Drehgestellmontage: Dazu gehören Kabinen, Baugruppen, Ausrüstung und Komponenten, die am Drehgestell eines Schienenfahrzeugs montiert werden. Sie sind stärkeren Vibrationen und Stößen ausgesetzt als Gruppe 1.

  • Gruppe 3 Achsmontiert: Umfasst Baugruppen, Geräte und Komponenten bzw. Baugruppen zur Montage am Radsatz eines Schienenfahrzeugs. Sie sind übermäßiger mechanischer Beanspruchung ausgesetzt. Bei elektronischen Geräten seltener.

Jede Gruppe legt unterschiedliche Testprofile für Stoß- und Vibrationspegel fest, die auf realistischen Betriebsbedingungen im Eisenbahnverkehr basieren.

Diese Norm (IEC 61373), die später von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) entwickelt wurde, soll die Konsistenz und Zuverlässigkeit der in Schienenfahrzeugen verwendeten Ausrüstung gewährleisten. Eisenbahnumgebungen sind aufgrund ihrer ständigen mechanischen Belastungen wie Gleisbewegungen, Gleisunebenheiten, Bremsen und Beschleunigen von Natur aus anspruchsvoll. Die in Zügen installierte Ausrüstung (einschließlich Steuerungssysteme, Kommunikationsgeräte, Fahrgastinformationssysteme und mehr) muss diesen Bedingungen standhalten, um Leistung, Sicherheit und Haltbarkeit zu gewährleisten.

Diese Norm bietet ein einheitliches Prüfverfahren zur Beurteilung der Haltbarkeit solcher Geräte. Sie stellt sicher, dass die Geräte während ihrer erwarteten Lebensdauer unter realen Bahnbedingungen sicher und präzise funktionieren. Diese Norm gilt für alle elektrischen, elektronischen und elektromechanischen Geräte, die für den Einsatz in Schienenfahrzeugen konzipiert sind. Dazu gehören:

  • Bedienfelder
  • Elektronische Schaltungen
  • Passagiersysteme
  • Traktions- und Hilfssysteme
  • Instrumentierung

Diese Norm gilt nicht für Geräte, die für feste Installationen konzipiert sind, d. h. Signalgeräte entlang der Gleise.

Die Norm EN 61373 umfasst zwei grundlegende Arten mechanischer Prüfungen:

  • Zufallsschwingungsprüfung: Simuliert die kontinuierlichen Schwingungen im normalen Zugbetrieb. Die Prüfung erfolgt auf drei zueinander senkrechten Achsen (X, Y, Z). Die Dauer beträgt typischerweise 5–10 Stunden pro Achse. Die Prüfung wird mit einem Schwingprüfsystem durchgeführt.
  • Stoßprüfung: Simuliert kurzzeitige mechanische Stöße, beispielsweise durch Schienenstöße, Weichen oder Notbremsungen. Typischerweise werden pro Achse drei Stöße in jede Richtung ausgeführt. Stoßprofile werden anhand von Beschleunigung, Dauer und Wellenform (meist Halbsinus) definiert.

Die Kriterien für das Bestehen/Nichtbestehen dieser Tests sind:

  • Keine physischen Schäden
  • Kontinuität der elektrischen Leistung
  • Schutz der Baugruppe
  • Kein Funktions- oder Datenverlust

Die Norm EN 61373 ist wichtig, da sie eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Zuverlässigkeit, Sicherheit und Langlebigkeit elektrischer und elektronischer Geräte in Schienenfahrzeugen spielt. Die Hauptgründe für die Bedeutung dieser Norm sind:

  • Die Umgebung auf der Eisenbahn ist rau: Schienenfahrzeuge sind ständig folgenden Belastungen ausgesetzt:
    • Vibrationen von Schienen und Rädern
    • Stöße durch Bremsen, Kupplungen oder Schienenunregelmäßigkeiten
    • Extreme Wetterbedingungen, Staub und Schmutz (je nach Installationsort)

Dieser Standard stellt sicher, dass die Geräte diesen mechanischen Belastungen standhalten und weiterhin sicher und zuverlässig funktionieren.

  • Gewährleistet Sicherheit und Konformität: Geräteausfälle im Eisenbahnsystem können zu Betriebsunterbrechungen oder, schlimmer noch, zu Sicherheitsrisiken führen. Dieser Standard hilft:
    • Erkennen von Designschwächen, bevor diese in der Praxis zum Tragen kommen
    • Reduzierung des Risikos mechanischer Ausfälle an Bord
    • Erfüllung gesetzlicher Anforderungen und Industriestandards
  • Standardisiert die Prüfung in der gesamten Branche: Dieser Standard gewährleistet eine einheitliche Prüfmethode. Dies gewährleistet:
    • Stellt sicher, dass Hersteller, Bahnbetreiber und Prüflabore dieselbe Sprache sprechen
    • Klare Pass/Fail-Kriterien für Vibrations- und Stoßfestigkeit
    • Bietet einen fairen Vergleich der Geräte unabhängig von Marke oder Land
  • Unterstützt den globalen Marktzugang: Dieser Standard ist mit IEC 61373 kompatibel und somit international anerkannt. Die Einhaltung kann zu Folgendem führen:
    • Erhöht das Exportpotenzial von Eisenbahnprodukten
    • Erfüllt die Versorgungsanforderungen von Bahnbetreibern weltweit
    • Vereinfacht die Zertifizierung grenzüberschreitender Eisenbahnsysteme
  • Erhöht die Produktqualität und Haltbarkeit: Durch die Entwicklung von Geräten, die diesen Standard erfüllen,
    • Hersteller produzieren langlebigere Produkte
    • Betreiber erleben weniger Ausfälle, Reparaturen und Ausfallzeiten
    • Systeme halten länger und sparen während des gesamten Produktlebenszyklus Geld

Die Norm EN 61373 ist daher ein entscheidender Faktor für die mechanische Zuverlässigkeit von Eisenbahnausrüstung. Durch die Simulation realer Stöße und Vibrationen setzt die Norm einen Maßstab für die Haltbarkeit und hilft Herstellern und Betreibern, Wartungskosten zu senken, die Sicherheit zu erhöhen und die Betriebszuverlässigkeit zu verbessern.

Unsere seit vielen Jahren tätige Organisation, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt, führt mit einem qualifizierten Team und einer umfangreichen Infrastruktur Tests, Messungen und Analysen in einer Vielzahl von Bereichen für Unternehmen aller Branchen durch. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm EN 61373 Bahnanwendungen – Schienenfahrzeugausrüstung – Stoß- und Vibrationsprüfung an.

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