EN 14067 Применение в железнодорожном транспорте - Аэродинамика

Европейский стандарт «EN 14067 Применение в железнодорожной отрасли — Аэродинамика» состоит из следующих подразделов, опубликованных под тем же названием:

• Стандарт «EN 14067-1 Часть 1: Символы и единицы измерения» применяется в области аэродинамики для железнодорожных применений. Этот стандарт определяет символы и единицы измерения, используемые в формулах и расчетах в области аэродинамики. Приведенные в этом стандарте определения поясняют символы и классифицируют единицы измерения. Однако эти символы могут иметь разное значение в разных областях применения. В зависимости от области применения следует определить дополнительные символы.

Данный стандарт обеспечивает единообразие в инженерных исследованиях, моделировании, испытаниях и документации в области железнодорожной аэродинамики. Он применяется в целом к ​​аэродинамике для железнодорожных применений. В нем определены следующие понятия:

• Обозначения (например, для скоростей, давлений, сил, коэффициентов, опорных полей, плотностей)
• Соответствующие физические единицы
• Правила их применения в уравнениях

Этот стандарт способствует четкому обмену информацией между производителями, управляющими инфраструктурой, испытательными лабораториями, органами по сертификации и исследователями, работающими над высокоскоростными и обычными железными дорогами, воздействием бокового ветра, аэродинамикой тоннелей, воздушными потоками, ударными волнами и аэродинамическими нагрузками, путем стандартизации представления данных.

В нем не содержатся конкретные предельные значения, процедуры испытаний или требования к эксплуатационным характеристикам; эти вопросы рассматриваются в других разделах данного стандарта.

Инженеры и исследователи ссылаются на этот стандарт в следующих ситуациях:

• При написании кода для моделирования (вычислительная гидродинамика)
• При сообщении результатов испытаний в аэродинамической трубе или на взлетно-посадочной полосе
• При подготовке технических спецификаций или тендерной документации
• Проверка соответствия требованиям технических спецификаций по аэродинамической совместимости.
• Стандарт «EN 14067-2 Часть 2: Аэродинамика на открытом пути» определяет физические явления, специфичные для аэродинамики железнодорожного транспорта, и содержит рекомендации по документированию испытаний. Производителям локомотивов необходимо знать коэффициент аэродинамического сопротивления поездов, чтобы обеспечить оптимальную мощность своих локомотивов. Железнодорожным компаниям эта информация также необходима для расчета расписаний и энергетических потребностей, определения типа или количества локомотивов, необходимых для конкретного состава, и принятия решений о закупке оборудования.

Хотя аэродинамическое сопротивление поезда обычно является основной составляющей сопротивления, его трудно отделить от других составляющих, поэтому в этом разделе необходимо также учитывать неаэродинамические факторы.

Сопротивление движению выражается стандартной формулой, применимой ко всем типам поездов. Кроме того, методы измерения, используемые для определения сопротивления движению поезда и выведения соответствующей формулы, определены и описаны в отдельном документе (WI 00256127).

Стандарт EN 14067-2 охватывает следующие аспекты:

• Высокоскоростные и обычные поезда
• Сертификация и оценка железнодорожных транспортных средств.
• Руководители инфраструктурных проектов и железнодорожные чиновники
• В соответствующих ситуациях потенциально более лёгкие транспортные средства (трамваи, метро) могут быть полезны.

Основные аэродинамические эффекты, учитываемые на открытых трассах, следующие:

• Скачок напора (временное изменение давления, ощущаемое при обгоне двух поездов или при проезде поездом стрелки у железнодорожного пути).
• Поток воздуха (высокоскоростной воздушный поток, образующийся вокруг и позади движущегося поезда и представляющий опасность для рабочих, работающих на путях, или для легких предметов).
• Особенности потока бодрствования
• Изменения давления, влияющие на пассажиров (например, при открытых окнах или во время открывания дверей).
• Аэродинамические силы, действующие на конструкции, людей или незакрепленные предметы вблизи железнодорожных путей.

В этом стандарте описывается, как эти эффекты возникают в результате скорости поезда, его формы (конструкция носовой/хвостовой части), шероховатости поверхности, геометрии днища и бокового ветра.

• Стандарт «EN 14067-3 Часть 3: Аэродинамика в тоннелях» определяет физические явления, характерные для аэродинамики железнодорожного транспорта, и содержит рекомендации по документированию испытаний. Этот стандарт предлагает описательный обзор основных физических явлений, характерных для аэродинамики железнодорожного транспорта, когда поезда въезжают в тоннели, проходят через них или выезжают из них. Он подчеркивает уникальные условия замкнутого потока в тоннелях по сравнению с открытыми железнодорожными путями.
• Данный стандарт носит преимущественно информативный характер. Он не определяет обязательные предельные значения, критерии приемлемости или подробные процедуры испытаний и оценки. Вместо этого он описывает аэродинамику и предлагает рекомендации по документированию испытаний и измерений. Основные аэродинамические явления, рассматриваемые в аэродинамических трубах, включают:
• Ударные волны: это волны сжатия и разрежения, возникающие при въезде и выезде поезда из туннеля, и они распространяются со скоростью, близкой к скорости звука.
• Микроволновое давление или микроимпульс на выходе из туннеля: это внезапный выброс сжатого воздуха, создающий слышимый взрывной эффект.
• Временные изменения давления внутри поезда: они влияют на комфорт пассажиров, особенно вызывают дискомфорт в ушах, особенно при открытых окнах и дверях или недостаточной теплоизоляции.
• Эффект поршня: воздух, вытесняемый поездом, действует как поршень, создавая продольный воздушный поток в туннеле.
• Увеличение аэродинамического сопротивления из-за ограниченного потока воздуха.
• Разница давлений между входами в туннели и вдоль всей длины поезда.
• Воздействие на туннельную инфраструктуру: например, нагрузки на облицовку туннеля, системы вентиляции или придорожное оборудование.

В этом стандарте объясняется, как эти эффекты зависят от следующих факторов:

• Скорость поезда.
• Коэффициент загруженности поезда (площадь поперечного сечения поезда / площадь поперечного сечения туннеля).
• Длина и геометрия тоннеля (однопутный или двухпутный, тип входа, соединения шахт).
• Конструкция передней и задней части поезда, а также герметизация поверхности.
• Длина поездов и конфигурация переездов (встреча поездов в двухпутных тоннелях).
• Стандарт «EN 14067-4 Часть 4: Требования и процедуры оценки аэродинамики на открытых железнодорожных путях» описывает требования, процедуры испытаний, методы оценки и критерии приемки для железнодорожных транспортных средств, эксплуатируемых на открытых путях. Он устанавливает требования и методы оценки воздействия изменений давления и ветра вдоль пути. В стандарте рассматриваются методы оценки эксплуатационной прочности. Также обсуждаются условия нагрузки на элементы инфраструктуры, вызванные изменениями давления, вызванными движением поездов, и воздействием ветра. Предлагаются испытательные установки для оценки выпуклости балласта на балластных путях.

Данные требования распространяются только на тяжелые железнодорожные транспортные средства с максимальной скоростью поезда, превышающей 160 км/ч, и не распространяются на другие железнодорожные системы. Этот стандарт применяется ко всем открытым железнодорожным транспортным средствам и инфраструктуре с номинальной шириной колеи от 1435 мм до 1668 мм.

Аэродинамические эффекты, вызванные движением поездов, могут иметь следующие последствия:

• Рабочие на путях и пассажиры на платформах (скорость воздушного потока).
• Придорожные объекты и легкие конструкции (например, рыхлый мусор, дорожные знаки, навесы для освещения).
• Стационарная инфраструктура вдоль путей (например, шумозащитные барьеры, опоры контактной сети, края платформ).
• Переходы давления (диаметр разгона напора, возникающий при проезде поездов друг мимо друга или мимо стрелок).
• Аэродинамические нагрузки на конструкции и людей вблизи железной дороги.

Этот стандарт распространяется на:

• Высокоскоростные поезда (как правило, со скоростью не менее 200 км/ч, где аэродинамика имеет первостепенное значение).
• Традиционные пассажирские и грузовые поезда.
• Новые конструкции транспортных средств, модификации или типовые сертификаты.
• Оценка соответствия инфраструктуры установленным требованиям.

Данный стандарт соответствует требованиям технических спецификаций совместимости для высокоскоростных и обычных железнодорожных линий в ЕС.

• Стандарт «EN 14067-5 Часть 5: Требования и процедуры оценки аэродинамики в тоннелях» описывает требования к аэродинамике, процедуры испытаний, методы оценки и критерии приемки для железнодорожных транспортных средств, эксплуатируемых в тоннелях. В стандарте рассматриваются изменения аэродинамического давления, нагрузки, образование микроволн давления и другие аэродинамические факторы, ожидаемые при эксплуатации в тоннелях. Приводятся требования к аэродинамическому проектированию железнодорожных транспортных средств и тоннелей для систем тяжелых рельсов. Эти требования применяются только к системам тяжелых рельсов.

Данный стандарт обеспечивает безопасную и комфортную эксплуатацию железнодорожных транспортных средств в туннельных условиях за счет контроля аэродинамических эффектов, возникающих из-за узкой геометрии. Он фокусируется на специфических для туннелей явлениях и их влиянии на следующие аспекты:

• Комфорт пассажиров и экипажа (слуховой дискомфорт из-за перепадов давления, заложенность ушей).
• Прочность конструкции и водонепроницаемость поезда (нагрузки от давления на кузов вагона, окна и двери).
• Инфраструктура тоннеля (облицовка, вентиляция, стационарное оборудование, нагрузки на станции метро).
• Внутри тоннелей находятся дорожные рабочие и обслуживающий персонал.
• Воздействие факторов окружающей среды за пределами туннеля (например, микроволны давления или звуковые удары на входах).
• Совместимость в ситуациях, когда высокоскоростные поезда используют одни и те же тоннели с обычным транспортом.

Этот стандарт распространяется на:

• Высокоскоростные железные дороги (где последствия наиболее серьезны).
• Традиционная железная дорога в длинных тоннелях.
• Новые конструкции, модификации, типовые разрешения и проверки соответствия маршрутам.
• Соответствие техническим требованиям ЕС по обеспечению совместимости высокоскоростных и обычных железнодорожных систем.
• Стандарт «EN 14067-6 Часть 6: Требования и процедуры испытаний для оценки боковой устойчивости к ветру» описывает руководящие принципы оценки боковой устойчивости железнодорожных путей к ветру. Этот стандарт применяется ко всем пассажирским вагонам, локомотивам и силовым вагонам (с максимальной скоростью поезда от 140 км/ч до 360 км/ч) и грузовым вагонам (с максимальной скоростью поезда от 80 км/ч до 160 км/ч) и ширине колеи от 1435 мм до 1668 мм. Для пассажирских вагонов, локомотивов и силовых вагонов с максимальной скоростью поезда от 250 км/ч до 360 км/ч требуется демонстрация боковой устойчивости к ветру. Этот стандарт не распространяется на легкорельсовый и городской железнодорожный транспорт.

Данный стандарт фокусируется на следующих аспектах:

• Аэродинамические силы и моменты, возникающие под действием косого ветра (боковой ветер, углы рыскания).
• Риск опрокидывания (потеря управления колесами, отрыв подветренных колес от земли).
• Сход с рельсов из-за чрезмерных боковых сил.
• Совместимость с инфраструктурой (категории воздействия на железнодорожный транспорт, участки, подверженные сильному ветру).

Этот стандарт распространяется на:

• Все пассажирские транспортные средства, локомотивы, моторные вагоны и многосекционные поезда.
• Высокоскоростные поезда, обычные пассажирские поезда и, в соответствующих случаях, некоторые грузовые транспортные средства.
• Новые конструкции, модификации, типовые разрешения и оценки, специфичные для конкретных маршрутов.
• Соответствие техническим требованиям по обеспечению совместимости высокоскоростных и обычных железных дорог в ЕС.

Данный стандарт распространяется на транспортные средства, эксплуатируемые на открытых железнодорожных путях (за исключением туннелей, мостов или в некоторых случаях крытых участков, если не указано иное).

• Стандарт «EN 14067-7 Часть 7: Основы процедур испытаний при запуске балласта, поступающего из поезда» рассматривает следующие темы:
• Экономические аспекты балластировки.
• Сравнение методов, используемых во Франции и Испании для железнодорожных вагонов.
• Методы оценки инфраструктуры.
• Обзор существующей литературы.
• Дальнейшие шаги и рекомендации по стандартизации и исследованиям.

Данный стандарт содержит информативные рекомендации и базовую информацию по разработке, выполнению и интерпретации процедур испытаний, связанных с взрывными работами по обработке балласта поездами. Он не определяет обязательные предельные значения, критерии приемлемости или обязательные методы испытаний.

Вкратце, цели данного стандарта заключаются в следующем:

• Цель – гармонизировать понимание и подходы в масштабах всей Европы.
• Для обеспечения единообразной оценки железнодорожного транспорта и инфраструктуры.
• Для облегчения сравнения результатов тестирования, полученных с использованием различных методов/в разных странах.

На протяжении многих лет наша организация, располагающая компетентным и опытным персоналом, понимает потребности своих клиентов, предоставляет им необходимые передовые услуги по тестированию и помогает в создании, внедрении и совершенствовании систем управления. В рамках этой деятельности мы также предоставляем услуги по тестированию в соответствии со стандартом EN 14067.