EN 14067 Järnvägstillämpningar - Aerodynamik

Den europeiska standarden ”EN 14067 Järnvägstillämpningar - Aerodynamik” består av följande underavsnitt publicerade under samma titel:

• Standarden ”EN 14067-1 Del 1: Symboler och enheter” gäller för området aerodynamik för järnvägstillämpningar. Denna standard definierar de symboler och enheter som används i formler och beräkningar inom området aerodynamik. Definitionerna i denna standard förklarar symbolerna och klassificerar enheterna. Dessa symboler kanske dock inte har samma betydelse inom ett annat tillämpningsområde. Ytterligare symboler bör definieras enligt tillämpningen.

Denna standard ger enhetlighet i tekniska studier, simuleringar, tester och dokumentation inom området järnvägsaerodynamik. Den gäller generellt för aerodynamik för järnvägstillämpningar. Den definierar följande:

• Nyckelsymboler (t.ex. för hastigheter, tryck, krafter, koefficienter, referensfält, densiteter)
• Motsvarande fysiska enheter
• Regler för deras tillämpning i ekvationer

Denna standard underlättar tydlig kommunikation mellan tillverkare, infrastrukturförvaltare, testlaboratorier, certifieringsorgan och forskare som arbetar med höghastighetståg, konventionella järnvägar, sidvindseffekter, tunnelaerodynamik, luftflöde, tryckvågor och aerodynamiska belastningar genom att standardisera representationen.

Den innehåller inte specifika gränsvärden, testprocedurer eller prestandakrav; dessa behandlas i andra avsnitt av denna standard.

Ingenjörer och forskare hänvisar till denna standard i följande situationer:

• När man skriver simuleringskod (beräkningsvätskedynamik)
• Vid rapportering av resultat från vindtunnel- eller landningsbantest
• Vid upprättande av tekniska specifikationer eller anbudshandlingar
• Verifiering av överensstämmelse med kraven för aerodynamisk teknisk interoperabilitet.
• Standarden ”EN 14067-2 Del 2: Aerodynamik på öppet spår” definierar fysikaliska fenomen specifika för järnvägsaerodynamik och ger rekommendationer för dokumentation av tester. Loktillverkare behöver känna till tågens luftmotståndskoefficient för att passa optimal effekt i sina lok. Järnvägsföretag behöver också detta för att beräkna sina tidtabeller och energibehov, bestämma typen eller antalet lok som behövs för ett visst tågsätt och bistå i beslut om inköp av utrustning.

Även om tågmotstånd normalt sett är den primära komponenten av motstånd, är det svårt att isolera det från andra komponenter, så icke-aerodynamiska termer måste också beaktas i detta avsnitt.

Rörelsemotstånd uttrycks med en standardformel som är tillämplig på alla tågtyper. Dessutom definieras och beskrivs de mätmetoder som används för att erhålla ett tågs rörelsemotstånd, vilket leder till en motsvarande formel, i ett separat dokument (WI 00256127).

Standarden EN 14067-2 omfattar följande:

• Höghastighetståg och konventionella tåg
• Certifiering och utvärdering av järnvägsfordon.
• Infrastrukturförvaltare och järnvägstjänstemän
• Potentiellt lättare fordon (spårvagnar, tunnelbanor) i relevanta situationer

De huvudsakliga aerodynamiska effekterna som beaktas i öppna banor är följande:

• Tryckstöt i tåghöjden (en tillfällig tryckförändring som känns när två tåg kör om varandra eller när ett tåg passerar en spårväxel vid sidan av spåren)
• Avrinning (ett höghastighetsluftflöde som bildas runt och bakom ett tåg i rörelse, vilket utgör en risk för spårarbetare eller lätta föremål)
• Funktioner hos vakenhetsflödet
• Tryckförändringar som påverkar passagerare (till exempel när fönstren är öppna eller under dörröppning)
• Aerodynamiska krafter som verkar på strukturer, människor eller lösa föremål nära spåren.

Denna standard beskriver hur dessa effekter är ett resultat av tågets hastighet, form (nos-/stjärtdesign), ytjämnhet, underredets geometri och sidvindar.

• Standarden ”EN 14067-3 Del 3: Aerodynamik i tunnlar” definierar de fysikaliska fenomen som är specifika för järnvägsaerodynamik och ger rekommendationer för dokumentation av tester. Denna standard ger en beskrivande översikt över de grundläggande fysikaliska fenomen som är specifika för järnvägsaerodynamik när tåg kör in i, passerar genom eller lämnar tunnlar. Den belyser de unika slutna flödesförhållandena i tunnlar jämfört med öppna spår.
• Denna standard är främst informativ. Den definierar inte bindande gränsvärden, acceptanskriterier eller detaljerade test- och utvärderingsförfaranden. Istället beskriver den aerodynamik och ger rekommendationer för dokumentation av tester och mätningar. De viktigaste aerodynamiska fenomenen som behandlas i tunnlar är:
• Tryckvågor: Dessa är kompressions- och förtunnningsvågor som skapas när tåget kör in i och ut ur tunneln, och de utbreder sig med hastigheter nära ljudets hastighet.
• Mikrotryckvåg eller mikrotryckpuls vid tunnelutgång: Detta är den plötsliga frigörelsen av tryckluft, vilket skapar hörbara explosiva effekter.
• Tillfälliga tryckförändringar inuti tåget: Dessa påverkar passagerarnas komfort, särskilt obehag i öronen, särskilt när fönster och dörrar är öppna eller tryckisoleringen är otillräcklig.
• Kolveffekt: Luften som fördrivs av tåget fungerar som en kolv och skapar ett längsgående luftflöde i tunneln.
• Ökat aerodynamiskt motstånd på grund av begränsat flöde.
• Tryckskillnader mellan tunnelmynningar och längs tågets längd.
• Påverkan på tunnelinfrastruktur: Till exempel belastningar på tunnelbeklädnad, ventilationssystem eller vägkantsutrustning.

Denna standard förklarar hur dessa effekter beror på följande faktorer:

• Tågets hastighet.
• Tågtrafikstockningsförhållande (tågtvärsnitt / tunneltvärsnitt).
• Tunnellängd och geometri (enkelspårig eller dubbelspårig, infartstyp, schaktanslutningar).
• Design och ytförsegling av tågets fram- och baksida.
• Tåglängd och korsningskonfigurationer (möten med tåg i dubbelspåriga tunnlar).
• Standarden ”EN 14067-4 Del 4: Krav och utvärderingsprocedurer för aerodynamik på öppna spår” beskriver krav, testprocedurer, utvärderingsmetoder och acceptanskriterier för järnvägsfordon som trafikerar öppna spår. Den tillhandahåller krav och utvärderingsmetoder för tryckvariationer och vindflödeseffekter längs spåret. Utvärderingsmetoder för driftshållfasthet behandlas i denna standard. Belastningsförhållanden på infrastrukturkomponenter orsakade av tåginducerade tryckvariationer och vindflödeseffekter diskuteras också. Testuppställningar för utvärdering av ballastutbuktningar föreslås för ballastade spår.

Kraven gäller endast tunga järnvägsfordon med en maximal tåghastighet överstigande 160 km/h och inte andra järnvägssystem. Denna standard gäller alla spårbundna järnvägsfordon och infrastruktur med en nominell spårvidd mellan 1435 mm och 1668 mm.

Tåginducerade aerodynamiska effekter kan ha följande konsekvenser:

• Spårarbetare och passagerare på plattformar (luftflödeshastigheter).
• Vägkantsföremål och lätta konstruktioner (t.ex. löst bråte, skyltar, ljusskydd).
• Fast infrastruktur längs spåret (t.ex. bullerskydd, stöd för spårutrustning, plattformskanter).
• Tryckövergångar (tryckslag i huvudet som uppstår när tåg passerar varandra eller fasta punkter).
• Aerodynamiska belastningar på konstruktioner och personer nära rälsen.

Denna standard gäller för:

• Höghastighetståg (vanligtvis minst 200 km/h, där aerodynamiken är av största vikt).
• Traditionella person- och godståg.
• Nya fordonskonstruktioner, modifieringar eller typgodkännanden.
• Bedömningar av infrastrukturens efterlevnad.

Denna standard överensstämmer med de tekniska kraven för interoperabilitet för höghastighetståg och konventionella järnvägar i EU.

• Standarden ”EN 14067-5 Del 5: Krav och utvärderingsprocedurer för aerodynamik i tunnlar” beskriver de aerodynamiska kraven, testprocedurerna, utvärderingsmetoderna och acceptanskriterierna för järnvägsfordon som trafikerar tunnlar. Aerodynamiska tryckvariationer, belastningar, mikrotryckvågsbildning och andra aerodynamiska överväganden som förväntas vid tunneldrift behandlas i denna standard. Krav för aerodynamisk utformning av järnvägsfordon och tunnlar för tunga järnvägssystem tillhandahålls. Dessa krav gäller endast tunga järnvägssystem.

Denna standard säkerställer säker och bekväm drift av järnvägsfordon i tunnelmiljöer genom att kontrollera aerodynamiska effekter som uppstår på grund av smala geometrier. Den fokuserar på tunnelspecifika fenomen och deras effekter på följande:

• Passagerar- och besättningskomfort (hörselbesvär på grund av tryckförändringar, öronblockering).
• Tågets strukturella integritet och vattentäthet (tryckbelastningar på vagnens kaross, fönster och dörrar).
• Tunnelinfrastruktur (beklädnad, ventilation, fast utrustning, laster på underjordiska stationer).
• Vägarbetare och underhållspersonal inne i tunnlarna.
• Miljöpåverkan utanför tunneln (t.ex. mikrotryckvågor eller ljuddungar vid ingångarna).
• Kompatibilitet i situationer där höghastighetståg delar tunnlar med konventionell trafik.

Denna standard gäller för:

• Höghastighetståg (där effekterna är som allvarligast).
• Traditionell järnväg i långa tunnlar.
• Nya konstruktioner, modifieringar, typgodkännanden och kontroller av ruttöverensstämmelse.
• Överensstämmelse med EU:s tekniska interoperabilitetsspecifikationer för höghastighets- och konventionella järnvägssystem.
• Standarden ”EN 14067-6 Del 6: Krav och testförfaranden för bedömning av sidvind” beskriver riktlinjerna för bedömning av sidvind på järnvägar. Denna standard gäller alla personvagnar, lok och motorvagnar (med en maximal tåghastighet mellan 140 km/h och 360 km/h) och godsvagnar (med en maximal tåghastighet mellan 80 km/h och 160 km/h) och spårvidder mellan 1435 mm och 1668 mm. För personvagnar, lok och motorvagnar med en maximal tåghastighet mellan 250 km/h och 360 km/h krävs att sidvindstabilitet påvisas. Denna standard gäller inte för lättspårvägar och stadsfordon.

Denna standard fokuserar på följande:

• Aerodynamiska krafter och moment orsakade av sneda vindar (sidvindar, girvinklar).
• Risk för vältning (hjulen tappar kontrollen, läshjulen lyfter sig).
• Urspårning på grund av alltför stora sidokrafter.
• Kompatibilitet med infrastruktur (järnvägsexponeringskategorier, vindutsatta sträckor).

Denna standard gäller för:

• Alla personfordon, lok, motorvagnar och motorvagnar.
• Höghastighetståg, konventionella persontåg och, i relevanta fall, vissa godsfordon.
• Nya konstruktioner, modifieringar, typgodkännanden och linjespecifika bedömningar.
• Överensstämmelse med tekniska interoperabilitetsspecifikationer för höghastighetsjärnvägar och konventionella järnvägar i EU.

Denna standard omfattar fordon som kör på öppna spår (exklusive tunnlar, broar eller skyddade sektioner i vissa fall, om inte annat anges).

• Standarden ”EN 14067-7 Del 7: Grundläggande förfaranden för provning av tågbaserad ballast” behandlar följande ämnen:
• Ekonomiska aspekter av ballastprojektion.
• En jämförelse av metoder som används i Frankrike och Spanien för järnvägsfordon.
• Metoder för bedömning av infrastruktur.
• Översikt av befintlig litteratur.
• Nästa steg och rekommendationer gällande standardisering och forskning.

Denna standard ger informativ vägledning och grundläggande information för utveckling, utförande och tolkning av testprocedurer relaterade till tåginducerad ballastsprängning. Den definierar inte bindande gränsvärden, acceptanskriterier eller obligatoriska testmetoder.

Kortfattat är målen med denna standard följande:

• Att harmonisera förståelse och tillvägagångssätt i hela Europa.
• För att stödja en konsekvent utvärdering av järnvägsfordon och infrastruktur.
• För att underlätta jämförelsen av testresultat erhållna från olika metoder/länder.

I många år har vår organisation, med sin kompetenta och erfarna personal, förstått sina kunders behov, tillhandahållit de avancerade testtjänster de behöver och hjälpt dem med att etablera, implementera och förbättra ledningssystem. Inom detta ramverk tillhandahåller vi även testtjänster i enlighet med standarden EN 14067.