Specyfikacja TSI-CR LOC&PAS wymagania dla składników interoperacyjności wchodzących w skład taboru mgr inż. Marceli Lalik Zakład Pojazdów Szynowych CNTK dr inż. Jacek Kukulski Laboratorium Badań Taboru CNTK Warszawa, dn. 28.01.2010
Zgodnie z artykułem 2(f) Dyrektywy 2008/57/WE w sprawie interoperacyjności systemu kolei we Wspólnocie składniki interoperacyjności oznaczają wszelkie elementarne składniki, grupy części składowych, podzespoły lub pełne zespoły sprzętowe, włączone lub mające być włączone do podsystemu, od których bezpośrednio lub pośrednio zależy system kolei. Pojęcie składnik obejmuje zarówno przedmioty materialne, jak i niematerialne, takie jak oprogramowanie;
Składniki interoperacyności dla TSI CR LOC&PAS 1. Sprzęgi ratunkowe 2. Koła 3. Systemy przeciwpoślizgowe 4. Reflektory czołowe 5. Światła sygnałowe 6. Światła końca pociągu 7. Sygnały akustyczne 8. Pantograf 9. Nakładki stykowe na pantograf 10. Wyłącznik szybki 11. Połączenie do opróżniania toalet 12. Połączenia do napełniania wodą
Sprzęg ratunkowy Sprzęg ratunkowy powinien być skonstruowany i oceniony w zakresie użytkowania zdefiniowanym przez : - zdolność do przylegania współpracujących elementów, - wytrzymałość na obciążenia pochodzące od sił rozciągających i ściskających, - sposób zainstalowania na pojeździe ratującym.
Sprzęg ratowniczy powinien: -umożliwiać osiągnięcie prędkości 30 km/h podczas ratowania na liniach spełniających warunki CR INF TSI, -być bezpiecznie zamontowany na ratowanym pojeździe w sposób zapobiegający odpadnięciu podczas operacji ratunkowej, - pozostać w stanie nienaruszonym pod wpływem działania sił występujących w trakcie operacji ratowania, -mieć konstrukcję nie wymagającą obecności człowieka pomiędzy pojazdem ratunkowym i ratowanym podczas ruchu jednego z nich, - zarówno sprzęg ratowniczy jak i przewód hamulcowy powinny być tak zamocowane, aby nie ograniczać ruchu poprzecznego haka cięgłowego.
Koła Koła powinny być tak skonstruowane i ocenione w zakresie użytkowania według następujących cech: Geometryczne cechy: nominalna średnica toczna; Cechy mechaniczne: maksymalna pionowa siła statyczna, maksymalna prędkość i okres eksploatacji; Termo - mechaniczne cechy: maksymalna energia hamowania.
Cechy geometryczne kół: Symbole dla kół
Cechy mechaniczne kół: Cechy mechaniczne dla kół powinny być zbadane pod katem obliczeń wytrzymałości mechanicznej biorąc pod uwagę trzy przypadki obciążenia: - na torze prostym (1); -na łuku kołowym (2); -na skrzyżowaniu (rozjeździe) (3). Warunki badań podane są w normie EN 13979-1:2003/2009 w rozdziałach 7.2.1 i 7.2.2
-Dla kół kutych i walcowanych kryteria decyzyjne zdefiniowane są w normie EN 13979-1:2003 / A1:2009 rozdziale 7.2.3 (dotyczy zakresu naprężeń dynamicznych), z kolei rozdziale 7.3 (zdefiniowany jest zakres i kryteria oceny badań stanowiskowych kół) - W przypadku innych typów kół kryteria oceny stanowią otwarty punkt. - Dla kół kutych i walcowanych charakterystyki zmęczeniowe powinny być określone za pomocą próby zmęczeniowej (10 mln cykli obciążenia). -wartość naprężeń zmęczeniowych nie powinna być większa niż 450 MPa (w przypadku obciążeń z użyciem maszyny) i 315 MPa bez użycia maszyny zmęczeniowej. - Kryteria naprężeń zmęczeniowych aplikowane są dla kół wykonanych ze stali ER6, ER7, ER8 i ER9. Dla innych typów kół kryteria obciążeń otwartym punktem.
Cechy termo mechaniczne kół: Jeśli koło jest używane w pociągu lub lokomotywie jako hamulec (składnik pary ciernej) to koło musi być poddane obciążeniom termicznym z maksymalną przewidziana energią hamowania. Próby obciążeniowe opisane są w normie EN 13979-1:2003 / A1:2009 punkt 6.2. W normie tej dla kół kutych i walcowanych określone są kryteria decyzyjne dotyczące naprężeń własnych i odkształceń jedynie dla dwóch typów kół wykonanych z materiału ER 6 i ER 7 PN-EN 13979-1+A1:2009 Kolejnictwo -- Zestawy kołowe i wózki -- Koła monoblokowe - - Procedura dopuszczenia -- Część 1: Koła kute i walcowane
Stanowisko do badania par ciernych hamulca (obciążeń termicznych kół)
Weryfikacja wyprodukowanych kół: Powinna powstać procedura weryfikacji by zapewnić w fazie produkcyjnej, brak wad które mogą zmniejszyć cech mechaniczne kół. Własności wytrzymałościowe materiału zastosowanego na koło, twardości powierzchni, zwięzłość struktury, odporność na uderzenia twardość złamania, cechy materiałowe i czystość materiału powinna być weryfikowana.
Systemy przeciwpoślizgowe System przeciw poślizgowy (WSP) jest systemem zaprojektowanym, aby kontrolować przyleganie koła do szyny w trakcie hamowania (kontrolować siłę hamowania docisku pary ciernej do koła/tarczy hamulcowej), powstrzymywać koła przed zablokowaniem się i niekontrolowanego ślizgania a tym samym wydłużając drogę hamowania i możliwego uszkodzenia koła. W jednostkach poruszających się z prędkością większa niż 150 km/h pociąg powinien być wyposażony w taki system.
Systemy przeciwpoślizgowe System hamulcowy w pociągach powinien być tak zaprojektowany aby osiągi hamulca podstawowego, dynamicznego i bezpieczeństwa dla przyjętych założeń współpracy przylegania koło/szyna dla prędkości w zakresie prędkości powyżej 30 km/h odpowiadały następującym wartościom: - 0.15 dla lokomotyw, dla jednostek pasażerskich składających się od 7 do 16 osi; - 0.13 dla jednostek pasażerskich składających się z 7 osi albo mniej; - 0.17 dla jednostek pasażerskich składających się z 16 osi albo więcej
W jednostkach w których hamowanie odbywa się z wykorzystaniem kół (wstawki hamulcowe i koło stanowią parę cierną) dla przyjętego współczynnika przylegania koło/szyna wyższego niż 0.12 powinien być ściśle powiązany z systemem WSP. Wymagania dla systemu przeciw poślizgowego odnoszą się do dwóch trybów hamowania: nagłego i zasadniczego (służbowego). W przypadku jednostek wyposażonych w hamulec dynamiczny, system WSP kontroluje dynamiczną siła hamulca. System przeciwpoślizgowy powinien być zaprojektowany zgodnie z wymaganiami normy EN 15595:2009.
Systemy przeciwpoślizgowe
Światła czołowe (do obserwacji szlaku) Wymagania odnoszą się do pojazdów wyposażonych w kabinę maszynisty. Na czole pociągu należy zastosować dwa światła główne w celu zapewnienia widoczności dla maszynisty, umieszczone w linii poziomej na wysokości od 1500 do 2000 mm względem poziomu szyn, rozstawione symetrycznie względem osi pojazdu i oddalone od siebie o co najmniej 1 000 mm. Kolor światła powinien być zgodny z kolorem White class B, zdefiniowanym w normie CIE S 004 (standardowy system kolometryczny). Światła główne powinny zapewniać 2 poziomy intensywności światła: przyciemnione ( mijania ) i pełna moc ( długie ).
Dla świateł długich minimalna intensywność światła powinna być zgodna z wartościami określonymi w normie EN 15153-1:2007, pkt. 5.3.5.
Światła sygnałowe (do zobaczenia pociągu) Na czole pociągu należy zastosować trzy światła sygnałowe w celu zapewnienia widoczności pociągu, umieszczone w linii poziomej na wysokości od 1500 do 2000 mm względem poziomu szyn, rozstawione symetrycznie względem osi pojazdu i oddalone od siebie o co najmniej 1 000 mm. Trzecie światło sygnałowe powinno być umieszczone centralnie powyżej dwóch lamp, z minimalnym oddzieleniem w pionie o 600 mm. Dopuszczalne jest użycie tego samego elementu dla światła czołowego i sygnałowego.
Kolor światła powinien być zgodny z kolorem White class B, zdefiniowanym w normie CIE S 004. Intensywność świateł sygnałowych powinna być zgodna z wartościami określonymi w normie EN 15153-1:2007, pkt. 5.4.4.
Światła tylne Z tyłu pociągu należy zastosować dwa światła czerwone w celu zapewnienia widoczności pociągu. Dla pojazdów przeznaczonych do powszechnego stosowania, lampy mogą być lampami przenośnymi; w takim przypadku, rodzaj użytych lamp przenośnych powinien być opisany w dokumentacji technicznej a ich funkcjonalność potwierdzona przez weryfikację konstrukcyjną/projektu i i badanie typu na poziomie elementu. Lampy tylne powinny być umieszczone w linii poziomej na wysokości od 1500 do 2000 mm względem poziomu szyn, rozstawione symetrycznie względem osi pojazdu i oddalone od siebie o co najmniej 1 000 mm.
Kolor światła powinien być zgodny EN 15153-1:2007, pkt. 5.5.3., natomiast ich intensywność powinna być zgodna z wartościami określonymi w normie EN 15153-1:2007, pkt. 5.5.4.
Syreny (ostrzegawcze urządzenia dźwiękowe) Wymagania odnoszą się do jednostek wyposażonych w kabinę maszynisty. Pociągi powinny być wyposażone w syreny ostrzegawcze w celu zapewnienia słyszalności pociągu. Używanie syren ostrzegawczych powinno emitować co najmniej jeden oddzielny dźwięk ostrzegawczy. Dwa różne sygnały dźwiękowe muszą być emitowane z oddzielnych źródeł. Podstawowe częstotliwości sygnałów dźwiękowych powinny wynosić: -Dźwięk 1: 660 Hz ± 30 Hz (ton wysoki), -Dźwięk 2: 370 Hz ± 20 Hz (ton niski).
Syreny (ostrzegawcze urządzenia dźwiękowe) - Poziom ciśnienia akustycznego ważony wg krzywej C, wytwarzanego oddzielnie przez każde źródło (albo w grupie przy jednoczesnej emisji w formie akordu) powinien wynosić od 115 db do 123 db, tak jak to zdefiniowano w EN 15153-2:2010, pkt. 4.3.2. - Urządzenia emitujące sygnały ostrzegawcze oraz ich systemy sterujące powinny być zabezpieczone, w miarę możliwości, przed uderzeniem i zablokowanie przez przedmioty unoszące się w powietrzu, jak np. kamienie, pył, śnieg, grad lub ptaki. - Maszynista powinien mieć możliwość używania urządzeń ostrzegawczych z każdej pozycji roboczej.
Pantograf Pantograf powinien być zaprojektowany uwzględniając: - rodzaj systemu(ów) zasilania, -jedną z dwóch skrajni zdefiniowanych przez geometria ślizgacza pantografu - obciążalność prądową, - maksymalny prąd podczas postoju dla systemów prądu stałego, - maksymalną prędkość eksploatacyjną
Oceniane parametry: - wysokość rozłożonego pantografu w czasie pracy, - geometria ślizgacza pantografu, - obciążalność prądowa pantografu, - statyczna siła docisku, - dynamiczne zachowanie się pantografu. Parametry te powinny także być ocenione na poziomie składników interoperacyjności.
Geometria ślizgacza pantografu W efekcie analiz będą możliwe do stosowania także ślizgacze o szerokości 1600 mm i 1950 mm (jak obecnie w Polsce). Ponieważ dla tej szerokości stosowane są w różnych krajach różne profile geometryczne ślizgaczy, mając na celu ograniczenie ich ilości do jednego typu zdecydowano się na profil typu B3 z normy EN 50367, jako najbardziej uniwersalny.
Rodzaj systemu(ów) zasilania TSI CR Energia definiuje system zasilania AC 25 kv 50 Hz jako system docelowy, jednak dopuszcza używanie systemów AC 15 kv 16,7 Hz i DC 3 kv lub 1,5 kv. TSI CR Energia zezwala na stosowanie systemów trakcji kompatybilnych ze ślizgaczem pantografu o długości 1600 lub 1950 mm.
Zakres wysokości roboczej pantografów Zakres wysokości roboczej pantografu powinien wynosić co najmniej 2000 mm. Ocenę zgodności przeprowadza się według wymagań normy EN 50206-1:2010, pkt 4.2 i 6.2.3.
Statyczna siła nacisku pantografu Statyczna siła nacisku pantografu jest to siła wywierana przez ślizgacz pantografu na przewód jezdny, wywoływana przez urządzenie podnoszące pantograf w czasie, gdy jest on podniesiony a pojazd stoi w miejscu. Siła nacisku powinna być regulowana w następujących granicach: 40 N do 90 N dla systemów AC, 90 N do 120 N dla systemów DC 3 kv, 70 N do 140 N dla systemów DC 1,5 kv.
Dynamiczne zachowanie się pantografu Średnia siła nacisku pantografu F m jest składową nacisku statycznego i aerodynamicznego, z uwzględnieniem oddziaływania dynamicznego. Czynnikami, które wpływają na średnią siłę nacisku są: sam pantograf, jego pozycja na pociągu i pionowe wydłużenie oraz tabor, na którym jest zamontowany. Tabor i pantograf są zaprojektowane tak, aby wywierać średnią siłę nacisku (F m ) na przewód w zakresie zgodnym z pkt. 4.2.16 TSI CR Energia, dla zapewnienia odpowiedniej jakości pobieranego prądu bez powstawania niepożądanych łuków elektrycznych oraz w celu ograniczenia zużycia i zagrożeń dla nakładek stykowych.
Dynamiczne zachowanie się pantografu Weryfikacja na poziomie składnika interoperacyjności powinna zatwierdzać zachowanie dynamiczne samego pantografu oraz jego zdolność do przyjmowania prądu z napowietrznego przewodu jezdnego (trakcji elektrycznej) zgodnego z TSI. Weryfikacja na poziomie podsystemu taboru kolejowego powinna dopuszczać dostosowanie siły nacisku, obliczanego na podstawie wpływu aerodynamicznego na tabor i stanowiska pantografu na pojeździe lub pociągu zestawionego na stałe lub o wcześniej zdefiniowanym uformowaniu.
Połączenia do opróżniania toalet Konstrukcja toalet powinna umożliwiać opróżnianie szczelnych toalet (wykorzystujących świeżą lub odzyskiwaną wodę) w wystarczających odstępach czasowych, tak by czynności opróżniania można było dokonywać według harmonogramu w wyznaczonych wagonowniach. Następujące przyłącza instalowane na taborze są składnikami interoperacyjności: dysza do opróżniania złącze do płukania dla zbiornika toalet (część wewnętrzna), którego stosowanie jest opcjonalne,
Dysza do opróżniania (część wewnętrzna)
Złącze do płukania dla zbiornika toalet (część wewnętrzna)
Wózki do opróżniania toalet są składnikami interoperacyjności. Przewoźne instalacje do opróżniania toalet powinny mieć cechy zapewniające ich zgodność z co najmniej jednym pokładowym systemem opróżniania (za pomocą wody czystej lub odzyskiwanej). Wózki do usuwania nieczystości wykonują wszystkie następujące funkcje: opróżnianie, ssanie (wartość graniczną podciśnienia ssania ustanawia się na 0,2 bara), spłukiwanie (stosuje się tylko do urządzeń usuwania nieczystości z toalet retencyjnych), wstępne ładowanie lub napełnianie dodatkami (stosuje się tylko do urządzeń usuwania nieczystości z toalet retencyjnych).
Złącza instalowane na wózkach
Złącza instalowane na wózkach (do opróżniania i do płukania)
Połączenia do napełniania wodą Nowe urządzenia do dostarczania wody w sieci interoperacyjnej należy zaopatrywać w wodę pitną zgodnie z dyrektywą 98/83/WE, a jego tryb działania musi zapewniać, aby woda dostarczana z ostatniego elementu stałej części tej instalacji była zgodna z jakością określoną tą dyrektywą dla wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Złącza do uzupełniania wody są składnikami interoperacyjności,
Złącza do napełnienia zbiorników wody
Nakładki stykowe na pantograf Nakładki stykowe są wymiennymi częściami ślizgacza pantografu znajdującymi się w bezpośrednim kontakcie z przewodem jezdnym, i z tego powodu ulegającymi zużyciu. Projektowanie i ocena nakładek stykowych ślizgacza pantografu obejmuje: - jego geometrię; - materiał z jakiego są wykonane; - system napięciowy do którego mogą być zastosowane; - obciążalność prądowa; - maksymalny prąd w stanie spoczynku (bez ruchu) dla systemu DC
Geometria nakładek stykowych Geometria nakładek stykowych powinna być tak zaprojektowana aby można ją zainstalować w ślizgaczu pantografu. Więcej informacji dotyczących geometrii ślizgacza zawarte jest w normie EN 50367:2006
Materiał na nakładki stykowe Materiał, z którego wykonana jest nakładka stykowa, powinien być mechanicznie i elektrycznie kompatybilny z materiałem przewodu jezdnego (zgodnie z pkt 4.2.18 TSI CR Energia), aby uniknąć nadmiernego ścierania powierzchni przewodów jezdnych, a tym samym zmniejszając zużycie tych przewodów oraz nakładek stykowych. W specyfikacji TSI wybrano trzy rodzaje materiałów na ślizgi: czysty węgiel, węgiel z domieszką metali do 40% i kompozyt warstw miedzi i węgla.
System napięciowy TSI CR Energia określa następujące 4 systemy napięciowe z którymi mogą współpracować nakładki stykowe: - 25 kv AC 50 Hz; - 15 kv AC 16,7 Hz; - 3 kv DC; lub - 1,5 kv DC.
Obciążalność prądowa - pociągi (elektryczne zespoły trakcyjne) o mocy większej niż 2 MW powinny być wyposażone w funkcję ograniczania prądu zgodnie z wytycznymi normy EN 50388:2005 (punkt 7.3); - pociągi (elektryczne zespoły trakcyjne) powinny być wyposażone w automatyczna regulację prądu w przypadku nietypowych warunkach eksploatacji, odnośnie napięcia wymagania sprecyzowane są w normie EN 50388:2005 (punkt 7.2).
Maksymalny prąd w stanie spoczynku Dla systemu zasilania napięciem prądu stałego DC maksymalny prąd w stanie spoczynku (bez ruchu) na pantografie powinien być obliczony i weryfikowany; wyższe wartości niż te obliczone określone są w punkcie 4.2.6 TSI Energia CR i powinny być zapisane w rejestrze pojazdu szynowego wg punktu 4.8 TSI RST CR - dla napięcia zasilania 1,5 kv DC projektowana wartość prądu może wynosić 300 A; - dla napięcia zasilania 3 kv DC projektowana wartość prądu może wynosić 200 A
Wyłącznik szybki Przy projektowaniu i wykonaniu wyłącznika szybkiego obwodu należy brać pod uwagę: - system napięciowy (zdefiniowane w TSI Energia CR : AC 25 kv 50 Hz, AC 15 kv 16.7 Hz, DC 3 kv lub 1.5 kv; - obciążalność prądowa (maksymalny prąd (norma EN 50388:2005) maksymalne zakłócenie prądowe - EN 50388:2005, Załącznik H w TSI Energia CR
OCENA ZGODNOŚCI I/LUB PRZYDATNOŚCI DO STOSOWANIA Deklaracja zgodności WE lub deklaracja przydatności do stosowania WE, zgodnie z art. 13 ust. 1 i załącznikiem IV Dyrektywy, sporządzana jest przez producenta lub jego upoważnionego przedstawiciela mającego siedzibę na terytorium Wspólnoty, przed udostępnieniem danego składnika interoperacyjności na rynku.
Ocena zgodności składnika interoperacyjności dokonywana jest według następujących modułów: Moduł CA: Wewnętrzna kontrola produkcji Moduł CA1: Wewnętrzna kontrola produkcji z weryfikacją wyrobu przez badanie szczegółowe Moduł CA2: Wewnętrzna kontrola produkcji z weryfikacją losowo wybranego wyrobu Moduł CB: Badanie typu WE Moduł CC: Zgodność z typem na bazie wewnętrznej kontroli produkcji Moduł CD: Zgodność z typem na bazie systemu zarządzania jakością produkcji Moduł CF: Zgodność z typem na bazie weryfikacji wyrobu Moduł CH: Zgodność na bazie pełnego systemu zarządzania jakością Moduł CH1: Zgodność na bazie pełnego systemu zarządzania jakością z badaniem projektu Moduł CV: Weryfikacja typu przez badanie eksploatacyjne (przydatność do stosowania)
Procedury oceny zgodności (moduły)
Szczegółowa ocena procedur dla składników interoperacyjności
Dziękuję za uwagę