1

Specyfikacja TSI-CR LOC&PAS – wymagania dla składników interoperacyjności wchodzących

w skład taboru

mgr inż. Marceli Lalik – Zakład Pojazdów Szynowych CNTKdr inż. Jacek Kukulski – Laboratorium Badań Taboru CNTK

Warszawa, dn. 28.01.2010

2

Zgodnie z artykułem 2(f) Dyrektywy 2008/57/WEw sprawie interoperacyjności systemu kolei we Wspólnocie

składniki interoperacyjności” oznaczają wszelkie elementarne składniki, grupy części składowych, podzespoły

lub pełne zespoły sprzętowe, włączone lub mające byćwłączone do podsystemu, od których bezpośrednio lub

pośrednio zależy system kolei.

Pojęcie „składnik” obejmujezarówno przedmioty materialne, jak i niematerialne, takie

jak oprogramowanie;

3

Składniki interoperacyności dla TSI CR LOC&PAS

1. Sprzęgi ratunkowe2. Koła

3. Systemy przeciwpoślizgowe4. Reflektory czołowe5. Światła sygnałowe

6. Światła końca pociągu7. Sygnały akustyczne

8. Pantograf9. Nakładki stykowe na pantograf

10. Wyłącznik szybki11. Połączenie do opróżniania toalet12. Połączenia do napełniania wodą

4

Sprzęg ratunkowy

Sprzęg ratunkowy powinien być skonstruowany i oceniony w zakresieużytkowania zdefiniowanym przez :- zdolność do przylegania współpracujących elementów,- wytrzymałość na obciążenia pochodzące od sił rozciągających

i ściskających,- sposób zainstalowania na pojeździe ratującym.

5

Sprzęg ratowniczy powinien:

- umożliwiać osiągnięcie prędkości 30 km/h podczas ratowania na liniachspełniających warunki CR INF TSI,

- być bezpiecznie zamontowany na ratowanym pojeździe w sposóbzapobiegający odpadnięciu podczas operacji ratunkowej,

- pozostać w stanie nienaruszonym pod wpływem działania siłwystępującychw trakcie operacji ratowania,

- mieć konstrukcję nie wymagającą obecności człowieka pomiędzy pojazdemratunkowym i ratowanym podczas ruchu jednego z nich,

- zarówno sprzęg ratowniczy jak i przewód hamulcowy powinny być takzamocowane, aby nie ograniczać ruchu poprzecznego haka cięgłowego.

6

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.

Koła

7

Symbole dla kół

Cechy geometryczne kół:

8

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

9

- Dla kół kutych i walcowanych kryteria decyzyjne zdefiniowane są w normie EN 13979- 1:2003 / A1:2009 rozdziale 7.2.3 (dotyczy zakresu naprężeńdynamicznych), z kolei rozdziale 7.3 (zdefiniowany jest zakres i kryteria ocenybadań stanowiskowych kół)

- W przypadku innych typów kół kryteria oceny stanowią otwarty punkt.

- Dla kół kutych i walcowanych charakterystyki zmęczeniowe powinny być określoneza 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 maszynyzmęczeniowej.

- Kryteria naprężeń zmęczeniowych aplikowane są dla kół wykonanych ze stali ER6, ER7, ER8 i ER9. Dla innych typów kół kryteria obciążeń otwartym punktem.

10

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 energiąhamowania. Próby obciążeniowe opisane są w normie EN 13979-1:2003 / A1:2009 punkt 6.2.

W normie tej dla kół kutych i walcowanych określone sąkryteria decyzyjne dotyczące naprężeń własnych i odkształceńjedynie dla dwóch typów kół wykonanych z materiału ER 6 i ER 7

PN-EN 13979-1+A1:2009Kolejnictwo -- Zestawy kołowe i wózki -- Koła monoblokowe -

- Procedura dopuszczenia -- Część 1: Koła kute i walcowane

11

Stanowisko do badania par ciernych hamulca (obciążeń termicznych kół)

12

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.

13

System przeciw poślizgowy (WSP) jest systemem zaprojektowanym, aby kontrolować przyleganie koła do szyny w trakcie hamowania (kontrolowaćsiłę 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

14

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

15

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.

16

Systemy przeciwpoślizgowe

17

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 “Whiteclass B”, zdefiniowanym w normie CIE S 004 (standardowy system kolometryczny).

Światła główne powinny zapewniać 2 poziomy intensywności światła: przyciemnione („mijania”) i pełna moc („długie”).

Światła czołowe (do obserwacji szlaku)

18

Dla świateł długich minimalna intensywność światła powinna być zgodna z wartościami określonymi w normie EN 15153-1:2007, pkt. 5.3.5.

19

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 byćumieszczone centralnie powyżej dwóch lamp, z minimalnym oddzieleniem w pionie o 600 mm. Dopuszczalne jest użycie tego samego elementu

dla światła czołowego i sygnałowego.

Światła sygnałowe (do zobaczenia pociągu)

20

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.

21

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 weryfikacjękonstrukcyjną/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.

Światła tylne

22

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.

23

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)

24

- Poziom ciśnienia akustycznego ważony wg krzywej C, wytwarzanego oddzielnie przezkażde źródło (albo w grupie przy jednoczesnej emisji w formie akordu) powinienwynosić 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 byćzabezpieczone, 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.

Syreny (ostrzegawcze urządzenia dźwiękowe)

25

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

Pantograf

26

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.

27

Geometria ślizgacza pantografuW 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.

28

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.

Rodzaj systemu(ów) zasilania

29

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.

Zakres wysokości roboczej pantografów

30

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.

Statyczna siła nacisku pantografu

31

Średnia siła nacisku pantografu Fm 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 (Fm) 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

32

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.

Dynamiczne zachowanie się pantografu

33

Połączenia do opróżniania toaletKonstrukcja 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,

34

Dysza do opróżniania (część wewnętrzna)

35

Złącze do płukania dla zbiornika toalet (część wewnętrzna)

36

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 toaletretencyjnych),

— wstępne ładowanie lub napełnianie dodatkami (stosuje się tylko do urządzeń usuwania nieczystości z toalet retencyjnych).

37

Złącza instalowane na wózkach

38

Złącza instalowane na wózkach (do opróżniania i do płukania)

39

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,

40

Złącza do napełnienia zbiorników wody

41

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 mogąbyć zastosowane;

- obciążalność prądowa;

- maksymalny prąd w stanie spoczynku (bez ruchu) dla systemu DC

42

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

Geometria nakładek stykowych

43

Materiał, z którego wykonana jest nakładka stykowa, powinien byćmechanicznie 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.

Materiał na nakładki stykowe

44

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.

System napięciowy

45

- pociągi (elektryczne zespoły trakcyjne) o mocy większej niż 2 MWpowinny 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 warunkacheksploatacji, odnośnie napięcia wymagania sprecyzowane są w normieEN 50388:2005 (punkt 7.2).

Obciążalność prądowa

46

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

Maksymalny prąd w stanie spoczynku

47

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

Wyłącznik szybki

48

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 składnikainteroperacyjności na rynku.

49

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)

50

Procedury oceny zgodności (moduły)

51

Szczegółowa ocena procedur dla składników interoperacyjności

52

Dziękuję za uwagę