ISO 20138-2:2019

Railway applications — Calculation of braking performance (stopping, slowing and stationary braking) — Part 2: General algorithms utilizing step by step calculation

This document specifies the methodologies for calculation of braking performance for railway rolling stock. This document describes the general algorithms/formulae using instantaneous value inputs to perform calculations of brake equipment and braking performance, in terms of stopping/slowing distances, braking power and energy for all types of rolling stock, either as vehicles or units. The calculations can be performed at any stage of the assessment process (design, manufacture, testing, verification, investigation, etc.) of railway rolling stock. This document does not set out specific acceptance criteria (pass/fail). This document is not intended to be used as a design guide for the selection of brake systems and does not specify performance requirements. This document does not provide a method to calculate the extension of stopping distances when the level of demanded adhesion exceeds the available adhesion (wheel slide activity). This document contains examples of the calculation of brake forces for different brake equipment types and examples of the calculation of stopping distance for vehicles or units.

Applications ferroviaires — Calcul des performances de freinage (freinage d'arrêt, de ralentissement et d'immobilisation) — Partie 2: Algorithmes généraux utilisant le calcul pas à pas

Le présent document décrit les méthodologies de calcul des performances de freinage du matériel roulant ferroviaire. Le présent document décrit les algorithmes et formules généraux qui utilisent des valeurs instantanées comme valeurs d'entrée pour effectuer les calculs de dimensionnement des équipements de frein et les performances de freinage, en termes de distances d'arrêt et de ralentissement, de puissance et d'énergie de freinage pour tous les types de matériels roulants, qu'il s'agisse de véhicules ou de rames. Les calculs peuvent être effectués à n'importe quelle étape du processus d'évaluation (conception, fabrication, essais, vérification, investigation, etc.) du matériel roulant ferroviaire. Le présent document ne spécifie pas les critères d'acceptation spécifiques (réussite/échec). Le présent document n'est pas destiné à servir de guide de conception pour le choix des systèmes de freinage et ne spécifie pas les exigences de performances. Le présent document ne spécifie pas de méthode pour calculer l'allongement des distances d'arrêt en cas de dégradation du niveau d'adhérence disponible (phénomène d'enrayage). Le présent document donne des exemples de calcul des efforts de freinage pour les différents types d'équipements de frein, ainsi que des exemples de la distance d'arrêt propre à un véhicule isolé ou à une composition de train.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 14-Nov-2019
• ICS: 45.020 - Railway engineering in general
• Technical Committee: ISO/TC 269/SC 2 - Rolling stock
• Drafting Committee: ISO/TC 269/SC 2/WG 1 - Railway braking
• Current Stage: 9092 - International Standard to be revised
• Completion Date: 18-Sep-2023

Standards Content (Sample)

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Railway applications — Calculation of braking performance (stopping,
Blue
slowing and stationary braking) — Part 2: General algorithms utilizing
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step by step calculation
Applications ferroviaires — Calcul des performances de freinage (freinage d'arrêt, de ralentissement et
Formatted: Font color: Blue
d'immobilisation) — Partie 2: Algorithmes généraux utilisant le calcul pas à pas

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requester.
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CH‐1214 Vernier, Geneva, Switzerland
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Asian text, Don't adjust space
Contents
between Asian text and numbers,
Tab stops: 20 pt, Left
Foreword . 5
Deleted: Foreword iv¶
Introduction v¶
Introduction . 6
1 Scope 1¶
2 Normative references 1¶
1  Scope . 1
3 Terms and definitions 1¶
2  Normative references . 1
4 Symbols and abbreviated
terms 2¶
3  Terms and definitions . 1
5 General explanation of
step-by-step calculation 3¶
4  Symbols and abbreviated terms . 2
5.1 Method 3¶
5.2 Retarding force
5  General explanation of step-by-step calculation . 3
models 3¶
5.1  Method . 3
5.3 Algorithm 4¶
5.2  Retarding force models . 3
5.3.1 General description 4¶
5.3  Algorithm . 4
5.3.2 Time integration 4¶
5.3.1  General description . 4
5.3.3 Determination of time
5.3.2  Time integration . 4  step/relative distance
deviation ξ 5¶
5.3.3  Determination of time step/relative distance deviation ξ . 6
5.3.4 Equivalent system
5.3.4  Equivalent system response time t . 6
e
response time te 6¶
5.4  Supplementary dynamic calculations . 7
5.4 Supplementary dynamic
5.4.1  Energy dissipated by each brake equipment type . 7
calculations 7¶
5.4.1 Energy dissipated by
5.4.2  Value of the instantaneous adhesion required between wheel and rail for the braked
each brake equipment
wheelset (τ ) .
...

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20138-2
First edition
2019-11
Railway applications — Calculation
of braking performance (stopping,
slowing and stationary braking) —
Part 2:
General algorithms utilizing step by
step calculation
Applications ferroviaires — Calcul des performances de freinage
(freinage d'arrêt, de ralentissement et d'immobilisation) —
Partie 2: Algorithmes généraux utilisant le calcul pas à pas
Reference number
ISO 20138-2:2019(E)
©
ISO 2019

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ii © ISO 2019 – All rights reserved

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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 2
5 General explanation of step-by-step calculation . 3
5.1 Method . 3
5.2 Retarding force models . 3
5.3 Algorithm . 4
5.3.1 General description . 4
5.3.2 Time integration . . 4
5.3.3 Determination of time step/relative distance deviation ξ . 6
5.3.4 Equivalent system response time t .
e 6
5.4 Supplementary dynamic calculations . 7
5.4.1 Energy dissipated by each brake equipment type . 7
5.4.2 Value of the instantaneous adhesion required between wheel and rail for
the braked wheelset (τ ) . 7
ax
5.4.3 Maximum braking power of each brake equipment type . 8
6 Considerations for stopping/slowing distances and deceleration calculations .8
6.1 Accuracy of input values .
...

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ISO/TC 269/SC 2
Indent: Left: 0 pt, First line: 0 pt
Style Definition: Heading 2: Font:
Date:  2019‐08‐08
Bold, Tab stops: Not at 18 pt
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ISO/TC 269/SC 2/WG 1 Style Definition: Heading 4: Font:
Bold
Secrétariat: Afnor Style Definition: Heading 5: Font:
Bold
Style Definition: Heading 6: Font:
Bold
Style Definition: ANNEX
Style Definition: RefNorm
Style Definition: List Continue 1
Style Definition: Figure Graphic
Applications ferroviaires — Calcul des performances de freinage
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(freinage d'arrêt, de ralentissement et d'immobilisation) — Partie 2:
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Algorithmes généraux utilisant le calcul pas à pas
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Railway applications — Calculation of braking performance (stopping, slowing and stationary braking) —
Style Definition: AMEND Terms
Part 2: General algorithms utilizing step by step calculation
Heading: Font: Bold
Style Definition: AMEND Heading
1 Unnumbered: Font: Bold
Deleted: /FDIS

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ISO 20138-2:2019(F)
Deleted: Avant-propos v¶
Introduction vi¶
1 Domaine d'application 1¶
2 Références normatives 1¶
Sommaire Page
3 Termes et définitions 1¶
4 Symboles et abréviations 2¶
Avant-propos . 4
5 Description générale du calcul pas
à pas 3¶
Introduction . 5
5.1 Méthode 3¶
5.2 Modèles d'efforts
1  Domaine d'application . 1
retardateurs 4¶
5.3 Algorithme 4¶
2  Références normatives . 1
5.3.1 Description générale 4¶
3  Termes et définitions . 1  5.3.2 Intégration par intervalle de
temps 5¶
4  Symboles . 2
5.3.3 Détermination des intervalles
de temps /écart relatif sur la distance
5  Description générale du calcul pas à pas . 3
ξ 6¶
5.1  Méthode . 3
5.3.4 Temps de réponse équivalent
5.2  Modèles d'efforts retardateurs . 3  du système t 7¶
e
5.4 Calculs dynamiques
5.3  Algorithme . 4
complémentaires 8¶
5.3.1  Description générale . 4
5.4.1 Énergie dissipée par les
5.3.2  Intégration par intervalle de temps . 5
différents types d'équipements de
5.3.3  Détermination des intervalles de temps /écart relatif sur la distance ξ . 7
frein 8¶
5.4.2 Valeur de l'adhérence roue et
5.3.4  Temps de réponse équivalent du système t . 8
e
rail instantanée requise pour les
5.4  Calculs dynamiques complémentaires . 8
essieux freinés (τax) 9¶
5.4.1  Énergie dissipée par les différents types d'équipements de frein . 8
5.4.3 Puissance de freinage
5.4.2  Valeur de l'adhérence roue-rail instantanée requise pour les essieux freinés (τax) . 9
maximale de chaque type
5.4.3  Puissance de freinage maximale de chaque type d'équipement de frein . 9  d'équipement de frein 9¶
6 Considérations relatives aux
6  Considérations relatives aux distances d'arrêt/ralentissement et aux calculs de
distances d'arrêt/ralentissement et
décélération .
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 20138-2
Première édition
2019-11
Applications ferroviaires — Calcul
des performances de freinage
(freinage d'arrêt, de ralentissement et
d'immobilisation) —
Partie 2:
Algorithmes généraux utilisant le
calcul pas à pas
Railway applications — Calculation of braking performance
(stopping, slowing and stationary braking) —
Part 2: General algorithms utilizing step by step calculation
Numéro de référence
ISO 20138-2:2019(F)
©
ISO 2019

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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
Fax: [phone]
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Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés

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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 2
5 Description générale du calcul pas à pas . 3
5.1 Méthode . 3
5.2 Modèles d'efforts retardateurs . 3
5.3 Algorithme . 4
5.3.1 Description générale . 4
5.3.2 Intégration par intervalle de temps . 4
5.3.3 Détermination des intervalles de temps /écart relatif sur la distance ξ.6
5.3.4 Temps de réponse équivalent du système t .
e 7
5.4 Calculs dynamiques complémentaires . 7
5.4.1 Énergie dissipée par les différents types d'équipements de frein . 7
5.4.2 Valeur de l'adhérence roue-rail instantanée requise pour les essieux
freinés (τ ) . . 8
ax
5.4.3 Puissance de freinage maximale de chaque type d'équipement de frein . 8
6 Considérations relatives aux distances d'arrêt/ralentissement et aux calculs de
décélération .
...