Junakaluston ja nopeuden vaikutus muodostuvaan tärinään

Abstract

Rautatieliikenne on yksi ympäristöystävällisimmistä tavoista kuljettaa tavaroita ja henkilöitä paikasta toiseen. Ilmaston lämpenemisen ja valtioiden ympäristötavoitteiden myötä rautatiekuljetusten markkinaosuus kuljetusalalla tulee mahdollisesti kasvamaan tulevaisuudessa. Menestyäkseen kuljetusalalla junaliikenteestä täytyy tulla tehokkaampaa, joka tarkoittaisi sitä, että junien nopeuksia kasvatetaan entisestään ja tavaramääriä lisätään kuljetuksia kohden. Nämä toimenpiteet voivat kuitenkin tuoda mukanaan ympäristöhaittoja, kuten melua ja tärinää.

Tässä työssä selvitetään junakaluston ja nopeuden vaikutusta raideliikenteestä aiheutuvaan tärinään. Työ toteutettiin kirjallisuuskatsauksena ja siinä hyödynnettiin monipuolisia lähteitä, kuten VTT:n tutkimusraportteja, Liikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä, Ratahallintokeskuksen julkaisuja ja ulkomaisia artikkeleita.

Työn alussa esitellään tärinä yleisesti fysikaalisena ilmiönä eli kerrotaan, kuinka tärinä syntyy ulkoisen voiman aiheuttamana ja käsitellään hieman tärinän ominaisuuksia. Seuraavaksi tarkastellaan junan aiheuttamia kuormituksia raiteeseen ja maapohjaan, joiden seurauksena muodostuu tärinää. Tämän jälkeen työssä syvennytään siihen, kuinka tärinä etenee maassa ja mitkä maan ominaisuuksista vaikuttavat tärinän etenemiseen. Tärinän mittaamista tarkasteltaessa selvitetään ensin, minkä takia tärinää ylipäätänsä kannattaa mitata ja miten se käytännössä tapahtuu sekä millaisilla mittauskalustoilla mittaus suoritetaan.

Junakaluston vaikutusta muodostuvaan tärinään tarkastellaan kaluston muutaman keskeisen ominaisuuden osalta. Näitä ominaisuuksia ovat junan akselipaino, jousittamaton massa, kunto ja pituus. Junan nopeuden vaikutusta muodostuvaan tärinään selvitetään lähinnä Porin seudun koeajotuloksien perusteella. Lisäksi työssä tarkastellaan kahta yleistä Suomen rataverkolla liikennöivää tavaravaunua, joista toinen on suomalaisen liikenteen vaunu ja toinen itäisen liikenteen vaunu. Lopussa näiden vaunujen ominaisuuksia vertaillaan keskenään ja pohditaan, kumpi aiheuttaa mahdollisesti enemmän tärinää.

Tutkimuksessa selvisi, että junan akselipainon kasvattaminen lisää pääosin tärinähaittaa, vaikka tuloksissa voi esiintyä pientä vaihtelua paikallisten olosuhde-erojen takia. Lisäksi tutkimuksessa ilmeni, että junan kunnolla on merkittävä vaikutus junan kiskoihin kohdistamaan dynaamiseen kuormaan, jonka seurauksen aiheutuu tärinää. Tutkittaessa junan nopeuden vaikutusta muodostuvaan tärinään selvisi, että nopeuden kasvattaminen lisää tärinähaittaa, mutta se ei tapahdu täysin lineaarisesti, vaan tärinätasoihin voi vaikuttaa merkittävästi kohdekohtainen rajanopeus.