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Ergänzungsregelung1 Nr. B 007
zur
„Kraftschlussausnutzung"
Stand: Rev. 3.0, vom 10.02.2016
1
Rev.- Nr..
Datum
Verantwortung.
Bemerkungen
2
15.11.2012
Lk Fahrzeuge
2.1
09.01.2015
FM
2.2
12.01.2015
Ak Bremse
Abstimmung auf 102. Sitzung
2.3
04.02.2015
Ak Bremse
Abstimmung auf 103. Sitzung
2.4
04.02.2015
Ak Bremse
Abstimmung auf 103. Sitzung
2.5
29.10.2015
Ak Bremse
Abstimmung auf 110. Sitzung
3.0
10.02.2016
LK Fahrzeuge
Durch Lk Fahrzeuge genehmigt
Vorlage für 102. Sitzung
Durch den Lenkungskreis Fahrzeuge am
10.02.2016 freigegebene Version
Bereich:
Radbremsen
Inhalt:
Definition von Grenzwerten der Rad-SchieneKraftschlussausnutzung
Die „Ergänzungsregelungen zur Bremse“ sind eine Sammlung von Regelungen zu verschiedenen, die Bremse betreffenden Einzelfragen. Es werden in der Regel Schutzziele und darüber hinaus notwendige ergonomische Grundsätze aus betrieblicher Sicht definiert. Die aufgeführten Regeln sind grundsätzlich für Schienenfahrzeuge relevant, die einer Inbetriebnahmegenehmigung nach TEIV
oder einer Abnahme nach § 32 Abs. 1 EBO bedürfen.
Die Ergänzungsregelungen wurden von den Mitgliedern des Arbeitskreises Bremse erstellt, der sich aus Vertretern von Herstellern, Aufsichtsbehörde (hier Eisenbahn-Bundesamt) und Eisenbahnverkehrsunternehmen zusammensetzt,
In den „Ergänzungsregelungen zur Bremse“ werden, ergänzend zu den „Regelungen für die bremstechnische Beurteilung von
Schienenfahrzeugen im Rahmen der Inbetriebnahme nach TEIV oder der Abnahme nach § 32 Abs. 1 EBO“ (inklusive Prüfmodule
I bis III und Anhang IV) sowie zu nationalen und internationalen Regelungen, zu den jeweiligen Einzelfragen
− Vereinbarungen zu offenen Detailfragen getroffen,
− ergänzende Spezifizierungen vorgenommen,
− Ausführungsbestimmungen festgelegt.
Die Ergänzungsregelungen werden Bestandteil von Lasten- und Pflichtenheften und von Hersteller und Aufsichtsbehörde als
maßgebende Kriterien bei der Inbetriebnahme eines strukturellen Teilsystems gemäß TEIV bzw. im Abnahmeprocedere gemäß
§ 32 Abs. 1 EBO verwendet.
B007 - Kraftschlussausnutzung
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Inhaltsverzeichnis:
1
Gültigkeit dieser Regelung
2
2
Allgemeines
2
3
Schutzziele
2
4
Kraftschlussausnutzung bei Schnellbremsungen
3
5
Kraftschlussausnutzung außerhalb von Schnellbremsungen
3
6
Kraftschlussausnutzung bei Bremsungen mit der Zusatzbremse
4
7
Bremsvermögen
4
8
Nachweisverfahren
4
9
Ergänzende Maßnahmen
6
1
Gültigkeit dieser Regelung
Diese Regelung erhält Gültigkeit ab dem 01.03.2016.
Diese Ergänzungsregelung gilt nicht für Fahrzeuge nach BOStrab, auch dann nicht, wenn diese
Fahrzeuge auf Eisenbahnstrecken nach EBO übergehen.
2
Allgemeines
Die Einhaltung der in den folgenden Kapiteln genannten Grenzwerte der Rad-SchieneKraftschlussausnutzung muss für jeden Radsatz oder jedes Einzelrad unter Ansatz des kleinsten
Raddurchmessers, trockener Schienen und für die Lastzustände Dienst-, Gesamt- und Bremstechnische Höchstmasse nach DIN 25008 nachgewiesen werden. Alle Werte sind mathematisch
auf die zweite Stelle nach dem Komma zu runden.
Eine Überschreitung der in den folgenden Kapiteln genannten Werte im Geschwindigkeitsbereich
≤ 30 km/h ist nur aufgrund der Reibwertcharakteristik der Reibungsbremse zulässig, nicht jedoch
aufgrund einer geänderten Bremskraftvorgabe.
3
Schutzziele
Schutzziel 1: Gewährleistung eines betrieblich sicheren Bremsweges.
Die Begrenzung der Kraftschlussausnutzung trägt dafür Sorge, dass in allen betrieblich realisierbaren Zugkonfigurationen
• der gemäß UIC-MB 544-1 ermittelte, nominale Bremsweg im Regelfall ohne Gleitschutzaktivität eingehalten wird,
• die Wirkung des Gleitschutzes in der Lage ist, im Falle niedriger Kraftschlusswerte (nH)
den Kraftschluss im Regelfall auf das Niveau anzuheben, das zur Einhaltung des signaltechnisch bestimmten Bremsweges erforderlich ist sowie
• eine Verlängerung des Bremswegs über den Gefahrpunkt hinaus „unwahrscheinlich“ im
Sinne der EN 50126 ist.
Darüber hinaus können ergänzende Maßnahmen nötig sein (siehe Kapitel 9).
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Schutzziel 2: Sichere Handhabung der Bremsen
Eine sichere Handhabung der Bremsen bedeutet, dass weder verminderte Kraftschlussbedingungen noch Funktionen der Bremssteuerung zu einer für den Triebfahrzeugführer unbeherrschbaren Verzögerungsdifferenz führen. Dem Triebfahrzeugführer soll eine intuitiv richtige Bremsbedienung ermöglicht werden. Entscheidungshürden im Zusammenhang mit der Anforderung einer
Schnellbremsung sind zu vermeiden.
Schutzziel 3: Gewährleistung eines ökonomischen Bremsbetriebes
Verschleißfreie Bremsen sollen bei Betriebsbremsungen ökonomischer und ökologischer ausgenutzt werden können. Hoher Verschleiß und Radsatzschäden aufgrund zu hoher Kraftschlussausnutzung bzw. thermischer Belastung sind zu vermeiden.
4
Kraftschlussausnutzung bei Schnellbremsungen
Die Kraftschlussausnutzung im Rad-Schiene-Kontakt darf bei Schnellbremsungen im Geschwindigkeitsbereich oberhalb 30 km/h an jedem Radsatz oder Einzelrad keine höheren Werte annehmen als:
a)
0,15 für alle Fahrzeuge (inkl. Lokomotiven) mit Ausnahme derer, die zu den Fällen 4b) und
4c) gehören.
b)
0,13 für Triebzüge mit 7 Radsätzen oder weniger.
c)
0,17 für Fahrzeuge, die
•
in festen, nicht veränderbaren Zugkonfigurationen verkehren und getestet werden und
•
für den HGV-Einsatz nach TSI RST HS vorgesehen sind und
•
nicht mit automatischer Lastabbremsung ausgerüstet sind und
•
mindestens 20 Radsätze haben. Bei weniger als 20 Radsätzen muss die Einhaltung des
vereinbarten Sicherheitsniveaus nachgewiesen werden.
Bei Geschwindigkeiten größer als 200 km/h ist für die maximale Inanspruchnahme des Kraftschlusses eine lineare Abnahme
•
von 0,15 auf 0,1
•
von 0,13 auf 0,08
•
von 0,17 auf 0,12
bei 350 km/h je nach vorliegendem Fall 4a), 4b) oder 4c) anzusetzen.
5
Kraftschlussausnutzung außerhalb von Schnellbremsungen
Die Kraftschlussausnutzung im Rad-Schiene-Kontakt darf bei Betriebsbremsungen mit dem Zugbremssteller im Geschwindigkeitsbereich oberhalb 30 km/h an jedem Radsatz oder Einzelrad
keine höheren Werte annehmen als die in Kapitel 4 genannten.
Abweichend davon gilt für die Kraftschlussausnutzung der dynamischen Bremse
a) ein Grenzwert von 0,20, beim Blending gilt dieser Grenzwert für die Summe der auf den
Radsatz oder das Einzelrad wirkenden Bremskräfte,
b) kein Grenzwert, wenn sie durch einen vom Zugbremssteller unabhängigen Bremssteller betätigt wird,
c) kein Grenzwert, wenn ein zugweites Bremskraftmanagement aktiv ist. Falls die dynamischen
Bremsen die Bremskraftanforderung kraftschlussbedingt nicht auf die Schiene übertragen
können, muss das Bremskraftmanagement die Bremskraftanforderung so verteilen, dass die
Kraftschlussausnutzung an allen Radsätzen oder Einzelrädern die in Kapitel 4 genannten
Grenzwerte einhält. Diese Verteilung muss außerdem manuell anforderbar sein.
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In den Fällen nach 5a), 5b) oder 5c) darf die kraftschlussabhängige Bremse im Geschwindigkeitsbereich > 30 km/h keine Momentanverzögerung bewirken, die 1,5 m/s² übersteigt.
6
Kraftschlussausnutzung bei Bremsungen mit der Zusatzbremse
Bei einer Bremsung mit der Zusatzbremse darf im Geschwindigkeitsbereich oberhalb 30 km/h der
Rad-Schiene-Kraftschluss an den Radsätzen oder Einzelrädern nicht höher als bis
•
0,13 für Fahrzeuge nach Kapitel 4b) und
•
0,15 für alle anderen Fahrzeuge
•
0,25 im Stillstand für die Nutzung als Haltebremse
ausgenutzt werden.
7
Bremsvermögen
Die Bremswege einer Schnellbremsung dürfen nicht länger sein, als die einer Vollbremsung mit
dem Zugbremssteller bei gleicher Bremsausgangsgeschwindigkeit. Bei einem Übergang von einer Voll- zu einer Schnellbremsung in der Ebene darf es ab dem Zeitpunkt der Einleitung der
Schnellbremsung zu einem maximalen Verzögerungseinbruch von 0,2 m/s² kommen. Der Verzögerungseinbruch darf nicht länger als 1 s dauern.
Für Lokomotiven gilt: Bei einem Übergang von einer Vollbremsung und zusätzlich angeforderter
Bremskraft mit einem vom Zugbremssteller unabhängigen Bremssteller zu einer Schnellbremsung darf sich die Verzögerung um maximal 0,2 m/s² dauerhaft verringern.
Das betrieblich angewendete Schnellbremsvermögen darf sich nur auf einen maximalen Kraftschluss nach Kapitel 4, Punkt a) oder b), nicht jedoch c) beziehen. Es wird durch Versuche gemäß UIC-MB 544-1 ermittelt.
Der verlängerte Bremsweg eines Fahrzeuges bzw. einer Fahrzeugeinheit bei Vorliegen von verminderten Kraftschlüssen nach EN 15595 darf weder bei Betriebs- noch bei Schnellbremsungen
den zulässigen Grenzwert nach EN 15595 überschreiten.
Falls kraftschlussunabhängige Bremsen eingesetzt werden, wirken deren Bremskräfte zusätzlich
zu denen der kraftschlussabhängigen Bremsen.
8
Nachweisverfahren
Der Nachweis der Einhaltung der definierten Grenzen der Kraftschlussausnutzung muss nach
dem folgenden Verfahren erfolgen:
a) Voraussetzungen
Als Grundlage für die Ermittlung der Kraftschlussausnutzung dienen die Versuche zur Bestimmung der Bremsleistung gemäß „Regelungen für die bremstechnische Beurteilung von
Schienenfahrzeugen im Rahmen der Abnahme nach § 32 EBO“. Für den Nachweis sind im
Prüfbericht die folgenden Werte zu dokumentieren:

statische Radsatzmassen aus dem Wiegeprotokoll,

rotatorische Massen gemäß Bremsberechnung,

Raddurchmesser für jeden Radsatz aus dem Radsatzdatenblatt,

dynamischer Wirkungsgrad der Bremsgestänge beim Versuch nach UIC-MB 544-1,

Bremszylinderdruck über der Zeit für jeden Radsatz beim Versuch,

Verzögerungsverlauf über der Zeit,

Bremskraftverlauf der dynamischen Bremse über der Zeit.
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Weitere Parameter sind der Bremsberechnung zu entnehmen.
Die Bestimmung der Bremskräfte beim Wirken der dynamischen Bremsen und daraus resultierender Verzögerungen kann auf Basis von Signalen aus der zugeordneten Steuerung erfolgen, wenn diese zur Verfügung stehen. Für die Berechnung des Anteils der pneumatisch
angesteuerten Kraftkomponente (Blending) kann der Belagreibwert aus der Berechnung der
allein wirkenden pneumatischen Bremse (Schnellbremsung) verwendet werden.
b) Bestimmung der maximalen weggemittelten Verzögerung amax
Für jede für die Bestimmung der Bremsleistung relevante Bremsausgangsgeschwindigkeit vj
nach den „Regelungen für die bremstechnische Beurteilung von Schienenfahrzeugen im
Rahmen der Abnahme nach § 32 EBO“ ist für jeden gültigen Versuch die weggemittelte Verzögerung aj der Reibungsbremse nach Ablauf der äquivalenten Bremsentwicklungszeit te
nach UIC-MB 544-1 bis zum Stillstand zu ermitteln.
Die maximale weggemittelte Verzögerung amax, j der Versuchsreihe für die Bremsausgangsgeschwindigkeit vj ergibt sich aus dem Mittelwert aller weggemittelten Verzögerungen aj.
Für die weitere Überprüfung der Kraftschlussausnutzung ist die maximale weggemittelte Verzögerung aller für die Bremsbewertung relevanten Versuchsreihen maßgebend:
amax = MAX(amax; j)
c) Berechnung des mittleren Belagreibwertes der Reibungsbremse µm beim Versuch
Aus der gemäß 8 b) ermittelten maximalen weggemittelten Verzögerung amax wird unter Berücksichtigung der beim Versuch zugrundeliegenden Bedingungen für die Fahrzeugmasse,
die rotatorische Masse, den Raddurchmesser, den Bremszylinderdruck, den dynamischen
Wirkungsgrad des Bremsgestänges und den Daten der Bremsberechnung der beim Versuch
vorhandene mittlere Belagreibwert der Reibungsbremse µm ermittelt.
d) Berechnung der maximalen Kraftschlussausnutzung für jeden Radsatz
Die maximale Kraftschlussausnutzung je Radsatz wird nach Kapitel 5.12.6
DIN EN 14531-6:2009 unter Zugrundelegung der folgenden Werte berechnet:
der

nominelle statische Radsatzmasse zuzüglich der rotatorischen Masse,

maximale weggemittelte Verzögerung amax (Auswertung nach 8b) ),

maximaler nomineller Bremszylinderdruck (gemäß Bremsberechnung),

nomineller mittlerer dynamischer Wirkungsgrad der Bremsgestänge zwischen zwei
Überholungsintervallen und dem zugehörigen Raddurchmesser (mittel oder neu)
nach UIC-MB 544-1 oder alternativ gemäß Punkt 9 der laufenden Beschlussliste / offene Punkte Liste des Arbeitskreises Bremse,

mittlerer Belagreibwert der Reibungsbremse µm gemäß 8c),

Berücksichtigung des abgenutzten Rades.
Bei Wirksamkeit dynamischer Bremsen erfolgt die Bestimmung der maximalen Kraftschlussausnutzung sinngemäß unter Berücksichtigung der maximalen nominellen Bremskraft
(gemäß Herstellerspezifikation) der dynamischen Bremse und der daraus resultierenden Verzögerung.
Bei geschwindigkeitsabhängig geregelten Bremskräften erfolgt die Ermittlung der maximalen
Kraftschlussausnutzung sinngemäß. Die Bestimmung der weggemittelten Verzögerung amax
nach dem oben beschriebenen Verfahren ist für die relevanten Geschwindigkeitsabschnitte
durchzuführen.
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Ergänzende Maßnahmen
Der fahrzeugseitige Beitrag zur Erfüllung des Schutzzieles 1 ist gegeben, wenn die Anforderungen in diesem Kapitel umgesetzt sind.
Lokomotiven und Triebköpfe müssen gemäß TSI mit Sandstreuanlagen ausgerüstet sein.
Für Triebfahrzeuge, Steuerwagen, Nebenfahrzeuge der Triebfahrzeugbauart und führende Nebenfahrzeuge mit nachfolgenden Eigenschaften sind ergänzende Maßnahmen erforderlich:
•
Fahrzeuge mit Klotzbremsen bzw. mit kombinierten Klotz- und Scheibenbremsen mit einer
gemäß Kapitel 8 ermittelten Kraftschlussausnutzung von mehr als 0,12;
•
Fahrzeuge mit Scheibenbremsen mit einer gemäß Kapitel 8 ermittelten Kraftschlussausnutzung von mehr als 0,11.
Diese ergänzenden Maßnahmen sind bei Lokomotiven, Steuerwagen und führenden Nebenfahrzeugen:
•
Ausrüstung mit mindestens einer Sandstreuanlage je Fahrtrichtung und Schiene, welche gemäß den Vorgaben der B011 ausgeführt und angeordnet ist.
Bei allen anderen o.g. Fahrzeugen:
•
Ausrüstung mit zwei Sandstreuanlagen je Fahrtrichtung und Schiene, welche gemäß den
Vorgaben der B011 ausgeführt und angeordnet sind, oder
•
Ausrüstung mit mindestens zwei Mg-Bremsen entsprechend den Anforderungen der Ergänzungsregelung B012, welche an den Enddrehgestellen angeordnet sind, oder
•
Ausrüstung mit einer Sandstreuanlage je Schiene vor dem vorlaufenden Radsatz, welche
gemäß den Vorgaben der B011 ausgeführt und angeordnet ist, und mindestens einer MgBremse entsprechend den Anforderungen der Ergänzungsregelung B012. Diese ist, außer
bei Fahrzeugen mit ≤ 7 Radsätzen, in einem der mittleren Drehgestelle anzuordnen.
Kombinationen sind möglich.
Falls das betreffende Fahrzeug nicht über Sandstreuanlagen verfügt und mit Magnetschienenbremse ausgerüstet ist, so müssen die Mg-Bremsen so ausgeführt sein, dass sie bei Schnellbremsungen bis mindestens 20 km/h wirksam sind.
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