Národní
předmluva
Informace o citovaných dokumentech
EN 50163:2004 zavedena
v ČSN EN 50163 ed. 2:2005 Drážní zařízení –
Napájecí napětí trakčních soustav
EN 50388:2012 zavedena
v ČSN EN 50388 ed. 2:2013 Drážní zařízení – Napájení
a drážní vozidla – Technická kritéria pro koordinaci mezi
napájením (napájecí stanicí) a drážními vozidly pro dosažení
interoperability
Upozornění na národní poznámky
Do normy byly ke kapitole
4, obrázku 3, tabulce 10, tabulce 11 a článku 8.2 doplněny informativní
národní poznámky.
Vypracování normy
Zpracovatel: ACRI, Asociace podniků českého železničního
průmyslu, IČO 63832721, Ing. Tomáš Krčma, Ph.D.
Technická normalizační komise: TNK 126 Elektrotechnika
v dopravě
Pracovník České agentury pro standardizaci: Ing. Pavel Vojík
Česká agentura pro standardizaci je státní příspěvková
organizace zřízená Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví na základě ustanovení § 5
odst. 2 zákona č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na
výrobky a o změně a doplnění některých zákonů, ve znění pozdějších
předpisů.
EVROPSKÁ NORMA EN 50641
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
EUROPÄISCHE NORM Leden 2020
ICS 29.280
Drážní zařízení – Pevná trakční zařízení –
Požadavky na validaci simulačních nástrojů používaných pro návrh trakčních
napájecích soustav
Railway
applications – Fixed installations – Requirements for the validation
of simulation tools used for the design of electric traction power supply
systems
|
Applications
ferroviaires – Installations fixes – Exigences relatives
à la validation des outils
de simulation utilisés pour la conception
des réseaux d'alimentation de traction
|
Bahnanwendungen – Ortsfeste
Anlagen – Anforderungen für die Validierung
von Simulationsprogrammen für die Auslegung
von Bahnenergieversorgungssystemen
|
Tato norma byla schválena CENELEC dne 2019-11-04. Členové
CENELEC jsou povinni splnit vnitřní předpisy CEN/CENELEC, v nichž jsou
stanoveny podmínky, za kterých se této evropské normě bez jakýchkoliv
modifikací uděluje status národní normy.
Aktualizované seznamy
a bibliografické citace týkající se těchto národních norem lze obdržet na
vyžádání v Řídicím centru CEN-CENELEC nebo u kteréhokoliv
člena CENELEC.
Tato norma existuje ve třech oficiálních verzích (anglické,
francouzské, německé). Verze v každém jiném jazyce přeložená členem
CENELEC do jeho vlastního jazyka, za kterou zodpovídá a kterou notifikuje
Řídicímu centru CEN-CENELEC, má stejný status jako oficiální verze.
Členy CENELEC jsou národní elektrotechnické komitéty Belgie,
Bulharska, České republiky, Dánska, Estonska, Finska,
Francie, Chorvatska, Irska, Islandu, Itálie, Kypru, Litvy, Lotyšska,
Lucemburska, Maďarska, Malty, Německa, Nizozemska,
Norska, Polska, Portugalska, Rakouska, Republiky Severní Makedonie, Rumunska,
Řecka, Slovenska, Slovinska, Spojeného království, Srbska, Španělska,
Švédska, Švýcarska a Turecka.
|
Evropský
výbor pro normalizaci v elektrotechnice
European
Committee for Electrotechnical Standardization
Comité
Européen de Normalisation Electrotechnique
Europäisches
Komitee für Elektrotechnische Normung
Řídicí centrum
CEN-CENELEC: Rue de la Science 23, B-1040 Brusel
© 2020
CENELEC Veškerá práva pro využití v jakékoli formě
a jakýmikoli prostředky
jsou celosvětově vyhrazena členům CENELEC.
Ref.
č. EN 50641:2020 E
|
Obsah
Stránka
Evropská
předmluva. 7
1......... Rozsah
platnosti 8
2......... Citované
dokumenty. 8
3......... Termíny
a definice. 9
4......... Značky
a zkratky. 10
5......... Obecně. 11
6......... Popis
testů a modelů. 14
6.1...... Obecně. 14
6.2...... Společné
parametry. 14
6.3...... Popis
vlakových souprav. 14
6.3.1... Druhy
souprav a mechanické parametry. 14
6.3.2... Trakční
a brzdné charakteristiky. 16
6.3.3... Omezení
proudu při jízdě silou. 17
6.3.4... Omezení
proudu při rekuperačním brzdění 18
6.3.5... Doplňkové
informace o modelech vlakových souprav. 18
6.4...... Parametry
pro DC modely. 18
6.4.1... Model
konfigurace trati 18
6.4.2... Dopravní
model 19
6.4.3... Elektrický
model infrastruktury. 20
6.5...... Parametry
pro AC modely. 21
6.5.1... Model
konfigurace trati 21
6.5.2... Dopravní
model 22
6.5.3... Elektrický
model infrastruktury. 22
6.5.4... Model
transformátoru. 23
6.5.5... Dodatek
pro elektrickou infrastrukturu AC a model vícevodičové soustavy. 24
7......... Věrohodnost
očekávaných výstupů. 26
7.1...... Obecně. 26
7.2...... Validace
splněného jízdního řádu. 26
7.3...... Doplňkové
informace k jízdě vlaků. 28
7.4...... Doplňkové
informace k výsledkům napájecích stanic. 31
8......... Verifikace
očekávaných výstupů. 33
8.1...... Obecně. 33
8.2...... Výsledky
vlaků. 34
8.3...... Výsledky
napájecích stanic. 35
9......... Validace
simulovanými hodnotami 36
10....... Hodnocení 37
Příloha
A (normativní) Výpadek
napájecí stanice, výsledky vlaků: mezní hodnoty pro validaci................................................ 37
Příloha
B (normativní) Výpadek
napájecí stanice, výsledky napájecí stanice: mezní hodnoty pro validaci............................ 44
Příloha
C (informativní) Určení
referenčních hodnot a jejich tolerancí........................................................................................... 47
Příloha
D (informativní) Jednotlivé
grafy pro všechny soustavy a provozní stavy infrastruktury............................................... 49
Příloha
ZZ (informativní) Vztah
mezi touto evropskou normou a základními požadavky
Směrnice (EU) 2016/797/EU, které mají být pokryty.............................................................................................................. 65
Bibliografie. 66
Stránka
Tabulka 1 – Mechanické a trakční parametry souprav....................................................................................................................... 16
Tabulka 2 – Popis sklonových poměrů trati.......................................................................................................................................... 20
Tabulka 3 – Poloha stanic na trati........................................................................................................................................................... 20
Tabulka 4 – Popis jízdního řádu.............................................................................................................................................................. 21
Tabulka 5 – Elektrické parametry infrastruktury................................................................................................................................... 22
Tabulka 6 – Popis sklonových poměrů trati.......................................................................................................................................... 23
Tabulka 7 – Poloha stanic na trati........................................................................................................................................................... 23
Tabulka 8 – Popis jízdního řádu.............................................................................................................................................................. 24
Tabulka 9 – Elektrické parametry infrastruktury................................................................................................................................... 25
Tabulka 10 – Parametry a rozměry jednotlivých vodičů
(jen pro model AC)................................................................................. 28
Tabulka 11 – Jízdní řád pro provoz DC, požadované
události......................................................................................................... 30
Tabulka 12 – Jízdní řád pro provoz AC, požadované
události.......................................................................................................... 31
Tabulka 13 – Normální podmínky AC 15 kV 16,7 Hz; vlak
101, požadované události pro rychlost, proud,
tažnou sílu a napětí....................................................................................................................................................................... 33
Tabulka 14 – Normální podmínky AC 15 kV 16,7 Hz, napájecí
stanice v km 0,0 (stanice A), požadované události
pro napětí na sběrně a celkový proud....................................................................................................................................... 36
Tabulka 15 – Tabulka výsledků jízdní doby, Ustřední
užitečné a průměrného napětí pro vlaky........................................................... 37
Tabulka 16 – Tabulka výsledků okamžitých hodnot napětí
a časových kroků pro vlaky............................................................. 38
Tabulka 17 – Tabulka výsledků proudu a napětí pro
napájecí stanice........................................................................................... 39
Tabulka 18 – Tabulka vzájemného uznání........................................................................................................................................... 40
Tabulka A.1 – Výpadek napájecí stanice; výsledky vlaků na
DC 1,5 kV......................................................................................... 43
Tabulka A.2 – Výpadek napájecí stanice; výsledky vlaků na
DC 3 kV............................................................................................ 44
Tabulka A.3 – Výpadek napájecí stanice; výsledky vlaků na
AC 15 kV 16,7 Hz........................................................................... 45
Tabulka A.4 – Výpadek napájecí stanice; výsledky vlaků na
AC 25 kV 50 Hz, soustředěné parametry.................................. 46
Tabulka A.5 – Výpadek napájecí stanice; výsledky vlaků na
AC 25 kV 50 Hz, vícevodičový model......................................... 47
Tabulka A.6 – Výpadek napájecí stanice; výsledky vlaků na
AC 2 × 25 kV 50 Hz, vícevodičový model.................................. 48
Tabulka B.1 – Výpadek napájecí stanice; výsledky napájecí
stanice Ustřední užitečné, všechny případy......................................... 49
Tabulka B.2 – Výpadek napájecí stanice; výsledky napájecí
stanice, DC 1,5 kV.......................................................................... 49
Tabulka B.3 – Výpadek napájecí stanice; výsledky napájecí
stanice, DC 3 kV............................................................................. 50
Tabulka B.4 – Výpadek napájecí stanice; výsledky napájecí
stanice, AC 15 kV 16,7 Hz............................................................ 50
Tabulka B.5 – Výpadek napájecí stanice; výsledky napájecí
stanice, AC 25 kV 50 Hz, soustředěné parametry................... 51
Tabulka B.6 – Výpadek napájecí stanice; výsledky napájecí
stanice, AC 25 kV 50 Hz, vícevodičový model......................... 51
Tabulka B.7 – Výpadek napájecí stanice; výsledky napájecí
stanice, AC 2 × 25 kV 50 Hz, vícevodičový model................... 51
Tabulka C.1 – Tolerance pro DC soustavy........................................................................................................................................... 52
Tabulka C.2 – Tolerance pro AC soustavy............................................................................................................................................ 52
Tabulka ZZ.1 – Vztah mezi touto evropskou normou, TSI
„Energie“ (Nařízení Komise (EU) č. 1301/2014
ze dne 18. listopadu 2014) a směrnicí 2016/797/EU............................................................................................................. 69
Obrázek 1 – Postup validace v krocích.................................................................................................................................................. 14
Obrázek 2 – Obecný popis ověřovacího případu................................................................................................................................. 15
Obrázek 3 – Příklad průběhu tažné síly soupravy při
jmenovitém napětí....................................................................................... 17
Obrázek 4 – Maximální odebíraný proud jako funkce napětí............................................................................................................ 18
Obrázek 5 – Rekuperační brzdění, omezení proudu
v závislosti na napětí na sběrači................................................................ 19
Obrázek 6 – Model transformátoru a usměrňovače
standardní soustavy...................................................................................... 22
Stránka
Obrázek 7 – Model transformátoru standardní soustavy................................................................................................................... 26
Obrázek 8 – Model transformátoru v napájecí stanici
soustavy 2 × 25 kV – 50 Hz...................................................................... 26
Obrázek 9 – Rozmístění AC vodičů (jen pro model AC).................................................................................................................... 27
Obrázek 10 – List grafikonu s požadovanými událostmi
na DC soustavě..................................................................................... 30
Obrázek 11 – List grafikonu s požadovanými událostmi
na AC soustavě..................................................................................... 31
Obrázek 12 – Časová závislost rychlosti, proudu, tažné
síly a napětí. Normální podmínky na AC 15 kV 16,7 Hz;
vlak 101 a požadované události................................................................................................................................................. 32
Obrázek 13 – Časová závislost napětí na sběrně a celkového
proudu. Normální podmínky na AC 15 kV 16,7 Hz,
napájecí stanice v km 0,0 (stanice A) a požadované události.............................................................................................. 35
Obrázek D.1 – DC 1,5 kV; případ výpadku; list grafikonu.................................................................................................................. 56
Obrázek D.2 – DC 1,5 kV; případ výpadku; výsledky vlaku
č. 101................................................................................................... 57
Obrázek D.3 – DC 1,5 kV; případ výpadku; výsledky
napájecí stanice A........................................................................................ 58
Obrázek D.4 – DC 3 kV; případ výpadku; list
grafikonu...................................................................................................................... 59
Obrázek D.5 – DC 3 kV; případ výpadku; výsledky
vlaku č. 101....................................................................................................... 60
Obrázek D.6 – DC 3 kV; případ výpadku; výsledky
napájecích stanic............................................................................................. 61
Obrázek D.7 – AC 15 kV 16,7 Hz, soustředěné parametry;
případ výpadku; list grafikonu........................................................ 62
Obrázek D.8 – AC 15 kV 16,7 Hz, soustředěné parametry;
případ výpadku; výsledky vlaku č. 101......................................... 63
Obrázek D.9 – AC 15 kV 16,7 Hz, soustředěné parametry;
případ výpadku; výsledky jedné napájecí stanice...................... 64
Obrázek D.10 – AC 25 kV 50 Hz, soustředěné parametry;
případ výpadku; list grafikonu......................................................... 65
Obrázek D.11 – AC 25 kV 50 Hz, soustředěné parametry;
případ výpadku; výsledky vlaku č. 101.......................................... 66
Obrázek D.12 – AC 25 kV 50 Hz, soustředěné parametry;
případ výpadku; výsledky jedné napájecí stanice....................... 67
Obrázek D.13 – AC 2 × 25 kV 50 Hz, vícevodičový
model; případ výpadku; list grafikonu......................................................... 68
Obrázek D.14 – AC 2 × 25 kV 50 Hz, vícevodičový
model; případ výpadku; výsledky vlaku č. 101.......................................... 69
Obrázek D.15 – AC 2 × 25 kV 50 Hz, vícevodičový
model; případ výpadku; výsledky jedné napájecí stanice....................... 70
Tento dokument
(EN 50641:2020) vypracovala subkomise CLC/SC 9XC „Elektrické
napájecí a uzemňovací soustavy pro zařízení veřejné dopravy
a pomocná zařízení (pevné instalace)“ technické komise CLC/TC9X „Elektrické
a elektronické aplikace pro železnice“.
Jsou stanovena tato data:
|
–
nejzazší datum zavedení dokumentu na národní úrovni
vydáním identické národní normy nebo vydáním
oznámení o schválení k přímému používání
jako normy národní
|
(dop)
|
2020-11-04
|
|
–
nejzazší datum zrušení národních norem,
které jsou s dokumentem v rozporu
|
(dow)
|
2020-11-04
|
Tato
evropská norma byla vypracována na základě mandátu uděleného CENELEC Evropskou
komisí a Evropským sdružením volného obchodu a pokrývá
základní požadavky evropské směrnice (směrnic) EU.
Vztah se směrnicí
(směrnicemi) EU je uveden v informativní příloze ZZ, která tvoří nedílnou
součást tohoto dokumentu.
Na koncepci zcela nového dokumentu pracovali odborníci
reprezentující přibližně deset členských zemí. Výsledky a data jsou
převzaty z nejznámějších simulačních programových prostředků v Evropě
a od příslušných expertů. Tento dokument přináší způsob hodnocení
simulačních nástrojů a poskytuje jistotu pro ty, kdož spoléhají na jejich
výstupy. Budoucí verze zahrnou i další případy, například městskou
dopravu.
1 Rozsah platnosti
Tento dokument specifikuje požadavky nutné pro přijetí
simulačních nástrojů používaných při posuzování návrhu trakčních napájecích soustav
s ohledem na TSI Energie.
Tento dokument lze použít pro simulace trakčních napájecích
soustav AC i DC podle požadavků Směrnice (EU) 2016/797 na posuzování
těchto soustav. Metody a parametry definované v tomto dokumentu jsou
určeny pouze pro návrh trakční napájecí
soustavy, a proto je v tomto dokumentu uvažováno jen s validací
nástrojů pro subsystém Energie podle TSI pro všechny uvažované
železniční sítě.
Tento dokument se nezabývá validací simulačních nástrojů
prostřednictvím měření.
Tento dokument je zaměřen na základní simulační funkce
využívající rovnice a vztahy pro výpočet mechanického pohybu vlaků
a toku výkonu v trakční napájecí soustavě. Tím dokument stanovuje
všechny požadavky nezbytné k prokázání, že simulační nástroj lze využít
pro účely schválení trakčních napájecích soustav podle TSI. Kterýkoliv
simulační nástroj, splňující požadavky na přijetí pro ověřovací případy
z tohoto dokumentu, může být bez nutnosti dalších validací použit
k prokázání kompatibility s TSI při posuzování shody všech soustav se
shodným napětím a kmitočtem.
Tento dokument též obsahuje kontrolní prostředky pro případ
úprav simulačních nástrojů, především omezení použitelnosti certifikace
nástrojů po jejich úpravách. Tyto kontrolní prostředky jsou zaměřeny na
zjištění, zda byly pozměněny základní funkce simulačního modelu.
Tento dokument stanovuje pouze požadavky k prověření
algoritmů a výpočtů týkajících se základních funkcí. Použití simulačního
nástroje certifikovaného podle tohoto dokumentu neprokazuje samo o sobě správnou
praxi při návrhu trakční napájecí soustavy,
ani nezaručuje, že údaje o infrastruktuře nebo vozidlech použité
v simulačních modelech jsou v dané aplikaci správné. Výběr
a použití kterýchkoliv modelů a dat popisujících jednotlivé části
systému při návrhu jsou proto součástí dalších verifikačních postupů, které
nejsou předmětem tohoto dokumentu. Požadavkem návrhu jakéhokoliv systému tedy
zůstává odpovědná definice modelů pro návrh a plné porozumění omezením
projekčních nástrojů. Tento dokument nijak nesnižuje žádný z požadavků na
odpovědnost projektantů, kteří provádí návrh.
Ověřovací případy a data uvedená v kapitole
6 tohoto dokumentu nepředstavují skutečnou síť, nýbrž jsou použity jako
teoretická/virtuální síť jen za účelem verifikace základní funkčnosti.
POZNÁMKA Pro zohlednění metra, tramvají
a trolejbusů provozovaných na soustavě DC 600 V nebo DC
750 V bude koncipován nový ověřovací případ. Dokud tento ověřovací
případ nebude k dispozici, lze tento dokument použít i pro systémy
metra, tramvají a trolejbusů. Tento ověřovací případ bude zahrnovat
i kolejové systémy využívající napětí DC 750 V.
Používání tohoto dokumentu dále zajišťuje, že výstupní data
různých simulačních nástrojů jsou konzistentní díky použití identických
vstupních dat uvedených v kapitole 6.
Tento dokument se týká pouze simulace vlastností trakčních
napájecích soustav AC při jmenovitém kmitočtu nebo
DC soustav. Nezabývá se zkoumáním vyšších harmonických, elektrické bezpečnosti
(např. potenciálu kolejnice), zkratových poměrů ani elektromagnetickou
kompatibilitou v širším kmitočtovém rozsahu. Tento dokument neurčuje
použití konkrétního simulačního nástroje za účelem validace návrhu trakční
napájecí soustavy.
Tento dokument nezohledňuje kombinované modely
s aktivními prvky, například statickými frekvenčními měniči.
Konec náhledu -
text dále pokračuje v placené verzi ČSN.
ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA