EN 14067 Aplicações Ferroviárias - Aerodinâmica

A norma europeia “EN 14067 Aplicações ferroviárias - Aerodinâmica” é composta pelas seguintes subseções publicadas sob o mesmo título:

• A norma “EN 14067-1 Parte 1: Símbolos e unidades” aplica-se ao campo da aerodinâmica para aplicações ferroviárias. Esta norma define os símbolos e unidades utilizados em fórmulas e cálculos na área da aerodinâmica. As definições apresentadas nesta norma explicam os símbolos e classificam as unidades. No entanto, estes símbolos podem não ter o mesmo significado numa área de aplicação diferente. Símbolos adicionais devem ser definidos de acordo com a aplicação.

Esta norma proporciona uniformidade em estudos de engenharia, simulações, testes e documentação na área da aerodinâmica ferroviária. Aplica-se, de forma geral, à aerodinâmica para aplicações ferroviárias. Define o seguinte:

• Símbolos principais (por exemplo, para velocidades, pressões, forças, coeficientes, campos de referência, densidades)
• Unidades físicas correspondentes
• Regras para sua aplicação em equações

Esta norma facilita a comunicação clara entre fabricantes, gestores de infraestrutura, laboratórios de testes, organismos de certificação e pesquisadores que trabalham com ferrovias de alta velocidade, ferrovias convencionais, efeitos de ventos laterais, aerodinâmica de túneis, fluxo de ar, ondas de pressão e cargas aerodinâmicas, através da padronização da representação.

Não inclui valores-limite específicos, procedimentos de teste ou requisitos de desempenho; estes são abordados em outras seções desta norma.

Engenheiros e pesquisadores recorrem a esta norma nas seguintes situações:

• Ao escrever código de simulação (dinâmica de fluidos computacional)
• Ao relatar resultados de testes em túnel de vento ou em pista de pouso
• Ao preparar especificações técnicas ou documentos de licitação
• Verificar a conformidade com os requisitos das especificações técnicas de interoperabilidade aerodinâmica.
• A norma “EN 14067-2 Parte 2: Aerodinâmica em Via Aberta” define fenômenos físicos específicos da aerodinâmica ferroviária e fornece recomendações para a documentação de testes. Os fabricantes de locomotivas precisam conhecer o coeficiente de arrasto dos trens para otimizar a potência de suas locomotivas. As empresas ferroviárias também precisam dessa informação para calcular seus horários e necessidades energéticas, determinar o tipo ou número de locomotivas necessárias para uma determinada composição ferroviária e auxiliar nas decisões de compra de equipamentos.

Embora o arrasto do trem seja normalmente o principal componente do arrasto, é difícil isolá-lo de outros componentes, portanto, os termos não aerodinâmicos também devem ser considerados nesta seção.

A resistência ao movimento é expressa por uma fórmula padrão aplicável a todos os tipos de trem. Além disso, os métodos de medição utilizados para obter a resistência ao movimento de um trem, que levam à fórmula correspondente, são definidos e descritos em um documento separado (WI 00256127).

A norma EN 14067-2 abrange o seguinte:

• Trens de alta velocidade e trens convencionais
• Certificação e avaliação de veículos ferroviários.
• Gestores de infraestrutura e funcionários ferroviários
• Veículos potencialmente mais leves (bondes, metrôs) em situações relevantes.

Os principais efeitos aerodinâmicos considerados em pistas abertas são os seguintes:

• Sobrepressão de carga (uma mudança temporária na pressão sentida quando dois trens se ultrapassam ou quando um trem passa por uma chave de via lateral).
• Corrente de escape (um fluxo de ar de alta velocidade que se forma ao redor e atrás de um trem em movimento, representando um risco para trabalhadores junto aos trilhos ou objetos leves)
• Características do fluxo de vigília
• Alterações de pressão que afetam os passageiros (por exemplo, quando as janelas estão abertas ou durante a operação das portas)
• Forças aerodinâmicas que atuam sobre estruturas, pessoas ou objetos soltos próximos aos trilhos.

Esta norma descreve como esses efeitos resultam da velocidade do trem, do seu formato (design da frente/cauda), da rugosidade da superfície, da geometria da parte inferior da carroceria e dos ventos laterais.

• A norma “EN 14067-3 Parte 3: Aerodinâmica em Túneis” define os fenômenos físicos específicos da aerodinâmica ferroviária e fornece recomendações para a documentação de ensaios. Esta norma oferece uma visão geral descritiva dos fenômenos físicos fundamentais específicos da aerodinâmica ferroviária quando os trens entram, atravessam ou saem de túneis. Ela destaca as condições únicas de fluxo fechado em túneis em comparação com vias férreas abertas.
• Esta norma é principalmente informativa. Ela não define valores-limite vinculativos, critérios de aceitação ou procedimentos detalhados de teste e avaliação. Em vez disso, descreve a aerodinâmica e oferece recomendações para documentar testes e medições. Os principais fenômenos aerodinâmicos abordados em túneis são:
• Ondas de pressão: São ondas de compressão e rarefação criadas quando o trem entra e sai do túnel, e se propagam a velocidades próximas à velocidade do som.
• Onda de micropressão ou pulso de micropressão na saída do túnel: Trata-se da liberação repentina de ar comprimido, criando efeitos explosivos audíveis.
• Alterações temporárias de pressão dentro do trem: Essas alterações afetam o conforto dos passageiros, especialmente o desconforto auditivo, particularmente quando as janelas e portas estão abertas ou o isolamento de pressão é inadequado.
• Efeito pistão: O ar deslocado pelo trem age como um pistão, criando um fluxo de ar longitudinal no túnel.
• Aumento do arrasto aerodinâmico devido ao fluxo restrito.
• Diferenças de pressão entre as entradas do túnel e ao longo do comprimento do trem.
• Impactos na infraestrutura do túnel: Por exemplo, cargas no revestimento do túnel, sistemas de ventilação ou equipamentos rodoviários.

Esta norma explica como esses efeitos dependem dos seguintes fatores:

• Velocidade do trem.
• Índice de congestionamento ferroviário (seção transversal do trem / seção transversal do túnel).
• Comprimento e geometria do túnel (via única ou via dupla, tipo de entrada, conexões de poços).
• Projeto da parte frontal e traseira do trem e vedação da superfície.
• Comprimento dos trens e configurações de cruzamento (encontro de trens em túneis de via dupla).
• A norma “EN 14067-4 Parte 4: Requisitos e procedimentos de avaliação para aerodinâmica em vias férreas abertas” descreve os requisitos, procedimentos de ensaio, métodos de avaliação e critérios de aceitação para veículos ferroviários que operam em vias férreas abertas. Ela fornece requisitos e métodos de avaliação para variações de pressão e efeitos do fluxo de vento ao longo da via. Métodos de avaliação da resistência operacional são abordados nesta norma. As condições de carga em componentes da infraestrutura causadas por variações de pressão induzidas pelo trem e efeitos do fluxo de vento também são discutidas. Configurações de ensaio para avaliação da deformação do lastro são propostas para vias férreas com lastro.

Os requisitos aplicam-se apenas a veículos de sistemas ferroviários pesados ​​com velocidade máxima superior a 160 km/h e não a outros sistemas ferroviários. Esta norma aplica-se a todos os veículos e infraestruturas ferroviárias de via aberta com uma bitola nominal entre 1435 mm e 1668 mm.

Os efeitos aerodinâmicos induzidos pelos trens podem ter os seguintes impactos:

• Trabalhadores junto aos trilhos e passageiros nas plataformas (velocidades do fluxo de ar).
• Objetos à beira da estrada e estruturas leves (por exemplo, detritos soltos, postes de sinalização, abrigos para iluminação).
• Infraestrutura fixa ao longo da linha férrea (por exemplo, barreiras acústicas, suportes para equipamentos aéreos da via, bordas da plataforma).
• Transições de pressão (variação da pressão na cabeça do trem que ocorre quando os trens passam uns pelos outros ou por pontos fixos).
• Cargas aerodinâmicas em estruturas e pessoas próximas aos trilhos.

Esta norma se aplica a:

• Trens de alta velocidade (normalmente a pelo menos 200 km/h, onde a aerodinâmica é fundamental).
• Trens tradicionais de passageiros e de carga.
• Novos projetos de veículos, modificações ou homologações.
• Avaliações de conformidade da infraestrutura.

Esta norma está em conformidade com os requisitos de especificações técnicas de interoperabilidade para ferrovias de alta velocidade e convencionais na UE.

• A norma “EN 14067-5 Parte 5: Requisitos e procedimentos de avaliação para aerodinâmica em túneis” descreve os requisitos aerodinâmicos, procedimentos de ensaio, métodos de avaliação e critérios de aceitação para veículos ferroviários que operam em túneis. Variações de pressão aerodinâmica, cargas, formação de micro-ondas de pressão e outras considerações aerodinâmicas esperadas na operação de túneis são abordadas nesta norma. São fornecidos requisitos para o projeto aerodinâmico de veículos ferroviários e túneis para sistemas ferroviários pesados. Esses requisitos aplicam-se somente a sistemas ferroviários pesados.

Esta norma garante a operação segura e confortável de veículos ferroviários em ambientes de túneis, controlando os efeitos aerodinâmicos resultantes de geometrias estreitas. Ela se concentra em fenômenos específicos de túneis e seus efeitos sobre os seguintes aspectos:

• Conforto dos passageiros e da tripulação (desconforto auditivo devido a alterações de pressão, obstrução dos ouvidos).
• A integridade estrutural e a estanqueidade do trem (cargas de pressão na carroceria, janelas e portas dos vagões).
• Infraestrutura de túneis (revestimento, ventilação, equipamentos fixos, cargas em estações subterrâneas).
• Operários rodoviários e pessoal de manutenção dentro dos túneis.
• Influências ambientais externas ao túnel (por exemplo, ondas de micropressão ou estrondos sônicos nas entradas).
• Compatibilidade em situações onde trens de alta velocidade compartilham túneis com tráfego convencional.

Esta norma se aplica a:

• Trem de alta velocidade (onde os efeitos são mais severos).
• Ferrovia tradicional em longos túneis.
• Novos projetos, modificações, homologações e verificações de conformidade de rota.
• Conformidade com as especificações técnicas de interoperabilidade da UE para sistemas ferroviários de alta velocidade e convencionais.
• A norma “EN 14067-6 Parte 6: Requisitos e procedimentos de ensaio para avaliação da resistência ao vento lateral” descreve as diretrizes para a avaliação da resistência ao vento lateral em ferrovias. Esta norma aplica-se a todos os vagões de passageiros, locomotivas e veículos motorizados (com velocidade máxima entre 140 km/h e 360 ​​km/h) e vagões de carga (com velocidade máxima entre 80 km/h e 160 km/h) e bitolas entre 1435 mm e 1668 mm. Para vagões de passageiros, locomotivas e veículos motorizados com velocidade máxima entre 250 km/h e 360 ​​km/h, é necessário demonstrar a estabilidade ao vento lateral. Esta norma não se aplica a veículos leves sobre trilhos e veículos de transporte ferroviário urbano.

Esta norma centra-se no seguinte:

• Forças e momentos aerodinâmicos causados ​​por ventos oblíquos (ventos cruzados, ângulos de guinada).
• Risco de capotamento (perda de controle das rodas, levantamento das rodas do lado de sotavento).
• Descarrilamento devido a forças laterais excessivas.
• Compatibilidade com a infraestrutura (categorias de exposição ferroviária, trechos sujeitos a ventos fortes).

Esta norma se aplica a:

• Todos os veículos de passageiros, locomotivas, carros-motores e unidades múltiplas.
• Trens de alta velocidade, trens de passageiros convencionais e, em casos relevantes, certos veículos de carga.
• Novos projetos, modificações, homologações e avaliações específicas para cada rota.
• Conformidade com as especificações técnicas de interoperabilidade para ferrovias de alta velocidade e convencionais na UE.

Esta norma abrange veículos que operam em vias abertas (excluindo túneis, pontes ou trechos cobertos em alguns casos, salvo indicação em contrário).

• A norma “EN 14067-7 Parte 7: Fundamentos dos procedimentos de teste de lançamento de lastro proveniente de trens” aborda os seguintes tópicos:
• Aspectos econômicos da projeção de lastro.
• Comparação dos métodos utilizados na França e na Espanha para veículos ferroviários.
• Métodos de avaliação de infraestrutura.
• Revisão da literatura existente.
• Próximos passos e recomendações em relação à padronização e à pesquisa.

Esta norma fornece orientações informativas e informações básicas para o desenvolvimento, execução e interpretação de procedimentos de ensaio relacionados à detonação de lastro induzida por trens. Ela não define valores-limite vinculativos, critérios de aceitação ou métodos de ensaio obrigatórios.

Em resumo, os objetivos desta norma são os seguintes:

• Harmonizar o entendimento e as abordagens em toda a Europa.
• Para apoiar a avaliação consistente de veículos e infraestrutura ferroviária.
• Para facilitar a comparação dos resultados dos testes obtidos por diferentes métodos/países.

Há muitos anos, nossa organização, com sua equipe competente e experiente, compreende as necessidades de seus clientes, fornecendo os serviços avançados de ensaio que eles exigem e auxiliando-os no estabelecimento, implementação e aprimoramento de sistemas de gestão. Nesse contexto, também oferecemos serviços de ensaio em conformidade com a norma EN 14067.