Railway applications — Calculation of braking performance (stopping, slowing and stationary braking) — Part 2: General algorithms utilizing step by step calculation

This document specifies the methodologies for calculation of braking performance for railway rolling stock. This document describes the general algorithms/formulae using instantaneous value inputs to perform calculations of brake equipment and braking performance, in terms of stopping/slowing distances, braking power and energy for all types of rolling stock, either as vehicles or units. The calculations can be performed at any stage of the assessment process (design, manufacture, testing, verification, investigation, etc.) of railway rolling stock. This document does not set out specific acceptance criteria (pass/fail). This document is not intended to be used as a design guide for the selection of brake systems and does not specify performance requirements. This document does not provide a method to calculate the extension of stopping distances when the level of demanded adhesion exceeds the available adhesion (wheel slide activity). This document contains examples of the calculation of brake forces for different brake equipment types and examples of the calculation of stopping distance for vehicles or units.

Applications ferroviaires — Calcul des performances de freinage (freinage d'arrêt, de ralentissement et d'immobilisation) — Partie 2: Algorithmes généraux utilisant le calcul pas à pas

Le présent document décrit les méthodologies de calcul des performances de freinage du matériel roulant ferroviaire. Le présent document décrit les algorithmes et formules généraux qui utilisent des valeurs instantanées comme valeurs d'entrée pour effectuer les calculs de dimensionnement des équipements de frein et les performances de freinage, en termes de distances d'arrêt et de ralentissement, de puissance et d'énergie de freinage pour tous les types de matériels roulants, qu'il s'agisse de véhicules ou de rames. Les calculs peuvent être effectués à n'importe quelle étape du processus d'évaluation (conception, fabrication, essais, vérification, investigation, etc.) du matériel roulant ferroviaire. Le présent document ne spécifie pas les critères d'acceptation spécifiques (réussite/échec). Le présent document n'est pas destiné à servir de guide de conception pour le choix des systèmes de freinage et ne spécifie pas les exigences de performances. Le présent document ne spécifie pas de méthode pour calculer l'allongement des distances d'arrêt en cas de dégradation du niveau d'adhérence disponible (phénomène d'enrayage). Le présent document donne des exemples de calcul des efforts de freinage pour les différents types d'équipements de frein, ainsi que des exemples de la distance d'arrêt propre à un véhicule isolé ou à une composition de train.

General Information

Status
Published
Publication Date
14-Nov-2019
Current Stage
9092 - International Standard to be revised
Start Date
18-Sep-2023
Completion Date
18-Sep-2023
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ISO 20138-2:2019 - Railway applications -- Calculation of braking performance (stopping, slowing and stationary braking)
English language
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REDLINE ISO 20138-2:2019 - Railway applications — Calculation of braking performance (stopping, slowing and stationary braking) — Part 2: General algorithms utilizing step by step calculation Released:11/15/2019
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ISO 20138-2:2019 - Applications ferroviaires -- Calcul des performances de freinage (freinage d'arret, de ralentissement et d'immobilisation)
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REDLINE ISO 20138-2:2019 - Railway applications — Calculation of braking performance (stopping, slowing and stationary braking) — Part 2: General algorithms utilizing step by step calculation Released:11/15/2019
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Standards Content (Sample)


INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20138-2
First edition
2019-11
Railway applications — Calculation
of braking performance (stopping,
slowing and stationary braking) —
Part 2:
General algorithms utilizing step by
step calculation
Applications ferroviaires — Calcul des performances de freinage
(freinage d'arrêt, de ralentissement et d'immobilisation) —
Partie 2: Algorithmes généraux utilisant le calcul pas à pas
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
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on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
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ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
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Fax: +41 22 749 09 47
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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 2
5 General explanation of step-by-step calculation . 3
5.1 Method . 3
5.2 Retarding force models . 3
5.3 Algorithm . 4
5.3.1 General description . 4
5.3.2 Time integration . . 4
5.3.3 Determination of time step/relative distance deviation ξ . 6
5.3.4 Equivalent system response time t .
e 6
5.4 Supplementary dynamic calculations . 7
5.4.1 Energy dissipated by each brake equipment type . 7
5.4.2 Value of the instantaneous adhesion required between wheel and rail for
the braked wheelset (τ ) . 7
ax
5.4.3 Maximum braking power of each brake equipment type . 8
6 Considerations for stopping/slowing distances and deceleration calculations .8
6.1 Accuracy of input values . 8
6.2 Distance calculations . 8
6.3 General characteristics . 8
6.4 Brake equipment type characteristics . 9
6.4.1 General. 9
6.4.2 Input data . 9
6.5 Initial and operating characteristics . 9
6.5.1 Nominal conditions . 9
6.5.2 Wheel diameter . . 9
6.5.3 Initial speed . 9
6.5.4 Gradient . 9
6.5.5 Level of the brake demand . 9
6.5.6 Degraded mode . 9
6.5.7 Degraded condition .10
6.5.8 Available coefficient of wheel and rail adhesion .10
6.6 Other deceleration calculations .10
6.6.1 General.10
6.6.2 Decelerations resulting from the force generated by each brake
equipment type (a ).10
j,n
6.6.3 Equivalent (mean) deceleration (a ) based on distance .10
e
7 Immobilization brake calculation .11
Annex A (normative) Workflow of kinetic calculations .12
Annex B (informative) Calculation of retarding forces (non-stationary) .13
Annex C (informative) Examples for brake calculation .18
Bibliography .33
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 269, Railway applications, Subcommittee
SC 2, Rolling stock.
A list of all parts in the ISO 20138 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
iv © ISO 2019 – All rights reserved

Introduction
This document describes methodologies for calculation of braking performance such as stopping
distance, deceleration, power and energy for railway rolling stock.
The objective of this document is to enable the railway industry and operators to work with common
calculation methods.
The ISO 20138 series consists of two parts (ISO 20138-1 and this document) which complement
each other.
This document describes the step by step calculation methods for railway applications applicable to
all countries. In addition, the algorithms provide a means of comparing the results of other braking
performance calculation methods.
The methodology of step by step calculation is based on numerical time integration.
The step by step calculation method cannot be used for stationary braking. This document considers an
example for stationary braking of a multiple unit in accordance with ISO 20138-1.
When calculating stopping and slowing distances using the step by step calculation method, it is
intended that both ISO 20138-1 and this document be considered.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 20138-2:2019(E)
Railway applications — Calculation of braking
performance (stopping, slowing and stationary braking) —
Part 2:
General algorithms utilizing step by step calculation
1 Scope
This document specifies the methodologies for calculation of braking performance for railway
rolling stock.
This document describes the general algorithms/formulae using instantaneous value inputs to perform
calculations of brake equipment and braking performance, in terms of stopping/slowing distances,
braking power and energy for all types of rolling stock, either as vehicles or units.
The calculations can be performed at any stage of the assessment process (design, manufacture,
testing, verification, investigation, etc.) of railway rolling stock. This document does not set out specific
acceptance criteria (pass/fail).
This document is not intended to be used as a design guide for the selection of brake systems and does
not specify performance requirements. This document does not provide a method to calculate the
extension of stopping distances when the level of demanded adhesion exceeds the available adhesion
(wheel slide activity).
This document contains examples of the calculation of brake forces for different brake equipment types
and examples of the calculation of stopping distance for vehicles or units.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 20138-1:2018, Railway applications — Calculation of braking performance (stopping, slowing and
stationary braking) — Part 1: General algorithms utilizing mean value calculation
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 20138-1 and the following apply.
ISO and IEC maint
...


© ISO 2019 – All rights reserved
Formatted: Font: 10 pt, Not Bold
Formatted: Font: 13 pt, Bold, Font
ISO/TC 269/SC 2
color: Blue
Deleted: FDIS
Date:  2019‐10
Deleted: ¶
ISO/TC 269/SC 2/WG 1
Secretariat:  DIN
Formatted: Font: Bold, Font color:
Railway applications — Calculation of braking performance (stopping,
Blue
slowing and stationary braking) — Part 2: General algorithms utilizing
Formatted: Font color: Black
step by step calculation
Applications ferroviaires — Calcul des performances de freinage (freinage d'arrêt, de ralentissement et
Formatted: Font color: Blue
d'immobilisation) — Partie 2: Algorithmes généraux utilisant le calcul pas à pas

Deleted: /FDIS
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
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Fax + 41 22 749 09 47
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© ISO 2019 – All rights reserved
ii
Deleted: /FDIS
Formatted: zzContents, Don't
adjust space between Latin and
Asian text, Don't adjust space
Contents
between Asian text and numbers,
Tab stops: 20 pt, Left
Foreword . 5
Deleted: Foreword iv¶
Introduction v¶
Introduction . 6
1 Scope 1¶
2 Normative references 1¶
1  Scope . 1
3 Terms and definitions 1¶
2  Normative references . 1
4 Symbols and abbreviated
terms 2¶
3  Terms and definitions . 1
5 General explanation of
step-by-step calculation 3¶
4  Symbols and abbreviated terms . 2
5.1 Method 3¶
5.2 Retarding force
5  General explanation of step-by-step calculation . 3
models 3¶
5.1  Method . 3
5.3 Algorithm 4¶
5.2  Retarding force models . 3
5.3.1 General description 4¶
5.3  Algorithm . 4
5.3.2 Time integration 4¶
5.3.1  General description . 4
5.3.3 Determination of time
5.3.2  Time integration . 4  step/relative distance
deviation ξ 5¶
5.3.3  Determination of time step/relative distance deviation ξ . 6
5.3.4 Equivalent system
5.3.4  Equivalent system response time t . 6
e
response time te 6¶
5.4  Supplementary dynamic calculations . 7
5.4 Supplementary dynamic
5.4.1  Energy dissipated by each brake equipment type . 7
calculations 7¶
5.4.1 Energy dissipated by
5.4.2  Value of the instantaneous adhesion required between wheel and rail for the braked
each brake equipment
wheelset (τ ) . 7
ax
type 7¶
5.4.3  Maximum braking power of each brake equipment type . 8
5.4.2 Value of the
instantaneous adhesion
6  Considerations for stopping/slowing distances and deceleration calculations . 8
required between wheel and
6.1  Accuracy of input values . 8
rail for the braked wheelset
6.2  Distance calculations . 8
(τ ) 7¶
ax
6.3  General characteristics . 8
5.4.3 Maximum braking
power of each brake
6.4  Brake equipment type characteristics . 9
equipment type 8¶
6.4.1  General . 9
6 Considerations for
6.4.2  Input data . 9
stopping/slowing distances
6.5  Initial and operating characteristics . 9
and deceleration
6.5.1  Nominal conditions . 9
calculations 8¶
6.1 Accuracy of input
6.5.2  Wheel diameter . 9
values 8¶
6.5.3  Initial speed . 9
6.2 Distance calculations 8¶
6.5.4  Gradient . 9
6.3 General
6.5.5  Level of the brake demand . 9
characteristics 8¶
6.5.6  Degraded mode . 9
6.4 Brake equipment type
6.5.7  Degraded condition . 10  characteristics 8¶
6.4.1 General 8¶
6.5.8  Available coefficient of wheel and rail adhesion . 10
6.4.2 Input data 9¶
6.6  Other deceleration calculations . 10
6.5 Initial and operating
6.6.1  General . 10
characteristics 9¶
6.6.2  Decelerations resulting from the force generated by each brake equipment type
6.5.1 Nominal conditions 9¶
(a ) . 10  6.5.2 Wheel diameter 9¶
j,n
6.5.3 Initial speed 9¶
6.6.3  Equivalent (mean) deceleration (ae) based on distance . 10
6.5.4 Gradient 9¶
7  Immobilization brake calculation . 11
6.5.5 Level of the brake
demand 9¶
Annex A (normative) Workflow of kinetic calculations . 12
6.5.6 Degraded mode 9¶
6.5.7 Degraded condition 9¶
... [1]
Annex B (informative) Calculation of retarding forces (non-stationary) . 13
© ISO 2019 – All rights reserved
iii
Deleted: /FDIS
Annex C (informative) Examples for brake calculation . 18
Bibliography . 35

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iv
Deleted: /FDIS
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national
standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally
carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a
technical committee has been established has the right to be represented on that committee.
International organizations, governmental and non‐governmental, in liaison with ISO, also take part in
the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all
matters of electrotechnical standardization.
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described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives). Deleted: www.iso.org/directives
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any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
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constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT)
see www.iso.org/iso/foreword.html.
Deleted: www.iso.org/iso/forewor
d.html
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 269, Railway applications, Subcommittee
SC 2, Rolling stock.
A list of all parts in the ISO 20138 series can be found on the ISO website. Deleted: This document is intended
to be used in conjunction with
ISO 20138‐1.¶
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complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html. Deleted: www.iso.org/members.ht
ml
© ISO 2019 – All rights reserved
v
Deleted: /FDIS
Introduction
This document describes methodologies for calculation of braking performance such as stopping
distance, deceleration, power and energy for railway rolling stock.
The objective of this document is to enable the railway industry and operators to work with common
calculation methods.
The ISO 20138 series consists of two parts (ISO 20138‐1 and this document) which complement each
other.
This document describes the step by step calculation methods for railway applications applicable to all
countries. In addition, the algorithms provide a means of comparing the results of other braking
performance calculation methods.
The methodology of step by step calculation is based on numerical time integration.
The step by step calculation method cannot be used for stationary braking. This document considers an
example for stationary braking of a multiple unit in accordance with ISO 20138‐1.
When calculating stopping and slowing distances using the step by step calculation method, it is
intended that both ISO 20138‐1 and this document be considered.
© ISO 2019 – All rights reserved
vi
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Error! Reference source not found. ISO 20138-2:2019(E)

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Cambria, 17 pt, Font color: Blue
Railway applications — Calculation of braking performance
(stopping, slowing and stationary braking) — Part 2: General
Formatted: Font color: Blue
algorithms utilizing step by step calculation
1 Scope
This document specifies the methodologies for calculation of braking performance for railway rolling
stock.
This document describes the general algorithms/formulae using instantaneous value inputs to perform
calculations of brake equipment and braking performance, in terms of stopping/slowing distances,
braking power and energy for all types of rolling stock, either as vehicles or units. Deleted: , with respect to the
braking distance
The calculations can be performed at any stage of the assessment process (design, manufacture, testing,
Deleted: used
verification, investigation, etc.) of railway rolling stock. This document does not set out specific
acceptance criteria (pass/fail).
This document is not intended to be used as a design guide for the selection of brake systems and
...


NORME ISO
INTERNATIONALE 20138-2
Première édition
2019-11
Applications ferroviaires — Calcul
des performances de freinage
(freinage d'arrêt, de ralentissement et
d'immobilisation) —
Partie 2:
Algorithmes généraux utilisant le
calcul pas à pas
Railway applications — Calculation of braking performance
(stopping, slowing and stationary braking) —
Part 2: General algorithms utilizing step by step calculation
Numéro de référence
©
ISO 2019
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2019
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 2
5 Description générale du calcul pas à pas . 3
5.1 Méthode . 3
5.2 Modèles d'efforts retardateurs . 3
5.3 Algorithme . 4
5.3.1 Description générale . 4
5.3.2 Intégration par intervalle de temps . 4
5.3.3 Détermination des intervalles de temps /écart relatif sur la distance ξ.6
5.3.4 Temps de réponse équivalent du système t .
e 7
5.4 Calculs dynamiques complémentaires . 7
5.4.1 Énergie dissipée par les différents types d'équipements de frein . 7
5.4.2 Valeur de l'adhérence roue-rail instantanée requise pour les essieux
freinés (τ ) . . 8
ax
5.4.3 Puissance de freinage maximale de chaque type d'équipement de frein . 8
6 Considérations relatives aux distances d'arrêt/ralentissement et aux calculs de
décélération . 9
6.1 Précision des valeurs d'entrée. 9
6.2 Calcul des distances . 9
6.3 Caractéristiques générales. 9
6.4 Caractéristiques des types d'équipement de frein . 9
6.4.1 Généralités . 9
6.4.2 Données d'entrée . .10
6.5 Caractéristiques initiales et d'exploitation .10
6.5.1 Conditions nominales .10
6.5.2 Diamètre de roue .10
6.5.3 Vitesse initiale .10
6.5.4 Déclivité de la voie .10
6.5.5 Niveau de demande de freinage .10
6.5.6 Mode dégradé .10
6.5.7 Conditions dégradées .10
6.5.8 Coefficient d'adhérence roue-rail disponible .11
6.6 Autres calculs de la décélération .11
6.6.1 Généralités .11
6.6.2 Décélérations dues aux efforts générés par chaque type d’équipement de
frein (a ) .11
j,n
6.6.3 Décélération équivalente (moyenne) (a ) basée sur la distance .11
e
7 Calcul pour de freinage d'immobilisation .12
Annexe A (normative) Diagramme des calculs cinématiques .13
Annexe B (informative) Calcul des efforts retardateurs (non statiques) .14
Annexe C (informative) Exemples de calculs de freinage.19
Bibliographie .34
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 269, Application ferroviaires, sous-
comité SC 2, Matériel roulant.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 20138 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés

Introduction
Le présent document décrit les méthodologies de calcul des performances de freinage telles que la
distance d'arrêt, la décélération, la puissance et l'énergie pour le matériel roulant ferroviaire.
Le présent document vise à permettre à l'industrie et aux exploitants ferroviaires d'utiliser des
méthodes de calcul communes.
La série ISO 20138 est composée de deux parties complémentaires (l'ISO 20138-1 et le présent
document).
Le présent document décrit les méthodes de calcul pas à pas destinées aux applications ferroviaires
dans tous les pays. En outre, les algorithmes permettent de comparer les résultats obtenus avec d'autres
méthodes de calcul des performances de freinage.
La méthode de calcul pas à pas repose sur une intégration numérique par intervalle de temps.
La méthode de calcul pas à pas ne peut pas être utilisée pour le freinage d’immobilisation. Le présent
document traite néanmoins un exemple de freinage d’immobilisation pour une rame automotrice,
conforme à l'ISO 20138-1.
Lors du calcul des distances d'arrêt et de ralentissement à l'aide de la méthode de calcul pas à pas, il est
prévu d'utiliser conjointement la norme ISO 20138-1 et le présent document.
NORME INTERNATIONALE ISO 20138-2:2019(F)
Applications ferroviaires — Calcul des performances
de freinage (freinage d'arrêt, de ralentissement et
d'immobilisation) —
Partie 2:
Algorithmes généraux utilisant le calcul pas à pas
1 Domaine d'application
Le présent document décrit les méthodologies de calcul des performances de freinage du matériel
roulant ferroviaire.
Le présent document décrit les algorithmes et formules généraux qui utilisent des valeurs instantanées
comme valeurs d'entrée pour effectuer les calculs de dimensionnement des équipements de frein et les
performances de freinage, en termes de distances d'arrêt et de ralentissement, de puissance et d'énergie
de freinage pour tous les types de matériels roulants, qu'il s'agisse de véhicules ou de rames.
Les calculs peuvent être effectués à n'importe quelle étape du processus d'évaluation (conception,
fabrication, essais, vérification, investigation, etc.) du matériel roulant ferroviaire. Le présent document
ne spécifie pas les critères d'acceptation spécifiques (réussite/échec).
Le présent document n'est pas destiné à servir de guide de conception pour le choix des systèmes de
freinage et ne spécifie pas les exigences de performances. Le présent document ne spécifie pas de
méthode pour calculer l'allongement des distances d'arrêt en cas de dégradation du niveau d'adhérence
disponible (phénomène d'enrayage).
Le
...


© ISO 2019 – Tous droits réservés
Style Definition: Heading 1:
ISO/TC 269/SC 2
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Date:  2019‐08‐08
Bold, Tab stops: Not at 18 pt
Bold
ISO/TC 269/SC 2/WG 1 Style Definition: Heading 4: Font:
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Secrétariat: Afnor Style Definition: Heading 5: Font:
Bold
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Style Definition: RefNorm
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Applications ferroviaires — Calcul des performances de freinage
Style Definition: Body Text_Center
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(freinage d'arrêt, de ralentissement et d'immobilisation) — Partie 2:
Style Definition: Figure subtitle
Algorithmes généraux utilisant le calcul pas à pas
Style Definition: List Number 1
Railway applications — Calculation of braking performance (stopping, slowing and stationary braking) —
Style Definition: AMEND Terms
Part 2: General algorithms utilizing step by step calculation
Heading: Font: Bold
Style Definition: AMEND Heading
1 Unnumbered: Font: Bold
Deleted: /FDIS
Deleted: Avant-propos v¶
Introduction vi¶
1 Domaine d'application 1¶
2 Références normatives 1¶
Sommaire Page
3 Termes et définitions 1¶
4 Symboles et abréviations 2¶
Avant-propos . 4
5 Description générale du calcul pas
à pas 3¶
Introduction . 5
5.1 Méthode 3¶
5.2 Modèles d'efforts
1  Domaine d'application . 1
retardateurs 4¶
5.3 Algorithme 4¶
2  Références normatives . 1
5.3.1 Description générale 4¶
3  Termes et définitions . 1  5.3.2 Intégration par intervalle de
temps 5¶
4  Symboles . 2
5.3.3 Détermination des intervalles
de temps /écart relatif sur la distance
5  Description générale du calcul pas à pas . 3
ξ 6¶
5.1  Méthode . 3
5.3.4 Temps de réponse équivalent
5.2  Modèles d'efforts retardateurs . 3  du système t 7¶
e
5.4 Calculs dynamiques
5.3  Algorithme . 4
complémentaires 8¶
5.3.1  Description générale . 4
5.4.1 Énergie dissipée par les
5.3.2  Intégration par intervalle de temps . 5
différents types d'équipements de
5.3.3  Détermination des intervalles de temps /écart relatif sur la distance ξ . 7
frein 8¶
5.4.2 Valeur de l'adhérence roue et
5.3.4  Temps de réponse équivalent du système t . 8
e
rail instantanée requise pour les
5.4  Calculs dynamiques complémentaires . 8
essieux freinés (τax) 9¶
5.4.1  Énergie dissipée par les différents types d'équipements de frein . 8
5.4.3 Puissance de freinage
5.4.2  Valeur de l'adhérence roue-rail instantanée requise pour les essieux freinés (τax) . 9
maximale de chaque type
5.4.3  Puissance de freinage maximale de chaque type d'équipement de frein . 9  d'équipement de frein 9¶
6 Considérations relatives aux
6  Considérations relatives aux distances d'arrêt/ralentissement et aux calculs de
distances d'arrêt/ralentissement et
décélération . 10  aux calculs de décélération 10¶
6.1 Précision des valeurs
6.1  Précision des valeurs d'entrée . 10
d'entrée 10¶
6.2  Calcul des distances . 10
6.2 Calcul des distances 10¶
6.3  Caractéristiques générales . 10
6.3 Caractéristiques générales 10¶
6.4  Caractéristiques des types d'équipement de frein . 10  6.4 Caractéristiques des types
d'équipement de frein 10¶
6.4.1  Gé né ralité s . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
6.4.1 Généralités 10¶
6.4.2  Données d'entrée . 10
6.4.2 Données d'entrée 11¶
6.5  Caractéristiques initiales et d'exploitation . 11
6.5 Caractéristiques initiales et
6.5.1  Conditions nominales . 11
d'exploitation 11¶
6.5.1 Conditions nominales 11¶
6.5.2  Diamètre de roue . 11
6.5.2 Diamètre de roue 11¶
6.5.3  Vitesse initiale . 11
6.5.3 Vitesse initiale 11¶
6.5.4  Déclivité de la voie . 11
6.5.4 Déclivité de la voie 11¶
6.5.5  Niveau de demande de freinage . 11
6.5.5 Niveau de demande de
6.5.6  Mode dégradé . 11
freinage 11¶
6.5.6 Mode dégradé 12¶
6.5.7  Conditions dégradées . 12
6.5.7 Conditions dégradées 12¶
6.5.8  Coefficient d'adhérence roue-rail disponible . 12
6.5.8 Coefficient disponible de
6.6  Autres calculs de la décélération . 12
l’adhérence roue/rail 12¶
6.6.1  Gé né ralité s . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
6.6 Autres calculs de la
6.6.2  Décélérations dues aux efforts générés par chaque type d’équipement de frein (a ) . 12  décélération 12¶
j,n
6.6.1 Généralités 12¶
6.6.3  Décélération équivalente (moyenne) (a ) basée sur la distance . 12
e
6.6.2 Décélérations dues aux efforts
7  Calcul pour de freinage d'immobilisation . 13  générés par chaque type
d’équipement de frein (a ) 12¶
j,n
Annexe A (normative) Diagramme des calculs cinématiques . 14
6.6.3 Décélération équivalente
(moyenne) (ae) basée sur la
Annexe B (informative) Calcul des efforts retardateurs (non statiques) . 15
distance 12¶
... [1]
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ii
Annexe C (informative) Exemples de calculs de freinage . 20
Bibliographie . 36

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iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
Formatted: Adjust space between Latin and
Asian text, Adjust space between Asian text
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
and numbers
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le
droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont Formatted: Adjust space between Asian text
and numbers
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives). Deleted: www.iso.org/directives
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Deleted: www.iso.org/brevets
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données Formatted: Adjust space between Latin and
Asian text, Adjust space between Asian text
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
and numbers
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions Formatted: Adjust space between Asian text
and numbers
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
Deleted: d’application
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant‐propos.
Deleted: :
Deleted: www.iso.org/iso/fr/avant‐
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 269, Application ferroviaires, sous‐
propos.html
comité SC 2, Matériel roulant.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 20138 se trouve sur le site web de l’ISO. Deleted: Le présent document est destiné à
être utilisé conjointement avec la norme
ISO 20138‐1.¶
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes Formatted: std_publisher
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
Deleted: 20138se
Deleted: Web
Deleted: l'utilisateur
Deleted: d'information
Deleted: l'organisme
Deleted: l'adresse
www.iso.org/fr/members.html
Formatted: Emphasis, Font color: Black,
French (Switzerland)
© ISO 2019 – Tous droits réservés
iv
Introduction
Le présent document décrit les méthodologies de calcul des performances de freinage telles que la
distance d'arrêt, la décélération, la puissance et l'énergie pour le matériel roulant ferroviaire.
Le présent document vise à permettre à l'industrie et aux exploitants ferroviaires d'utiliser des
méthodes de calcul communes.
La série ISO 20138 est composée de deux parties complémentaires (l'ISO 20138‐1 et le présent
document).
Le présent document décrit les méthodes de calcul pas à pas destinées aux applications ferroviaires
dans tous les pays. En outre, les algorithmes permettent de comparer les résultats obtenus avec
d'autres méthodes de calcul des performances de freinage.
La méthode de calcul pas à pas repose sur une intégration numérique par intervalle de temps.
La méthode de calcul pas à pas ne peut pas être utilisée pour le freinage d’immobilisation. Le présent
document traite néanmoins un exemple de freinage d’immobilisation pour une rame automotrice, Deleted: prend
conforme à l'ISO 20138‐1.
Lors du calcul des distances d'arrêt et de ralentissement à l'aide de la méthode de calcul pas à pas, il est
prévu d'utiliser conjointement la norme ISO 20138‐1 et le présent document. Deleted: que
Deleted: soient pris en compte
© ISO 2019 – Tous droits réservés
v
PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO 20138‐2:2019(F)

Applications ferroviaires — Calcul des performances de
freinage (freinage d'arrêt, de ralentissement et
d'immobilisation) — Partie 2: Algorithmes géné
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.