SIST EN 12663-1:2010
(Main)Railway applications - Structural requirements of railway vehicle bodies - Part 1: Locomotives and passenger rolling stock (and alternative method for freight wagons)
Railway applications - Structural requirements of railway vehicle bodies - Part 1: Locomotives and passenger rolling stock (and alternative method for freight wagons)
This European Standard specifies minimum structural requirements for railway vehicle bodies.
This European Standard specifies the loads vehicle bodies should be capable of sustaining, identifies how material data should be used and presents the principles to be used for design validation by analysis and testing. This European Standard applies to locomotives and passenger rolling stock. EN 12663-2 provides the verification procedure for freight wagons and also refers to the methods in this standard as an alternative for freight wagons. The railway vehicles are divided into categories which are defined only with respect to the structural requirements of the vehicle bodies. Some vehicles may not fit into any of the defined categories; the structural requirements for such railway vehicles should be part of the specification and be based on the principles presented in this European Standard. The standard applies to all railway vehicles within the EU and EFTA territories. The specified requirements assume operating conditions and circumstances such as are prevalent in these countries. In addition to the requirements of this European Standard the structure of all vehicles associated with passenger conveyance may generally be required to have features that will protect occupants in the case of collision accidents. These requirements are given in EN 15227.
Bahnanwendungen - Festigkeitsanforderungen an Wagenkästen von Schienenfahrzeugen - Teil 1: Lokomotiven und Personenfahrzeuge (und alternatives Verfahren für Güterwagen)
Diese Europäische Norm legt Mindestanforderungen an die Festigkeit von Wagenkästen für alle Schienenfahrzeuge außer Güterwagen fest. Die Anforderungen an Güterwagen findet man im Teil 2 dieser Norm.
Diese Europäische Norm gibt die Belastungen an, denen die Wagenkästen standhalten müssen. Sie legt fest, wie die Werkstoffdaten zu verwenden sind. Sie stellt die Prinzipien dar, die zur Validierung der Konstruktion durch Berechnung und Prüfung zu benutzen sind.
Die Schienenfahrzeuge werden in Kategorien eingeteilt, die ausschließlich im Hinblick auf die Festigkeits¬anforderungen der Wagenkästen festgelegt sind.
Diese Festigkeitsanforderungen sollten nicht mit den betrieblichen Anforderungen verwechselt werden. Es liegt in der Verantwortung des Betreibers, darüber zu entscheiden, nach welcher Kategorie die Schienenfahrzeuge ausgelegt werden müssen. Einige Schienenfahrzeuge passen möglicherweise in keine der definierten Kategorien; die Festigkeitsanforderungen an solche Schienenfahrzeuge sollten vom Betreiber unter Berücksichtigung der Grundsätze, die in dieser Norm dargestellt sind, festgelegt werden.
Diese Europäische Norm gilt für alle Schienenfahrzeuge im Gebiet der EU und EFTA. Die angeführten Anforderungen setzen die vorherrschenden Betriebsbedingungen und -verhältnisse in diesen Ländern voraus.
Zusätzlich zu den Anforderungen dieser Norm wird gewöhnlich gefordert, dass die Struktur aller Fahrzeuge in Verbindung mit Fahrgast-Beförderung Eigenschaften besitzen, die die Insassen im Fall von Kollisionsunfällen schützen. Diese Anforderungen werden in prEN 15227:2007 dargestellt.
Applications ferroviaires - Prescriptions de dimensionnement des structures de véhicules ferroviaires - Partie 1 : Locomotives et matériels roulants voyageurs (et méthode alternative pour wagons)
La présente Norme européenne définit les exigences minimales en matière de résistance requises pour toutes les structures de véhicules ferroviaires à l’exception des wagons de marchandises. Les exigences relatives aux wagons de marchandises sont spécifiées dans la partie 2 de la présente norme.
La présente Norme européenne spécifie les charges que les caisses des véhicules doivent être capables de supporter, identifie la manière dont les caractéristiques des matériaux doivent être prises en compte et présente les principes à utiliser pour la validation de la conception par des calculs et des essais.
Les véhicules ferroviaires sont classés en différentes catégories qui sont uniquement définies par rapport aux exigences en matière de résistance des structures des véhicules.
Il convient que ces exigences en matière de résistance des structures ne soient pas confondues avec les exigences d’exploitation. Il est de la responsabilité de l’exploitant de décider dans quelle catégorie les véhicules doivent être conçus. Il est possible que certains véhicules ferroviaires n’appartiennent à aucune des catégories définies. Il convient que les critères de dimensionnement de tels véhicules ferroviaires soient spécifiés par l’exploitant sur la base des principes définis dans la présente Norme européenne.
La norme s’applique à tous les véhicules ferroviaires au sein de l’Union Européenne et des territoires de l’AELE. Les exigences spécifiées couvrent les conditions et les circonstances d’exploitation qui prévalent dans ces pays.
En plus des exigences de la présente norme, il est généralement admis que des exigences spécifient que la structure de tous les véhicules associés au transport de passagers soit pourvue de moyens permettant de protéger les occupants des véhicules en cas de collisions. Ces exigences sont spécifiées dans le prEN 15227:2007.
Železniške naprave - Konstrukcijske zahteve za grode železniških vozil - 1. del: Lokomotive in potniška železniška vozila (tudi alternativna metoda za tovorne vagone)
Ta evropski standard določa minimalne strukturne zahteve za grode železniških vozil.
Ta evropski standard določa obremenitve, ki jih morajo prenesti grodi vozil, opredeljuje, kako naj se uporabljajo podatki o materialu, in predstavlja načela, ki se uporabljajo za validacijo zasnove z analizo in preskušanjem. Ta evropski standard velja za lokomotive in potniška železniška vozila. EN 12663-2 zagotavlja postopek preverjanja tovornih vagonov in navaja, da metode v tem standardu predstavljajo alternativo za tovorne vagone. Železniška vozila se delijo na kategorije, ki so opredeljene le glede na strukturne zahteve grodov vozil. Nekatera vozila morda ne ustrezajo nobeni kategoriji; strukturne zahteve za takšna železniška vozila morajo biti del specifikacije in morajo temeljiti na načelih, predstavljenih v tem evropskem standardu. Standard velja za vsa železniška vozila na ozemlju EU in EFTA. Opredeljene zahteve predvidevajo pogoje in razmere, ki prevladujejo v teh državah. Poleg zahtev tega evropskega standarda so lahko za strukturo vseh vozil, povezanih s prevozom potnikov, v splošnem potrebne tudi lastnosti, ki ščitijo potnike v primeru trčenja. Te zahteve so podane v EN 15227.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.Železniške naprave - Konstrukcijske zahteve za grode železniških vozil - 1. del: Lokomotive in potniška železniška vozila (tudi alternativna metoda za tovorne vagone)Bahnanwendungen - Festigkeitsanforderungen an Wagenkästen von Schienenfahrzeugen - Teil 1: Lokomotiven und Personenfahrzeuge (und alternatives Verfahren für Güterwagen)Applications ferroviaires - Prescriptions de dimensionnement des structures de véhicules ferroviaires - Partie 1 : Locomotives et matériels roulants voyageurs (et méthode alternative pour wagons)Railway applications - Structural requirements of railway vehicle bodies - Part 1: Locomotives and passenger rolling stock (and alternative method for freight wagons)45.060.20Železniški vagoniTrailing stockICS:Ta slovenski standard je istoveten z:EN 12663-1:2010SIST EN 12663-1:2010en,fr,de01-september-2010SIST EN 12663-1:2010SLOVENSKI
STANDARDSIST EN 12663:20011DGRPHãþD
SIST EN 12663-1:2010
EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM
EN 12663-1
March 2010 ICS 45.060.20 Supersedes EN 12663:2000English Version
Railway applications -Structural requirements of railway vehicle bodies - Part 1: Locomotives and passenger rolling stock (and alternative method for freight wagons)
Applications ferroviaires - Prescriptions de dimensionnement des structures de véhicules ferroviaires -Partie 1 : Locomotives et matériels roulants voyageurs (et méthode alternative pour wagons)
Bahnanwendungen - Festigkeitsanforderungen an Wagenkästen von Schienenfahrzeugen - Teil 1: Lokomotiven und Personenfahrzeuge (und alternatives Verfahren für Güterwagen) This European Standard was approved by CEN on 23 January 2010.
CEN members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this European Standard the status of a national standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references concerning such national standards may be obtained on application to the CEN Management Centre or to any CEN member.
This European Standard exists in three official versions (English, French, German). A version in any other language made by translation under the responsibility of a CEN member into its own language and notified to the CEN Management Centre has the same status as the official versions.
CEN members are the national standards bodies of Austria, Belgium, Bulgaria, Croatia, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Romania, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland and United Kingdom.
EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION
COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG
Management Centre:
Avenue Marnix 17,
B-1000 Brussels © 2010 CEN All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CEN national Members. Ref. No. EN 12663-1:2010: ESIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (E) 2 Contents Page Foreword .4Introduction .61Scope .72Normative references .73Terms and definitions .74Coordinate system.85Structural requirements .85.1General .85.2Categories of railway vehicles .95.2.1Structural categories .95.2.2Locomotives .95.2.3Passenger vehicles .95.2.4Freight wagons . 105.2.5Other types of vehicles . 105.3Uncertainties in railway design parameters . 105.3.1Allowance for uncertainties . 105.3.2Loads . 105.3.3Material . 105.3.4Dimensional tolerances . 115.3.5Manufacturing process . 115.3.6Analytical accuracy . 115.4Demonstration of static strength and structural stability . 115.4.1Requirement . 115.4.2Yield or proof strength . 125.4.3Ultimate failure . 125.4.4Instability . 135.5Demonstration of stiffness . 135.6Demonstration of fatigue strength . 135.6.1General . 135.6.2Methods of assessment . 146Design load cases. 156.1General . 156.2Longitudinal static loads for the vehicle body . 166.2.1General . 166.2.2Longitudinal forces in buffers and/or coupling area . 166.2.3Compressive forces in end wall area. 176.3Vertical static loads for the vehicle body . 186.3.1Maximum operating load . 186.3.2Lifting and jacking . 186.3.3Lifting and jacking with displaced support . 196.4Superposition of static load cases for the vehicle body . 196.5Static proof loads at interfaces . 196.5.1Proof load cases for body to bogie connection . 196.5.2Proof load cases for equipment attachments . 206.5.3Proof load cases for joints of articulated units . 216.5.4Proof load cases for specific components on freight wagons . 216.6General fatigue load cases for the vehicle body . 216.6.1Sources of load input . 21SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (E) 3 6.6.2Payload spectrum . 216.6.3Load/unload cycles . 216.6.4Track induced loading . 216.6.5Aerodynamic loading . 236.6.6Traction and braking . 236.7Fatigue loads at interfaces . 236.7.1General requirements . 236.7.2Body/bogie connection . 236.7.3Equipment attachments . 246.7.4Couplers . 246.7.5Fatigue load cases for joints of articulated units . 246.8Combination of fatigue load cases . 246.9Modes of vibration . 246.9.1Vehicle body . 246.9.2Equipment . 247Permissible stresses for materials . 257.1Interpretation of stresses . 257.2Static strength . 257.3Fatigue strength . 258Requirements of strength demonstration tests . 258.1Objectives . 258.2Proof load tests . 268.2.1Applied loads . 268.2.2Test procedure . 268.3Service or fatigue load tests. 278.4Impact tests . 279Validation programme . 289.1Objective. 289.2Validation programme for new design of vehicle body structures . 289.2.1General . 289.2.2Structural analyses . 299.2.3Testing . 299.3Validation programme for evolved design of vehicle body structures . 299.3.1General . 299.3.2Structural analyses . 299.3.3Testing . 30Annex A (informative)
Treatment of local stress concentrations in analyses . 31Annex B (informative)
Examples of proof load cases at articulation joints . 33Annex ZA (informative)
Relationship between this European Standard and the Essential Requirements of EU Directive 2008/57/EC . 36Bibliography . 39
SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (E) 4 Foreword This document (EN 12663-1:2010) has been prepared by Technical Committee CEN/TC 256 “Railway applications”, the secretariat of which is held by DIN. This European Standard shall be given the status of a national standard, either by publication of an identical text or by endorsement, at the latest by September 2010, and conflicting national standards shall be withdrawn at the latest by September 2010. Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. CEN [and/or CENELEC] shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. This document has been prepared under a mandate given to CEN by the European Commission and the European Free Trade Association, and supports essential requirements of EU Directive(s). For relationship with EU Directive(s), see informative Annex ZA, which is an integral part of this document. This European Standard is part of the series EN 12663, Railway applications — Structural requirements of railway vehicle bodies, which consists of the following parts: Part 1: Locomotives and passenger rolling stock (and alternative method for freight wagons) Part 2: Freight wagons This document, together with EN 12663-2, supersedes EN 12663:2000. The main changes with respect to the previous edition are listed below: a) the standard has been split into two parts. EN 12663-1 contains validation methods mainly for locomotives and passenger rolling stock but as an alternative to EN 12663-2 also for freight wagons. EN 12663-2 contains validation methods for freight wagon bodies and associated specific equipment based on tests; b) locomotives have been treated in a separate structural design category; c) the demonstration of static strength and structural stability have been based on utilisation; d) the design masses have been differently defined and referenced to EN 15663; e) tensile forces at coupler attachments have been given for all structural design categories; f) proof load cases for body to bogie connection have been defined separately; g) loads for joints of articulated units have been added; h) fatigue loads for longitudinal acceleration of the vehicle body have been added; i) a validation programme has been added; j) an informative annex for treatment of local stress concentrations in analyses has been added. According to the CEN/CENELEC Internal Regulations, the national standards organizations of the following countries are bound to implement this European Standard: Austria, Belgium, Bulgaria, Croatia, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (E) 5 Lithuania, Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Romania, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom.
SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (E) 6 Introduction The structural design of railway vehicle bodies depends on the loads they are subject to and the characteristics of the materials they are manufactured from. Within the scope of this European Standard, it is intended to provide a uniform basis for the structural design of the vehicle body. The loading requirements for the vehicle body structural design and testing are based on proven experience supported by the evaluation of experimental data and published information. The aim of this European Standard is to allow the supplier freedom to optimise his design whilst maintaining requisite levels of safety. SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (E) 7 1 Scope This European Standard specifies minimum structural requirements for railway vehicle bodies. This European Standard specifies the loads vehicle bodies should be capable of sustaining, identifies how material data should be used and presents the principles to be used for design validation by analysis and testing. This European Standard applies to locomotives and passenger rolling stock. EN 12663-2 provides the verification procedure for freight wagons and also refers to the methods in this standard as an alternative for freight wagons. The railway vehicles are divided into categories which are defined only with respect to the structural requirements of the vehicle bodies. Some vehicles may not fit into any of the defined categories; the structural requirements for such railway vehicles should be part of the specification and be based on the principles presented in this European Standard. The standard applies to all railway vehicles within the EU and EFTA territories. The specified requirements assume operating conditions and circumstances such as are prevalent in these countries. In addition to the requirements of this European Standard the structure of all vehicles associated with passenger conveyance may generally be required to have features that will protect occupants in the case of collision accidents. These requirements are given in EN 15227. 2 Normative references The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies. EN 10002-1, Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at ambient temperature EN 13749, Railway applications — Wheelsets and bogies — Methods of specifying structural requirements of bogie frames EN 15663, Railway applications — Definition of vehicle reference masses 3 Terms and definitions For the purposes of this document, the following terms and definitions apply. 3.1 railway vehicle body main load carrying structure above the suspension units including all components which are affixed to this structure which contribute directly to its strength, stiffness and stability NOTE Mechanical equipment and other mounted parts are not considered to be part of the vehicle body though their attachments to it are. 3.2 equipment attachment fastener and any associated local load carrying substructure or frame which connect equipment to the vehicle body SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (E) 8 4 Coordinate system The coordinate system is shown in Figure 1. The positive direction of the x-axis (corresponding to vehicle body longitudinal axis) is in the direction of movement. The positive direction of the z-axis (corresponding to vehicle body vertical axis) points upwards. The y-axis (corresponding to vehicle body transverse axis) is in the horizontal plane completing a right hand coordinate system.
Key 1 driving direction
X longitudinal direction Y lateral direction Z vertical direction Figure 1 — Vehicle body coordinate system 5 Structural requirements 5.1 General Railway vehicle bodies shall withstand the maximum loads consistent with their operational requirements and achieve the required service life under normal operating conditions with an adequate probability of survival. The capability of the railway vehicle body to sustain required loads without permanent deformation and fracture shall be demonstrated by calculation and/or testing as described by the validation programme in Clause 9. The assessment shall be based on the following criteria: a) exceptional loading defining the maximum loading which shall be sustained and a full operational condition maintained; b) margin of safety as defined in 5.4.3 and 5.4.4, such that the exceptional load can be considerably exceeded before catastrophic fracture or collapse will occur; c) service or cyclic loads being sustained for the specified life without detriment to the structural safety. SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (E) 9 The data defining the expected service conditions shall be part of the specification. From this data all significant load cases shall be defined in a manner that is consistent with the acceptance criteria. NOTE Where appropriate, stiffness criteria as defined in 5.5 should be part of the specification. The requirements of this European Standard are based on the use of metallic materials and requirements defined in 5.4.2, 5.4.3 and 5.6 and Clause 7 and Clause 8 are specifically applicable only to such materials. If different (non-metallic) materials are being used, then the basic principles of this standard shall still be applied and suitable data to represent the performance of these materials shall be used. The load cases used as the basis of vehicle body design shall comprise the relevant cases listed in Clause 6. All formal parameters are expressed as SI basic units and units derived from SI basic units. The acceleration due to gravity g is - 9,81 m/s2. 5.2 Categories of railway vehicles 5.2.1 Structural categories For the application of this European Standard, all railway vehicles are classified in categories. The classification of the different categories of railway vehicles is based only upon the structural requirements of the vehicle bodies. NOTE It is the responsibility of the customers to decide as to which category railway vehicles should be designed. There will be differences between customers whose choice of the category should take into account the shunting conditions and system safety measures. This is to be expected and should not be considered as conflicting with this European Standard. Due to the specific nature of their construction and different design objectives there are three main groups, namely locomotives (L), passenger vehicles (P) and freight wagons (F). The three groups may be subdivided further into categories according to their structural requirements. The categories for freight wagons are extracted from EN 12663-2. The choice of category from the clauses below shall be based on the structural requirements as defined in the tables in Clause 6. 5.2.2 Locomotives To this group belong all types of locomotives and power units whose sole purpose is to provide tractive motion and are not intended to carry passengers. Category L e.g. locomotives and power units. 5.2.3 Passenger vehicles To this group belong all types of railway vehicles intended for the transport of passengers, ranging from main line vehicles, suburban and urban transit stock to tramways. Passenger vehicles are divided into five structural design categories into which all vehicles may be allocated. The five categories are listed below, with an indication of the types of vehicle generally associated with each: Category P-I e.g. coaches; Category P-II e.g. fixed units and coaches; SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (E) 10 Category P-III e.g. underground, rapid transit vehicles and light railcar; Category P-IV e.g. light duty metro and heavy duty tramway vehicles; Category P-V e.g. tramway vehicles. 5.2.4 Freight wagons All freight wagons in this group are used for the transportation of goods. Two categories have been defined: Category F-I e.g. vehicles which can be shunted without restriction; Category F-II e.g. vehicles excluded in hump and loose shunting.
5.2.5 Other types of vehicles Some railway vehicles may not fit the descriptions associated with the above mentioned categories (e.g. the standard open bogie van for conveyance of motor vehicles may be treated as a P-I vehicle). The appropriate category for the structural requirements of such railway vehicles should be part of the specification. 5.3 Uncertainties in railway design parameters 5.3.1 Allowance for uncertainties The uncertainties described in the following clauses may be allowed for by adopting limiting values of parameters or by incorporating a safety factor into the design process. This safety factor, designated S, shall then be applied when comparing the calculated stresses to the permissible stress as indicated in 5.4. NOTE In the design process the following should be considered with respect to criticality of the component failure: consequence of failure, redundancy, accessibility for inspection, detection of component failure, maintenance interval, etc. The value of S shall be chosen to include the cumulative effect of all uncertainties not otherwise taken into account. 5.3.2 Loads All loads used as the basis for vehicle body design shall incorporate any necessary allowance for uncertainties in their values. The loads specified in Clause 6 include this allowance. If the design loads are derived from on-track tests or other sources of information an allowance for uncertainty shall be used. 5.3.3 Material For design purposes, the minimum material property values as defined by the material specification shall be used. Where the material properties are affected, for example, by: rate of loading; time (e.g. by material ageing); environment (moisture absorption, temperature, etc.); welding or other manufacturing processes, appropriate new minimum values shall be determined. SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (E) 11 Similarly, the S-N curve (Woehler curve) used to represent the fatigue behaviour of material shall incorporate the above effects and shall represent the lower bound of data scatter as defined in 7.3. 5.3.4 Dimensional tolerances It is normally acceptable to base calculations on the nominal component dimensions. It is necessary to consider minimum dimensions only if significant reductions in thickness (due to wear, etc.) are inherent in the function of the component. Adequate protection against corrosion is an integral part of the vehicle specification. The loss of material by this cause can normally be neglected. 5.3.5 Manufacturing process The performance characteristics exhibited by material in actual components may differ from those derived from test samples. Such differences are due to variations in the manufacturing pr
...
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.Železniške naprave - Konstrukcijske zahteve za grode železniških vozil - 1. del: Lokomotive in potniška železniška vozila (tudi alternativna metoda za tovorne vagone)Bahnanwendungen - Festigkeitsanforderungen an Wagenkästen von Schienenfahrzeugen - Teil 1: Lokomotiven und Personenfahrzeuge (und alternatives Verfahren für Güterwagen)Applications ferroviaires - Prescriptions de dimensionnement des structures de véhicules ferroviaires - Partie 1 : Locomotives et matériels roulants voyageurs (et méthode alternative pour wagons)Railway applications - Structural requirements of railway vehicle bodies - Part 1: Locomotives and passenger rolling stock (and alternative method for freight wagons)45.060.20Železniški vagoniTrailing stockICS:Ta slovenski standard je istoveten z:EN 12663-1:2010SIST EN 12663-1:2010en,fr,de01-september-2010SIST EN 12663-1:2010SLOVENSKI
STANDARDSIST EN 12663:20011DGRPHãþD
SIST EN 12663-1:2010
EUROPÄISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE
EN 12663-1
März 2010 ICS 45.060.20 Ersatz für EN 12663:2000Deutsche Fassung
Bahnanwendungen -Festigkeitsanforderungen an Wagenkästen von Schienenfahrzeugen - Teil 1: Lokomotiven und Personenfahrzeuge (und alternatives Verfahren für Güterwagen) Railway applications - Structural requirements of railway vehicle bodies - Part 1: Locomotives and passenger rolling stock (and alternative method for freight wagons)
Applications ferroviaires - Prescriptions de dimensionnement des structures de véhicules ferroviaires -Partie 1 : Locomotives et matériels roulants voyageurs (et méthode alternative pour wagons) Diese Europäische Norm wurde vom CEN am 23.Januar 2010 angenommen.
Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschäftsordnung zu erfüllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europäischen Norm ohne jede Änderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzen Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum des CEN oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhältlich.
Diese Europäische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Französisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch Übersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen.
CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Königreich und Zypern.
EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION
COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION
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B-1000 Brüssel © 2010 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. EN 12663-1:2010 DSIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (D) 2 Inhalt
Seite Vorwort.4Einleitung.61 Anwendungsbereich.62 Normative Verweisungen.63 Begriffe.74 Koordinatensystem.75 Festigkeitsanforderungen.85.1 Allgemeines.85.2 Kategorien von Schienenfahrzeugen.85.2.1 Konstruktive Kategorien.85.2.2 Lokomotiven.95.2.3 Schienenfahrzeuge des Personenverkehrs.95.2.4 Güterwagen.95.2.5 Andere Fahrzeugtypen.95.3 Einflussparameter auf die Schienenfahrzeugkonstruktion.95.3.1 Toleranz für Unsicherheiten.95.3.2 Lastannahmen.105.3.3 Werkstoffe.105.3.4 Maßtoleranzen.105.3.5 Herstellungsverfahren.105.3.6 Berechnungsgenauigkeit.105.4 Nachweis der Festigkeit und der strukturellen Stabilität.115.4.1 Anforderung.115.4.2 Streck- bzw. Dehngrenze.115.4.3 Bruchlast-Versagen.125.4.4 Instabilität.125.5 Nachweis der Steifigkeit.135.6 Nachweis der Ermüdungsfestigkeit.135.6.1 Allgemeines.135.6.2 Bemessungsverfahren.146 Auslegungslastfälle.146.1 Allgemeines.146.2 Längsgerichtete statische Belastungen des Wagenkastens.156.2.1 Allgemeines.156.2.2 Längskräfte in Puffern und/oder im Kupplungsbereich.156.2.3 Druckkräfte im Stirnwandbereich.176.3 Vertikale statische Belastungen des Wagenkastens.186.3.1 Maximales Betriebsgewicht.186.3.2 Anheben.186.3.3 Anheben mit versetzten Anhebepunkten.196.4 Überlagerung statischer Lastfälle des Wagenkastens.196.5 Statische Nachweis-Lasten an Schnittstellen.196.5.1 Nachweis-Lastfälle für die Verbindung von Wagenkasten zu Drehgestell.196.5.2 Nachweis-Lastfälle für die Befestigungen der Ausrüstungsgegenstände.196.5.3 Nachweis-Lastfälle für Verbindungen von Gelenkseinheiten.206.5.4 Prüflastfälle für besondere Komponenten an Güterwagen.216.6 Allgemeine Ermüdungslastfälle des Wagenkastens.216.6.1 Lastbereiche.21SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (D) 3 Seite 6.6.2 Spektrum der Zuladung.216.6.3 Be- und Entladungszyklen.216.6.4 Belastungen aus dem Fahrweg.216.6.5 Aerodynamische Belastung.236.6.6 Traktion und Bremsen.236.7 Ermüdungslasten an Schnittstellen.236.7.1 Allgemeine Anforderungen.236.7.2 Verbindung von Wagenkasten zu Drehgestell.236.7.3 Befestigung der Ausrüstungsgegenstände.246.7.4 Kupplungen.246.7.5 Ermüdungslastfälle für Verbindungen von Gelenkseinheiten.246.8 Kombination von Ermüdungslastfällen.246.9 Schwingungsmoden.246.9.1 Wagenkasten.246.9.2 Ausrüstung.247 Zulässige Werkstoffspannungen.257.1 Interpretation von Spannungen.257.2 Statische Festigkeit.257.3 Ermüdungsfestigkeit.258 Anforderungen an Tests zum experimentellen Festigkeitsnachweis.258.1 Ziele.258.2 Statische Lastfälle.268.2.1 Aufgebrachte Lasten.268.2.2 Testablauf.268.3 Tests unter Betriebs- oder Ermüdungsbeanspruchung.278.4 Auflaufversuche.289 Abnahmeprogramm.289.1 Ziel.289.2 Abnahmeprogramm für Neukonstruktion von Wagenkastenstrukturen.299.2.1 Allgemeines.299.2.2 Strukturanalysen.299.2.3 Prüfung.309.3 Abnahmeprogramm für weiterentwickelte Konstruktion von Wagenkastenstrukturen.309.3.1 Allgemeines.309.3.2 Strukturanalysen.309.3.3 Prüfung.31Anhang A (informativ)
Behandlung lokaler Spannungskonzentrationen bei Berechnungen.32Anhang B (informativ)
Beispiele für Prüfbelastungsfälle bei Gelenksverbindungen.34Anhang ZA (informativ)
Zusammenhang zwischen dieser Europäischen Norm und den grundlegenden Anforderungen der EG-Richtlinie 2008/57/EG.37Literaturhinweise.40
SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (D) 4 Vorwort Dieses Dokument (EN 12663-1:2010) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 256 „Railway applications“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN gehalten wird. Diese Europäische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Veröffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis September 2010, und etwaige entgegenstehende nationale Normen müssen bis September 2010 zurückgezogen werden. Es wird auf die Möglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berühren können. CEN [und/oder CENELEC] sind nicht dafür verantwortlich, einige oder alle diesbezüglichen Patentrechte zu identifizieren. Dieses Dokument wurde unter einem Mandat erarbeitet, das die Europäische Kommission und die Europäische Freihandelszone dem CEN erteilt haben, und unterstützt grundlegende Anforderungen der EG-Richtlinien. Zum Zusammenhang mit EG-Richtlinien siehe informativen Anhang ZA, der Bestandteil dieses Dokuments ist. Diese Europäische Norm ist Teil der Reihe Bahnanwendungen — Festigkeitsanforderungen an Wagenkästen von Schienenfahrzeugen, welche aus den folgenden Teilen besteht: ⎯ Teil 1: Lokomotiven und Personenfahrzeuge (und alternatives Verfahren für Güterwagen) ⎯ Teil 2: Güterwagen
Dieses Dokument ersetzt, gemeinsam mit der EN 12663-2, die EN 12663:2000. Die wesentlichen Änderungen bezüglich der vorherigen Ausgabe sind nachstehend aufgeführt: a) die Norm ist in 2 Teile aufgeteilt worden. EN 12663-1 beinhaltet Validationsmethoden hauptsächlich für Lokomotiven und Personenfahrzeuge, aber auch für Güterwagen als Alternative zu EN 12663-2. EN 12663-2 enthält Validationsmethoden für Wagenkästen von Güterwagen und der dazugehörigen besonderen Ausrüstung, basierend auf Tests; b) Lokomotiven sind in einer separaten konstruktiven Kategorie behandelt worden; c) der Nachweis der Festigkeit und der strukturellen Stabilität ist auf die Auslastung basiert worden; d) die Definition der Auslegungsmassen ist geändert worden und auf EN 15663 bezogen; e) Zugkräfte an den Kupplungsanschlüssen sind für alle konstruktiven Kategorien angegeben worden; f) Nachweis-Lastfälle für die Verbindung von Wagenkasten zu Drehgestell sind separat definiert worden; g) Lasten für Verbindungen von Gelenkseinheiten sind hinzugefügt worden; h) Ermüdungsbelastungen für Längsbeschleunigung des Wagenkastens sind ergänzt worden; i) ein Abnahmeprogramm ist angefügt worden; j) ein informativer Anhang für Behandlung lokaler Spannungskonzentrationen bei Berechnungen ist ange-fügt worden. SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (D) 5 Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschäftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Länder gehalten, diese Europäische Norm zu übernehmen: Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Königreich und Zypern. SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (D) 6 Einleitung Die Wagenkastenkonstruktion von Schienenfahrzeugen hängt von den Belastungen ab, denen sie ausgesetzt sind, und den Eigenschaften der Werkstoffe, aus denen sie hergestellt werden. Innerhalb des Anwendungs-bereiches dieser Europäischen Norm wird beabsichtigt, eine einheitliche Grundlage für die Konstruktion von Wagenkästen zu schaffen. Die Belastungsanforderungen an Konstruktion und Test der Wagenkästen basieren auf fundierten Erfahrun-gen, die durch Auswertung von Versuchsdaten und Veröffentlichungen untermauert sind. Das Ziel dieser Europäischen Norm ist es, dem Lieferanten die Freiheit zu geben, seine Konstruktion zu optimieren, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der notwendigen Sicherheit. 1 Anwendungsbereich Diese Europäische Norm legt Mindestanforderungen an die Festigkeit von Wagenkästen für Schienenfahr-zeuge fest.
Diese Europäische Norm gibt die Belastungen an, denen die Wagenkästen standhalten müssen. Sie legt fest, wie die Werkstoffdaten verwendet werden sollten und stellt die Prinzipien dar, die zur Validierung der Konstruktion durch Berechnung und Prüfung zu benutzen sind. Diese Europäische Norm gilt für Lokomotiven und Personenfahrzeuge. EN 12663-2 liefert das Nachweisverfahren für Güterwagen und verweist auch auf das Verfahren in dieser Norm als eine Alternative für Güterwagen. Die Schienenfahrzeuge werden in Kategorien eingeteilt, die ausschließlich im Hinblick auf die Festigkeits-anforderungen der Wagenkästen festgelegt sind. Einige Schienenfahrzeuge passen möglicherweise in keine der definierten Kategorien; die Festigkeitsanforderungen an solche Schienenfahrzeuge sollten Teil der Spe-zifikation sein und nach Grundsätzen, die in dieser Norm dargestellt sind, festgelegt werden. Diese Europäische Norm gilt für alle Schienenfahrzeuge im Gebiet der EU und EFTA. Die angeführten Anfor-derungen setzen die vorherrschenden Betriebsbedingungen und -verhältnisse in diesen Ländern voraus. Zusätzlich zu den Anforderungen dieser Europäischen Norm wird gewöhnlich gefordert, dass die Struktur aller Fahrzeuge in Verbindung mit Fahrgast-Beförderung Eigenschaften besitzen, die die Insassen im Fall von Kollisionsunfällen schützen. Diese Anforderungen werden in EN 15227 dargestellt. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind für die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen).
EN 10002-1, Metallische Werkstoffe — Zugversuch — Teil 1: Prüfverfahren bei Raumtemperatur
EN 13749, Bahnanwendungen — Radsätze und Drehgestelle — Spezifikationsverfahren für Festigkeits-anforderungen an Drehgestellrahmen EN 15663, Bahnanwendungen — Fahrzeugmassedefinitionen SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (D) 7 3 Begriffe Für die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Wagenkasten tragende Hauptstruktur oberhalb der Fahrwerke, einschließlich aller Komponenten, die an dieser Struktur befestigt sind und direkt zu ihrer Festigkeit, Steifigkeit und Stabilität beitragen ANMERKUNG Mechanische Ausrüstungsteile und sonstige Montageteile werden nicht als Teil des Wagenkastens betrachtet, jedoch werden deren Befestigungselemente als Teil des Wagenkastens gezählt. 3.2 Befestigung der Ausrüstungsgegenstände Befestigung und alle dazugehörigen lokalen Tragstrukturen oder Rahmen, welche die Ausrüstungsgegen-stände mit dem Wagenkasten verbinden
4 Koordinatensystem Bild 1 zeigt das Koordinatensystem. Die positive Richtung der x-Achse (entspricht der Wagenkastenlängs-achse) zeigt in die Fahrtrichtung. Die positive z-Achse (entspricht der Wagenkastenhochachse) zeigt nach oben. Die y-Achse (entspricht der Wagenkastenquerachse) verläuft in der horizontalen Ebene, wobei diese der rechten Hand-Regel für das Koordinatensystem entspricht.
Legende 1 Fahrtrichtung X Längsrichtung Y Querrichtung Z Vertikalrichtung Bild 1 — Wagenkastenkoordinatensystem SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (D) 8 5 Festigkeitsanforderungen 5.1 Allgemeines Wagenkästen von Schienenfahrzeugen müssen der maximalen Belastung entsprechend ihren Betriebsanfor-derungen standhalten und die geforderte Lebensdauer unter normalen Betriebsbedingungen mit angemes-sener Überlebenswahrscheinlichkeit erreichen. Die Fähigkeit des Wagenkastens, den geforderten Belastungen ohne bleibende Verformungen und Bruch zu widerstehen, muss durch Berechnung und/oder Test nachgewiesen werden, so wie es im Abnahmeprogramm in Abschnitt 9 beschrieben ist. Die Bewertung hat für folgende Kriterien zu erfolgen: a) außergewöhnliche Belastungen, d. h. die maximalen Belastungen, denen unter Aufrechterhaltung der vollen Betriebsfähigkeit standgehalten werden muss; b) ausreichende Sicherheit, wie in 5.4.3 und 5.4.4 beschrieben, so dass die außergewöhnliche Belastung deutlich überschritten werden kann, bevor völliges Versagen oder Bruch eintritt; c) Ertragbarkeit von Betriebs- oder zyklischen Belastungen, so dass während der festgelegten Lebensdauer keine Beeinträchtigung der Struktursicherheit auftritt. Die Daten, welche die erwarteten Betriebsbedingungen bestimmen, müssen Teil der Spezifikation sein. Aus diesen Angaben sind alle maßgeblichen Lastfälle in einer Weise abzuleiten, die im Einklang mit den Zulas-sungskriterien steht.
ANMERKUNG Falls zutreffend, sollten die in 5.5 definierten Steifigkeitskriterien Teil der Spezifikation sein. Die Anforderungen dieser Europäischen Norm basieren auf der Verwendung von metallischen Werkstoffen und der Anforderungen in 5.4.2, 5.4.3 und 5.6. Die Abschnitte 7 und 8 sind speziell nur für solche Werkstoffe anwendbar Wenn andere (nichtmetallische) Werkstoffe verwendet werden, müssen dennoch die grundsätz-lichen Prinzipien dieser Norm angewendet werden und geeignete Daten zur Beschreibung der Werkstoff-eigenschaften müssen eingesetzt werden.
Die als Grundlage für die Wagenkastenkonstruktion verwendeten Lastfälle müssen die relevanten Fälle von Abschnitt 6 beinhalten. Für alle Parameter werden SI-Basiseinheiten bzw. davon abgeleitete Einheiten eingesetzt. Die Fallbeschleunigung g beträgt - 9,81 m/s2. 5.2 Kategorien von Schienenfahrzeugen 5.2.1 Konstruktive Kategorien Bei Anwendung dieser Europäischen Norm werden die Schienenfahrzeuge in Kategorien eingeteilt. Die Einteilung der verschiedenen Schienenfahrzeugkategorien basiert ausschließlich auf den Festigkeits-anforderungen der Wagenkästen. ANMERKUNG Es liegt in der Verantwortung der Kunden, darüber zu entscheiden, nach welcher Kategorie die Schienenfahrzeuge ausgelegt werden sollten. Es wird Unterschiede zwischen Kunden geben, deren Kategorienwahl Rangierbedingungen und Systemsicherheitsmaßnahmen berücksichtigen. Dieses ist zu erwarten und sollte nicht als Widerspruch zu dieser Europäischen Norm betrachtet werden. Aufgrund der spezifischen Art ihrer Konstruktion und verschiedener Konstruktionsziele gibt es drei Haupt-gruppen, nämlich Lokomotiven (L), Personenwagen (P) und Güterwagen (F). Die drei Gruppen können ent-sprechend den Festigkeitsanforderungen in weitere Kategorien unterteilt werden. SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (D) 9 Die Kategorien für Güterwagen werden der EN 12663-2 entnommen. Die Wahl der jeweiligen Kategorie in den folgenden Abschnitten muss auf den Festigkeitsanforderungen der Tabellen in Abschnitt 6 basieren.
5.2.2 Lokomotiven Zu dieser Gruppe gehören alle Arten von Lokomotiven und Triebfahrzeugen, deren einziger Zweck die Bereit-stellung von Zugkraft ist und die nicht für den Transport von Fahrgästen bestimmt sind. ⎯ Kategorie L z. B. Lokomotiven und Triebfahrzeuge. 5.2.3 Schienenfahrzeuge des Personenverkehrs Zu dieser Gruppe gehören alle Arten von Schienenfahrzeugen, die für den Transport von Personen bestimmt sind, von Vollbahnfahrzeugen, S-Bahn-Fahrzeugen, Stadtbahnen bis hin zu Straßenbahnen. Die Schienenfahrzeuge für Personenverkehr werden in fünf konstruktive Kategorien unterteilt, denen jedes Fahrzeug zugeordnet werden kann. Die fünf Kategorien sind nachstehend mit Angabe des gewöhnlich der jeweiligen Kategorie zugeordneten Fahrzeugtyps aufgelistet: ⎯ Kategorie P-I z. B. Reisezugwagen; ⎯ Kategorie P-II z. B. Triebzugeinheiten und Reisezugwagen; ⎯ Kategorie P-III z. B. U-, S-Bahn-Fahrzeuge und leichte Triebwagen; ⎯ Kategorie P-IV z. B. leichte U-Bahn-Fahrzeuge und Stadtbahnfahrzeuge; ⎯ Kategorie P-V z. B. Straßenbahnfahrzeuge. 5.2.4 Güterwagen Alle Güterwagen dieser Gruppe werden für den Gütertransport eingesetzt. Zwei Kategorien sind definiert worden: Kategorie F-I
z. B. Fahrzeuge, die ohne Beschränkung rangiert werden können; Kategorie F-II z. B. Fahrzeuge, die weder über einen Ablaufberg noch durch Abstoßen rangiert werden dürfen. 5.2.5 Andere Fahrzeugtypen Manche Schienenfahrzeuge mögen zu keiner Art der oben erwähnten Kategorien passen (z. B. kann der offene Einheits-Drehgestell-Gepäckwagen für Kraftfahrzeugbeförderung als P-I-Fahrzeug behandelt werden). Die passende Kategorie für die Strukturanforderungen solcher Schienenfahrzeuge sollte Teil der Spezifikation sein. 5.3 Einflussparameter auf die Schienenfahrzeugkonstruktion
5.3.1 Toleranz für Unsicherheiten Die in folgenden Abschnitten beschriebenen Unsicherheiten können durch Begrenzung der zugehörigen Para-meterwerte oder durch Einfügen eines Sicherheitsfaktors in den Konstruktionsprozess toleriert werden. Dieser mit S bezeichnete Sicherheitsfaktor muss dann angewendet werden, wenn der Vergleich von berechneten Spannungen mit den zulässigen Spannungen erfolgt, wie in 5.4 angegeben. SIST EN 12663-1:2010
EN 12663-1:2010 (D) 10 ANMERKUNG Im Auslegungsprozess sollte Folgendes bezüglich der Gefährlichkeit von Komponentenversagen beachtet werden: Folge der Fehlfunktion, Redundanz, Zugangsmöglichkeit für Inspektion, Detektion des Komponenten-fehlers, Wartungsintervall usw. Der Wert von S ist zu wählen, um die Gesamtauswirkung aller Unsicherheiten einzuschließen, die nicht in anderer Weise berücksichtigt sind. 5.3.2 Lastannahmen Alle Lastannahmen, die als Grundlage für den Wagenkastenentwurf eingesetzt werden, müssen jegliche notwendige Toleranz für Unsicherheiten in ihren Werten mit einbeziehen. Die in Abschnitt 6 festgelegten Lastannahmen schließen diese Toleranz ein. Falls die Auslegungslastannahmen aus Streckenversuchen oder anderen Informationsquellen hergeleitet werden, muss eine Unsicherheitstoleranz angewendet werden.
5.3.3 Werkstoffe Zur Auslegung der Fahrzeugstruktur müssen die Mindestwerte der Werkstoffeigenschaften entsprechend den Spezifikationen für die eingesetzten Werkstoffe verwendet werden. Falls die Werkstoffeigenschaften zum Beispiel durch ⎯ Beanspruchungsgeschwindigkeit, ⎯ Zeit (z. B. Alterung), ⎯ Umgebung (Feuchtigkeitsaufnahme, Temperatur usw.), ⎯ Schweißen oder andere Herstellungsprozesse beeinflusst werden, müssen geeignete Mindestwerkstof
...
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