EN 50388:2012
(Main)Railway Applications - Power supply and rolling stock - Technical criteria for the coordination between power supply (substation) and rolling stock to achieve interoperability
Railway Applications - Power supply and rolling stock - Technical criteria for the coordination between power supply (substation) and rolling stock to achieve interoperability
This European Standard establishes requirements for the compatibility of rolling stock with infrastructure particularly in relation to: – co-ordination of protection principles between power supply and traction units, especially fault discrimination for short-circuits; – co-ordination of installed power on the line and the power demand of trains; – co-ordination of traction unit regenerative braking and power supply receptivity; – co-ordination of harmonic behaviour. This European Standard deals with the definition and quality requirements of the power supply at the interface between traction units and fixed installations. This European Standard specifies the interface between rolling stock and electrical fixed installations for traction, in respect of the power supply system. The interaction between pantograph and overhead contact line is dealt with in EN 50367. The interaction with the “control-command” subsystem (especially signalling) is not dealt with in this standard. Requirements are given for TSI lines (both high speed and conventional) and classical lines. For classical lines, values, where given, are for the existing European networks. Furthermore the maximum values that are specified are applicable to the foreseen developments of the infrastructure of the Trans European rail networks. The following electric traction systems are within scope: – railways; – guided mass transport systems that are integrated with railways; – material transport systems that are integrated with railways. This European Standard does not apply retrospectively to rolling stock already in service. Information is given on electrification parameters such as to enable train operating companies to confirm, after consultation with the rolling stock manufacturers, that there will be no consequential disturbance on the electrification system.
Bahnanwendungen - Bahnenergieversorgung und Fahrzeuge - Technische Kriterien für die Koordination zwischen Anlagen der Bahnenergieversorgung und Fahrzeugen zum Erreichen der Interoperabilität
Applications ferroviaires - Alimentation électrique et matériel roulant - Critères techniques pour la coordination entre le système d’alimentation (sous-station) et le matériel roulant pour réaliser l’interopérabilité
Železniške naprave - Preskrba z električno energijo in vozna sredstva - Tehnična merila za uskladitev med elektronapajalnimi postajami in elektrovlečnimi vozili za doseganje medobratovalnosti
Ta evropski standard določa zahteve za združljivost voznih sredstev z infrastrukturo, zlasti v zvezi z: – uskladitvijo varnostnih načel za elektronapajalne postaje in vlečna vozila, zlasti glede razlikovanja napake kratkega stika; – uskladitvijo napeljane električne energije na progi in odjemne moči vlakov; – uskladitvijo regenerativnega zaviranja vlečnega vozila in zmogljivosti napajanja; – uskladitvijo harmoničnega delovanja. Ta evropski standard obravnava definicijo in zahteve glede kakovosti za preskrbo z električno energijo na vmesnikih med vlečnimi vozili in nepremičnimi napravami. Ta evropski standard določa vmesnik med voznimi sredstvi in električnimi nepremičnimi napravami za vleko, kar zadeva sistem preskrbe z električno energijo. Interakcija med odjemnikom toka in kontaktnim vodnikom je obravnavana v standardu EN 50367. Interakcija s podsistemom »upravljanja-vodenja« (zlasti signalizacijo) ni obravnavana v tem standardu. Navedene so zahteve za proge, skladne s tehničnimi specifikacijami za interoperabilnost (TSI) (za visoke in konvencionalne hitrosti), ter za običajne proge. Če so vrednosti za običajne proge navedene, so to vrednosti za obstoječa evropska omrežja. Poleg tega se navedene največje vrednosti uporabljajo za predviden razvoj infrastrukture vseevropskih železniških omrežij. Področje uporabe zajema naslednje električne vlečne sisteme: – železnice; – vodene sisteme javnega prevoza, ki so integrirani z železnicami; – sisteme prevoza blaga, ki so integrirani z železnicami. Ta evropski standard se ne uporablja retrospektivno za vozna sredstva, ki so že v obratovanju. Navedene so informacije o elektrifikacijskih parametrih, na podlagi katerih se družbam za opravljanje železniških prevozov omogoči, da po posvetovanju s proizvajalci voznih sredstev potrdijo, da ne bo bistvenih motenj na elektrifikacijskem sistemu.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
SLOVENSKI STANDARD
01-maj-2012
1DGRPHãþD
SIST EN 50388:2006
äHOH]QLãNHQDSUDYH3UHVNUED]HOHNWULþQRHQHUJLMRLQYR]QDVUHGVWYD7HKQLþQD
PHULOD]DXVNODGLWHYPHGHOHNWURQDSDMDOQLPLSRVWDMDPLLQHOHNWURYOHþQLPLYR]LOL]D
GRVHJDQMHPHGREUDWRYDOQRVWL
Railway Applications - Power supply and rolling stock - Technical criteria for the
coordination between power supply (substation) and rolling stock to achieve
interoperability
Bahnanwendungen - Bahnenergieversorgung und Fahrzeuge - Technische Kriterien für
die Koordination zwischen Anlagen der Bahnenergieversorgung und Fahrzeugen zum
Erreichen der Interoperabilität
Applications ferroviaires - Alimentation électrique et matériel roulant - Critères techniques
pour la coordination entre le système d’alimentation (sous-station) et le matériel roulant
pour réaliser l’interopérabilité
Ta slovenski standard je istoveten z: EN 50388:2012
ICS:
29.280 (OHNWULþQDYOHþQDRSUHPD Electric traction equipment
45.060.01 Železniška vozila na splošno Railway rolling stock in
general
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
EUROPEAN STANDARD
EN 50388
NORME EUROPÉENNE
March 2012
EUROPÄISCHE NORM
ICS 29.280; 45.060.01 Supersedes EN 50388:2005 + corr. May.2010
English version
Railway Applications -
Power supply and rolling stock -
Technical criteria for the coordination between power supply (substation)
and rolling stock to achieve interoperability
Applications ferroviaires - Bahnanwendungen -
Alimentation électrique Bahnenergieversorgung und Fahrzeuge -
et matériel roulant - Technische Kriterien für die Koordination
Critères techniques pour la coordination zwischen Anlagen der
entre le système d’alimentation (sous- Bahnenergieversorgung und Fahrzeugen
station) et le matériel roulant pour réaliser zum Erreichen der Interoperabilität
l’interopérabilité
This European Standard was approved by CENELEC on 2012-02-13. CENELEC 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-CENELEC Management Centre or to any CENELEC 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 CENELEC member into its own language and notified
to the CEN-CENELEC Management Centre has the same status as the official versions.
CENELEC members are the national electrotechnical committees of Austria, Belgium, Bulgaria, Croatia, Cyprus,
the Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy,
Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta, the Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Romania, Slovakia, Slovenia,
Spain, Sweden, Switzerland, Turkey and the United Kingdom.
CENELEC
European Committee for Electrotechnical Standardization
Comité Européen de Normalisation Electrotechnique
Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung
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© 2012 CENELEC - All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CENELEC members.
Ref. No. EN 50388:2012 E
Contents
Foreword . 4
1 Scope . 5
2 Normative references . 5
3 Terms and definitions . 6
4 Periods over which parameters can be averaged or integrated . 8
5 Separation sections . 9
5.1 Phase separation sections . 9
5.2 System separation sections . 9
6 Power factor of a train . 10
6.1 General . 10
6.2 Inductive power factor . 10
6.3 Capacitive power factor . 11
6.4 Acceptance criteria . 11
7 Train current limitation . 12
7.1 Maximum train current . 12
7.2 Automatic regulation . 12
7.3 Power or current limitation device . 13
7.4 Acceptance criteria . 13
8 Requirements for performance of power supply . 13
8.1 General . 13
8.2 Description . 13
8.3 Values for U at the pantograph . 14
mean useful
8.4 Relation between U and U . 14
mean useful min1
8.5 Acceptance criteria . 14
9 Type of line and electrification system . 15
10 Harmonics and dynamic effects . 15
10.1 General . 15
10.2 Acceptance procedure for new elements . 17
10.3 Compatibility study . 17
10.4 Methodology and acceptance criteria . 20
11 Coordination of protection . 21
11.1 General . 21
11.2 Protection against short-circuits . 21
11.3 Auto-reclosing of one or more substation circuit breakers and effect of loss of line voltage
and re-energisation on the traction unit . 22
11.4 D.C. electrification systems, transient current during closure . 23
11.5 Acceptance criteria . 23
12 Regenerative braking . 23
12.1 General conditions on the use of regenerative braking . 23
12.2 Use of regenerative braking. 24
12.3 Acceptance criteria . 24
13 Effects of d.c. operation on a.c. systems . 24
14 Tests . 25
15 Test methodology . 25
15.1 Separation sections . 25
15.2 Power factor . 25
15.3 Train current limitation . 26
15.4 Quality index of the power supply . 26
15.5 Harmonics and dynamic effects . 27
15.6 Coordination of protection. 28
15.7 Regenerative braking . 28
Annex A (informative) Integration periods over which parameters can be averaged . 30
– 3 – EN 50388:2012
A.1 General . 30
A.2 Reference time period over which values can be averaged or integrated . 30
Annex B (informative) Selection criteria determining the voltage at the pantograph . 31
Annex C (informative) Investigation of harmonic characteristics and related overvoltages . 33
C.1 General . 33
C.2 Overvoltages caused by system instability . 33
C.3 Overvoltages caused by harmonics . 34
C.4 Examples . 34
Annex D (informative) Data related to the compatibility study of harmonics and dynamic effects . 37
D.1 Characterisation of the traction power supply fixed installations . 37
D.2 Characterisation of the trains . 40
Annex E (informative) Total inductive and capacitive power factor . 43
Annex F (informative) Maximum allowable train current . 46
Annex G (normative) Special national conditions . 48
Annex ZZ (informative) Coverage of Essential Requirements of EU Directives. 49
Bibliography . 50
Figures
Figure 1 Maximum train current against voltage . 12
Figure 2 Procedure for compatibility study of harmonics and dynamic effects. 18
Figure E.1 Allowed power factor versus drawn active and reactive power (P and Q) by the train . 44
Tables
Table 1 Total inductive power factor λ of a train . 11
Table 2 Value of factor a . 13
Table 3 Minimum U at pantograph . 14
mean useful
Table 4 Electrification systems as a function of the type of line . 15
Table 5 Description of steps (1 of 2) . 19
Table 6 Maximum contact line-rail short-circuit level . 21
Table 7 Action on circuit breakers at an internal fault within a traction unit . 22
Table 8 Use of regenerative braking . 24
Table 9 Tests . 25
Table 10 U (zone) . 26
mean useful
Table 11 U (train) . 27
mean useful
Table 12 Relationship between U and U . 27
mean useful min1
Table A.1 Integration periods . 30
Table D.1 Characterisation of a.c. electrified lines . 38
Table D.2 Characterisation of d.c. electrified lines . 39
Table D.3 Characterisation of one a.c. train with respect to impedances, harmonics and stability (1 of
2) . 40
Table D.4 Characterisation of one d.c. train with respect to impedances, harmonics and stability. 42
Table F.1 Maximum allowable train current . 46
Foreword
This document (EN 50388:2012) has been prepared by CLC/SC 9XC, "Electric supply and earthing systems
for public transport equipment and ancillary apparatus (Fixed installations)", of Technical Committee
CLC/TC 9X, "Electrical and electronic applications for railways". It also concerns the expertise of
CLC/SC 9XB, "Electromechanical material on board of rolling stock".
The following dates are fixed:
• latest date by which this document has to be
(dop) 2013-02-13
implemented at national level by publication of
an identical national standard or by
endorsement
• latest date by which the national standards
(dow) 2015-02-13
conflicting with this document have to
be withdrawn
This document supersedes EN 50388:2005 + corrigendum May 2010.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. CENELEC [and/or CEN] shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
This document has been prepared under a mandate given to CENELEC by the European Commission and
the European Free Trade Association, and supports essential requirements of EU Directive(s).
For the relationship with EU Directive 2008/57/EC, see informative Annex ZZ, which is an integral part of this
document.
For TSI lines, modification and amendments shall be made within a procedure which is related to the legal
status of the HS and CR TSIs.
– 5 – EN 50388:2012
1 Scope
This European Standard establishes requirements for the compatibility of rolling stock with infrastructure
particularly in relation to:
– co-ordination of protection principles between power supply and traction units, especially fault
discrimination for short-circuits;
– co-ordination of installed power on the line and the power demand of trains;
– co-ordination of traction unit regenerative braking and power supply receptivity;
– co-ordination of harmonic behaviour.
This European Standard deals with the definition and quality requirements of the power supply at the
interface between traction units and fixed installations.
This European Standard specifies the interface between rolling stock and electrical fixed installations for
traction, in respect of the power supply system. The interaction between pantograph and overhead contact
line is dealt with in EN 50367. The interaction with the “control-command” subsystem (especially signalling)
is not dealt with in this standard.
Requirements are given for TSI lines (both high speed and conventional) and classical lines.
For classical lines, values, where given, are for the existing European networks. Furthermore the maximum
values that are specified are applicable to the foreseen developments of the infrastructure of the Trans
European rail networks.
The following electric traction systems are within scope:
– railways;
– guided mass transport systems that are integrated with railways;
– material transport systems that are integrated with railways.
This European Standard does not apply retrospectively to rolling stock already in service.
Information is given on electrification parameters such as to enable train operating companies to confirm,
after consultation with the rolling stock manufacturers, that there will be no consequential disturbance on the
electrification system.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
EN 50122-2:2010, Railway applications Fixed installations Electrical safety, earthing and the return
circuit Part 2: Provisions against the effects of stray currents caused by d.c. traction systems
EN 50122-3:2010, Railway applications Fixed installations Electrical safety, earthing and the return
circuit Part 3: Mutual Interaction of a.c. and d.c. traction systems
EN 50123-1:2003, Railway applications Fixed installations D.C. switchgear Part 1: General
EN 50163:2004 + A1:2007, Railway applications Supply voltages of traction systems
EN 50367, Railway applications Current collection systems Technical criteria for the interaction
between pantograph and overhead line (to achieve free access)
IEC 60050-811, International Electrotechnical Vocabulary Chapter 811: Electric traction
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
abnormal operating conditions
either higher traffic loads or outage of power supply equipment outside the design standard
Note 1 to entry: Under these conditions, traffic may not operate to the design timetable.
3.2
classical line
existing line that is not subject to a renewal or upgrading project to bring it into compliance with a TSI
3.3
contact line
conductor system for supplying electric energy to vehicles through current-collecting equipment
[SOURCE: IEC 60050-811-33-01]
3.4
dimensioning train
train with the lowest mean useful voltage
3.5
infrastructure manager
body or undertaking that is responsible in particular for establishing and maintaining railway infrastructure
Note 1 to entry: This may also include the management of infrastructure control and safety systems. The functions of the infrastructure
manager on a network or part of a network may be allocated to different bodies or undertakings.
Note 2 to entry: In TSI Energy, this body is referred to as the contracting or adjudicating entity.
3.6
maximum line speed
speed for which the line was approved for operation
3.7
mean useful voltage at the pantograph (U )
mean useful
3.7.1
U (zone)
mean useful
voltage giving an indication of the quality of the power supply in a geographic zone during the peak traffic
period in the timetable
3.7.2
U (train)
mean useful
voltage identifying the dimensioning train and which enables the effect on its performance to be quantified
3.8
minimum possible headway
minimum interval at which trains can run as allowed by the signalling system
3.9
new element
new, rebuilt or modified traction-unit or power supply component (hardware or software) having a possible
influence on the harmonic behaviour of the power supply system
– 7 – EN 50388:2012
Note 1 to entry: This new element may be integrated in an existing power supply network with traction units e.g. for fixed installation:
– transformer;
– HV cable;
– filters;
– converter.
3.10
normal operating conditions
traffic operating to the design timetable and train formation used for power supply fixed installation design
Note 1 to entry: Power supply equipment is operated according to standard design rules. Rules can vary depending on the infrastructure
manager’s policy.
3.11
overhead contact line
contact line placed above (or beside) the upper limit of the vehicle gauge and supplying vehicles with electric
energy through roof–mounted current collection equipment
[SOURCE: IEC 60050-811-33-02]
3.12
power factor
active power of the fundamental wave
cosϕ =
apparent power of the fundamental wave
Note 1 to entry: In this standard, only the fundamental wave is considered.
Note 2 to entry: This is also the displacement factor cos ϕ.
3.13
register of infrastructure
for TSI, a single document which compiles, for each section of line, the characteristics of the lines concerned
in respect of all subsystems including fixed equipment
Note 1 to entry: The list of items included in the register is described in annexes of the TSI Energy.
3.14
rolling stock
general term covering all vehicles with or without motors
[SOURCE: IEC 60050-811-02-01]
3.15
separation or neutral section
section of a contact line provided with a sectioning point at each end to prevent successive electrical
sections, differing in voltage, phase or frequency being connected together by the passage of current
collectors
3.16
(traction) substation
installation, the main function of which is to supply a contact line system, at which the voltage of a primary
supply system, and in certain cases the frequency, is converted to the voltage and frequency of the contact
line
3.17
total power factor λλ
λλ
active power
λ =
apparent power
Note 1 to entry: Deformation factor υ:
λ
υ =
cosϕ
3.18
traction unit
general term covering a locomotive, motor coach or train unit
[SOURCE: IEC 60050-811-02-04]
3.19
train
combination of rolling stock coupled together. It includes banking locomotives
3.20
train power at the pantograph
active power of the train taking into account power for traction, regeneration and auxiliaries
3.21
TSI line
high speed or conventional rail line being part of the Trans-European Rail Network (TEN) and complying with
the requirements of the relevant Technical Specifications for Interoperability (TSI)
Note 1 to entry: It includes for the High Speed rail network:
– category I: specially built high-speed lines equipped for speeds generally equal to or greater than 250 km/h;
– category II: specially upgraded high-speed lines equipped for speeds of the order of 200 km/h;
– category III: specially upgraded high-speed lines which have special features as a result of topographical, relief or town planning
constraints on which the speed must be adapted to each case.
It includes for the Conventional Rail network:
a) category IV: New Core Trans European Network (TEN) Line:
1) passenger and mixed traffic: 200 km/h maximum;
2) freight traffic: 140 km/h maximum;
b) category V: Upgraded Core TEN Line:
1) passenger and mixed traffic: 160 km/h maximum;
2) freight traffic: 100 km/h maximum;
c) category VI: New Other TEN Line:
1) passenger and mixed traffic: 140 km/h maximum;
2) freight traffic: 100 km/h maximum;
d) category VII: Upgraded Other TEN Line:
1) passenger and mixed traffic: 120 km/h maximum;
2) freight traffic: 100 km/h maximum
3.22
type of line
classification of lines as a function of the parameters described in 3.6, 3.8 and 3.20
3.23
vehicle
general term denoting any single item of rolling stock, e.g. a locomotive, a coach or a wagon
[SOURCE: IEC 60050-811-02-02]
4 Periods over which parameters can be averaged or integrated
Where train operators or infrastructure managers use various parameters for their dimensioning
computations, protection measures and planning, these are effective only if they are averaged over precisely
defined time spans. Guidance and recommendations on these time spans are given in Annex A
(informative).
– 9 – EN 50388:2012
5 Separation sections
5.1 Phase separation sections
Trains shall be able to move from one section of an a.c. system to an adjacent section of the same system,
through a phase separation section, without bridging the different phases.
Power consumption of the train (traction, auxiliaries and no-load current of the transformer) shall be brought
to zero before entering the phase separation section.
For HS TSI lines, this shall be done automatically.
For Conventional Rail TSI lines and for classical lines, where required by the infrastructure manager this
shall be done automatically. Otherwise, automatic operation is preferred, but manual on board operation may
also be employed.
Where particular circumstances require the lowering of the pantographs this shall be recorded in the register
of infrastructure.
For phase separation sections longer than 8 m, the infrastructure manager shall provide adequate means to
allow a train that is gapped underneath the phase separation to be restarted.
EN 50367 describes the characteristics of some designs of phase separation sections.
NOTE For other designs of phase separation that allow trains to pass the section with power running (e.g. automatically switched
sections or “change over sections”), the requirements of this clause may not apply if reliability and compatibility with all trains can be
demonstrated.
5.2 System separation sections
5.2.1 General
Trains shall be able to move from one energy supply system to an adjacent one which uses a different
energy supply without bridging the two contact line systems. The necessary actions (opening of the main
circuit breaker, lowering of the pantographs, etc.) depend on the type of both supply systems as well as on
the arrangement of pantographs on trains and the running speed.
There are two possibilities for trains to run through system separation sections:
1) with pantograph raised and touching the contact wire(s) as described in 5.2.2;
2) with pantograph lowered and not touching the contact wire(s) as described in 5.2.3.
The choice between 1) and 2) shall be made by the infrastructure manager.
The requirements for the design of the infrastructure and rolling stock are described in following paragraphs.
5.2.2 Pantograph raised
Where the system separation sections are traversed by a train with pantographs raised to the contact
wire(s), the following conditions apply:
• Provisions shall be made in the infrastructure to avoid bridging the contact lines of both adjacent
power supply systems if the opening of the on-board circuit breaker(s) fails.
• For categories I, II and III lines, on board, devices shall automatically open the circuit breaker before
reaching the separation section and shall recognise automatically the voltage of the new power
supply system at the pantograph in order to switch the corresponding circuits.
• For categories IV to VII lines and for classical lines, the requirements for categories I, II and III lines
may be applied.
5.2.3 Pantograph lowered
Where the system separation sections are traversed with pantographs lowered the following conditions
apply:
• The design of separation section between differing energy supply systems shall ensure that, in case
of a pantograph unintentionally applied to the contact line, bridging the contact lines of two power
supply systems is avoided and switching off both supply systems is triggered immediately, e.g. by
detection of short circuits or unintended voltages.
• For categories I, II and III lines, at supply system separations which require a lowering of the
pantograph, the pantograph shall be lowered without the driver’s intervention, triggered by control
signals.
• For categories IV to VII lines and for classical lines, the requirements for categories I, II and III lines
may be applied.
• EN 50367 describes the design of the system separation sections as well as other functional
requirements of the overhead contact line and pantographs.
6 Power factor of a train
6.1 General
To optimise the power factor of a train, and hence the quality of the power supply performance, the
requirements in 6.2 to 6.4 shall apply to the design of the train.
NOTE Capacitive or inductive power from a train can be utilised to change the contact line voltage.
6.2 Inductive power factor
This clause deals only with inductive power factor and power consumption over the range of voltage from
U to U as defined in EN 50163.
min1 max1
Table 1 gives the requirements for the total inductive power factor λ of a train. For the calculation of λ, only
the fundamental of the voltage at the pantograph is taken into account.
– 11 – EN 50388:2012
Table 1 Total inductive power factor λλ of a train
λλ
Total inductive power factor λλλλ of a train
Instantaneous train Category I and II of TSI line category III; IV; V; VI; VII
a
power P at the HS TSI lines and Classical lines
pantograph (MW)
P > 2 ≥ 0,95 ≥ 0,95
b b
0 ≤ P ≤ 2
For yards or depots, the power factor of the fundamental wave shall be equal or higher to 0,8 (see Note 2
below) when the train is hotelling with traction power switched off and all auxiliaries running and the active
power being drawn is greater than 200 kW.
NOTE 1 The calculation of overall average λ for a train journey, including the stops, is taken from the active energy W (MWh) and
P
reactive energy W (Mvarh) given by a computer simulation of a train journey or metered on an actual train:
Q
λ =
W
Q
1+
W
P
NOTE 2 Higher power factors than 0,8 will result in better economic performance due to a reduced requirement for fixed equipment
provision.
a
Applicable to trains in conformity with the HS TSI "rolling stock".
b
In order to control the total power factor of the auxiliary load of a train during the coasting phases, the overall average λ (traction
and auxiliaries) defined by simulation and/or measurement shall be higher than 0,85 over a complete timetable journey (typical
journey between two stations including commercial stops).
During regeneration, the inductive power factor may be allowed to decrease freely in order to keep voltage
within limits.
NOTE 1 Another representation of Table 1 in a graphic form is given in Annex E.
NOTE 2 On line categories III to VII, for rolling stock existing before publication of this standard, the infrastructure manager may
impose conditions e.g. economic, operating, power limitation for acceptance of interoperable trains having power factors below the
value specified in Table 1.
6.3 Capacitive power factor
During traction mode and standstill, requirements for capacitive power factor in order to keep voltage within
limits are:
– within the range of voltage from U to U as defined in EN 50163, capacitive power factors are not
min1 max1
limited;
– within the range of voltage from U to U as defined in EN 50163, a train shall not behave like a
max1 max2
capacitor.
During regenerative mode, capacitive power, if any, shall be limited to 150 kvar within the range of voltage
from U to U as defined in EN 50163.
min1 max1
NOTE 1 Capacitive power factors could lead to overvoltages and/or dynamic effects and should be treated according to Clause 10.
NOTE 2 A representation of capacitive power factor is given in Annex E.
6.4 Acceptance criteria
The power factor is acceptable if the values given in Table 1 and requirements given in 6.3 are achieved.
7 Train current limitation
7.1 Maximum train current
Typical data for the maximum allowable current per train for all European networks are given in informative
Annex F.
NOTE There is no obligation to design the infrastructure to these maxima, e.g. allow 800 A in 25 kV (example).
7.2 Automatic regulation
In order to facilitate stable operation on weak power supply networks or in abnormal operating conditions,
trains shall be equipped with an automatic device which adapts the level of the maximum power
consumption depending on contact line voltage in steady state condition. Figure 1 gives the maximum
allowable train current as a function of the contact line voltage.
Figure 1 does not apply in regenerative braking mode.
Train current
I max B
C
I auxiliary
current
U
(1) U
a
min2 ×U Umax2
n
A
A
No traction
Current level exceeded
B
Allowable current levels
C
Key
U contact line voltage according to EN 50163
I is the maximum current consumed by the train at nominal voltage.
max
(1) With regard to the setting values of the under-voltage releases, see EN 50163:2004, 4.1, Note 2.
Figure 1 Maximum train current against voltage
The value of the knee point factor a is given in Table 2.
NOTE The purpose of this diagram is not to design the nominal power of the train.
– 13 – EN 50388:2012
Table 2 Value of factor a
Power supply system Value of a
a.c. 25 000 V 50 Hz 0,9
a.c. 15 000 V 16,7 Hz 0,95
d.c. 3 000 V 0,9
d.c. 1 500 V 0,9
d.c. 750 V 0,8
7.3 Power or current limitation device
In order to allow a train to operate on both electrically weak and well supplied lines, on board current or
power selection devices shall be installed which will limit the power demand of the train to the electrical
capacity of the line. This is applicable on all lines except on category I lines.
The infrastructure manager shall declare the required limitation of each line in a register of infrastructure.
NOTE This setting may be carried out automatically.
7.4 Acceptance criteria
The train current limitation systems or devices are acceptable if the requirements of 7.1 to 7.3 are fulfilled.
8 Requirements for performance of power supply
8.1 General
A dimensioning study shall be performed in order to assess the ability of the power supply system to achieve
the specified performance. Its aim, as set out in Annex B, is to define the characteristics of fixed installations.
These fixed installations should allow the most severe conditions, as specified in the design timetable, to be
satisfied for:
– the densest operating period in the timetable, corresponding to peak traffic;
– the characteristics of the different types of train involved, taking account of the selected traction units.
The quality index U described in 8.2, is calculated by simulation and can be verified by ad hoc
mean useful
measurements on a critical train.
The voltage at the pantographs in EN 50163 and the U are relevant to this assessment.
mean useful
8.2 Description
Mean useful voltage is calculated by computer simulation of a geographic zone (zone under study) which
takes account of all trains scheduled to pass through the zone in an appropriate period of time corresponding
to the peak traffic period in the timetable. This given period of time shall be sufficient to take account of the
highest load on each electrical section in the geographic zone.
Account shall be taken of the electrical characteristics of the infrastructure and each different type of train in
the simulation.
The fundamental voltage at the pantograph of each train in the geographic zone is analysed at each
simulation time step. For a.c. systems, the r.m.s. value of the fundamental voltage is used. For d.c. systems,
the mean voltage is used. The time step in the simulation shall be short enough to take into account all
events in the timetable.
The voltage values from the simulation are used to study:
a) U (zone)
mean useful
This is the mean value of all voltages analysed in the simulation and gives an indication of the quality of
the power supply for the entire zone.
All trains in the geographic zone, over the peak traffic period considered, are included in this analysis
whether they are in traction mode or not (stationary, traction, regeneration, coasting) at each simulation
time step.
b) U (train)
mean useful
This is the mean value of all voltages in the same simulation as the geographic zone study but only
analysing the voltages for each train in the simulation at each time step where the train is taking traction
load (ignoring steps when the trains are stationary, regenerating or coasting).
The mean value of these voltages gives a check on the performance of each train in the simulation and
as a result, identifies the dimensioning train, i.e. the train whose ability to accelerate is most constrained
by weak voltage.
8.3 Values for U at the pantograph
mean useful
The minimum values for mean useful voltage at the pantograph under normal operating conditions shall be
as given in Table 3.
Table 3 Minimum U at pantograph
mean useful
Minimum mean useful voltage U at pantograph
mean useful
V
Power supply system Category I, II, III Category IV, V, VI, VII
HS TSI lines CR TSI lines and Classical lines
Zone and train Zone and train
a.c. 25 000 V 50 Hz 22 500 22 000
a.c. 15 000 V 16,7 Hz 14 200 13 500
d.c. 3 000 V 2 800 2 700
d.c. 1 500 V 1 300 1 300
d.c. 750 V N.A. 675
Key
N.A.: Not applicable
8.4 Relation between U and U
mean useful min1
The power supply shall be electrically designed in such a way that the simulations of U under
mean useful
normal operating conditions never generate voltage values (r.m.s., mean values) at the pantograph of any
train lower than the limit U for traffic corresponding to the type of line concerned (see Clause 9).
min1
8.5 Acceptance criteria
The electrification system design shall guarantee the ability of the power supply to achieve the specified
performance in 8.3 and 8.4. Therefore, it shall be considered acceptable if the requirements of 8.3 and 8.4
are fulfilled.
– 15 – EN 50388:2012
9 Type of line and electrification system
The infrastructure manager shall declare the line parameters in terms of:
– line speed;
– minimum possible headway;
– maximum train power.
The power supply systems that are in use depending on the category of line are shown in Table 4.
Table 4 Electrification systems as a function of the type of line
Range of Categories of Categories of
speed, v HS TSI lines CR TSI lines and Classical lines
km/h I II and III IV, V, VI, VII classical
a.c. 25 000 V 50 Hz; N.A. N.A. N.A.
300 ≤ v
a
a.c. 15 000 V 16,7 Hz
a.c. 25 000 V 50 Hz; N.A. N.A. N.A.
250 ≤ v < 300
a
a.c. 15 000 V 16,7 Hz ;
c
d.c. 3 000 V
N.A. a.c. 25 000 V 50 Hz a.c. 25 000 V 50 Hz; a.c. 25 000 V 50 Hz;
200 ≤ v < 250
a.c. 15 000 V 16,7 Hz a.c. 15 000 V 16,7 Hz; a.c. 15 000 V 16,7 Hz;
d.c. 3 000 V d.c. 3 000 V d.c. 3 000 V;
b
d.c. 1 500 V d.c. 1 500 V
d.c. 1 500 V
N.A. a.c. 25 000 V 50 Hz; a.c. 25 000 V 50 Hz a.c. 25 000 V 50 Hz
v ≤ 200
a.c. 15 000 V 16,7 Hz a.c. 15 000 V 16,7 Hz a.c. 15 000 V 16,7 Hz;
d.c. 3 000 V; d.c. 3 000 V d.c. 3 000 V;
d
d.c. 1 500 V d.c. 1 500 V ;
d.c. 1 500 V
e
d.c. 750 V
Key
N.A.: Not applicable
a
See HS TSI Energy version 2008, Table 4.2.2, (1).
b
For FR.
c
For BE, ES, IT and PL see HS TSI Energy version 2008, Table 4.2.2, (2).
d
For DK, d.c. 1 500 V has inverted polarity.
e
For GB.
10 Harmonics and dynamic effects
10.1 General
The harmonic characteristics of the power supply and rolling stock in the railway system determine
overvoltages in the power supply circuit (contact line and return circuit) and stability in this system. In order to
achieve electrical system compatibility under steady state and dynamic conditions, harmonic overvoltages
shall be limited below critical values. With protection devices installed, overvoltages cause an interruption of
normal operation and are more critical from the operational point of view than from safety and security
aspects. Annex C gives more information on these phenomena.
The following physical effects cause overvoltages.
a) Overvoltages caused by system instability:
Modern railway vehicles with inverter propulsion and auxiliary systems as well as static frequency
converters are generally active devices which are capable of transferring energy from one frequency
component in the spectrum to another. Their transfer behaviour is largely determined by the inverter
controllers as well as by the passive elements.
Controllers have to be tuned or the impedance behaviour of the passive components (power supply
network, vehicles) shall be optimised in such a way th
...
SLOVENSKI STANDARD
01-maj-2012
Nadomešča:
SIST EN 50388:2006
Železniške naprave - Preskrba z električno energijo in vozna sredstva - Tehnična
merila za uskladitev med elektronapajalnimi postajami in elektrovlečnimi vozili za
doseganje medobratovalnosti
Railway Applications - Power supply and rolling stock - Technical criteria for the
coordination between power supply (substation) and rolling stock to achieve
interoperability
Bahnanwendungen - Bahnenergieversorgung und Fahrzeuge - Technische Kriterien für
die Koordination zwischen Anlagen der Bahnenergieversorgung und Fahrzeugen zum
Erreichen der Interoperabilität
Applications ferroviaires - Alimentation électrique et matériel roulant - Critères techniques
pour la coordination entre le système d’alimentation (sous-station) et le matériel roulant
pour réaliser l’interopérabilité
Ta slovenski standard je istoveten z: EN 50388:2012
ICS:
29.280 Električna vlečna oprema Electric traction equipment
45.060.01 Železniška vozila na splošno Railway rolling stock in
general
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
NORME EUROPÉENNE
EN 50388
EUROPÄISCHE NORM
Mars 2012
EUROPEAN STANDARD
ICS 29.280; 45.060.01 Remplace EN 50388:2005 + corr. May.2010
Version française
Applications ferroviaires -
Alimentation électrique et matériel roulant -
Critères techniques pour la coordination entre le système d’alimentation
(sous-station) et le matériel roulant pour réaliser l’interopérabilité
Bahnanwendungen - Railway Applications -
Bahnenergieversorgung und Fahrzeuge - Power supply and rolling stock -
Technische Kriterien für die Koordination Technical criteria for the coordination
zwischen Anlagen der between power supply (substation) and
Bahnenergieversorgung und Fahrzeugen rolling stock to achieve interoperability
zum Erreichen der Interoperabilität
La présente Norme Européenne a été adoptée par le CENELEC le 2012-02-13. Les membres du CENELEC
sont tenus de se soumettre au Règlement Intérieur du CEN/CENELEC qui définit les conditions dans lesquelles
doit être attribué, sans modification, le statut de norme nationale à la Norme Européenne.
Les listes mises à jour et les références bibliographiques relatives à ces normes nationales peuvent être
obtenues auprès du CEN-CENELEC Management Centre ou auprès des membres du CENELEC.
La présente Norme Européenne existe en trois versions officielles (allemand, anglais, français). Une version
dans une autre langue faite par traduction sous la responsabilité d'un membre du CENELEC dans sa langue
nationale, et notifiée au CEN-CENELEC Management Centre, a le même statut que les versions officielles.
Les membres du CENELEC sont les comités électrotechniques nationaux des pays suivants: Allemagne,
Autriche, Belgique, Bulgarie, Chypre, Croatie, Danemark, Espagne, Estonie, Finlande, France, Grèce, Hongrie,
Irlande, Islande, Italie, Lettonie, Lituanie, Luxembourg, Malte, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal,
République Tchèque, Roumanie, Royaume-Uni, Slovaquie, Slovénie, Suède, Suisse et Turquie.
CENELEC
Comité Européen de Normalisation Electrotechnique
Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung
European Committee for Electrotechnical Standardization
Management Centre: Avenue Marnix 17, B - 1000 Bruxelles
© 2012 CENELEC - Tous droits d'exploitation sous quelque forme et de quelque manière que ce soit réservés dans le monde entier aux
membres du CENELEC.
Ref. n° EN 50388:2012 F
Sommaire
Avant-propos . 5
1 Domaine d'application . 6
2 Références normatives . 6
3 Termes et définitions . 7
4 Périodes sur lesquelles les paramètres peuvent être moyennés ou intégrés . 10
5 Sections de séparation . 10
5.1 Sections de séparation de phases . 10
5.2 Sections de séparation de systèmes . 11
6 Facteur de puissance d’un train . 12
6.1 Généralités . 12
6.2 Facteur de puissance inductif . 12
6.3 Facteur de puissance capacitif . 13
6.4 Critères d’acceptation . 13
7 Limitation du courant absorbé par un train . 13
7.1 Courant maximal du train. 13
7.2 Régulation automatique . 13
7.3 Dispositif de limitation de courant ou de puissance . 15
7.4 Critères d’acceptation . 15
8 Exigences concernant la performance de l’alimentation . 15
8.1 Généralités . 15
8.2 Description . 15
8.3 Valeurs de U au pantographe . 16
moyenne utile
8.4 Relation entre U et U . 16
moyenne utile min1
8.5 Critères d’acceptation . 17
9 Type de ligne et système d’électrification . 17
10 Harmoniques et effets dynamiques . 17
10.1 Généralités . 17
10.2 Procédure d’acceptation des nouveaux éléments . 19
10.3 Etude de compatibilité . 20
10.4 Méthodologie et critères d’acceptation . 24
11 Coordination des protections . 24
11.1 Généralités . 24
11.2 Protection contre les courts-circuits . 24
11.3 Refermeture automatique d’un ou plusieurs disjoncteurs de la sous-station et effet de la
perte de la tension de ligne et du rétablissement de l’alimentation sur l'unité motrice . 26
11.4 Système d’électrification en courant continu, courant transitoire à la fermeture du disjoncteur . 26
11.5 Critères d’acceptation . 27
12 Freinage par récupération . 27
12.1 Conditions générales relatives à l’utilisation du freinage par récupération . 27
12.2 Utilisation du freinage par récupération . 27
12.3 Critères d’acceptation . 28
13 Effets d’une exploitation en courant continu sur les systèmes en courant alternatif. 28
14 Essais . 28
15 Méthodologie d’essai . 29
15.1 Sections de séparation . 29
15.2 Facteur de puissance . 29
15.3 Limitation du courant absorbé par un train . 29
15.4 Indice de qualité de l’alimentation électrique . 30
15.5 Harmoniques et effets dynamiques . 31
15.6 Coordination des protections . 31
15.7 Freinage par récupération . 32
– 3 – EN 50388:2012
Annexe A (informative) Périodes d’intégration sur lesquelles les paramètres peuvent être
moyennés . 33
A.1 Généralités . 33
A.2 Période de temps de référence sur lesquelles les valeurs peuvent être moyennées ou
intégrées . 33
Annexe B (informative) Critères de choix déterminant la tension au pantographe . 34
Annexe C (informative) Analyse des caractéristiques des harmoniques et des surtensions
associées . 36
C.1 Généralités . 36
C.2 Surtensions liées à l’instabilité du système . 36
C.3 Surtensions liées aux harmoniques . 37
C.4 Exemples . 37
Annexe D (informative) Données relatives à l’étude de compatibilité des harmoniques et des
effets dynamiques . 40
D.1 Caractérisation des installations fixes du système d’alimentation de la traction . 40
D.2 Caractérisation des trains . 43
Annexe E (informative) Facteur global de puissance inductif et capacitif . 46
Annexe F (informative) Courant de train maximal admissible. 49
Annexe G (normative) Conditions nationales particulières . 50
Annexe ZZ (informative) Couverture des Exigences Essentielles des Directives CE . 51
Bibliographie . 52
Figures
Figure 1 Courant maximal du train par rapport à la tension . 14
Figure 2 Procédure pour l’étude de compatibilité des harmoniques et effet dynamiques . 21
Figure E.1 Facteur de puissance admis par rapport aux puissances active et réactive absorbées (P
et Q) par le train . 47
Tableaux
Tableau 1 Facteur de puissance inductif global λ d’un train . 12
Tableau 2 Valeurs du facteur a . 15
Tableau 3 U minimum au pantographe . 16
moyenne utile
Tableau 4 Systèmes d’électrification en fonction du type de ligne . 17
Tableau 5 Description des étapes . 22
Tableau 6 Niveau maximal du courant de court circuit ligne de contact/rail. 25
Tableau 7 Action sur les disjoncteurs en cas de défaut interne dans une unité motrice . 25
Tableau 8 Utilisation du freinage par récupération . 28
Tableau 9 Essais . 29
Tableau 10 U (zone) . 30
moyenne utile
Tableau 11 U (train) . 30
moyenne utile
Tableau 12 Relation entre U et U . 31
moyenne utile min1
Tableau A.1 Périodes d’intégration . 33
Tableau D.1 - Caractérisation des lignes électrifiées en courant alternatif . 41
Tableau D.2 Caractérisation des lignes électrifiées en courant continu . 42
Tableau D.3 Caractérisation d’un train en courant alternatif vis à vis des impédances, des
harmoniques et de la stabilité . 43
Tableau D.4 Caractérisation d’un train en courant continu vis à vis des impédances, des
harmoniques et de la stabilité . 45
Tableau F.1 Courant de train maximal admissible . 49
– 5 – EN 50388:2012
Avant-propos
Le présent document (EN 50388:2012) a été préparé par le CLC/SC 9XC, "Alimentation et mise à la terre
des équipements de traction et appareillage auxiliaire (installations fixes)", du CLC/TC 9X "Applications
électriques et électroniques dans le domaine ferroviaire". Il concerne également l’expertise du CLC/SC 9XB
"Matériels électromécaniques embarqués".
Les dates suivantes sont fixées:
• date limite à laquelle le présent document doit
(dop)
être mis en application au niveau national par
2013-02-13
publication d'une norme nationale identique ou
par entérinement
• date limite à laquelle les normes nationales
2015-02-13
(dow)
conflictuelles doivent être annulées
Ce document remplace l’EN 50388:2005 + corrigendum mai 2010.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. Le CENELEC [et/ou] le CEN ne sauraient être tenus
pour responsables de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence
Le présent document a été préparé dans le cadre d’un mandat confié au CENELEC par la Commission
Européenne et l’Association Européenne de Libre Echange et couvre les exigences essentielles de la (des)
Directive(s) UE.
Pour la relation avec la Directive UE 2008/57/CE, voir l’Annexe ZZ informative, qui fait partie intégrante du
présent document.
Pour les lignes STI, des modifications et des amendements doivent être réalisés dans le cadre d’une
procédure en relation avec le statut légal des STI GV (grande vitesse) et CR (réseau ferroviaire
conventionnel).
1 Domaine d'application
La présente norme européenne établit des exigences concernant la compatibilité du matériel roulant avec
l’infrastructure existante, notamment en rapport avec:
– la coordination des principes de protection entre l'alimentation électrique et les unités motrices,
spécialement la discrimination des défauts lors des courts circuits;
– la coordination entre la puissance installée d'une ligne et la demande en puissance des trains;
– la coordination entre le freinage par récupération d'une unité motrice et la réceptivité de l'alimentation
électrique;
– la coordination dans le comportement vis à vis des harmoniques.
La présente norme européenne traite de la définition et des exigences de la qualité de l'alimentation
électrique à l'interface entre les unités motrices et les installations fixes.
La présente norme européenne spécifie l'interface entre le matériel roulant et les installations fixes de
traction électrique, dans le cadre du système d'alimentation électrique. L'interaction entre pantographe et
ligne aérienne de contact est traitée dans l'EN 50367. L'interaction avec le sous-système "contrôle-
commande" (particulièrement la signalisation) n'est pas traitée dans cette norme.
Des exigences sont spécifiées pour les lignes STI (grande vitesse et conventionnelle) et les lignes
classiques.
Pour les lignes classiques, les valeurs, le cas échéant, sont données pour les réseaux européens existants.
De plus, les valeurs maximales spécifiées sont applicables aux développements prévus de l’infrastructure
des réseaux ferroviaires transeuropéens.
Les systèmes de traction électrique suivants sont concernés:
– chemins de fer;
– systèmes guidés de transport qui sont intégrés avec les chemins de fer;
– systèmes de transport de matières qui sont intégrés avec les chemins de fer.
La présente norme européenne ne s'applique pas rétroactivement aux matériels roulants déjà en service.
L'information sur les paramètres d'électrification est donnée aux entreprises d'exploitation ferroviaire pour
leur permettre de confirmer, après consultation des constructeurs de matériel roulant, qu'il n'y aura pas de
perturbation consécutive sur le système d'électrification.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
EN 50122-2:2010, Applications ferroviaires - Installations fixes Sécurité électrique, mise à la terre et
circuit de retour Partie 2: Mesures de protection contre les effets des courants vagabonds issus de la
traction électrique à courant continu
EN 50122-3 :2010, Applications ferroviaires - Installations fixes Sécurité électrique, mise à la terre et
circuit de retour Partie 3: Interactions entre systèmes de traction en courant alternatif et continu
EN 50123-1:2003, Applications ferroviaires - Installations fixes Appareillage à courant continu Partie 1:
Généralités
– 7 – EN 50388:2012
EN 50163:2004 + A1:2007, Applications ferroviaires Tensions d’alimentation des systèmes de traction
EN 50367, Applications ferroviaires - Systèmes de captage de courant - Critères techniques d’interaction
entre le pantographe et la ligne aérienne de contact (réalisation du libre accès)
CEI 60050-811, Vocabulaire électrotechnique international Chapitre 811: Traction électrique
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions suivants s’appliquent.
3.1
conditions anormales d'exploitation
soit des charges de trafic plus importantes, soit une mise hors service d'une installation d'alimentation
électrique sortant des règles normales
NOTE 1 à l’article : Dans Ces conditions, le trafic peut ne pas être exploité suivant la grille horaire projetée.
3.2
ligne classique
ligne existante non soumise à un projet de rénovation ou d’aménagement pour la rendre conforme à une STI
3.3
ligne de contact
ligne électrique destinée à alimenter des véhicules en énergie électrique, par l’intermédiaire d’organes de
prise de courant
[SOURCE: CEI 60050-811-33-01]
3.4
train dimensionnant
train avec la tension moyenne utile la plus basse
3.5
gestionnaire de l’infrastructure
entité ou entreprise responsable en particulier de la conception et de la maintenance des infrastructures
ferroviaires
NOTE 1 à l’article : Il peut aussi inclure la gestion des systèmes de sécurité et de commande de l'infrastructure. Les fonctions du
gestionnaire de l'infrastructure d'un réseau ou d'une partie d'un réseau peuvent être attribuées à différentes entités ou entreprises.
NOTE 2 à l’article: Dans la STI Energie, cette entité est appelée autorité contractante ou adjudicatrice.
3.6
vitesse maximale en ligne
vitesse pour laquelle l'exploitation de la ligne a été autorisée
3.7
tension moyenne utile au pantographe (U )
moyenne utile
3.7.1
U (zone)
moyenne utile
tension donnant une indication sur la qualité de l'alimentation électrique sur une zone géographique pendant
la période de trafic de pointe de la grille horaire
3.7.2
U (train)
moyenne utile
tension identifiant le train dimensionnant et permettant de quantifier l'effet sur sa performance
3.8
espacement minimal des circulations trains
intervalle minimum entre les trains permis par le système de signalisation
3.9
nouvel élément
toute unité motrice nouvelle, reconstruite ou modifiée ou composant du système d'alimentation électrique
(matériel ou logiciel) ayant une influence possible sur le comportement vis-à-vis des harmoniques du
système d'alimentation électrique
Note 1 à l’article : Ce nouvel élément peut être intégré dans un réseau d'alimentation existant avec des
unités motrices, par exemple, pour une installation fixe:
– transformateur;
– câble haute tension;
– filtres;
– convertisseur
3.10
conditions normales d'exploitation
exploitation du trafic suivant la grille horaire projetée et la composition des trains utilisées pour la conception
des installations fixes d’alimentation électrique
NOTE 1 à l’article: Les installations d’alimentation électrique sont exploitées suivant les règles de conception normales. Ces règles
peuvent varier suivant la politique d'exploitation du gestionnaire de l'infrastructure.
3.11
ligne aérienne de contact
ligne électrique destinée à alimenter des véhicules en énergie électrique par l’intermédiaire d’organes de
prise de courant et constituée par des conducteurs placés au-dessus (ou à côté) de la limite supérieure du
gabarit des véhicules
[SOURCE: CEI 60050-811-33-02]
3.12
facteur de puissance
puissance active de l'onde fondamentale
cosϕ =
puissance apparente de l'onde fondamentale
NOTE 1 à l’article: La présente norme ne prend en compte que l'onde fondamentale.
NOTE 2 à l’article : Il s’agit également du facteur de déplacement cos ϕ.
3.13
registre d'infrastructure
pour les STI, document unique qui reprend, pour chaque section de ligne, les caractéristiques des lignes
concernées pour tous les sous-systèmes qui comprennent des installations fixes
NOTE 1 à l’article: La liste des éléments inclus dans le registre est décrite dans les annexes de la STI Energie.
3.14
matériel roulant
terme général servant à désigner tous les véhicules, motorisés ou non
[SOURCE: CEI 60050-811-02-01]
– 9 – EN 50388:2012
3.15
section de séparation ou section neutre
partie de ligne de contact pourvue à chaque extrémité d’un point de sectionnement, de façon à éviter
l’interconnexion par les organes de prise de courant, de deux section électriques successives présentant
des différences de tension, de phase ou de fréquence
3.16
sous-station (de traction)
installation, dont la fonction principale consiste à alimenter un système d’alimentation, au niveau de laquelle
la tension d’un système d’alimentation primaire, et dans certains cas la fréquence, est convertie à la tension
et à la fréquence de la ligne de contact
3.17
facteur de puissance global λλλλ
puissanceactive
λ=
puissanceapparente
NOTE 1 à l’article: Facteur de forme υ:
λ
υ =
cosϕ
3.18
unité motrice
terme général servant à désigner une locomotive, une automotrice ou un élément automoteur
[SOURCE: CEI 60050-811-02-04]
3.19
train
combinaison de matériels roulants attelés. Il comprend les locomotives de pousse
3.20
puissance du train au pantographe
puissance active d’un train prenant en compte la puissance pour la traction, la récupération et les auxiliaires
3.21
ligne STI
ligne ferroviaire grande vitesse ou conventionnelle faisant partie du réseau ferroviaire transeuropéen (RTE)
et satisfaisant aux exigences des spécifications techniques d’interopérabilité (STI) appropriées
Note 1 à l’article: Elle inclut pour le réseau ferroviaire à grande vitesse:
– catégorie I: les lignes spécialement construites pour la grande vitesse, équipées pour des vitesses
généralement égales ou supérieures à 250 km/h;
– catégorie II: les lignes spécialement aménagées pour la grande vitesse, équipées pour des vitesses de
l'ordre de 200 km/h;
– catégorie III: les lignes spécialement aménagées pour la grande vitesse à caractère spécifique en raison
de contraintes topographiques, du relief ou d'environnement urbain, dont la vitesse doit être adaptée cas
par cas.
Elle inclut pour le réseau ferroviaire conventionnel:
a) catégorie IV: Nouvelle ligne pour réseau transeuropéen (RTE) central:
1) trafic voyageurs et mixte: 200 km/h maximum;
2) trafic marchandises: 140 km/h maximum ;
b) catégorie V: Ligne aménagée pour RTE central :
1) trafic voyageurs et mixte: 160 km/h maximum;
2) trafic marchandises : 100 km/h maximum;
c) catégorie VI: Nouvelle ligne pour Autre RTE :
1) trafic voyageurs et mixte: 140 km/h maximum;
2) trafic marchandises: 100 km/h maximum;
d) catégorie VII: Ligne aménagée pour Autre RTE:
1) trafic voyageurs et mixte: 120 km/h maximum;
2) trafic marchandises: 100 km/h maximum.
3.22
type de ligne
classification des lignes en fonction des paramètres décrits en 3.6, 3.8 et 3.20
3.23
véhicule
terme général servant à désigner tout élément de matériel roulant, par exemple, une locomotive, une voiture
ou un wagon
[SOURCE: CEI 60050-811-02-02]
4 Périodes sur lesquelles les paramètres peuvent être moyennés ou intégrés
Lorsque les exploitants ferroviaires ou les gestionnaires d’infrastructure utilisent divers paramètres pour leurs
calculs informatiques de dimensionnement, mesures de protection et planification, ces paramètres ne sont
efficaces que s'ils sont moyennés sur des laps de temps précisément définis. Des lignes directrices et des
recommandations concernant ces laps de temps sont données à l’Annexe A (informative).
5 Sections de séparation
5.1 Sections de séparation de phases
Les trains doivent être capables de passer d'une section d’un système à courant alternatif à une section
adjacente du même système, par l’intermédiaire d’une section de séparation de phases, sans pontage des
différentes phases.
La puissance absorbée du train (traction, auxiliaires et courant à vide du transformateur) doit être ramenée à
zéro à l’entrée de la section de séparation de phases.
Pour les lignes STI GV, cette opération doit être effectuée automatiquement.
Pour les lignes STI conventionnelles et pour les lignes classiques, lorsque le gestionnaire de l’infrastructure
l’exige, cela doit être effectué automatiquement. A défaut, une manœuvre automatique est préférable, mais
une manœuvre manuelle à bord peut également être appliquée.
Lorsque des circonstances particulières exigent l’abaissement des pantographes, ceci doit être consigné
dans le registre de l’infrastructure.
Pour les sections de séparation de phases d’une longueur de plus de 8 m, le gestionnaire de l’infrastructure
doit mettre en œuvre des moyens appropriés pour permettre à un train bloqué sous la section de séparation
de phases de pouvoir repartir.
L'EN 50367 décrit les caractéristiques de certains types de conception des sections de séparation de
phases.
NOTE Pour d’autres types de conception de séparation de phases qui permettent aux trains de franchir la section sous tension (par
exemple, sections à commutation active automatique ou « sections de commutation », les exigences du présent article peuvent ne pas
s’appliquer s’il est possible de démontrer la fiabilité et la compatibilité avec tous les trains.
– 11 – EN 50388:2012
5.2 Sections de séparation de systèmes
5.2.1 Généralités
Les trains doivent être capables de passer d'un système d'alimentation en énergie donné à un système
adjacent qui utilise une alimentation différente sans pontage des deux systèmes de lignes de contact. Les
actions nécessaires (ouverture du disjoncteur principal, abaissement des pantographes, etc.) dépendent du
type de chacun des systèmes d'alimentation, ainsi que de la disposition des pantographes sur les trains et
de la vitesse de marche.
Le franchissement des sections de séparation de systèmes par les trains peut se dérouler de deux
manières:
1) avec le pantographe en position soulevée et en contact avec la (les) ligne(s) de contact, comme décrit
en 5.2.2 ;
2) avec le pantographe en position abaissée et sans contact avec la (les) ligne(s) de contact, comme décrit
en 5.2.3.
Le choix entre les points 1) et 2) doit être opéré par le gestionnaire de l’infrastructure.
Les exigences concernant la conception de l'infrastructure et du matériel roulant sont décrites dans les
alinéas suivants.
5.2.2 Pantographe en position soulevée
Lorsque les sections de séparation de systèmes sont franchies par un train avec les pantographes en
position soulevée en contact avec la (les) ligne(s) de contact, les conditions suivantes s’appliquent:
• Des mesures doivent être prises du côté de l'infrastructure pour éviter de ponter les lignes de
contact des deux systèmes d'alimentation adjacents en cas de défaillance de l'ouverture du (des)
disjoncteur(s) embarqué(s).
• Pour les lignes des catégories I, II et III, sur le matériel roulant, les dispositifs prévus à cet effet
doivent automatiquement déclencher l'ouverture du disjoncteur en amont de la section de séparation
et doivent automatiquement reconnaître la tension du nouveau système d'alimentation au
pantographe afin de pouvoir commuter les circuits correspondants.
• Pour les lignes des catégories IV à VII et pour les lignes classiques, les exigences des lignes des
catégories I, II et III peuvent être appliquées.
5.2.3 Pantographe en position abaissée
Lors du franchissement des sections de séparation de systèmes avec les pantographes en position
abaissée, les conditions suivantes s’appliquent:
• La section de séparation entre différents systèmes d’alimentation en énergie doit être conçue de
manière à éviter le pontage des lignes de contact de deux systèmes d’alimentation et à mettre
immédiatement hors tension les deux systèmes d’alimentation en cas de contact involontaire du
pantographe avec la ligne de contact, par exemple, par la détection de courts-circuits ou de tensions
involontaires.
• Pour les lignes des catégories I, II et III, au niveau des séparations de systèmes d’alimentation
nécessitant l’abaissement du pantographe, celui-ci doit être abaissé sans l’intervention du
mécanicien, par l’action des signaux de commande.
• Pour les lignes des catégories IV à VII et pour les lignes classiques, les exigences concernant les
lignes des catégories I, II et III peuvent être appliquées.
• L’EN 50367 décrit la conception des sections de séparation de systèmes, ainsi que d’autres
exigences fonctionnelles concernant la ligne aérienne de contact et les pantographes.
6 Facteur de puissance d’un train
6.1 Généralités
Pour optimiser le facteur de puissance d’un train, et de ce fait la qualité de performance de l’alimentation
électrique, les exigences spécifiées de 6.2 à 6.4 doivent s’appliquer à la conception du train.
NOTE La puissance capacitive ou inductive d’un train peut être utilisée pour modifier la tension de la ligne de contact.
6.2 Facteur de puissance inductif
Le présent article traite uniquement du facteur de puissance inductif et de la puissance absorbée sur la
gamme des tensions de U à U comme défini dans l’EN 50163.
min1 max1
Le Tableau 1 spécifie les exigences concernant le facteur de puissance inductif global λ pour un train. Pour
le calcul de λ, seule l’onde fondamentale de la tension au pantographe est prise en compte.
Tableau 1 Facteur de puissance inductif global λλλλ d’un train
Facteur de puissance inductif global λλλλ d’un train
a
Puissance instantanée Lignes STI GV de catégories I et II Ligne STI de catégories III, IV, V,
P d'un train au VI, VII et lignes classiques
pantographe (MW)
P > 2 ≥ 0,95 ≥ 0,95
b b
0 ≤ P ≤ 2
Pour des voies de garage ou des dépôts, le facteur de puissance de l’onde fondamentale doit être supérieur
ou égal à 0,8 (voir Note 2 ci-dessous) lorsque le train est à l’arrêt, la puissance de traction à zéro, tous les
dispositifs auxiliaires en fonctionnement et la puissance active de traction supérieure à 200 kW.
NOTE 1 Le calcul de la moyenne globale de λ pour un trajet de train, y compris les arrêts, est réalisé à partir de l’énergie active WP
(MWh) et de l’énergie réactive WQ (Mvarh) données par une simulation sur ordinateur pour un trajet de train ou par mesure sur un train
réel.
λ =
W
Q
1+
W
P
NOTE 2 Les facteurs de puissance supérieurs à 0,8 génèrent de meilleures performances économiques du fait d’une exigence moins
sévère pour les matériels fixes.
a
Applicable aux trains en conformité avec la STI GV "matériel roulant".
b
Pour contrôler le facteur de puissance global de la charge auxiliaire d'un train durant les phases de marche sur l'erre, la valeur
moyenne globale de λ (traction et auxiliaires) définie par simulation et/ou mesure doit être supérieure à 0,85 sur un trajet normal
complet (trajet typique entre deux gares, y compris les arrêts commerciaux).
Pendant les phases de récupération, il est admis que la valeur du facteur de puissance inductif diminue
librement dans le but de conserver la tension dans ses limites.
NOTE 1 Une autre représentation du Tableau 1 sous forme graphique est donnée à l’Annexe E.
NOTE 2 Pour les lignes de catégories III à VII, pour un matériel roulant existant préalablement à la publication de la présente norme,
le gestionnaire de l’infrastructure peut imposer des conditions, par exemple, au plan économique, opérationnel et de la limitation de
puissance pour l’acceptation de trains interopérables dont la valeur des facteurs de puissance est inférieure à la valeur spécifiée dans le
Tableau 1.
– 13 – EN 50388:2012
6.3 Facteur de puissance capacitif
Pendant les phases de traction et d’arrêt, les exigences concernant le facteur de puissance capacitif
destinées à maintenir la tension dans les limites établies sont les suivantes :
– dans la gamme de tensions U à U définie dans l'EN 50163, les facteurs de puissance capacitifs
min1 max1
ne sont pas limités ;
– dans la gamme de tensions U à U définie dans l'EN 50163, un train ne doit pas se comporter
max1 max2
comme une capacité.
Pendant la phase de récupération, la puissance capacitive, lorsqu’elle existe, doit être limitée à 150 kvar
dans la gamme de tensions comprise entre U et U comme défini dans l'EN 50163.
min1 max1
NOTE 1: Les facteurs de puissance capacitifs peuvent conduire à la génération de surtensions et/ou à des effets dynamiques et il
convient de les traiter selon l'Article 10 de la présente norme.
NOTE 2 Une représentation du facteur de puissance capacitif est donnée à l’Annexe E.
6.4 Critères d’acceptation
Le facteur de puissance est acceptable si les valeurs données dans le Tableau 1 et les exigences données
au 6.3 sont satisfaites.
7 Limitation du courant absorbé par un train
7.1 Courant maximal du train
Les données typiques relatives au courant maximal admissible avec chaque train et ce, pour l'ensemble des
réseaux européens, sont définies dans l’Annexe informative F.
NOTE Aucune obligation ne s’impose à la conception de l’infrastructure selon ces valeurs maximales, par exemple, autorisation
de 800 A avec une tension de 25 kV (exemple).
7.2 Régulation automatique
Afin de faciliter une exploitation stable sur des réseaux dont l'alimentation électrique est faible ou dans des
conditions anormales d'exploitation, les trains doivent être munis d’un dispositif automatique permettant
d’adapter le niveau de la puissance absorbée maximale selon la tension de la ligne de contact en régime
permanent. La Figure 1 indique le courant de train maximal admissible en fonction de la tension de la ligne
de contact.
Cette Figure ne s’applique pas au régime de freinage par récupération.
Train current
I max B
C
I auxiliary
current
U
U
(1)
min2 a × Umax2
Un
A
A
No traction
Current level exceeded
B
C Allowable current levels
Anglais Français
Train current Courant de train
auxiliary auxiliaire
current courant
No traction Pas de traction
Current level exceeded Niveau de courant dépassé
Allowable current levels Niveaux de courant admissibles
Légende
U tension de ligne de contact conformément à l'EN 50163
I est le courant maximal consommé par le train à la tension nominale.
max
(1) en considérant les valeurs de réglage des déclencheurs de tension, voir EN 50163:2004, 4.1, Note 2.
Figure 1 Courant maximal du train par rapport à la tension
La valeur du facteur d’inflexion a est donnée dans le Tableau 2.
NOTE Le but de ce diagramme n'est pas de déterminer la puissance nominale du train
– 15 – EN 50388:2012
Tableau 2 Valeurs du facteur a
Système d’alimentation Valeur de a
courant alternatif 25 000 V 50 Hz 0,9
courant alternatif 15 000 V 16,7 Hz 0,95
courant continu 3 000 V 0,9
courant continu 1 500 V 0,9
courant continu 750 V 0,8
7.3 Dispositif de limitation de courant ou de puissance
Afin de permettre à un train de circuler librement sur des lignes bien ou faiblement équipées sur le plan
électrique, des sélecteurs de courant ou de puissance embarqués doivent être installés, qui limitent la
demande en énergie du train à la capacité électrique de la ligne. Ce principe s’applique à toutes les lignes à
l'exception des lignes de catégorie I.
Le gestionnaire de l’infrastructure doit déclarer les limitations requises de chaque ligne dans le registre de
l’infrastructure.
NOTE Ce réglage peut être effectué automatiquement.
7.4 Critères d’acceptation
Les systèmes ou dispositifs de limitation de courant absorbé par un train sont acceptables si les exigences
de 7.1 à 7.3 sont remplies.
8 Exigences concernant la performance de l’alimentation
8.1 Généralités
Une étude de dimensionnement doit être réalisée afin d’évaluer la capacité du système d’alimentation
électrique à atteindre les performances spécifiées. L’objet de cette étude, tel que décrit dans l’Annexe B, est
de définir les caractéristiques des installations fixes.
Il convient que ces installations s’adaptent aux conditions les plus extrêmes dans le respect de la grille
horaire de calcul:
– la période d’exploitation la plus dense de la grille horaire, correspondant au trafic de pointe;
– les caractéristiques des différents types de trains en circulation, compte tenu des unités motrices
utilisées.
L’indice de qualité U décrit en 8.2, est calculé par simulation, et peut être vérifié par des mesures
moyenne utile
ponctuelles effectuées sur un train spécifique.
La tension aux pantographes définie dans l'EN 50163 et l’indice U sont adaptés à cette évaluation.
moyenne utile
8.2 Description
La tension moyenne utile est calculée par simulation sur ordinateur d’une zone géographique (zone d’étude)
en prenant en compte l’ensemble des trains programmés sur la zone durant une période donnée
correspondant à la période de pointe dans la grille horaire. Ce laps de temps spécifique doit être suffisant
pour faire face à la charge la plus élevée sur chaque section électrique dans la zone géographique
considérée.
La simulation doit tenir compte des caractéristiques électriques de l’infrastructure et de chaque type de train
différent.
La tension fondamentale au pantographe de chaque train dans la zone géographique est analysée à chaque
pas temporel de la simulation. Pour les systèmes à courant alternatif, la valeur efficace de la tension
fondamentale est utilisée. Pour les systèmes à courant continu, la valeur moyenne est utilisée. Cet
incrément temporel dans la simulation doit être suffisamment court pour faire face à tous les
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.