EN 14067 Demiryolu Uygulamaları - Aerodinamik

Bir Avrupa standardı olan “EN 14067 Demiryolu uygulamaları - Aerodinamik“ standardı, aynı başlık altında yayınlanan şu alt bölümlerden oluşmaktadır:

• “EN 14067-1 Bölüm 1: Semboller ve birimler“ standardı, demiryolu uygulamaları için aerodinamik alanına uygulanır. Bu standart, aerodinamik alanındaki formüllerde ve hesaplamalarda kullanılan sembolleri ve birimleri tanımlar. Bu standartta verilen tanımlar, sembolleri açıklar ve birimleri sınıflandırır. Bununla birlikte, bu semboller farklı bir uygulama alanında aynı öneme sahip olmayabilir. Uygulamaya göre ek semboller tanımlanmalıdır.

Bu standart, demiryolu aerodinamiği alanındaki mühendislik çalışmaları, simülasyonlar, testler ve dokümantasyonda tekdüzelik sağlar. Bu standart, genel olarak demiryolu uygulamaları için aerodinamiğe uygulanır. Şunları tanımlar:

• Anahtar semboller (örneğin hızlar, basınçlar, kuvvetler, katsayılar, referans alanları, yoğunluklar için)
• Karşılık gelen fiziksel birimler
• Denklemlerde uygulanmaları için kurallar

Bu standart, gösterimi standartlaştırarak, üreticiler, altyapı yöneticileri, test laboratuvarları, belgelendirme kuruluşları ve yüksek hızlı trenler, geleneksel raylar, yan rüzgar etkileri, tünel aerodinamiği, hava akımı, basınç dalgaları ve aerodinamik yükler üzerinde çalışan araştırmacılar arasında net iletişimi kolaylaştırır.

Belirli sınır değerleri, test prosedürleri veya performans gereksinimleri içermez, bunlar bu standardın diğer bölümlerinde ele alınmıştır.

Mühendisler ve araştırmacılar şu durumlarda bu standarda başvururlar:

• Simülasyon kodları yazarken (hesaplamalı akışkanlar dinamiği)
• Rüzgar tüneli veya pist test sonuçlarını raporlarken
• Teknik şartnameler veya ihale belgeleri hazırlarken
• Aerodinamikle ilgili teknik birlikte çalışabilirlik şartnameleri gerekliliklerine uygunluğu doğrularken
• “EN 14067-2 Bölüm 2: Açık pistte aerodinamik“ standardında, demiryolu aerodinamiğine özgü fiziksel olaylar tanımlanmakta ve testlerin belgelendirilmesi için öneriler sunulmaktadır. Lokomotif üreticilerinin, lokomotiflerine optimum gücü yerleştirmek için trenlerin hareket direncini bilmeleri gerekir. Demiryolu şirketlerinin de zaman çizelgelerini ve enerji ihtiyaçlarını hesaplamak, belirli bir tren dizisi için gerekli olan lokomotif türünü veya sayısını belirlemek ve ekipman satın alma kararlarında yardımcı olmak için buna ihtiyaçları vardır.

Trenlerin sürüklenmesi normalde hareket direncinin ana bileşeni olsa da diğer bileşenlerden ayırmak zordur, bu nedenle bu bölümde aerodinamik olmayan terimler de dikkate alınmalıdır.

Hareket direnci, tüm tren tipleri için geçerli olan standart bir formülle ifade edilir. Ayrıca, bir trenin hareket direncini elde etmek için kullanılan ve karşılık gelen bir formüle yol açan ölçüm yöntemleri ayrı bir belgede (WI 00256127) tanımlanmış ve açıklanmıştır.

EN 14067-2 standardı şunları kapsar:

• Yüksek hızlı ve geleneksel trenler
• Demiryolu araçlarının sertifikasyonu ve değerlendirilmesi
• Altyapı yöneticileri ve demiryolu yetkilileri
• İlgili durumlarda potansiyel olarak daha hafif araçlar (tramvaylar, metrolar)

Açık raylarda ele alınan başlıca aerodinamik etkiler şunlardır:

• Baş basıncı darbesi (iki tren birbirini geçtiğinde veya bir tren yol kenarındaki bir makası geçtiğinde hissedilen geçici basınç değişimi)
• Akıntı akımı (hareket halindeki bir trenin etrafında ve arkasında oluşan, ray kenarındaki işçiler veya hafif nesneler için risk oluşturan yüksek hızlı hava akışı)
• Uyanıklık akışı özellikleri
• Yolcuları etkileyen basınç geçişleri (örneğin pencereler açıkken veya kapı işlemleri sırasında)
• Ray kenarındaki yapılara, insanlara veya ray yakınındaki gevşek nesnelere etki eden aerodinamik kuvvetler

Bu standart, bu etkilerin trenin hızı, şekli (burun / kuyruk tasarımı), yüzey pürüzlülüğü, alt gövde geometrisi ve yan rüzgarlardan nasıl kaynaklandığını açıklar.

• “EN 14067-3 Bölüm 3: Tünellerde aerodinamik“ standardında, demiryolu aerodinamiğine özgü fiziksel olaylar tanımlanmakta ve testlerin belgelendirilmesi için öneriler sunulmaktadır. Bu standart, trenlerin tünellere girerken, tünellerden geçerken veya tünellerden çıkarken demiryolu aerodinamiğine özgü temel fiziksel olaylara ilişkin açıklayıcı bir genel bakış sunar. Açık hatlara kıyasla tünellerdeki benzersiz kapalı akış koşullarını vurgular.
• Bu standart öncelikle bilgilendiricidir. Bağlayıcı sınır değerleri, kabul kriterleri veya ayrıntılı test ve değerlendirme prosedürleri tanımlamaz. Bunun yerine, aerodinamiği açıklar ve testlerin ve ölçümlerin belgelendirilmesi için öneriler sunar. Tünellerde ele alınan başlıca aerodinamik olaylar şunlardır:
• Basınç dalgaları: Trenin tünele girip çıkmasıyla oluşan ve ses hızına yakın hızlarda yayılan sıkıştırma ve seyreltme dalgalarıdır.
• Tünel çıkışında mikro basınç dalgası veya mikro basınç darbesi: Sıkıştırılmış havanın aniden serbest bırakılması ve duyulabilir patlama etkileri yaratmasıdır.
• Trenin içindeki geçici basınç değişiklikleri: Özellikle pencereler ve kapılar açıksa veya basınç yalıtımı yetersizse yolcu konforunu, özellikle kulak rahatsızlığını etkiler.
• Piston etkisi: Tren tarafından yer değiştirilen hava, piston gibi davranarak tünelde boylamasına hava akışı oluşturur.
• Sınırlı akış nedeniyle aerodinamik sürüklenme artışı.
• Tünel girişleri arasında ve tren uzunluğu boyunca basınç farklılıkları.
• Tünel altyapısı üzerindeki etkiler: Örneğin, tünel kaplaması, havalandırma sistemleri veya yol kenarı ekipmanları üzerindeki yükler.

Bu standart, bu etkilerin şu faktörlere nasıl bağlı olduğunu açıklamaktadır:

• Tren hızı.
• Tren tıkanma oranı (tren kesiti / tünel kesiti).
• Tünel uzunluğu ve geometrisi (tek hatlı mı çift hatlı mı, giriş şekli, şaft bağlantıları).
• Tren ön ve arka tasarımı ve yüzey sızdırmazlığı.
• Tren uzunluğu ve geçiş konfigürasyonları (çift hatlı tünellerde trenlerle karşılaşma).
• “EN 14067-4 Bölüm 4: Açık hatlarda aerodinamik için gereksinimler ve değerlendirme prosedürleri“ standardında, açık hatlarda çalışan demiryolu araçları için gereksinimler, test prosedürleri, değerlendirme yöntemleri ve kabul kriterleri açıklanmaktadır. Hat boyunca basınç değişimleri ve rüzgar akımı etkileri için gereksinimler ve değerlendirme yöntemleri sağlanmıştır. Çalışma direnci için değerlendirme yöntemleri bu standartta ele alınmıştır. Tren kaynaklı basınç değişimleri ve rüzgar akımı etkilerinden kaynaklanan altyapı bileşenleri üzerindeki yük durumları bu standartta ele alınmıştır. Balastlı hatlar için balast çıkıntısı değerlendirmesi için test düzenekleri önerilmiştir.

Gereksinimler sadece azami tren hızı 160 km/saat’in üzerinde olan ağır raylı sistemin demiryolu araçları için geçerlidir ve diğer ray sistemleri için geçerli değildir. Bu standart, nominal hat açıklığı 1435 mm ile 1668 mm arasında olan açık alandaki tüm demiryolu araçları ve altyapı için geçerlidir.

Tren kaynaklı aerodinamik etkiler şunları etkileyebilir:

• Platformlardaki ray kenarı çalışanları ve yolcular (hava akımı hızları).
• Yol kenarındaki nesneler ve hafif yapılar (örneğin gevşek eşyalar, işaret levhaları, hafif barınaklar).
• Ray boyunca sabit altyapı (örneği, gürültü bariyerleri, havai hat ekipman destekleri, platform kenarları).
• Basınç geçişleri (trenler birbirini veya sabit noktaları geçerken oluşan kafa basıncı darbesi).
• Ray yakınındaki yapılar ve insanlar üzerindeki aerodinamik yükler.

Bu standart şunlar için geçerlidir:

• Yüksek hızlı trenler (genellikle aerodinamiğin baskın olduğu en az 200 km/sa).
• Geleneksel yolcu ve yük trenleri.
• Yeni araç tasarımları, modifikasyonları veya tip onayları.
• Altyapı uyumluluk değerlendirmeleri.

Bu standart, AB’deki yüksek hızlı ve geleneksel demiryolu için teknik birlikte çalışabilirlik şartnameleri gereksinimleriyle uyumludur.

• “EN 14067-5 Bölüm 5: Tünellerde aerodinamik için gereksinimler ve değerlendirme prosedürleri“ standardında, tünellerde çalışan demiryolu araçları için aerodinamik gereksinimleri, test prosedürleri, değerlendirme yöntemleri ve kabul kriterleri açıklanmaktadır. Aerodinamik basınç değişimleri, yükler, mikro basınç dalgası oluşumu ve tünel işletiminde beklenen diğer aerodinamik hususlar bu standartta ele alınmaktadır. Ağır raylı sistemin demiryolu araçları ve tünellerinin aerodinamik tasarımı için gereksinimler sağlanmıştır. Bu gereksinimler sadece ağır raylı sistemler için geçerlidir.

Bu standart, dar geometriden kaynaklanan aerodinamik etkileri kontrol ederek, tünel ortamlarında demiryolu araçlarının güvenli ve konforlu çalışmasını sağlar. Tünellere özgü olaylara ve bunların şu sayılanlar üzerindeki etkilerine odaklanmaktadır:

• Yolcu ve mürettebat konforu (basınç değişikliklerinden kaynaklanan işitsel rahatsızlık, kulak tıkanması).
• Trenin yapısal bütünlüğü ve sızdırmazlığı (vagon gövdesi, pencereler, kapılar üzerindeki basınç yükleri).
• Tünel altyapısı (kaplama, havalandırma, sabit ekipman, yeraltı istasyonları üzerindeki yükler).
• Tünellerin içindeki yol kenarı işçileri ve bakım personeli.
• Tünel dışındaki çevresel etkiler (örneğin, girişlerde mikro basınç dalgaları veya sonik patlamalar).
• Yüksek hızlı trenlerin geleneksel trafikle tünelleri paylaştığı durumlarda uyumluluk.

Bu standart şunlar için geçerlidir:

• Yüksek hızlı demiryolu (etkilerin en şiddetli olduğu yer).
• Uzun tünellerdeki geleneksel demiryolu.
• Yeni tasarımlar, değişiklikler, tip onayları ve güzergah uyumluluk kontrolleri.
• AB yüksek hızlı ve geleneksel demiryolu sistemleri için teknik birlikte çalışabilirlik şartnameleri ile uyum.
• “EN 14067-6 Bölüm 6: Yanal rüzgar değerlendirmesi için gereksinimler ve test prosedürleri“ standardında, demiryollarının yanal rüzgar değerlendirmesi için yönergeler açıklanmaktadır. Bu standart, tüm yolcu araçları, lokomotifler ve güç vagonları (maksimum tren hızı 140 km/sa ile 360 km/sa arasında olanlar) ve yük vagonları (maksimum tren hızı 80 km/sa ile 160 km/sa arasında olanlar) ve 1435 mm ile 1668 mm arasındaki ray açıklıkları için geçerlidir. Maksimum tren hızı 250 km/sa ile 360 km/sa arasında olan yolcu araçları, lokomotifler ve güç vagonları için yanal rüzgar stabilitesinin gösterilmesi şartı getirilmiştir. Bu standart, hafif raylı ve şehir içi raylı araçlar için geçerli değildir.

Bu standart, şunlara odaklanır:

• Eğik rüzgarların (yan rüzgar, sapma açıları) neden olduğu aerodinamik kuvvetler ve momentler.
• Devrilme riski (tekerleklerin boşalması, rüzgar altı tekerleklerin kalkması).
• Aşırı yanal kuvvetler nedeniyle raydan çıkma.
• Altyapı ile uyumluluk (ray maruziyet kategorileri, rüzgara eğilimli bölümler).

Bu standart şunlar için geçerlidir:

• Tüm yolcu araçları, lokomotifler, güç vagonları ve çoklu üniteler.
• Yüksek hızlı trenler, geleneksel yolcu trenleri ve ilgili durumlarda belirli yük araçları.
• Yeni tasarımlar, modifikasyonlar, tip onayları ve güzergaha özgü değerlendirmeler.
• AB’deki yüksek hızlı ve geleneksel demiryolları için teknik birlikte çalışabilirlik şartnameleri ile uyum.

Bu standart, açık raylarda çalışan araçları kapsar (belirtilmediği sürece tüneller, bazı durumlarda köprüler veya korunaklı bölümler hariç).

• “EN 14067-7 Bölüm 7: Tren kaynaklı balast fırlatma test prosedürlerinin temelleri“ standardında şu konular ele alınmaktadır:
• Balast projeksiyonunun ekonomik yönleri.
• Demiryolu araçları için Fransa ve İspanya’daki yöntemlerin karşılaştırılması.
• Altyapı değerlendirme yöntemleri.
• Mevcut literatürün incelenmesi.
• Standardizasyon ve araştırmaya ilişkin sonraki adımlar ve öneriler.

Bu standart, tren kaynaklı balast püskürmesiyle ilgili test prosedürlerinin geliştirilmesi, yürütülmesi ve yorumlanması için bilgilendirici kılavuz ve temel bilgiler sağlar. Bağlayıcı sınır değerleri, kabul kriterleri veya zorunlu test yöntemleri belirlemez.

Kısaca bu standardın amaçları şudur:

• Avrupa genelinde anlayışı ve yaklaşımları uyumlu hale getirmek.
• Demiryolu araçları ve altyapısının tutarlı bir şekilde değerlendirilmesini desteklemek.
• Farklı yöntemlerden / ülkelerden elde edilen test sonuçlarının karşılaştırılmasını kolaylaştırmak.

Kuruluşumuz, yıllardır yetkin ve deneyimli bir kadro ile müşterilerinin ihtiyaçlarını anlamakta, ihtiyaç duydukları ileri test hizmetlerini vermekte ve yönetim sistemlerinin kurulması, uygulanması ve iyileştirilmesi konusunda yardımcı olmaktadır. Bu çerçevede işletmelere EN 14067 standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.