Składniki interoperacyjności ci w taborze kolejowym. Wymagania dr inż.. Zbigniew Durzyński - Instytut Pojazdów w Szynowych Tabor
Definicja składnika interoperacyjności wg Dyrektywy 2001/16/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 19 marca 2001 jest następująca: Składniki interoperacyjności to wszelkie elementarne składniki, grupy części składowych, podzespoły lub pełne zespoły sprzętowe włączone lub mające być włączone do podsystemu, od których bezpośrednio lub pośrednio zależy transeuropejski system kolei konwencjonalnych. Pojęcie "składnik" obejmuje zarówno przedmioty materialne jak i niematerialne, np. takie jak oprogramowanie. Podobna definicja zawarta jest w Dyrektywie 96/48/WE z dnia 23 lipca 1996 r.
Podsystemy, w których TSI zawarte są wymagania w zakresie składników interoperacyjności związanych z taborem kolejowym są następujące: koleje dużych prędkości (TSI HS) wagony towarowe (TSI CR WAG) lokomotywy i tabor pasażerski (TSI CR L&P formalnie jeszcze nie obowiązujące) osoby o ograniczonej możliwości poruszania się (TSI PRM) W pozostałych TSI, w których są powiązania z taborem kolejowym (np. hałas, bezpieczeństwo w tunelach kolejowych) składników interoperacyjności nie definiuje się
Lista składników w TSI HS 1. Automatyczne centralne zderzaki-sprzęgi 2. Elementy zderzaków i cięgieł 3. Sprzęg holowniczy do holowania i ratownictwa 4. Szyba przednia kabiny maszynisty 5. Koła 6. Lampy czołowe 7. Lampy obrysowe 8. Lampy tylne 9. Sygnały dźwiękowe 10. Pantografy 11. Nakładki stykowe 12. Złącza dla systemu opróżniania toalet 13. Wózki do opróżniania toalet 14. Złącza do uzupełniania wody
Lista składników w TSI CR L&P Sprzęgi holownicze do celów ratowniczych Koła 15. Zabezpieczenie przed poślizgiem kół Lampy czołowe Lampy obrysowe Lampy końca pociągu Sygnały dźwiękowe Pantograf Nakładki stykowe pantografu 16. Wyłącznik główny Przyłącze systemu opróżniania toalet Przyłącze wlotowe do napełniania zbiorników wody
17. Zderzaki 18. Urządzenie sprzęgowe 19. Szablony do oznakowań 20. Wózek i podwozie 21. Zestawy kołowe Koła 22. Osie 23. Rozdzielacz (zawór rozrządczy) Lista składników w TSI CR WAG 24. Przekładnik z ciągłą regulacją ciśnienia dla zmiennego obciążenia / automatyczny hamulec z przełączaniem próżne - ładowne 25. Zabezpieczenie przed poślizgiem kół
Lista składników w TSI CR WAG 26. Regulator luzu hamulcowego 27. Siłownik hamulca 28. Sprzęgi hamulcowe 29. Kurek końcowy 30. Odcinacz rozdzielacza 31. Okładzina hamulcowa 32. Klocki hamulcowe 33. Zawór przyspieszacza opróżniania przewodu hamulcowego 34. Zawór ważący i urządzenie przełączające próżny ładowny
Lista składników w TSI PRM 35. Kabiny toalet standardowe i uniwersalne 36. Urządzenia do przekazywania informacji dźwiękowych i wizualnych pasażerom 37. Urządzenia alarmowe dla pasażerów 38. Urządzenia wspomagające wsiadanie 39. Przyciski 40. Stanowiska przewijania dzieci 41. Oznakowanie wizualne i dotykowe
ZAŁĄCZNIK DYREKTYWA 2008/57/WE w sprawie interoperacyjności systemu kolei we Wspólnocie TECHNICZNA SPECYFIKACJA INTEROPERACYJNOŚCI Podsystem Tabor kolejowy lokomotywy i tabor pasażerski systemu kolei konwencjonalnych SPIS TREŚCI SPIS TREŚCI... 1. WSTĘP... 1.1. Zakres techniczny... 1.2. Zakres geograficzny... 1.3. Zawartość niniejszej TSI... 1.4. Dokumenty odniesienia... 2. PODSYSTEM TABOR I JEGO FUNKCJE... 2.1. Podsystem Tabor jako część systemu kolei konwencjonalnych... 2.2. Definicje odnoszące się do taboru... 2.3. Tabor objęty niniejszą TSI... 3. WYMOGI ZASADNICZE... 3.1. Część ogólna... 3.2. Elementy podsystemu Tabor odpowiadające wymogom zasadniczym... 3.3. Wymogi zasadnicze nieujęte w niniejszej TSI... 3.3.1. Wymogi ogólne, wymogi odnoszące się do utrzymania i eksploatacji... 3.3.2. Wymogi szczególne dla innych podsystemów... 4. CHARAKTERYSTYKA PODSYSTEMU TABOR... 4.1. Wstęp... 4.1.1 Część ogólna... 4.1.2 Opis taboru objętego zakresem stosowania niniejszej TSI... 4.1.3 Podstawowa klasyfikacja taboru dotycząca stosowania wymogów TSI... 4.1.4 Klasyfikacja taboru pod względem bezpieczeństwa przeciwpożarowego... 4.2 Specyfikacja funkcjonalna i techniczna podsystemu Tabor... 4.2.1 Część ogólna... 4.2.1.1 Podział... 4.2.1.2 Punkty otwarte... 4.2.1.3 Aspekty bezpieczeństwa... 4.2.2 Konstrukcja oraz części mechaniczne...
5. Składniki interoperacyjności 5.3 Specyfikacja składników interoperacyjności 5.3.2 Koła 4.2.3.5.2.2 Charakterystyka mechaniczna i geometryczna kół - EN 13979-1:2003-4.5 Zasady utrzymania - 4.2.3.5.2.1 Charakterystyka mechaniczna i geometryczna zestawów kołowych - EN13260:2009 - EN13103:2009 dla kół tocznych - EN13104:2009 dla kół napędnych - 4.2.12.2: Dokumentacja ogólna - 4.2.3.3.2: Monitorowanie stanu łożysk osi
Koło powinno być zaprojektowane i oceniane pod kątem obszaru stosowania, określonego przez: charakterystykę geometryczną: nominalna średnica okręgu tocznego charakterystykę mechaniczną: maksymalna pionowa siła statyczna, prędkość maksymalna i czas trwałości charakterystykę termomechaniczną: maksymalna energia hamowania. Koło powinno spełniać wymogi w zakresie charakterystyk geometrycznej, mechanicznej i termomechanicznej określonych w pkt 4.2.3.5.2.2. Parametry kół zapewniają bezpieczne poruszanie się taboru i mają wpływ na prowadzenie taboru.
Zachowanie mechaniczne: Charakterystykę mechaniczną koła należy wykazać, wykonując obliczenia wytrzymałości mechanicznej, z uwzględnieniem trzech przypadków obciążenia: tor prosty (koło wyśrodkowane), łuk (obrzeże koła dociskane do szyny) oraz pokonywanie zwrotnic i przejazdów (nacisk wewnętrznej powierzchni obrzeża koła wywierany na szynę); jest to określone normą EN 13979-1:2003, pkt 7.2.1 i 7.2.2. W przypadku kół kutych i walcowanych kryteria decyzyjne są określone normą EN 13979-1:2003/A1:2009, pkt 7.2.3; w przypadku gdy z obliczeń wynikają wartości wykraczające poza wymienione kryteria decyzyjne, zgodnie z normą EN 13979-1:2003/A1:2009, pkt 7.3, wymagane jest przeprowadzenie badania na stanowisku badawczym w celu wykazania tej zgodności.
Zachowanie mechaniczne (cd): W przypadku kół kutych i walcowanych charakterystykę zmęczeniową (uwzględniającą także chropowatość powierzchni) należy sprawdzać za pomocą próby zmęczeniowej typu przy 10 milionach cykli obciążenia i przy naprężeniu zmęczeniowym w tarczy poniżej 450 MPa (dla tarczy obrobionej) i 315 MPa (dla tarczy nieobrobionej), z prawdopodobieństwem 99,7%. Kryteria dotyczące naprężenia zmęczeniowego mają zastosowanie do gatunków stali ER6, ER7, ER8 i ER9; w przypadku innych gatunków stali kryteria decyzyjne ekstrapoluje się ze znanych kryteriów dotyczących innych materiałów. Inne typy kół są dopuszczalne dla pojazdów przeznaczonych wyłącznie do użytku krajowego. W takim przypadku kryteria decyzyjne i kryteria dotyczące naprężenia zmęczeniowego są określane w przepisach krajowych. Takie przepisy krajowe są zgłaszane przez państwa członkowskie zgodnie z art. 3.
Zachowanie termomechaniczne: Jeżeli dane koło jest wykorzystywane podczas hamowania jednostki za pomocą klocków działających na powierzchnie toczne kół, to powinno być ono sprawdzone pod kątem termomechanicznym, z uwzględnieniem maksymalnej przewidzianej energii hamowania. Badanie typu, określone normą EN 13979-1:2003/A1:2009, pkt 6.2, wykonuje się w celu sprawdzenia, czy poprzeczne przemieszczenie obręczy podczas hamowania oraz naprężenie resztkowe mieszczą się w wyszczególnionych granicach tolerancji. W przypadku kół kutych i walcowanych kryteria decyzyjne dotyczące naprężeń resztkowych wyszczególnione są dla gatunku materiału kół ER 6 i ER 7 w normie EN 13979-1:2003/A1:2009, pkt 6.2.2;
Zachowanie termomechaniczne (cd): W przypadku pozostałych gatunków stali kryteria decyzyjne dotyczące naprężeń resztkowych ekstrapoluje się ze znanych kryteriów dotyczących materiałów ER 6 i ER 7. Dopuszcza się drugie badanie zgodnie z normą EN 13979-1:2003/A1:2009, pkt 6.3, jeżeli w pierwszym badaniu przekroczone jest projektowe naprężenie resztkowe. W tym przypadku wykonuje się również próbę hamowania w warunkach eksploatacji, zgodnie z normą EN 13979-1:2003/A1:2009, pkt 6.4. Inne typy kół są dopuszczalne dla pojazdów przeznaczonych wyłącznie do użytku krajowego. W takim przypadku zachowanie termomechaniczne wynikające z wykorzystania klocków hamulcowych jest określane w przepisach krajowych. Takie przepisy krajowe są zgłaszane przez państwa członkowskie zgodnie z art. 3
Sprawdzanie wyprodukowanych kół: W celu zagwarantowania w fazie produkcji, że żadne wady nie obniżą charakterystyki mechanicznej kół, powinna istnieć procedura weryfikacji. Należy sprawdzić wytrzymałość materiału kół na rozciąganie, twardość powierzchni tocznych, odporność na kruche pękanie, właściwości materiału i czystość materiału. Procedura weryfikacji zawiera dane na temat liczności próbki dla każdego parametru, jaki ma być sprawdzany. Wymiary geometryczne: Wymiary geometryczne kół określone na rys. 2 powinny być zgodne z wartościami granicznymi wyszczególnionymi w tabeli 5. Wymienione wartości graniczne przyjmuje się jako wartości projektowe (nowe koło) oraz jako eksploatacyjne wartości graniczne (stosowane do celów utrzymania; zob. również pkt 4.5).
Skos Przeciw spadek Kąt obrzeża Symbole dotyczące kół
Oprócz wymogów wymienionych w niniejszym punkcie, pojazdy wyposażone w koła obracające się niezależnie powinny spełniać wymogi dotyczące charakterystyki geometrycznej zestawów kołowych określone w TSI lok&pas, pkt 4.2.3.5.2.1. pt. Charakterystyka mechaniczna i geometryczna zestawów kołowych
WSP (wheel slide protection - zabezpieczenie przed poślizgiem kół) System WSP jako składnik interoperacyjności powinien być zaprojektowany i oceniany pod kątem obszaru stosowania, określonego przez: układ amulcowy typu pneumatycznego maksymalną prędkość eksploatacyjną. Uwaga: WSP nie uznaje się za składnik interoperacyjności w przypadku innych typów układów hamulcowych, takich jak: układy hydrauliczne, dynamiczne oraz mieszane i w takim przypadku niniejszy punkt nie ma zastosowania. System zabezpieczenia przed poślizgiem kół (WSP) jest systemem zaprojektowanym w celu zapewnienia pełnego wykorzystania dostępnej przyczepności poprzez kontrolowaną redukcję i przywracanie siły hamowania, aby zapobiec blokowaniu i niekontrolowanemu poślizgowi zestawów kołowych, a tym samym ogranicza do minimum możliwość wydłużenia drogi hamowania i ryzyko uszkodzenia kół.
WSP (zabezpieczenie przed poślizgiem kół) - cd System WSP powinien spełniać wymogi odnoszące się do systemu zabezpieczenia kół przed poślizgiem, przedstawione w TSI lok&pas, pkt 4.2.4.6.2. pt. Zabezpieczenie przed poślizgiem kół. Wymogi dotyczące stosowania i użytkowania systemu WSP w pojeździe: Pojazdy przystosowane do maksymalnej prędkości eksploatacyjnej wyższej niż 150 km/h muszą być wyposażone w system zabezpieczenia przed poślizgiem kół. Pojazdy wyposażone w klocki hamulcowe na powierzchni tocznej kół o skuteczności hamowania, dla której przyjmuje się obliczeniową przyczepność koło/szyna wyższą niż 0,12, muszą być wyposażone w system zabezpieczenia przed poślizgiem kół. Pojazdy nie wyposażone w klocki hamulcowe na powierzchni tocznej kół o skuteczności hamowania, dla której przyjmuje się obliczeniową przyczepność koło/ szyna wyższą niż 0,11 muszą być wyposażone w system zabezpieczenia przed poślizgiem kół.
WSP (zabezpieczenie przed poślizgiem kół) cd Wymóg dotyczący powyższego systemu zabezpieczenia przed poślizgiem kół ma zastosowanie do dwóch trybów hamowania: hamowania nagłego hamowania służbowego. Stosuje się go również w przypadku układu hamulca dynamicznego, który stanowi część hamulca służbowego i może stanowić część hamulca bezpieczeństwa (zob. pkt 4.2.4.7 pt. Hamulec dynamiczny układy hamulcowe połączone z trakcją). Wymogi dotyczące skuteczności systemu WSP: W przypadku pojazdów wyposażonych w układ hamowania dynamicznego system WSP (o ile występuje, zgodnie z powyższym punktem) powinien sterować siłą hamowania dynamicznego; jeżeli system WSP nie jest dostępny, siła hamowania dynamicznego powinna być zablokowana lub ograniczona, aby nie spowodować współczynnika przyczepności koło/szyna wyższego niż 0,15.
WSP (zabezpieczenie przed poślizgiem kół) cd Zabezpieczenie przed poślizgiem kół powinno być zaprojektowane zgodnie z normą EN 15595:2009 pkt 4 i sprawdzone za pomocą metodologii określonej normą EN 15595:2009, pkt 5 i 6. W przypadku odniesienia do normy EN 15595:2009, pkt 6.2 Przegląd wymaganych programów badań zastosowanie ma jedynie pkt 6.2.3 i stosuje się go w odniesieniu do wszystkich pojazdów. Jeżeli pojazd jest wyposażony w WSP, w celu sprawdzenia skuteczności systemu WSP (maksymalne wydłużenie drogi hamowania w stosunku do drogi hamowania na suchej szynie) w przypadku, gdy jest on częścią danego pojazdu, przeprowadza się próbę. W analizie bezpieczeństwa dotyczącej funkcji hamowania nagłego, wymaganej w pkt 4.2.4.2.2. (pt. Wymogi bezpieczeństwa ) uwzględnia się odpowiednie części składowe systemu zabezpieczenia kół przed poślizgiem.
6. OCENA ZGODNOŚCI LUB PRZYDATNOŚCI DO STOSOWANIA 6.1 Składniki interoperacyjności 6.1.1 Ocena zgodności 6.1.2 Procedury oceny zgodności 6.1.2.1 Moduły oceny zgodności 6.1.2.2 Szczególne procedury oceny dotyczące składników interoperacyjności 6.1.2.2.1 Zabezpieczenie przed poślizgiem kół (pkt 5.3.3)
Szczególne procedury oceny dotyczące składników interoperacyjności Lampy czołowe (pkt 5.3.4) Kolor reflektorów należy badać zgodnie z normą EN 15153-1:2007, pkt 6.1. Światłość reflektorów należy badać zgodnie z normą EN 15153-1:2007, pkt 6.2. Lampy sygnałowe (pkt 5.3.5) Kolor lamp sygnałowych należy badać zgodnie z normą EN 15153-1:2007, pkt 6.1. Światłość lamp sygnałowych należy badać zgodnie z normą EN 15153-1:2007, pkt 6.2. Lampy końca pociągu (pkt 5.3.6) Kolor lamp końca pociągu należy badać zgodnie z normą EN 15153-1:2007, pkt 6.1. Światłość lamp końca pociągu należy badać zgodnie z normą EN 15153-1:2007, pkt 6.2.
(*) Moduły CA1, CA2 lub CH można stosować wyłącznie w przypadku produktów wprowadzanych do obrotu, a więc opracowanych przed wejściem niniejszej TSI w życie pod warunkiem, że producent wykaże przed jednostką notyfikowaną, że do celów poprzednich zastosowań dokonano przeglądu konstrukcji i przeprowadzono badanie typu na porównywalnych warunkach i że są one zgodne z wymogami niniejszej TSI; potwierdzenie tego faktu jest udokumentowane i jest uznane za zapewniające ten sam poziom dowodowy jak moduł CB lub badanie konstrukcji zgodnie z modułem CH1.
Składnik interoperacyjności Sprzęgi ratownicze Dokument UIC 648:September 2001 EN15551:2009 EN15566:2009 UIC 541-1: November 2003 Braking power. Tytuł Normy Europejskiej / Karty UIC Connections for electric cables and air pipes on headstocks of locomotives and driving trailers Kolejnictwo. Pojazdy szynowe. Zderzaki Kolejnictwo. Pojazdy kolejowe. Urządzenie cięgłowe i sprzęg śrubowy Koła WSP zabezpieczenie przed poślizgiem kół EN 13979-1:2003/A1:2009 EN 13103:2009 EN 13104:2009 EN 14363:2005 EN 13260:2009 EN 15595:2009 Kolejnictwo. Zestawy kołowe i wózki. Koła monoblokowe. Procedura dopuszczenia. Część 1: Koła kute i walcowane Kolejnictwo. Zestawy kołowe i wózki. Osie zestawów kołowych tocznych. Zasady konstrukcji Kolejnictwo. Zestawy kołowe i wózki. Osie zestawów kołowych napędnych. Zasady konstrukcji Railway applications. Testing for the acceptance of running characteristics of railway vehicles. Testing of running behavior and stationary tests Railway applications. Wheelsets and bogies. Wheelsets. Product requirements Connections for electric cables and air pipes on headstocks of locomotives and driving trailers
Dziękuj kuję za uwagę dr inż.. Zbigniew Durzyński - Instytut Pojazdów w Szynowych Tabor