EN 14067 鐵路應用 - 空氣動力學

歐洲標準「EN 14067 鐵路應用 - 空氣動力學」由以下幾個以相同標題發布的子章節組成：

• 標準「EN 14067-1 第 1 部分：符號和單位」適用於鐵路空氣動力學領域。本標準定義了空氣動力學公式和計算中使用的符號和單位。本標準中的定義解釋了符號並對單位進行了分類。然而，這些符號在不同的應用領域可能有不同的意義。應根據具體應用定義其他符號。

本標準旨在規範鐵路空氣動力學領域的工程研究、模擬、測試和文件編制工作。它普遍適用於鐵路應用空氣動力學。本標準定義了以下：

• 關鍵符號（例如，速度、壓力、力、係數、參考場、密度）
• 相應的物理單位
• 它們在方程式中的應用規則

該標準透過規範表示方法，促進了高速鐵路、傳統鐵路、橫風效應、隧道空氣動力學、氣流、壓力波和空氣動力載荷等領域的製造商、基礎設施管理者、測試實驗室、認證機構和研究人員之間的清晰溝通。

本標準不包含具體的限值、測試程序或性能要求；這些內容在本標準的其他章節中均有規定。

工程師和研究人員在以下情況下會參考此標準：

• 編寫模擬程式碼（計算流體動力學）時
• 在報告風洞或跑道測試結果時
• 編製技術規格或招標文件時
• 驗證是否符合空氣動力學技術互通性規範要求。
• 標準「EN 14067-2 第 2 部分：開放式軌道空氣動力學」定義了鐵路空氣動力學特有的物理現象，並為測試記錄提供了建議。機車製造商需要了解列車的阻力係數，以便為其機車選擇最佳功率。鐵路公司也需要此資訊來計算列車時刻表和能源需求，確定特定列車組所需的機車類型或數量，並輔助設備採購決策。

雖然列車阻力通常是阻力的主要組成部分，但很難將其與其他組成部分分離，因此本節也必須考慮非空氣動力學因素。

列車運動阻力採用適用於所有列車類型的標準公式表示。此外，用於獲取列車運動阻力並推導出相應公式的測量方法，已在另一份文件（WI 00256127）中定義和描述。

EN 14067-2 標準涵蓋以下內容：

• 高速列車和普通列車
• 鐵路車輛的認證和評估。
• 基礎設施管理人員和鐵路官員
• 在相關情況下，可能使用較輕的車輛（有軌電車、地鐵）。

開放式賽道中主要考慮的空氣動力學效應如下：

• 列車尾流（兩列火車交會或火車通過軌道旁的道岔時感受到的暫時性壓力變化）
• 列車尾流（行駛的列車周圍和後方形成的高速氣流，對軌道旁工作人員或輕型物體構成風險）
• 覺醒流的特徵
• 影響乘客的壓力變化（例如，窗戶打開時或車門操作期間）
• 作用於軌道附近建築物、人員或鬆散物體的空氣動力。

該標準描述了列車的速度、形狀（車頭/車尾設計）、表面粗糙度、車底幾何形狀和側風如何導致這些影響。

• 標準「EN 14067-3 第 3 部分：隧道空氣動力學」定義了鐵路空氣動力學特有的物理現象，並為測試記錄提供了建議。該標準對列車進入、通過或離開隧道時鐵路空氣動力學特有的基本物理現象進行了描述性概述。它重點闡述了隧道內獨特的封閉流場條件與開放式軌道的差異。
• 本標準主要提供參考信息，不定義具有約束力的限值、驗收標準或詳細的測試和評估程序。它主要描述空氣動力學，並就測試和測量記錄提出建議。風洞中涉及的主要空氣動力學現象包括：
• 壓力波：這是列車進出隧道時產生的壓縮波和稀疏波，它們的傳播速度接近音速。
• 隧道出口處的微壓波或微壓脈衝：這是壓縮空氣的突然釋放，會產生可聽見的爆炸效果。
• 列車內部的臨時壓力變化：這會影響乘客的舒適度，尤其是耳朵的不適，尤其是在車窗和車門打開或壓力隔熱不足的情況下。
• 活塞效應：列車排出的空氣就像活塞一樣，在隧道內產生縱向氣流。
• 由於氣流受限，空氣動力阻力增加。
• 隧道入口處和列車沿線的壓力差。
• 對隧道基礎設施的影響：例如，對隧道襯砌、通風系統或路邊設備的荷載。

該標準解釋了這些影響如何取決於以下因素：

• 列車速度。
• 列車擁塞率（列車橫斷面積/隧道橫斷面積）。
• 隧道長度和幾何形狀（單軌或雙軌，入口類型，豎井連接）。
• 列車前後設計及表面密封。
• 列車長度和交叉配置（在雙軌隧道中遇到列車）。
• 標準「EN 14067-4 第 4 部分：開放式軌道空氣動力學要求和評估程序」描述了在開放式軌道上運行的鐵路車輛的要求、測試程序、評估方法和驗收標準。它提供了沿著軌道壓力變化和風流效應的要求和評估方法。該標準還涉及運行強度的評估方法。此外，它還討論了列車引起的壓力變化和風流效應對基礎設施部件造成的負載條件。該標準也提出了有砟軌道道砟凸起評估的測試裝置。

本要求僅適用於最高列車速度超過160公里/小時的重型軌道運輸系統車輛，不適用於其他軌道運輸系統。本標準適用於所有軌距在1435毫米至1668毫米之間的敞軌軌道交通車輛和基礎設施。

列車引起的空氣動力學效應可能產生以下影響：

• 軌道旁工作人員和月台上的乘客（氣流速度）。
• 路邊物體和輕型結構（例如，散落的碎片、路標、燈箱）。
• 沿軌道設置的固定基礎設施（例如，隔音屏障、架空軌道設備支架、月台邊緣）。
• 壓力變化（列車相互交錯或經過固定點時發生的頭部壓力衝程）。
• 鐵路附近建築物和人員所受到的空氣動力負荷。

本標準適用於：

• 高速列車（通常至少 200 公里/小時，空氣動力學至關重要）。
• 傳統的客運和貨運列車。
• 新車輛設計、改裝或型式認證。
• 基礎設施合規性評估。

該標準符合歐盟高速鐵路和普通鐵路的技術互通性規範要求。

• 標準「EN 14067-5 第5部分：隧道空氣動力學要求和評估程序」描述了隧道內運行的鐵路車輛的空氣動力學要求、測試程序、評估方法和驗收標準。該標準涵蓋了隧道運行中預期的空氣動力壓力變化、載荷、微壓波形成以及其他空氣動力學因素。本標準規定了重軌鐵路車輛和隧道的空氣動力學設計要求。這些要求僅適用於重軌鐵路系統。

本標準透過控制狹窄幾何形狀所產生的空氣動力學效應，確保鐵路車輛在隧道環境中安全舒適地運作。它重點關注隧道特有的現象及其對以下方面的影響：

• 乘客和機組人員的舒適度（壓力變化引起的聽覺不適、耳塞）。
• 列車的結構完整性和水密性（車廂車身、窗戶和車門上的壓力負荷）。
• 隧道基礎設施（襯砌、通風、固定設備、地下車站荷載）。
• 隧道內的道路施工人員及維修人員。
• 隧道外的環境影響（例如，入口處的微壓波或音爆）。
• 在高速列車與普通列車共用隧道的情況下，相容性至關重要。

本標準適用於：

• 高速鐵路（受影響最嚴重）。
• 傳統鐵路，穿梭於漫長的隧道之中。
• 新設計、修改、型式批准和路線合規性檢查。
• 符合歐盟高速鐵路和普通鐵路系統的技術互通性規範。
• 標準「EN 14067-6 第6部分：側風評估的要求和測試程序」規定了鐵路側風評估的指導原則。此標準適用於所有客車、機車和動力車（最高列車速度在140公里/小時至360公里/小時之間）以及貨車（最高列車速度在80公里/小時至160公里/小時之間），軌距範圍為1435毫米至1668毫米。對於最高列車速度在250公里/小時至360公里/小時之間的客車、機車和動力車，需要進行側風穩定性測試。該標準不適用於輕軌和城市軌道交通車輛。

本標準重點在於以下內容：

• 斜風（側風、偏航角）所造成的空氣動力和力矩。
• 有傾覆風險（車輪失控，下風側車輪抬起）。
• 因橫向力過大導致的脫軌。
• 與基礎設施的兼容性（鐵路暴露類別、易受風力影響的路段）。

本標準適用於：

• 所有客運車輛、機車、動力車及動車組。
• 高速列車、一般客運列車，以及在相關情況下，某些貨運車輛。
• 新設計、修改、型式批准和航線特定評估。
• 符合歐盟高速鐵路和普通鐵路的技術互通性規範。

本標準涵蓋在開放式軌道上運行的車輛（在某些情況下不包括隧道、橋樑或有遮蔽路段，除非另有規定）。

• 標準「EN 14067-7 第 7 部分：列車運載道砟投放試驗程序的基本原理」涵蓋以下主題：
• 壓載物投射的經濟性分析。
• 法國和西班牙鐵路車輛製造方法的比較。
• 基礎設施評估方法。
• 文獻綜述。
• 關於標準化和研究的後續步驟和建議。

本標準為列車誘發道砟爆破試驗程序的製定、執行和解釋提供指導和基本資訊。本標準不定義具有約束力的限值、驗收標準或強制性試驗方法。

簡言之，本標準的目標如下：

• 協調歐洲各地的理解和方法。
• 為支持對鐵路車輛和基礎設施進行一致的評估。
• 為了便於比較不同方法/國家所獲得的測試結果。

多年來，憑藉我們經驗豐富的專業團隊，我們始終專注於客戶需求，提供先進的測試服務，並協助客戶建立、實施和改進管理系統。在此框架下，我們也提供符合EN 14067標準的測試服務。