Railway applications - Wheelsets and bogies - Part 1: Design guide for axles with external journals

This standard:
- defines the forces and moments to be taken into account with reference to masses, traction and braking conditions;
- gives the stress calculation method for axles with outside axle journals;
- specifies the maximum permissible stresses to be assumed in calculations for steel grade EA1N defined in EN 13261;
- describes the method for determination of the maximum permissible stresses for other steel grades;
- determines the diameters for the various sections of the axle and recommends the preferred shapes and transitions to ensure adequate service performance.
This standard is applicable for:
- axles defined in EN 13261 and
- all gauges1.
The powered axle design method of this standard applies to:
- solid and hollow powered axles for railway rolling stock;
- solid and hollow non-powered axles of motor bogies;
- solid and hollow non-powered axles of locomotives2.
The trailer axle design method of this standard applies to:
- solid and hollow axles of railway rolling stock used for the transportation of passengers and freight that are not consider in the list above;
This standard is applicable to axles fitted to rolling stock intended to run under normal European conditions. Before using this standard, if there is any doubt as to whether the railway operating conditions are normal, it is necessary to determine whether an additional design factor has to be applied to the maximum permissible stresses. The calculation of wheelsets for special applications (e.g. tamping/lining/levelling machines) may be made according to this standard only for the load cases of free-rolling and rolling in train formation. This standard does not apply to workload cases. They are calculated separately.
For light rail and tramway applications, other standards or documents agreed between the customer and supplier may be applied.
1 If the gauge is not standard, certain formulae need to be adapted.
2 In France, the interpretation of the term "locomotive" includes locomotives, locomoteurs or locotracteurs.

Bahnanwendungen - Radsätze und Drehgestelle - Teil 1: Konstruktionsleitfaden für außengelagerte Radsatzwellen

Diese Europäische Norm:
-   gibt Kräfte und Momente an, die aufgrund der Massenwirkungen und Bremsbedingungen zu berücksichtigen sind;
-   gibt das Verfahren zur Spannungsberechnung außengelagerter Radsatzwellen an;
-   legt die höchstzulässigen Spannungen für den Stahl der Güte EA1N nach EN 13261 fest, die in die Berechnung einzusetzen sind;
-   beschreibt die Vorgehensweise zur Ermittlung der höchstzulässigen Spannungen für andere Stähle;
-   bestimmt die Durchmesser der verschiedenen Wellenabschnitte und definiert die bevorzugten Formen und Übergänge, um ein sicheres Betriebsverhalten zu erreichen.
Diese Europäische Norm gilt für:
-   Radsätze nach EN 13261;
-   alle Spurweiten ).
Das in der vorliegenden Norm beschriebene Konstruktionsverfahren für Treibradsatzwellen gilt für:
-   Treibradsatzwellen (Voll- oder Hohlwellen) von Schienenfahrzeugen;
-   Laufradsatzwellen (Voll- oder Hohlwellen) von Motordrehgestellen;
-   Laufradsatzwellen (Voll- oder Hohlwellen) von Lokomotiven.
Das in der vorliegenden Europäischen Norm beschriebene Konstruktionsverfahren für Laufradsatzwellen gilt für:
-   Voll- oder Hohlwellen von Schienenfahrzeugen, die für den Transport von Fahrgästen oder Gütern bestimmt sind und nicht in der vorstehenden Liste aufgeführt sind.
Diese Europäische Norm gilt für Radsatzwellen von rollendem Material, das für den Einsatz unter üblichen in Europa herrschenden Betriebsbedingungen vorgesehen ist. Wenn Zweifel bestehen, ob normale Betriebs-bedingungen vorherrschen, ist es notwendig, vor Anwendung dieser Europäischen Norm zu entscheiden, ob ein zusätzlicher Sicherheitsfaktor für die maximal zulässigen Spannungen angewendet werden muss. Die Berechnung von Radsätzen für besondere Anwendungsfälle (z. B. Oberbauricht- und -stopfmaschinen) kann entsprechend der vorliegenden Europäischen Norm ausschließlich für die Lastfälle Eigenfahrt und Fahrt im Zugverband durchgeführt werden. Diese Europäische Norm gilt nicht für Arbeitslastfälle. Solche werden separat berechnet.
Dieses Verfahren kann für Stadt- und Straßenbahnen verwendet werden.

Applications ferroviaires - Essieux montés et bogies - Partie 1: Méthode de conception des essieux-axes avec fusées extérieures

La présente Norme Européenne :
-   définit les forces et moments à prendre en compte en fonction des masses et du freinage ;
-   donne la méthode de calcul des contraintes dans les essieux-axes à fusées extérieures ;
-   prescrit les contraintes maximales admissibles à prendre en compte dans les calculs pour la nuance d'acier EA1N définie dans l’EN 13261 ;
-   décrit la méthode de détermination des contraintes maximales admissibles pour les autres nuances d'acier ;
-   permet de calculer les diamètres des différentes parties de l'essieu-axe et recommande les formes et raccordements les mieux adaptés pour garantir une bonne tenue mécanique en service.
La présente Norme Européenne est applicable :
-   aux essieux-axes définis par l’EN 13261 ;
-   à tous les écartements de voie ).
La méthode de conception pour les essieux-axes moteurs décrite dans la présente Norme Européenne s’applique :
-   aux essieux-axes moteurs pleins ou creux des véhicules ferroviaires ;
-   aux essieux-axes porteurs pleins ou creux des bogies moteurs ;
-   aux essieux-axes porteurs pleins ou creux des locomotives.
La méthode de conception pour les essieux-axes porteurs décrite dans la présente Norme Européenne s’applique :
-   aux essieux-axes pleins ou creux des véhicules ferroviaires destinés au transport de passager ou de marchandise et qui n’apparaissent pas dans la liste précédente.
La présente Norme Européenne est applicable aux essieux-axes destinés aux matériels roulant dans des conditions d'exploitation normale européenne. Avant l’utilisation de cette Norme Européenne et en cas de doutes sur la normalité des conditions d’exploitation, il est impératif d’établir la nécessité d’appliquer un coefficient de sécurité supplémentaire aux contraintes admissibles maximales. Les calculs d’essieux pour des applications spéciales (par exemple: les bourreuses, niveleuses, dresseuses) peuvent être menés selon la présente Norme Européenne, uniquement pour les cas de charges véhicule isolé, hors séquence de travail et véhicule incorporé dans un train. Cette Norme Européenne ne s’applique pas aux cas de charges de travail. Ceux-ci sont calculés séparément.
Cette méthode peut être utilisée pour les véhicules légers et les tramways.

Železniške naprave - Kolesne dvojice in podstavni vozički - 1. del: Vodilo za konstruiranje gredi z zunanjim uležajenjem

Ta standard: – določa sile in momente, ki jih je treba upoštevati v zvezi z masami, vleko in zavornimi pogoji;
– navaja metodo za izračun napetosti za osi z zunanjim oselnikom;
– določa največje dovoljene napetosti, ki se predpostavijo v izračunih za razred jekla EA1N iz standarda EN 13261;
– opisuje metodo za določitev največjih dovoljenih napetosti za druge razrede jekla;
– določa premere različnih delov osi ter priporoča najboljše oblike in prehode za zagotovitev ustrezne učinkovitosti storitev. Ta standard se uporablja za: – osi, določene v standardu EN 13261. in – vse tirne širine1. Način oblikovanja napajanih osi pri tem standardu se uporablja za: – trdne in votle napajane osi za tirna vozila; – trdne in votle proste osi motornih podstavnih vozičkov; – trdne in votle proste osi lokomotiv2. Način oblikovanja osi priklopnih vozil pri tem standardu se uporablja za: – trdne in votle osi tirnih vozil, ki se uporabljajo za transport potnikov in tovora, ki niso navedeni na zgornjem seznamu; Ta standard se uporablja za osi vozil, ki so namenjene za prevoz pod običajnimi evropskimi pogoji. Če obstaja kakršen koli dvom v zvezi s tem, ali so pogoji delovanja železnice običajni, je treba pred uporabo tega standarda ugotoviti, ali je treba za največje dovoljene napetosti uporabiti dodaten konstrukcijski dejavnik. Izračun kolesnih dvojic za posebne načine uporabe (npr. stroji za gramoziranje/oblaganje/izenačevanje) se na podlagi tega standarda lahko izvede le za proste in vodene primere obremenitve pri sestavi vlaka. Ta standard se ne uporablja za primere delovne obremenitve. Ti se izračunajo ločeno. Za lahka železniška in tramvajska vozila je mogoče uporabiti druge standarde ali dokumente, o katerih sta se dogovorila stranka in dobavitelj. 1 Če tirna širina ni standardna, je treba prilagoditi določene formule. 2 V Franciji interpretacija izraza »lokomotiva« vključuje lokomotive, lokomotorje ali lokotraktorje.

General Information

Status
Published
Public Enquiry End Date
29-Sep-2015
Publication Date
06-Feb-2018
Technical Committee
Current Stage
6060 - National Implementation/Publication (Adopted Project)
Start Date
27-Dec-2017
Due Date
03-Mar-2018
Completion Date
07-Feb-2018

RELATIONS

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SIST EN 13103-1:2018
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SLOVENSKI STANDARD
SIST EN 13103-1:2018
01-marec-2018
1DGRPHãþD
SIST EN 13103:2009+A2:2012
SIST EN 13104:2009+A2:2014
äHOH]QLãNHQDSUDYH.ROHVQHGYRMLFHLQSRGVWDYQLYR]LþNLGHO9RGLOR]D
NRQVWUXLUDQMHJUHGL]]XQDQMLPXOHåDMHQMHP

Railway applications - Wheelsets and bogies - Part 1: Design guide for axles with

external journals
Bahnanwendungen - Radsätze und Drehgestelle - Teil 1: Konstruktionsleitfaden für
außengelagerte Radsatzwellen

Applications ferroviaires - Essieux montés et bogies - Partie 1: Méthode de conception

des essieux-axes avec fusées extérieures
Ta slovenski standard je istoveten z: EN 13103-1:2017
ICS:
45.040 Materiali in deli za železniško Materials and components
tehniko for railway engineering
SIST EN 13103-1:2018 fr,de

2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

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SIST EN 13103-1:2018
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SIST EN 13103-1:2018
EN 13103-1
EUROPÄISCHE NORM
EUROPEAN STANDARD
Dezember 2017
NORME EUROPÉENNE
ICS 45.040 Ersatz für EN 13103:2009+A2:2012, EN
13104:2009+A2:2012
Deutsche Fassung
Bahnanwendungen - Radsätze und Drehgestelle - Teil 1:
Konstruktionsleitfaden für außengelagerte Radsatzwellen

Railway applications - Wheelsets and bogies - Part 1: Applications ferroviaires - Essieux montés et bogies -

Design method for axles with external journals Partie 1: Méthode de conception des essieux-axes avec

fusées extérieures
Diese Europäische Norm wurde vom CEN am 11. September 2017 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 letzten Stand

befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC-Management-

Zentrum 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

Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen.

CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, der ehemaligen

jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland,

Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, der Schweiz,

Serbien, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, der Türkei, Ungarn, dem Vereinigten Königreich und

Zypern.
EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG
EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION
COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION
CEN-CENELEC Management-Zentrum: Avenue Marnix 17, B-1000 Brüssel

© 2017 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Ref. Nr. EN 13103-1:2017 D

Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN
vorbehalten.
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SIST EN 13103-1:2018
EN 13103-1:2017 (D)
Inhalt
Seite

Europäisches Vorwort .......................................................................................................................................................... 4

Einleitung .................................................................................................................................................................................. 5

1 Anwendungsbereich ............................................................................................................................................... 6

2 Normative Verweisungen ..................................................................................................................................... 7

3 Begriffe ........................................................................................................................................................................ 7

4 Symbole und Abkürzungen .................................................................................................................................. 8

5 Allgemeines ............................................................................................................................................................... 9

6 Zu berücksichtigende Kräfte und Momente ................................................................................................ 10

6.1 Arten der Kräfte ..................................................................................................................................................... 10

6.2 Einfluss der bewegten Massen .......................................................................................................................... 10

6.3 Einfluss der Bremsung ......................................................................................................................................... 15

6.4 Einflüsse des Bogenlaufs und der Radgeometrie ....................................................................................... 19

6.5 Einfluss des Antriebs ............................................................................................................................................ 19

6.6 Berechnung des resultierenden Moments ................................................................................................... 20

7 Bestimmung der geometrischen Eigenschaften der verschiedenen Bereiche der

Radsatzwelle ........................................................................................................................................................... 21

7.1 Spannungen in den verschiedenen Querschnitten der Radsatzwelle ................................................ 21

7.2 Bestimmung der Durchmesser der Radsatzwellenschenkel und der Wellenschäfte .................. 25

7.3 Bestimmung der Durchmesser verschiedener Sitze, in Abhängigkeit vom Durchmesser

des Radsatzwellenschafts oder der Radsatzwellenschenkel ................................................................ 25

7.3.1 Allgemeines ............................................................................................................................................................. 25

7.3.2 Übergang zwischen Dichtringsitz und Radsitz ........................................................................................... 28

7.3.3 Radsitz ohne anschließenden Sitz ................................................................................................................... 28

7.3.4 Benachbarte Sitze .................................................................................................................................................. 30

7.3.5 Nicht benachbarte Sitze ....................................................................................................................................... 30

8 Höchstzulässige Spannungen ............................................................................................................................ 30

8.1 Allgemeines ............................................................................................................................................................. 30

8.2 Stahlgüten EA1N und EA1T ................................................................................................................................ 31

8.3 Andere Stahlgüten als EA1N und EA1T .......................................................................................................... 33

8.3.1 Allgemeines ............................................................................................................................................................. 33

8.3.2 Stahlgüte EA4T ....................................................................................................................................................... 34

8.3.3 Andere Stähle .......................................................................................................................................................... 36

Anhang A (informativ) Beispiel eines Berechnungsblattes für eine Radsatzwellenberechnung .......... 37

Anhang B (informativ) Verfahren für die Berechnung der Belastungsfaktoren für

Neigetechnikfahrzeuge ........................................................................................................................................ 39

Anhang C (informativ) Kraftwerte für Radsätze auf Strecken mit reduzierter Spurweite

(Meterspur oder annähernd Meterspur) ...................................................................................................... 41

Anhang D (normativ) Verfahren zur Bestimmung der Dauerfestigkeitsgrenzen Stufe 1 für neue

Werkstoffe ................................................................................................................................................................ 42

D.1 Anwendungsbereich ............................................................................................................................................. 42

D.2 Allgemeine Anforderungen an Proben .......................................................................................................... 42

D.3 Allgemeine Anforderungen an Prüfausrüstungen .................................................................................... 42

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SIST EN 13103-1:2018
EN 13103-1:2017 (D)

D.4 Dauerfestigkeitsgrenze des Schafts einer Radsatzwelle („F1“) ........................................................... 43

D.4.1 Geometrie ................................................................................................................................................................. 43

D.4.2 Überprüfung der aufgebrachten Spannung ................................................................................................. 43

D.4.3 Kriterium für das Prüfungsende ...................................................................................................................... 44

D.4.4 Bestimmung der Dauerfestigkeitsgrenze ..................................................................................................... 44

D.5 Dauerfestigkeitsgrenze der Bohrung einer Radsatzwelle („F2“) ........................................................ 45

D.5.1 Geometrie ................................................................................................................................................................. 45

D.5.2 Überprüfung der aufgebrachten Spannung ................................................................................................. 45

D.5.3 Kriterium für das Prüfungsende ...................................................................................................................... 45

D.5.4 Bestimmung der Dauerfestigkeitsgrenze ..................................................................................................... 45

D.6 Dauerfestigkeitsgrenze von Radsitzen („F3“ und „F4“) .......................................................................... 46

D.6.1 Geometrie ................................................................................................................................................................. 46

D.6.2 Überprüfung der aufgebrachten Spannung ................................................................................................. 47

D.6.3 Kriterium für das Prüfungsende ...................................................................................................................... 47

D.6.4 Bestimmung der Dauerfestigkeitsgrenze ..................................................................................................... 47

D.7 Inhalt des Prüfberichts ........................................................................................................................................ 48

Anhang ZA (informativ) Zusammenhang zwischen dieser Europäischen Norm und den

grundlegenden Anforderungen der abzudeckenden EU Richtlinie 2008/57/EG.......................... 49

Literaturhinweise................................................................................................................................................................. 51

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SIST EN 13103-1:2018
EN 13103-1:2017 (D)
Europäisches Vorwort

Dieses Dokument (EN 13103-1:2017) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 256 „Eisenbahnwesen“

erarbeitet, dessen Sekretariat von DIN gehalten wird.

Diese Europäische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Veröffentlichung

eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis Juni 2018, und etwaige entgegenstehende nationale

Normen müssen bis Juni 2018 zurückgezogen werden.

Es wird auf die Möglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berühren

können. CEN und/oder CENELEC ist/sind nicht dafür verantwortlich, einige oder alle diesbezüglichen

Patentrechte zu identifizieren.
Dieses Dokument ersetzt EN 13103:2009+A2:2012, EN 13104:2009+A2:2012.

Dieses Dokument wurde im Rahmen eines Normungsauftrages erarbeitet, den die Europäische Kommission

und die Europäische Freihandelszone CEN erteilt haben, und unterstützt grundlegende Anforderungen der

EU-Richtlinie 2008/57/EG.

Zum Zusammenhang mit EU-Richtlinie 2008/57/EG siehe informativen Anhang ZA, der Bestandteil dieses

Dokuments ist.

Entsprechend der CEN-CENELEC-Geschäftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden

Länder gehalten, diese Europäische Norm zu übernehmen: Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, die

ehemalige jugoslawische Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island,

Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal,

Rumänien, Schweden, Schweiz, Serbien, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Türkei,

Ungarn, Vereinigtes Königreich und Zypern.
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SIST EN 13103-1:2018
EN 13103-1:2017 (D)
Einleitung

Radsatzwellen von Schienenfahrzeugen waren die ersten Komponenten von Eisenbahnen, bei denen

Ermüdungsprobleme (Dauerfestigkeitsprobleme) auftraten.

Vor vielen Jahren wurden bereits Verfahren entwickelt, um diese Radsatzwellen (auf Ermüdung) auszulegen.

Sie beruhen auf Erfahrungen über das Betriebsverhalten von Radsatzwellen, verbunden mit Analysen zum

Bruchverhalten, und auf Dauerfestigkeitsuntersuchungen im Labor, die zur Festlegung und Optimierung von

Konstruktion und Werkstoffen für Radsatzwellen durchgeführt wurden.

Eine europäische Arbeitsgruppe unter Federführung der UIC hat Anfang der 1970er Jahre begonnen, diese

Verfahren zu harmonisieren. Die Arbeit führte zu einem ORE -Dokument für die Berechnung der

Laufradsatzwellen von Wagen, das in der Folgezeit in nationale Normen (Frankreich, Deutschland und

Italien) eingearbeitet wurde. Dieses wurde dann in ein UIC-Merkblatt umgewandelt.

Das Verfahren dieser Norm stützt sich auf die Berechnung der Nennspannungen, ausgehend von der

Biegebalkentheorie. Es wurde zu einer Zeit erarbeitet, in der die Finite-Elemente-Methode noch nicht

entwickelt war. Die Werte der Dauerfestigkeit werden aus Prüfungen erhalten und das Spannungsniveau in

den Proben wird ausgehend von der Biegebalkentheorie berechnet. Auf die gleiche Weise werden ebenfalls

die Korrekturfaktoren für die Dauerfestigkeit anhand der Prüfergebnisse der Probekörper mit

verschiedenen Durchmessern und Verbindungsradien bestimmt.
Die folgenden drei Elemente
— Berechnungsverfahren,
— Korrekturfaktorwerte,
— Dauerfestigkeitsgrenzwerte,

stehen in engem Zusammenhang, wobei die Werte der beiden letzten Parameter vom Berechnungsverfahren

abhängen.

Die Literaturhinweise enthalten Verweisungen auf diese verschiedenen Dokumente. Das in diesen

Dokumenten beschriebene Verfahren stützt sich zum größten Teil auf herkömmliche Belastungen (von den

in EN 15663 aufgeführten Massen abgeleitet). Die Zuverlässigkeit wird durch jahrelange Betriebserfahrung

verschiedener Bahnen bestätigt.

Diese Norm beruht weitgehend auf diesem Verfahren, das verbessert und in seinem Anwendungsbereich

erweitert wurde.

Um die Pflege und Aktualisierung der Konstruktionsnormen von Radsatzwellen zu vereinfachen, wurde

beschlossen, die beiden vorausgehenden Dokumente EN 13103 und EN 13104 in der vorliegenden Norm

zusammenzufassen.

Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Norm auf EN 15663, um die in den Berechnungen verwendeten

Lasten festzulegen.

1) UIC: Union Internationale des Chemins de fer (Internationaler Eisenbahnverband)

2) ORE: Office de Recherches et d'Essais de l'UIC. (Forschungs- und Versuchsamt des internationalen

Eisenbahnverbandes)
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SIST EN 13103-1:2018
EN 13103-1:2017 (D)
1 Anwendungsbereich
Diese Europäische Norm:

— gibt Kräfte und Momente an, die aufgrund der Massenwirkungen sowie der Antriebs- und

Bremsbedingungen zu berücksichtigen sind;
— gibt das Verfahren zur Spannungsberechnung außengelagerter Radsatzwellen an;

— legt die höchstzulässigen Spannungen für die Stahlgüten EA1N, EA1T und EA4T nach EN 13261 fest, die

in die Berechnung einzusetzen sind;

— beschreibt die Vorgehensweise zur Ermittlung der höchstzulässigen Spannungen für andere Stähle;

— ermöglicht die Berechnung der Durchmesser der verschiedenen Wellenabschnitte und definiert die

bevorzugten Formen und Übergänge, um ein sicheres Betriebsverhalten zu erreichen.

Diese Europäische Norm gilt für:
— Radsatzwellen nach EN 13261;
— Treibrad- und Laufradsatzwellen;
— alle Spurweiten .

Das in der vorliegenden Norm beschriebene Konstruktionsverfahren für Treibradsatzwellen gilt für:

— Treibradsatzwellen (Voll- oder Hohlwellen) von Schienenfahrzeugen;
— Laufradsatzwellen (Voll- oder Hohlwellen) von Motordrehgestellen;
— Laufradsatzwellen (Voll- oder Hohlwellen) von Lokomotiven.

Das in der vorliegenden Europäischen Norm beschriebene Konstruktionsverfahren für Laufradsatzwellen

gilt für Voll- oder Hohlwellen von Schienenfahrzeugen, die für den Transport von Fahrgästen oder Gütern

bestimmt sind und nicht in der vorstehenden Liste aufgeführt sind.

Diese Europäische Norm gilt für Radsatzwellen von Fahrzeugen, die für den Einsatz unter üblichen in Europa

herrschenden Betriebsbedingungen vorgesehen sind. Wenn Zweifel bestehen, ob normale

Betriebsbedingungen vorherrschen, ist es notwendig, vor Anwendung dieser Europäischen Norm zu

entscheiden, ob ein zusätzlicher Sicherheitsfaktor für die maximal zulässigen Spannungen angewendet

werden muss. Die Anwendung dieser Europäischen Norm auf die Berechnung von Radsätzen für besondere

Anwendungsfälle (z. B. Gleisstopf-, Nivellier- und Richtmaschinen) darf nur für Lastfälle von

Einzelfahrzeugen außerhalb des Arbeitsmodus erfolgen und für Fahrzeuge, die in einen Zug eingestellt

werden. Diese Europäische Norm gilt nicht für Arbeitslastfälle. Solche werden separat berechnet.

Dieses Verfahren kann für Stadt- und Straßenbahnen verwendet werden.

3) Bei anderen Spurweiten als der Normalspur ist in einigen Gleichungen die Anpassung der Faktoren erforderlich.

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SIST EN 13103-1:2018
EN 13103-1:2017 (D)
2 Normative Verweisungen

Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, 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 13260, Bahnanwendungen — Radsätze und Drehgestelle — Radsätze — Produktanforderungen

EN 13261:2009+A1:2010, Bahnanwendungen — Radsätze und Drehgestelle — Radsatzwellen —

Produktanforderungen
EN 15313, Bahnanwendungen — Radsätze und Drehgestelle — Radsatzinstandhaltung
EN 15663, Bahnanwendungen — Fahrzeugreferenzmassen
3 Begriffe
Für die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe.
3.1
Treibradsatzwelle
die folgenden Radsatzwellen werden als Treibradsatzwellen betrachtet:
— Treibradsatzwellen (Voll- oder Hohlwellen) von Schienenfahrzeugen
— Laufradsatzwellen (Voll- oder Hohlwellen) von Motordrehgestellen
— Laufradsatzwellen (Voll- oder Hohlwellen) von Lokomotiven
3.2
Laufradsatzwelle

Voll- oder Hohlwelle von Schienenfahrzeugen, die für den Transport von Fahrgästen oder Gütern bestimmt

ist und die nicht als Treibradsatzwelle, wie in 3.1 definiert, betrachtet wird
3.3
technische Spezifikation

Dokument, das die spezifischen Parameter und/oder Vorschriften über das Produkt zusätzlich zu den

Anforderungen in der vorliegenden Norm beschreibt
3.4
führender Radsatz
erster Radsatz (Treibradsatz) eines Zuges
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SIST EN 13103-1:2018
EN 13103-1:2017 (D)
4 Symbole und Abkürzungen

In dieser Europäischen Norm werden die in Tabelle 1 angegebenen Symbole und Abkürzungen verwendet.

Tabelle 1 — Symbole und Abkürzungen
Symbol Einheit Beschreibung
m kg Masse auf Wellenschenkeln (Lager und Radsatzlager eingeschlossen)
m kg Radsatzmasse und Massen auf dem Radsatz zwischen den Laufkreisen. Eine
Definition wird im Zuge der gegenwärtigen Überarbeitung der Norm EN 13262
(Bremsscheibe, Getriebe usw.) aufgenommen
m + m kg Radsatzfahrmasse
1 2
g Fallbeschleunigung
m/s
�𝑚 + 𝑚 �g
P N 1 2
halbe Radsatzlast (Radlast)
𝑚 g
P N
vertikale Lagerkraft unter symmetrischer Belastung
P N vertikale Lagerkraft auf dem höher belasteten Radsatzwellenschenkel
P N vertikale Lagerkraft auf dem geringer belasteten Radsatzwellenschenkel
P’ N Anteil der durch ein mechanisches Bremssystem abzubremsenden Radlast P

Y N horizontale Querkraft senkrecht zur Schiene an der Seite des höher belasteten

Radsatzwellenschenkels

Y N horizontale Querkraft senkrecht zur Schiene an der Seite des geringer belasteten

Radsatzwellenschenkels
H N Kraft zum Ausgleich der Kräfte Y und Y
1 2
Q N Radaufstandskraft auf der Seite des höher belasteten Wellenschenkels
Q N Radaufstandskraft auf Seite des geringer belasteten Wellenschenkels
F N Massenkräfte aus unabgefederten Komponenten zwischen den Rädern
(Bremsscheibe(n) usw.)
F N maximale Anpresskraft der Sohlen eines Bremssohlenhalters an einem Rad bzw.
der Bremsbeläge an einer Bremsscheibe
M Nmm Biegemoment infolge von bewegten Massen
M’ , M’ Nmm Biegemomente infolge von Bremskräften
x z
M’ Nmm Torsionsmoment infolge von Bremskräften
M’’ , M’’ Nmm Biegemomente infolge von Antriebskräften
x z
M’’ Nmm Torsionsmoment infolge von Antriebskräften
MX, MZ Nmm Summe der Biegemomente
MY Nmm Summe der Torsionsmomente
MR Nmm resultierendes Moment
2b mm Radsatzlagermitten-Abstand
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SIST EN 13103-1:2018
EN 13103-1:2017 (D)
Symbol Einheit Beschreibung
2s mm Abstand der Laufkreisebenen
h mm Schwerpunkthöhe der vom Radsatz getragenen Masse über Radsatzwellenmitte
y mm Abstand vom Laufkreis eines Rads zur Kraft F
i i

y mm Abszisse eines jeden Radsatzwellenquerschnitts vom Angriff der Lagerkraft P1

Γ mittlerer Reibungskoeffizient zwischen Rad und Bremsklotzsohle oder zwischen
Bremsbelag und Scheibe
σ in einem Querschnitt berechnete Spannung
N/mm
K Faktor der Spannungskorrektur für die Dauerbeanspruchung
R mm Nennradius des Rads (Nenndurchmesser des Rads/2)
R mm Wirksamer Bremsradius
d mm Durchmesser eines Querschnitts der Radsatzwelle
d’ mm Durchmesser der Hohlbohrung
D mm Durchmesser zur Bestimmung des Spannungskorrekturfaktors K
r mm Radius der Übergangskehle zur Bestimmung von K
S Sicherheitsfaktor
G Schwerpunkt
2 7
N/mm Dauerfestigkeitsgrenze für Umlaufbiegung bis zu 10 Lastwechseln für glatte
Proben
2 7

N/mm Dauerfestigkeitsgrenze für Umlaufbiegung bis zu 10 Lastwechseln für gekerbte

Proben
a Unausgeglichene Querbeschleunigung
m/s
f Stoßfaktor
5 Allgemeines
Die wesentlichen Schritte bei der Auslegung einer Radsatzwelle sind folgende:

a) Festlegung der zu berücksichtigenden Kräfte und die Berechnung der Momente in den verschiedenen

Querschnitten der Radsatzwelle;

b) Auswahl der Durchmesser für Radsatzwellenschaft und Lagerschenkel und Berechnung der übrigen

Querschnittsdurchmesser der (Radsatz)welle auf Grundlage dieser Maße;
c) Überprüfung der Auswahl durch folgende Maßnahmen:
— Spannungsberechnung für jeden Querschnitt;
— Vergleich der ermittelten Spannungen mit den höchstzulässigen Spannungen.
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SIST EN 13103-1:2018
EN 13103-1:2017 (D)
Die höchstzulässigen Spannungen hängen hauptsächlich ab von:
— der Stahlgüte;
— der Konstruktion der Radsatzwelle (Vollwelle oder Hohlwelle);
— der Übertragungsart der Antriebskraft.

Ein Beispiel für ein Berechnungsblatt mit allen diesen Schritten ist in Anhang A gegeben.

6 Zu berücksichtigende Kräfte und Momente
6.1 Arten der Kräfte
Es werden drei Arten von Kräften berücksichtigt:
— aus bewegten Massen;
— aus Bremsung;
— aus dem Antrieb.
6.2 Einfluss der bewegten Massen

Die Kräfte aus bewegten Massen werden entlang der vertikalen Symmetrieebene (y, z) angesetzt, die die

Mittellinie der Radsatzwelle schneidet (siehe Bild 1).
Bild 1 — Definition der Achsen und der Momente aus bewegten Massen

Das Biegemoment M wird durch die vertikalen Kräfte in Richtung der Z-Achse erzeugt.

Wenn in der technischen Spezifikation nicht anders vorgegeben, werden die Massen (m + m ) für die

1 2

Hauptfahrzeugarten nach Tabelle 2 in die Berechnung eingesetzt. Für bestimmte Anwendungsfälle,

z. B. Nahverkehrsfahrzeuge, sind andere Definitionen für die Massen entsprechend der besonderen

betrieblichen Anforderungen notwendig.
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SIST EN 13103-1:2018
EN 13103-1:2017 (D)
Tabelle 2 — Für die Hauptfahrzeugarten zu berücksichtigende Massen
Fahrzeugart Masse (m + m )
1 2
Güterwagen Auslegungsmasse im betriebsbereiten Zustand +
normale Zuladung im Auslegungsfall (maximale
Triebzüge ohne Servicewagen, Gepäck- oder
Zuladung)
Postabteil
Die Auslegungsmasse im betriebsbereiten Zustand und
die normale Zuladung im Auslegungsfall sind in
EN 15663 festgelegt.

Reisezugwagen und Triebzüge einschl. Auslegungsmasse im betriebsbereiten Zustand + 1,2 x

Servicewagen und Wagen mit Gepäck- oder normale Zuladung im Auslegungsfall
Postabteil
Die Auslegungsmasse des betriebsbereiten Fahrzeugs ist
1 – Hochgeschwindigkeits- oder in EN 15663 festgelegt.
Fernverkehrszüge
Die normale Auslegungslast ist in EN 15663 festgelegt,
wo aufrecht stehende Fahrgäste wie folgt berücksichtigt
werden müssen:
2 2
— 160 kg/m (2 Fahrgäste je m ) in den für stehende
Fahrgäste zugänglichen Flächen und in den
Bewirtungsbereichen.

2 – Fahrzeuge mit Ausnahme von Die Auslegungsmasse des betriebsbereiten Fahrzeugs ist

Hochgeschwindigkeits- oder Fernverkehrs- in EN 15663 festgelegt.
zügen
Die normale Auslegungslast ist in EN 15663 festgelegt,
wo stehende Fahrgäste wie folgt berücksichtigt werden
müssen:
2 2
— 210 kg/m (3 Fahrgäste je m ) in den Gängen;
2 2
— 350 kg/m (5 Fahrgäste je m ) auf den Plattformen;
2 2
der Wert 280 kg/m (4 Fahrgäste je m ) darf in
spezifischen Fällen verwendet werden (z. B. in einer
Zone der 1. Klasse), wie in der technischen
Spezifikation beschrieben.

Das Biegemoment M im gesamten Bereich wird ausgehend von den Kräften P , P , Q , Q , Y , Y und F

x 1 2 1 2 1 2 i

berechnet, die in Bild 2 dargestellt sind. Es stellt den ungünstigsten Lastfall für die Radsatzwelle dar, d. h.:

— unsymmetrische Lastverteilung;

— die Richtung der Kräfte F aus den unabgefederten Massen wird so gewählt, dass ihr Einfluss auf die

Biegung zu den Vertikallasten addiert wird;

— der Wert der Kräfte F resultiert aus der Multiplikation der Masse jedes unabgefederten Teils mit 1 g.

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SIST EN 13103-1:2018
EN 13103-1:2017 (D)
Legende
G Schwerpunktlage des Fahrzeugs
Bild 2 — Kräfte zur Berechnung des Biegemomentes
Tabelle 3 zeigt die Werte der Kräfte aus der Masse m .

Die Werte der Koeffizienten der Gleichungen gelten für Radsatzwellen der Normalspur und für die klassische

Federung. Für stark abweichende Spurweiten, z. B. Meterspur, oder neue Federsysteme, z. B.

Pendelaufhängung, müssen andere Werte berücksichtigt werden (siehe Anhang B und Anhang C).

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SIST EN 13103-1:2018
EN 13103-1:2017 (D)
Tabelle 3 — Formeln zur Berechnung der Kräfte
( ⁄ )
𝑃 = 0,625 + 0,075 ℎ 𝑏 𝑚 𝑔
1 1 1
Für alle Laufradsatzwellen nicht
führender Radsätze
𝑃 = (0,625 − 0,075 ℎ ⁄𝑏 ) 𝑚 𝑔
2 1 1
𝑌 = 0,30𝑚 𝑔
1 1
𝑌 = 0,15𝑚 𝑔
2 1
𝐻 = 𝑌 − 𝑌 = 0,15𝑚 𝑔
1 2 1
( ⁄ )
𝑃 = 0,625 + 0,875 ℎ 𝑏 𝑚 𝑔
1 1 1
Für alle Radsatzwellen führender
Radsätze und alle Treibradsätze
𝑃 = (0,625 − 0,875 ℎ ⁄𝑏 ) 𝑚 𝑔
2 1 1
𝑌 = 0,35𝑚 𝑔
1 1
𝑌 = 0,175 𝑚 𝑔
2 1
𝐻 = 𝑌 − 𝑌 = 0,175 𝑚 𝑔
1 2 1
Für alle Radsatzwellen
𝑄 = 𝑃 ( 𝑏 + 𝑠 ) − 𝑃 ( 𝑏 − 𝑠 ) + ( 𝑌 + 𝑌 )𝑅 − � 𝐹 (2𝑠 − 𝑦 )
� �
1 1 2 1 2 i i
2 𝑠
𝑄 = �𝑃 (𝑏 + 𝑠 ) − 𝑃 (𝑏 − 𝑠 ) − (𝑌 − 𝑌 ) 𝑅 − � 𝐹 𝑦 �
2 2 1 1 2 i i
2 𝑠

Tabelle 4 zeigt die Gleichungen zur Bestimmung von M für jede Zone der Radsatzwelle und die

Momentenlinie
...

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