EN 12663 Zastosowania kolejowe – Wymagania konstrukcyjne dla nadwozi pojazdów szynowych

Norma europejska „EN 12663 Zastosowania kolejowe – Wymagania konstrukcyjne dotyczące nadwozi pojazdów szynowych” składa się z następujących podrozdziałów opublikowanych pod tym samym tytułem:

• Norma „EN 12663-1 Część 1: Lokomotywy i wagony pasażerskie (oraz metoda alternatywna dla wagonów towarowych)” ma na celu zapewnienie jednolitej podstawy projektowania konstrukcyjnego nadwozi pojazdów. Wymagania dotyczące obciążenia w projektowaniu i badaniach konstrukcyjnych nadwozi pojazdów opierają się na sprawdzonym doświadczeniu, popartym oceną danych eksperymentalnych i opublikowanych informacji. Celem tej normy jest zapewnienie dostawcy swobody w optymalizacji projektu przy jednoczesnym zachowaniu wymaganego poziomu bezpieczeństwa.

Projekt konstrukcyjny nadwozi pojazdów szynowych zależy od obciążeń, którym są poddawane, oraz właściwości materiałów, z których są wykonane. Niniejsza norma ma na celu zapewnienie jednolitej podstawy dla projektowania konstrukcyjnego nadwozi pojazdów.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Pojazd szynowy: Główna konstrukcja nośna, nadwozie nad jednostkami zawieszenia, obejmuje wszystkie elementy, które bezpośrednio zapewniają wytrzymałość, sztywność i stabilność konstrukcji. Urządzenia mechaniczne i inne zamontowane elementy nie są uważane za część nadwozia pojazdu, ale części do niego przymocowane – tak.
• Połączenie sprzętu: Element łączący, który łączy sprzęt z nadwoziem pojazdu i odpowiednią lokalną infrastrukturą nośną lub ramą.

Układ współrzędnych przedstawiono w normie. Dodatni kierunek osi x (odpowiadający osi podłużnej nadwozia pojazdu) wskazuje kierunek ruchu. Dodatni kierunek osi z (odpowiadający osi pionowej nadwozia pojazdu) wskazuje w górę. Oś y (odpowiadająca osi poprzecznej nadwozia pojazdu) leży w płaszczyźnie poziomej, uzupełniając prawoskrętny układ współrzędnych.

Wymagania konstrukcyjne określone w niniejszej normie opisano następująco: Nadwozia pojazdów kolejowych muszą wytrzymywać maksymalne obciążenia zgodne z ich wymaganiami eksploatacyjnymi i zapewniać wymagany okres użytkowania z odpowiednim prawdopodobieństwem wytrzymania w normalnych warunkach eksploatacji. Zdolność nadwozia pojazdu kolejowego do przenoszenia wymaganych obciążeń bez trwałego odkształcenia lub pęknięcia musi zostać wykazana za pomocą obliczeń lub badań, zgodnie z opisem w programie weryfikacji zawartym w niniejszej normie. Ocena powinna opierać się na następujących kryteriach:

• Obciążenie wyjątkowe, które definiuje maksymalne obciążenie, jakie musi być utrzymane i przy którym osiągany jest pełny stan operacyjny
• Margines bezpieczeństwa określony w tej normie jest taki, że wyjątkowe obciążenie zostanie znacząco przekroczone zanim nastąpi katastrofalne pęknięcie lub zawalenie.
• Obciążenia eksploatacyjne lub cykliczne utrzymywane przez określony czas bez narażania bezpieczeństwa konstrukcyjnego
• Obciążenia wynikające z operacji wkolejania i odzyskiwania bez poważnej awarii.

Dane opisujące przewidywane warunki eksploatacji powinny stanowić część specyfikacji. Na podstawie tych danych należy zdefiniować wszystkie istotne przypadki obciążeń w sposób zgodny z kryteriami akceptacji. W stosownych przypadkach, kryteria twardości zdefiniowane w niniejszej normie powinny stanowić część specyfikacji. Wymagania niniejszej normy opierają się na zastosowaniu materiałów metalowych i mają zastosowanie wyłącznie do tych materiałów. W przypadku zastosowania innych (niemetalowych) materiałów, należy nadal stosować podstawowe zasady niniejszej normy i wykorzystywać odpowiednie dane reprezentatywne dla właściwości użytkowych tych materiałów.

Na potrzeby stosowania niniejszej normy wszystkie pojazdy kolejowe podzielono na kategorie. Klasyfikacja poszczególnych kategorii pojazdów kolejowych opiera się wyłącznie na wymaganiach konstrukcyjnych nadwozi pojazdów. Klienci są odpowiedzialni za określenie kategorii, do której zostaną zaprojektowane ich pojazdy kolejowe. Klienci będą dokonywać wyboru kategorii w różny sposób, biorąc pod uwagę warunki manewrowania i środki bezpieczeństwa systemu. Jest to oczekiwane i nie powinno być traktowane jako sprzeczne z niniejszą normą.

Ze względu na unikalną konstrukcję i odmienne założenia projektowe, wyróżnia się trzy główne grupy: lokomotywy, wagony osobowe i wagony towarowe. Te trzy grupy można dodatkowo podzielić według wymagań konstrukcyjnych. Kategorie wagonów towarowych zaczerpnięto z normy EN 12663-2.

• Norma „EN 12663-2 Część 2: Wagony towarowe” określa minimalne wymagania konstrukcyjne dla nadwozi wagonów towarowych i związanego z nimi wyposażenia specjalnego, takiego jak dachy, ściany boczne i czołowe, drzwi, podpory, elementy złączne i połączenia. Określa ona również szczegółowe wymagania dotyczące nadwozi wagonów towarowych, gdy wagon jest wyposażony w zderzaki odporne na zderzenia.

W normie tej zdefiniowano obciążenia przenoszone przez nadwozia pojazdów i sprzęt specjalistyczny, podano dane dotyczące materiałów, określono ich zastosowanie oraz podano zasady i metody, które należy stosować przy weryfikacji konstrukcji poprzez analizę i badania.

Do walidacji tego projektu stosuje się dwie metody:

• Na podstawie obciążeń, testów i kryteriów opartych na metodach stosowanych wcześniej w przepisach UIC i obowiązujących wyłącznie dla nadwozi pojazdów wykonanych ze stali
• Metoda ta opiera się na metodzie projektowania i oceny nadwozi pojazdów opisanej w normie EN 12663-1. W normie tej podano warunki obciążenia wagonów towarowych dla tej metody. Została ona skopiowana do normy EN 12663-1, aby ułatwić jej stosowanie w przypadku wagonów towarowych.

Wagony towarowe dzielą się na kategorie zdefiniowane wyłącznie na podstawie wymagań konstrukcyjnych ich nadwozi. Niektóre wagony towarowe nie mieszczą się w żadnej z zdefiniowanych kategorii; wymagania konstrukcyjne dla takich wagonów towarowych powinny być częścią specyfikacji i opierać się na zasadach przedstawionych w niniejszej normie.

Niniejsza norma ma zastosowanie do wszystkich wagonów towarowych na terytorium UE i EFTA. Podane wymagania zakładają warunki i sytuacje eksploatacyjne typowe dla tych krajów.

Norma EN 12663 jest istotna, ponieważ definiuje wymagania konstrukcyjne dla nadwozi pojazdów kolejowych, pomagając zapewnić bezpieczeństwo, niezawodność i trwałość w projektowaniu i produkcji pociągów. Oto główne powody, dla których ta norma ma tak istotne znaczenie:

• Zapewnienie bezpieczeństwa (integralność strukturalna): Normy te gwarantują, że nadwozia wagonów kolejowych wytrzymują obciążenia statyczne i dynamiczne podczas normalnej eksploatacji, w tym w sytuacjach awaryjnych, takich jak kolizje czy wykolejenia. Zapobiegają one katastrofalnym awariom poprzez ustalenie limitów odkształceń, zmęczenia materiału i wytrzymałości.
• Przewodnik projektowy: Norma ta stanowi ramy dla projektantów i inżynierów, którzy mogą tworzyć pojazdy kolejowe o przewidywalnych osiągach. Określa ona różne przypadki obciążeń, takie jak siły pionowe, podłużne i poprzeczne, poprzez symulację rzeczywistych warunków eksploatacji.
• Standaryzacja w Europie: Normy te to normy europejskie, które pomagają ujednolicić projektowanie wagonów kolejowych w krajach Unii Europejskiej. Zapewnia to interoperacyjność i upraszcza certyfikację, gdy pojazdy poruszają się po różnych krajach (na przykład w systemach kolejowych w całej Europie).
• Lepsze planowanie cyklu życia i konserwacji: Zawiera wytyczne dotyczące projektowania zmęczeniowego, które pomagają przewidywać i wydłużać żywotność pojazdu poprzez właściwy dobór materiałów i konstrukcji. Zmniejsza koszty konserwacji poprzez zapobieganie przedwczesnym awariom konstrukcyjnym.
• Obowiązek zgodności: Zgodność z normami EN 12663 jest powszechnym wymogiem regulacyjnym w zakresie certyfikacji i homologacji nowych pojazdów kolejowych w krajach Unii Europejskiej. Norma ta jest stosowana łącznie z normami EN 15227 (odporność na zderzenia), EN 45545 (ochrona przeciwpożarowa) i innymi podobnymi normami.

Nasza organizacja, która od lat wspiera przedsiębiorstwa z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia naukowe i technologiczne oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą EN 12663 „Zastosowania kolejowe – Wymagania konstrukcyjne dla nadwozi pojazdów szynowych”.