Tiêu chuẩn EN 14067 Ứng dụng đường sắt - Khí động học

Tiêu chuẩn châu Âu “EN 14067 Ứng dụng đường sắt - Khí động học” bao gồm các tiểu mục sau được công bố cùng tên:

• Tiêu chuẩn “EN 14067-1 Phần 1: Ký hiệu và đơn vị” áp dụng cho lĩnh vực khí động học ứng dụng trong đường sắt. Tiêu chuẩn này định nghĩa các ký hiệu và đơn vị được sử dụng trong các công thức và phép tính trong lĩnh vực khí động học. Các định nghĩa được đưa ra trong tiêu chuẩn này giải thích các ký hiệu và phân loại các đơn vị. Tuy nhiên, các ký hiệu này có thể không có cùng ý nghĩa trong các lĩnh vực ứng dụng khác. Cần phải định nghĩa thêm các ký hiệu khác tùy thuộc vào ứng dụng.

Tiêu chuẩn này đảm bảo tính đồng nhất trong các nghiên cứu kỹ thuật, mô phỏng, thử nghiệm và tài liệu trong lĩnh vực khí động học đường sắt. Tiêu chuẩn này áp dụng chung cho khí động học trong các ứng dụng đường sắt. Nó định nghĩa các nội dung sau:

• Các ký hiệu chính (ví dụ: cho vận tốc, áp suất, lực, hệ số, trường tham chiếu, mật độ)
• Đơn vị vật lý tương ứng
• Các quy tắc áp dụng chúng trong phương trình

Tiêu chuẩn này tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao tiếp rõ ràng giữa các nhà sản xuất, nhà quản lý cơ sở hạ tầng, phòng thí nghiệm thử nghiệm, cơ quan chứng nhận và các nhà nghiên cứu làm việc về đường sắt cao tốc, đường sắt thông thường, ảnh hưởng của gió ngang, khí động học đường hầm, luồng không khí, sóng áp suất và tải trọng khí động học bằng cách chuẩn hóa cách biểu diễn.

Tiêu chuẩn này không bao gồm các giá trị giới hạn cụ thể, quy trình thử nghiệm hoặc yêu cầu về hiệu suất; những vấn đề này được đề cập trong các phần khác của tiêu chuẩn này.

Các kỹ sư và nhà nghiên cứu tham khảo tiêu chuẩn này trong các trường hợp sau:

• Khi viết mã mô phỏng (động lực học chất lỏng tính toán)
• Khi báo cáo kết quả thử nghiệm trong hầm gió hoặc trên đường băng.
• Khi chuẩn bị các thông số kỹ thuật hoặc tài liệu đấu thầu.
• Kiểm tra sự tuân thủ các yêu cầu về thông số kỹ thuật tương thích khí động học.
• Tiêu chuẩn “EN 14067-2 Phần 2: Khí động học trên đường ray hở” định nghĩa các hiện tượng vật lý đặc thù của khí động học đường sắt và đưa ra các khuyến nghị về việc ghi chép các thử nghiệm. Các nhà sản xuất đầu máy cần biết hệ số cản của đoàn tàu để tối ưu hóa công suất cho đầu máy của họ. Các công ty đường sắt cũng cần thông tin này để tính toán thời gian biểu và nhu cầu năng lượng, xác định loại hoặc số lượng đầu máy cần thiết cho một đoàn tàu cụ thể và hỗ trợ trong các quyết định mua sắm thiết bị.

Mặc dù lực cản của tàu hỏa thường là thành phần chính của lực cản, nhưng rất khó để tách nó ra khỏi các thành phần khác, vì vậy các yếu tố phi khí động học cũng phải được xem xét trong phần này.

Điện trở chuyển động được biểu thị bằng một công thức tiêu chuẩn áp dụng cho tất cả các loại tàu. Hơn nữa, các phương pháp đo được sử dụng để xác định điện trở chuyển động của tàu, dẫn đến công thức tương ứng, được định nghĩa và mô tả trong một tài liệu riêng (WI 00256127).

Tiêu chuẩn EN 14067-2 bao gồm các nội dung sau:

• Tàu cao tốc và tàu thông thường
• Chứng nhận và đánh giá phương tiện đường sắt.
• các nhà quản lý cơ sở hạ tầng và các quan chức đường sắt
• Các phương tiện có trọng lượng nhẹ hơn (xe điện, tàu điện ngầm) có thể được sử dụng trong những tình huống thích hợp.

Các hiệu ứng khí động học chính được xem xét trong các đường đua mở như sau:

• Hiện tượng tăng áp đột ngột (sự thay đổi áp suất tạm thời xảy ra khi hai đoàn tàu vượt nhau hoặc khi một đoàn tàu đi qua một đường ray chuyển hướng)
• Luồng khí phụ (luồng không khí tốc độ cao hình thành xung quanh và phía sau đoàn tàu đang di chuyển, gây nguy hiểm cho công nhân làm việc bên đường ray hoặc các vật thể nhẹ)
• Đặc điểm của dòng chảy tỉnh thức
• Sự thay đổi áp suất ảnh hưởng đến hành khách (ví dụ: khi cửa sổ mở hoặc trong quá trình vận hành cửa)
• Các lực khí động học tác động lên các công trình, con người hoặc các vật thể rời rạc gần đường ray.

Tiêu chuẩn này mô tả cách các hiệu ứng này phát sinh từ tốc độ, hình dạng (thiết kế mũi/đuôi), độ nhám bề mặt, hình dạng gầm xe và gió ngang của tàu.

• Tiêu chuẩn “EN 14067-3 Phần 3: Khí động học trong đường hầm” định nghĩa các hiện tượng vật lý đặc thù của khí động học đường sắt và đưa ra các khuyến nghị về việc lập tài liệu thử nghiệm. Tiêu chuẩn này cung cấp một cái nhìn tổng quan mô tả về các hiện tượng vật lý cơ bản đặc thù của khí động học đường sắt khi tàu hỏa đi vào, đi qua hoặc ra khỏi đường hầm. Nó nhấn mạnh các điều kiện dòng chảy kín độc đáo trong đường hầm so với đường ray mở.
• Tiêu chuẩn này chủ yếu mang tính chất thông tin. Nó không quy định các giá trị giới hạn ràng buộc, tiêu chí chấp nhận hoặc các quy trình thử nghiệm và đánh giá chi tiết. Thay vào đó, nó mô tả khí động học và đưa ra các khuyến nghị về việc ghi chép các thử nghiệm và phép đo. Các hiện tượng khí động học chính được đề cập trong đường hầm là:
• Sóng áp suất: Đây là các sóng nén và giãn nở được tạo ra khi tàu đi vào và ra khỏi đường hầm, và chúng lan truyền với tốc độ gần bằng tốc độ âm thanh.
• Sóng vi áp hoặc xung vi áp tại cửa hầm: Đây là hiện tượng giải phóng đột ngột không khí nén, tạo ra hiệu ứng nổ có thể nghe thấy.
• Thay đổi áp suất tạm thời bên trong tàu: Điều này ảnh hưởng đến sự thoải mái của hành khách, đặc biệt là khó chịu ở tai, nhất là khi cửa sổ và cửa ra vào mở hoặc khả năng cách nhiệt không đủ.
• Hiệu ứng pít-tông: Luồng không khí bị đẩy ra bởi đoàn tàu hoạt động như một pít-tông, tạo ra luồng không khí dọc theo đường hầm.
• Lực cản khí động học tăng lên do luồng khí bị hạn chế.
• Chênh lệch áp suất giữa các cửa hầm và dọc theo chiều dài đoàn tàu.
• Tác động lên cơ sở hạ tầng đường hầm: Ví dụ, tải trọng lên lớp lót đường hầm, hệ thống thông gió hoặc thiết bị ven đường.

Tiêu chuẩn này giải thích các tác động này phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• Tốc độ tàu.
• Tỷ lệ tắc nghẽn đường sắt (mặt cắt ngang của đoàn tàu / mặt cắt ngang của đường hầm).
• Chiều dài và hình dạng đường hầm (đường ray đơn hay đường ray đôi, kiểu cửa vào, các kết nối giếng).
• Thiết kế phía trước và phía sau tàu, cùng với việc làm kín bề mặt.
• Chiều dài đoàn tàu và cấu hình giao cắt (gặp tàu hỏa trong đường hầm hai chiều).
• Tiêu chuẩn “EN 14067-4 Phần 4: Yêu cầu và quy trình đánh giá khí động học trên đường ray hở” mô tả các yêu cầu, quy trình thử nghiệm, phương pháp đánh giá và tiêu chí chấp nhận đối với các phương tiện đường sắt hoạt động trên đường ray hở. Tiêu chuẩn này đưa ra các yêu cầu và phương pháp đánh giá về sự biến đổi áp suất và ảnh hưởng của dòng gió dọc theo đường ray. Các phương pháp đánh giá về độ bền vận hành cũng được đề cập trong tiêu chuẩn này. Điều kiện tải trọng tác động lên các cấu kiện cơ sở hạ tầng do sự biến đổi áp suất và ảnh hưởng của dòng gió do tàu gây ra cũng được thảo luận. Các thiết lập thử nghiệm để đánh giá độ phồng của đá dằn được đề xuất cho các đường ray có lớp đá dằn.

Các yêu cầu này chỉ áp dụng cho các phương tiện đường sắt hạng nặng có tốc độ tối đa của đoàn tàu vượt quá 160 km/h và không áp dụng cho các hệ thống đường sắt khác. Tiêu chuẩn này áp dụng cho tất cả các phương tiện đường sắt và cơ sở hạ tầng đường ray hở có khổ đường ray danh nghĩa từ 1435 mm đến 1668 mm.

Các hiệu ứng khí động học do tàu hỏa gây ra có thể dẫn đến những tác động sau:

• Công nhân làm việc bên đường ray và hành khách trên sân ga (vận tốc luồng không khí).
• Các vật thể ven đường và các công trình nhẹ (ví dụ: mảnh vụn rời rạc, biển báo, mái che nhẹ).
• Cơ sở hạ tầng cố định dọc theo đường ray (ví dụ: rào chắn tiếng ồn, giá đỡ thiết bị đường ray trên cao, mép sân ga).
• Sự chuyển đổi áp suất (sự dao động áp suất đầu xảy ra khi các đoàn tàu đi qua nhau hoặc các điểm cố định).
• Tải trọng khí động học tác động lên các công trình và người dân gần đường ray.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho:

• Tàu cao tốc (thường có tốc độ ít nhất 200 km/h, trong đó yếu tố khí động học đóng vai trò tối quan trọng).
• Các chuyến tàu chở khách và chở hàng truyền thống.
• Các thiết kế xe mới, sửa đổi hoặc phê duyệt kiểu loại.
• Đánh giá sự tuân thủ cơ sở hạ tầng.

Tiêu chuẩn này tuân thủ các yêu cầu về thông số kỹ thuật tương thích giữa đường sắt cao tốc và đường sắt thông thường trong Liên minh châu Âu.

• Tiêu chuẩn “EN 14067-5 Phần 5: Yêu cầu và quy trình đánh giá khí động học trong đường hầm” mô tả các yêu cầu về khí động học, quy trình thử nghiệm, phương pháp đánh giá và tiêu chí chấp nhận đối với các phương tiện đường sắt hoạt động trong đường hầm. Tiêu chuẩn này đề cập đến sự thay đổi áp suất khí động học, tải trọng, sự hình thành sóng vi áp suất và các yếu tố khí động học khác dự kiến ​​trong quá trình vận hành đường hầm. Các yêu cầu về thiết kế khí động học của phương tiện đường sắt và đường hầm cho hệ thống đường sắt hạng nặng được đưa ra. Các yêu cầu này chỉ áp dụng cho hệ thống đường sắt hạng nặng.

Tiêu chuẩn này đảm bảo hoạt động an toàn và thoải mái của các phương tiện đường sắt trong môi trường đường hầm bằng cách kiểm soát các hiệu ứng khí động học phát sinh từ hình dạng hẹp. Tiêu chuẩn này tập trung vào các hiện tượng đặc thù của đường hầm và ảnh hưởng của chúng đến các yếu tố sau:

• Sự thoải mái của hành khách và phi hành đoàn (khó chịu về thính giác do thay đổi áp suất, tắc nghẽn tai).
• Độ bền kết cấu và khả năng chống thấm nước của đoàn tàu (tải trọng tác động lên thân toa xe, cửa sổ và cửa ra vào).
• Cơ sở hạ tầng đường hầm (lớp lót, hệ thống thông gió, thiết bị cố định, tải trọng tại các nhà ga ngầm).
• Các công nhân làm việc bên đường và nhân viên bảo trì bên trong đường hầm.
• Ảnh hưởng của môi trường bên ngoài đường hầm (ví dụ: sóng vi áp suất hoặc tiếng nổ siêu âm tại các lối vào).
• Khả năng tương thích trong các tình huống tàu cao tốc sử dụng chung đường hầm với giao thông thông thường.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho:

• Đường sắt cao tốc (nơi ảnh hưởng nghiêm trọng nhất).
• Đường sắt truyền thống trong các đường hầm dài.
• Các thiết kế mới, sửa đổi, phê duyệt kiểu loại và kiểm tra tuân thủ tuyến đường.
• Tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật về khả năng tương tác của EU dành cho hệ thống đường sắt cao tốc và đường sắt thông thường.
• Tiêu chuẩn “EN 14067-6 Phần 6: Yêu cầu và quy trình thử nghiệm đánh giá khả năng chịu gió ngang” mô tả các hướng dẫn về đánh giá khả năng chịu gió ngang của đường sắt. Tiêu chuẩn này áp dụng cho tất cả các toa xe chở khách, đầu máy và toa xe phát điện (với tốc độ tối đa của tàu từ 140 km/h đến 360 km/h) và toa xe chở hàng (với tốc độ tối đa của tàu từ 80 km/h đến 160 km/h) và khổ đường ray từ 1435 mm đến 1668 mm. Đối với toa xe chở khách, đầu máy và toa xe phát điện có tốc độ tối đa của tàu từ 250 km/h đến 360 km/h, cần phải chứng minh khả năng chịu gió ngang. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho đường sắt nhẹ và đường sắt đô thị.

Tiêu chuẩn này tập trung vào các nội dung sau:

• Các lực và mômen khí động học gây ra bởi gió xiên (gió ngang, góc lệch hướng).
• Nguy cơ lật úp (bánh xe mất kiểm soát, bánh xe phía khuất gió bị nhấc lên).
• Trật bánh do lực ngang quá lớn.
• Khả năng tương thích với cơ sở hạ tầng (các loại hình tiếp xúc với đường sắt, các đoạn đường dễ bị ảnh hưởng bởi gió).

Tiêu chuẩn này áp dụng cho:

• Tất cả các loại xe chở khách, đầu máy xe lửa, toa xe phát điện và các đoàn tàu nhiều toa.
• Tàu cao tốc, tàu chở khách thông thường và, trong những trường hợp thích hợp, một số loại phương tiện vận chuyển hàng hóa.
• Các thiết kế mới, sửa đổi, phê duyệt kiểu loại và đánh giá cụ thể theo từng tuyến đường.
• Tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật về khả năng tương tác giữa đường sắt cao tốc và đường sắt thông thường trong Liên minh châu Âu.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các phương tiện hoạt động trên đường ray không có mái che (trừ đường hầm, cầu hoặc các đoạn đường có mái che trong một số trường hợp, trừ khi có quy định khác).

• Tiêu chuẩn “EN 14067-7 Phần 7: Nguyên tắc cơ bản của quy trình thử nghiệm phóng đá dằn đường ray từ tàu hỏa” đề cập đến các chủ đề sau:
• Các khía cạnh kinh tế của việc phóng vật liệu dằn tàu.
• So sánh các phương pháp được sử dụng ở Pháp và Tây Ban Nha cho các phương tiện đường sắt.
• Các phương pháp đánh giá cơ sở hạ tầng.
• Tổng quan các tài liệu hiện có.
• Các bước tiếp theo và khuyến nghị liên quan đến tiêu chuẩn hóa và nghiên cứu.

Tiêu chuẩn này cung cấp hướng dẫn mang tính thông tin và thông tin cơ bản cho việc phát triển, thực hiện và giải thích các quy trình thử nghiệm liên quan đến việc nổ đá dằn đường ray do tàu hỏa gây ra. Tiêu chuẩn này không quy định các giá trị giới hạn ràng buộc, tiêu chí chấp nhận hoặc các phương pháp thử nghiệm bắt buộc.

Tóm lại, mục tiêu của tiêu chuẩn này như sau:

• Nhằm hài hòa sự hiểu biết và cách tiếp cận trên khắp châu Âu.
• Nhằm hỗ trợ việc đánh giá nhất quán các phương tiện và cơ sở hạ tầng đường sắt.
• Nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc so sánh kết quả thử nghiệm thu được từ các phương pháp/quốc gia khác nhau.

Trong nhiều năm qua, tổ chức của chúng tôi, với đội ngũ nhân viên có năng lực và kinh nghiệm, đã thấu hiểu nhu cầu của khách hàng, cung cấp các dịch vụ kiểm thử tiên tiến mà họ yêu cầu và hỗ trợ họ trong việc thiết lập, triển khai và cải tiến các hệ thống quản lý. Trong khuôn khổ này, chúng tôi cũng cung cấp các dịch vụ kiểm thử theo tiêu chuẩn EN 14067.