Konsekwencje TSI NOI: Wymagania TSI NOI dotyczące hałasu

Konsekwencje TSI NOI: Wymagania TSI NOI dotyczące hałasu

Konsekwencje TSI NOI:
Wymagania TSI NOI dotyczące hałasu kolejowego
oraz możliwości badawcze polskich podmiotów w
tym zakresie
Mgr inż. Krzysztof Bracha
Centrum Naukowo - Techniczne Kolejnictwa
Laboratorium Badań Taboru
1
1
TSI NOI - dyrektywa 2006/66/WE
• Wprowadzona decyzją Komisji Europejskiej z dnia
23.12.2005 r.
• notyfikowana jako dokument C(2005) 5666
• obowiązuje po upływie 6 miesięcy od daty notyfikacji
• dotyczy podsystemu „tabor kolejowy” wymienionego
w pkt. 1 zał II do dyrektywy 2001/16/WE o
interoperacyjności transeuropejskiego systemu kolei
konwencjonalnych
2
2
Cele TSI NOI:
• Ustalenie dopuszczalnych wartości emisji hałasu od
taboru kolejowego
• Określenie warunków akustycznej homologacji
pojazdów kolejowych, tj. warunków wykonania
pomiarów
3
3
Przedmiotem TSI są:
•
•
•
•
wagony towarowe
lokomotywy
zespoły trakcyjne (EMU, DMU)
wagony osobowe
kolei konwencjonalnej, przeznaczone do użytku zarówno
międzynarodowego jak i krajowego
4
4
Zakres wymagań TSI:
• Wagony towarowe - w odniesieniu do:
Îhałasu przejazdu
Îhałasu stacjonarnego
Dotyczy wagonów nowych i po modernizacji
• Lokomotywy, zespoły trakcyjne ,wagony osobowe w
odniesieniu do:
Îhałasu stacjonarnego
Îhałasu podczas rozruchu
Îhałasu przejazdu
Îhałasu w kabinie maszynisty
Dotyczy nowego taboru
5
5
Wartości dopuszczalne hałasu:
1. Hałas przejazdu - wagony towarowe
Wagony nowe APL do 0,15 m-1
<= 82 dB(A)
Wagony zmodernizowane APL do 0,15 m-1
<= 84 dB(A)
Wagony nowe APL od 0,15 m-1 do 0,275 m-1
<= 83 dB(A)
Wagony zmodernizowane APL od 0,15 m-1 do 0,275 m-1
<= 85 dB(A)
Wagony nowe APL powyżej 0,275 m-1
<= 85 dB(A)
Wagony zmodernizowane APL powyżej 0,275 m-1
<= 87 dB(A)
Wszystkie wartości dla v = 80 km/h
APL - iloraz liczby osi przez długość wagonu między zderzakami
6
6
Wartości dopuszczalne hałasu:
2. Hałas stacjonarny - wagony towarowe
Wszystkie wagony towarowe
<= 65 dB(A)
dotyczy wyłącznie wagonów wyposażonych w dodatkowe
urządzenia takie jak silniki, generatory, układy chłodzenia (np.
wagony chłodnicze)
7
7
Wartości dopuszczalne hałasu:
3. Hałas stacjonarny - lokomotywy, zespoły
trakcyjne, wagony osobowe
Lokomotywy elektryczne
75 dB(A)
Lokomotywy spalinowe
75 dB(A)
EMU
68 dB(A)
DMU
73 dB(A)
Wagony pasażerskie
65 dB(A)
8
8
Wartości dopuszczalne hałasu: :
4. Hałas podczas rozruchu - lokomotywy, zespoły
trakcyjne, wagony osobowe
Lokomotywy elektryczne ( P < 4 500 kW na obwodzie kół )
82 dB(A)
Lokomotywy elektryczne ( P >= 4 500 kW na obwodzie kół )
85 dB(A)
Lokomotywy spalinowe
( P < 2 000 kW na wale )
86 dB(A)
Lokomotywy spalinowe
( P >= 2 000 kW na wale )
89 dB(A)
EMU
DMU
DMU
82 dB(A)
( P < 500 kW/silnik )
( P >= 500 kW/silnik )
83 dB(A)
85 dB(A)
9
9
Wartości dopuszczalne hałasu:
5. Hałas przejazdu - lokomotywy, zespoły trakcyjne,
wagony osobowe
Lokomotywy elektryczne
85 dB(A)
Lokomotywy spalinowe
85 dB(A)
EMU
81 dB(A)
DMU
82 dB(A)
Wagony pasażerskie
80 dB(A)
10
10
Wartości dopuszczalne hałasu:
6. Hałas w kabinie maszynisty
Na postoju
95 dB(A)
(w warunkach działania sygnałów dźwiękowych)
Przy jeździe z prędkością maksymalną
78 dB(A)
11
11
Okres przejściowy:
z
z
wagony towarowe - brak okresu przejściowego
wagony pasażerskie, lokomotywy, zespoły trakcyjne - w
określonych przypadkach + 2 dB(A) przez 2 lata od daty wejścia
w życie standardów
z
spalinowe zespoły trakcyjne (DMU) o mocy > 500 kW/silnik
+ 2 dB(A) przez 5 lat - hałas podczas rozruchu
z
hałas w kabinie + 2 dB(A) przez 3 lata (tylko dla warunków
stacjonarnych przy działaniu syren)
12
12
Przypadki szczególne:
Kategoria „P” - stałe
z
wartości dopuszczalne hałasu stacjonarnego (tylko DMU) - UK i Irlandia
wartości dopuszczalne hałasu podczas rozruchu (lokomotywy i DMU zależnie
od mocy) - UK i Irlandia
z
Kategoria „T” - tymczasowe
z
wartości dopuszczalne hałasu stacjonarnego (wagony wyposażone w agregaty o
mocy > 100 kW) - Finlandia
z
wartości dopuszczalne hałasu przejazdu (wszystkie wagony towarowe) Finlandia, Norwegia, Litwa, Łotwa, Estonia
z
koleje wąskotorowe - Grecja
13
13
Warunki pomiaru:
Hałas przejazdu (dla wszystkich rodzajów taboru)
z
Sposób pomiarów zgodnie z pr EN ISO 3095:2001 z pewnymi odchyleniami
z
Zdefiniowane: odległość usytuowania mikrofonu od osi toru (7,5 m) oraz
wysokość powyżej poziomu powierzchni główki szyny (1,2 m)
z
Ustalone prędkości przejazdu pojazdów: maksymalna oraz prędkość
odniesienia (80 km/h)
z
z
Ustalona charakterystyka toru pomiarowego (odcinka pomiarowego)
Jako wynik - wartość równoważnego poziomu dźwięku za czas przejazdu
14
14
Warunki pomiaru:
Hałas podczas rozruchu (lokomotywy i zespoły trakcyjne)
z
Sposób pomiarów zgodnie z pr EN ISO 3095:2001 z pewnymi odchyleniami
z
Zdefiniowane: odległość usytuowania mikrofonu od osi toru (7,5 m) oraz
wysokość powyżej poziomu powierzchni główki szyny (1,2 m)
z
Ustalona minimalna siła pociągowa
z
Ustalona charakterystyka toru pomiarowego (odcinka pomiarowego)
identyczna jak dla pomiarów hałasu przejazdu
z
Jako wynik - wartość maksymalna poziomu dźwięku
Próba rozruchu opisana w niniejszej TSI odpowiada próbie przyspieszania wg
pr EN ISO 3095:2001
15
15
Warunki pomiaru:
Hałas stacjonarny (dla wszystkich rodzajów taboru)
z
Sposób pomiarów zgodnie z pr EN ISO 3095:2001 z pewnymi odchyleniami
z
Zdefiniowane: odległość usytuowania mikrofonu od osi toru (7,5 m) oraz
wysokość powyżej poziomu powierzchni główki szyny (1,2 m)
Czas pomiaru 60 s dla każdego punktu pomiarowego
z
z
Jako wynik - średnia energetyczna ze wszystkich punktów pomiarowych
Hałas w kabinie maszynisty
z
Pomiar na postoju w warunkach oddziaływania syren
z
Przejazd z maksymalną prędkością w otwartym terenie
16
16
Wymagania TSI NOI a polskie jednostki
badawcze
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dn. 30.04.2004 r. podaje
wykaz jednostek badawczych upoważnionych do prowadzenia
badań koniecznych do uzyskania świadectw dopuszczenia do
eksploatacji
Oraz
Rozporządzenie Ministra Transportu i Budownictwa z dn.
23.12.2005 uzupełnia ten wykaz o kolejne jednostki
17
17
Jednostki badawcze
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Centrum Naukowo - Techniczne Kolejnictwa
Politechnika Warszawska
Politechnika Śląska Instytut Transportu
Politechnika Radomska im. Kazimierza Pułaskiego
Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki
Politechnika Gdańska
Instytut Pojazdów Szynowych „Tabor”
Instytut Badawczy Dróg i Mostów
Instytut Elektrotechniki
18
18
Wymagania TSI NOI a praktyka badawcza
Wymagania TSI NOI przekładają się na praktykę badawczą w
2 zasadniczych sferach:
• miejsca badań - problem doboru odcinka pomiarowego
czyli toru odniesienia (tzw. tor referencyjny)
• procedur badawczych (metody pomiaru, obróbka danych,
dobór aparatury pomiarowej) - zasadniczo oparte na prEN
ISO 3095:2001, ale z pewnymi niewielkimi zmianami
19
19
Tor odniesienia - wymagania
Wymagania:
•
związane ze środowiskiem akustycznym (teren otaczający zapewnia
swobodną propagację dźwięku, brak przeszkód odbijających i pochłaniających
dźwięk, niski poziom tła)
• ogólne dla toru - tor bezstykowy, bez defektów powierzchniowych, z
podsypką, podkłady betonowe (drewniane są dopuszczalne), odcinek prosty,
tor o dobrym stanie utrzymania, szyny suche
• chropowatość toru i jego charakterystyka dynamiczna (wyrażona za pomocą
parametru TDR) zgodna z załącznikiem A.1.4 TSI NOI
Chropowatość i parametr TDR muszą być okresowo monitorowane z
częstotliwością zależną od stopnia wykorzystania toru na odcinku
pomiarowym(w przypadku jego stałego użytkowania do badań) lub
pomierzone przed badaniami (odcinek nie użytkowany do badań regularnie)
20
20
Poziom chropowatości [dB re 1µm]
Graniczne widmo chropowatości szyn toru odniesienia
30,0
limit PN EN ISO 3095:2005
25,0
limit TSI NOI
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
-5,0
-10,0
0,00315
0,00400
0,00500
0,00630
0,00800
0,01000
0,01250
0,01600
0,02000
0,02500
0,03150
0,04000
0,05000
0,06300
0,08000
0,10000
0,12500
0,16000
0,20000
0,25000
0,31500
0,40000
0,50000
-20,0
0,63000
-15,0
długość fali (m)
Powyższy limit jest limitem górnym czyli nie można go przekroczyć
W praktyce aby spełnić ten wymóg należy wykonać szlifowanie szyn
21
21
Widmo wartości dopuszczalnej szybkości zaniku drgań parametr TDR
Powyższe limity to limity dolne, nie można zejść poniżej nich
Spełnienie tego wymagania osiąga się przez podbicie toru
22
22
Tor odniesienia - wybór
Praktycznie aby spełnić wymagania TSI NOI badania przeprowadza się na
specjalnie przygotowanych (szlifowanie, podbicie, czasami też odcinki
przejściowe pomiędzy torem odniesienia a pozostałą częścią szlaku) odcinkach
pomiarowych umiejscowionych zwykle na torach doświadczalnych, odcinki takie
są okresowo sprawdzane i w miarę możliwości mało eksploatowane
Rozwiązanie takie przyjęto w wielu krajach europejskich np. Niemcy, Czechy,
Austria, Szwajcaria
W Polsce odcinek taki znajduje się na Torze Doświadczalnym CNTK w
Żmigrodzie, CNTK wykorzystuje go do badań własnych oraz udostępnia innym
jednostkom badawczym
23
23
Procedury badawcze
Zasadniczo procedury te oparte są na normie prEN ISO 3095:2001 w zakresie
konfiguracji składu pomiarowego, doboru aparatury, metody badań itp.
Podstawowe zmiany to:
• ograniczenie prędkości jazd pomiarowych do 80 km/h i Vmax
• redukcja liczby punktów pomiarowych (tylko w odległości 7,5 m i na
wysokości 1,2 m)
• zmiana czasu pomiaru np. dla hałasu stacjonarnego lub w kabinie
maszynisty
• wprowadzenie średniej energetycznej jako wskaźnika poziomu dźwięku dla
hałasu stacjonarnego
24
24
Badania wg TSI NOI na przykładzie wagonu towarowego
TSI NOI nie
zmienia
wymagań
dotyczących
składu
pomiarowego,
Obowiązuje
norma
prEN ISO
3095:2001
zmienia tylko
prędkości jazdy
25
25
Rozmieszczenie punktów pomiarowych - TSI NOI
26
26
Identyfikacja obiektu badań + pomiar prędkości
metoda zgodna z prEN ISO 3095:2001
Przekrój
pomiarowy
F1 – fotokomórka początkowa
F2 – fotokomórka końcowa
S – odległość między fotokomórkami równa odległości środków
wagonów badanych
27
27
Aparatura pomiarowa - schemat toru pomiarowego
TSI NOI nie
wprowadza
dodatkowych
wymagań dla
aparatury pomiarowej
Obowiązuje norma
prEN ISO 3095:2001
28
28
Przykładowe wyniki badań - sygnały surowe
TSI NOI nie
podaje
wymagań dla
sposobu
obróbki
wyników
Envelop [ID=0] Ch. 1 - Record - 7.5m side left
s;V
0.000
0.005
6.466
-0.067
0.5
0.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Envelop [ID=1] Ch. 2 - Record - 7.5m side right
3.0
3.5
4.0
s;V
4.5
0.000
5.0
0.009
5.5
6.0
6.466
-0.015
5.0
1.613
5.5
6.0
6.466
1.609
5.0
5.5
0.5
0.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
Envelop [ID=2] Ch. 5 - Record - Start
2
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
s;V
4.5
0.000
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
1
0
-1
-2
0.0
0.5
1.0
1.5
6.0
29
29
Podsumowanie
• W obszarze procedur badawczych spełnienie wymagań TSI
NOI nie jest szczególnym utrudnieniem i nie ogranicza
możliwości polskich jednostek badawczych
• Pewnym utrudnieniem są wymagania związane z torem
odniesienia, przy czym bardziej natury ekonomicznej
(nakłady na okresowe „podrasowanie” odcinka pomiarowego)
niż badawczej
Generalnie jednak badania według standardów TSI NOI mieszczą
się całkowicie w zakresie aktualnych możliwości polskich
podmiotów badawczych
30
30
Dziękuję za uwagę
31
31