EN 61373 Zastosowania kolejowe – Wyposażenie pojazdów szynowych – Badania odporności na wstrząsy i wibracje

Norma europejska „EN 61373 Zastosowania kolejowe – Wyposażenie taboru kolejowego – Badania wstrząsów i drgań” opisuje wymagania dotyczące badań urządzeń przeznaczonych do stosowania w taborze kolejowym, który jest narażony na silne drgania i wstrząsy, nieodłącznie związane z eksploatacją kolei. Aby zapewnić akceptowalną jakość urządzeń, wymagane są badania o akceptowalnym czasie trwania, symulujące warunki eksploatacji przez cały przewidywany okres użytkowania.

Niniejsza norma określa wymagania dotyczące badań wibracji losowych i udarów urządzeń pneumatycznych, elektrycznych i elektronicznych oraz podzespołów pojazdów szynowych. Badanie wibracji losowych jest jedyną metodą stosowaną do walidacji urządzeń lub podzespołów.

Metody badań opisane w niniejszej normie mają na celu sprawdzenie zdolności badanego sprzętu do wytrzymania typowych dla pojazdów kolejowych warunków drgań środowiskowych. Aby zapewnić jak najlepsze rezultaty, wartości podane w niniejszej normie pochodzą z rzeczywistych testów eksploatacyjnych przeprowadzonych przez różne firmy kolejowe na całym świecie.

Niniejsza norma nie uwzględnia drgań spontanicznych, ponieważ są one specyficzne dla danego zastosowania. Do stosowania i interpretacji niniejszej normy wymagana jest wiedza techniczna i doświadczenie. Norma ta nadaje się do celów produkcyjnych i weryfikacyjnych, ale nie wyklucza stosowania innych narzędzi rozwojowych (takich jak wzbudzenie sinusoidalne), które zapewniają z góry określony poziom niezawodności mechanicznej i eksploatacyjnej.

Poziomy testów stosowane dla testowanego sprzętu są określane wyłącznie na podstawie jego lokalizacji w pojeździe kolejowym (tj. zamontowania na zestawie kołowym, wózku lub nadwoziu wagonu). Testy te przeprowadza się na prototypach w celu uzyskania informacji o wydajności produkcyjnej w warunkach drgań losowych. Jednakże, w celach certyfikacyjnych, testy muszą być przeprowadzane na sprzęcie pochodzącym z regularnej produkcji.

Podane w niniejszej normie wartości testowe podzielono na trzy grupy, zależne wyłącznie od umiejscowienia urządzenia w pojeździe:

• Grupa 1 Montaż na ciele:
  • Klasa A: Urządzenia montowane na ciele, o niskim poziomie narażenia (np. przedziały pasażerskie).
  • Klasa B: Sprzęt montowany na ciele, o wyższym poziomie narażenia (np. montowany pod podłogą lub sufitem)

Generalnie należy wybierać klasę B, ponieważ nie jest jasne, gdzie będzie zlokalizowany sprzęt.

Grupa 2: Montowane na wózku: Obejmuje kabiny, podzespoły, wyposażenie i komponenty przeznaczone do montażu na wózku pojazdu kolejowego. Są one narażone na silniejsze drgania i uderzenia niż Grupa 1.

• Grupa 3 Montowane na osi: Obejmuje podzespoły, urządzenia i komponenty lub zespoły przeznaczone do montażu na zestawie kołowym pojazdu kolejowego. Poddawane nadmiernym naprężeniom mechanicznym. Rzadziej spotykane w sprzęcie elektronicznym.

Każda grupa określa różne profile testów dla poziomów wstrząsów i wibracji w oparciu o realistyczne warunki eksploatacji kolei.

Norma ta (IEC 61373), opracowana następnie przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC), ma na celu zapewnienie spójności i niezawodności urządzeń stosowanych w pojazdach kolejowych. Środowisko kolejowe jest z natury wymagające ze względu na ciągłe narażenie na obciążenia mechaniczne, takie jak ruch torów, nierówności torów, hamowanie i przyspieszanie. Urządzenia zainstalowane w pociągach (w tym systemy sterowania, urządzenia komunikacyjne, systemy informacji pasażerskiej i inne) muszą być odporne na te warunki, aby zachować wydajność, bezpieczeństwo i trwałość.

Niniejsza norma określa jednolitą metodę badań do oceny trwałości takiego sprzętu. Gwarantuje ona, że ​​urządzenia działają bezpiecznie i precyzyjnie przez cały przewidywany okres użytkowania w rzeczywistych warunkach kolejowych. Norma ta ma zastosowanie do wszystkich urządzeń elektrycznych, elektronicznych i elektromechanicznych przeznaczonych do stosowania w pojazdach kolejowych. Należą do nich:

• Panele sterowania
• Układy elektroniczne
• Systemy pasażerskie
• Układy trakcyjne i pomocnicze
• oprzyrządowanie

Niniejsza norma nie obejmuje urządzeń przeznaczonych do instalacji stacjonarnych, tj. urządzeń sygnalizacyjnych zlokalizowanych wzdłuż torów.

Norma EN 61373 obejmuje dwa podstawowe rodzaje badań mechanicznych:

• Badanie drgań losowych: Symuluje ciągłe drgania występujące podczas normalnej eksploatacji pociągu. Jest ono stosowane do trzech wzajemnie prostopadłych osi (X, Y, Z). Czas trwania wynosi zazwyczaj 5–10 godzin na oś. Badanie przeprowadza się za pomocą systemu do badań drgań.
• Testy wstrząsowe: Symulują krótkotrwałe wstrząsy mechaniczne, takie jak skrzyżowania szyn, zwrotnice czy hamowanie awaryjne. Zazwyczaj obejmują trzy wstrząsy w każdym kierunku na oś. Profile wstrząsów są definiowane na podstawie przyspieszenia, czasu trwania i kształtu fali (zazwyczaj półsinusoidalnej).

Kryteria zaliczenia/niezaliczenia tych testów są następujące:

• Brak uszkodzeń fizycznych
• Ciągłość działania elektrycznego
• Ochrona zgromadzenia
• Brak utraty funkcjonalności i danych

Norma EN 61373 jest ważna, ponieważ odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu niezawodności, bezpieczeństwa i trwałości urządzeń elektrycznych i elektronicznych stosowanych w pojazdach kolejowych. Oto główne powody, dla których ta norma jest tak ważna:

• Warunki pracy kolei są trudne: Pojazdy kolejowe są stale narażone na:
  • Wibracje szyn i kół
  • Uderzenia spowodowane hamowaniem, sprzęganiem lub nierównościami szyn
  • Ekstremalne warunki pogodowe, kurz i zanieczyszczenia (w zależności od miejsca instalacji)

Norma ta gwarantuje, że urządzenia są w stanie wytrzymać te obciążenia mechaniczne i działać bezpiecznie i niezawodnie.

• Zapewnia bezpieczeństwo i zgodność: Awarie sprzętu w systemach kolejowych mogą prowadzić do przerw w świadczeniu usług lub, co gorsza, zagrożeń dla bezpieczeństwa. Ta norma pomaga:
  • Identyfikacja słabych punktów projektu przed ich wdrożeniem w świecie rzeczywistym
  • Zmniejszenie ryzyka awarii mechanicznej na pokładzie
  • Spełnianie wymogów regulacyjnych i standardów branżowych
• Standaryzuje testowanie w całej branży: Norma ta zapewnia spójną metodę testowania. Gwarantuje to:
  • Zapewnia, że ​​producenci, operatorzy kolejowi i laboratoria testowe posługują się tym samym językiem
  • Jasne kryteria zaliczenia/niezaliczenia w zakresie odporności na wibracje i wstrząsy
  • Zapewnia uczciwe porównanie sprzętu niezależnie od marki lub kraju
• Wspiera globalny dostęp do rynku: Ta norma jest zgodna z normą IEC 61373, co czyni ją uznawaną na całym świecie. Zgodność może prowadzić do:
  • Zwiększa potencjał eksportowy produktów kolejowych
  • Spełnia wymagania dostawcze operatorów kolejowych na całym świecie
  • Uproszczenie certyfikacji dla transgranicznych systemów kolejowych
• Zwiększa jakość i trwałość produktu: Projektując sprzęt zgodnie z tą normą,
  • Producenci wytwarzają trwalsze produkty
  • Operatorzy rzadziej doświadczają awarii, napraw i przestojów
  • Systemy działają dłużej i oszczędzają pieniądze przez cały cykl życia produktu

W związku z tym norma EN 61373 stanowi kluczowy element zapewnienia niezawodności mechanicznej sprzętu kolejowego. Symulując rzeczywiste wstrząsy i wibracje, norma wyznacza standardy trwałości, pomagając producentom i operatorom obniżyć koszty konserwacji, zwiększyć bezpieczeństwo i poprawić niezawodność operacyjną.

Nasza organizacja, działająca od wielu lat i skrupulatnie śledząca globalny rozwój nauki i technologii, przeprowadza testy, pomiary i analizy w szerokim zakresie dziedzin dla firm ze wszystkich sektorów, dysponując wykwalifikowanym zespołem i rozbudowaną infrastrukturą. W tym kontekście świadczymy również usługi testowania zgodnie z normą EN 61373 „Zastosowania kolejowe – Wyposażenie pojazdów szynowych – Badania odporności na wstrząsy i drgania”.