Raidesepelin lentäminen

Abstract

Tukikerros on radan tasaisuuden ja käytettävyyden kannalta tärkeä rakenneosa, joka koostuu yleensä raidesepelistä. Tässä työssä tutkitaan raidesepelin lentämistä eli erityisesti suurnopeusradoilla havaittua ilmiötä, jossa raidesepeli irtoaa tukikerroksesta ja lentää ilmaan. Työn tavoitteena on selvittää, mitkä tekijät vaikuttavat raidesepelin lentämiseen, mitä seurauksia lentämisellä on sekä miten lentämistä voidaan estää. Työ toteutettiin kirjallisuustutkimuksena. Työssä esitellään ensin radan rakenne ja tarkemmin tukikerros, sitten suurnopeusrata ja tämän jälkeen sepelin lentämiseen vaikuttavat tekijät sekä lentämisen vaikutukset ja estäminen. Radan rakennekerrokset jaetaan alus- ja päällysrakenteeseen. Päällysrakenne muodostuu tukikerroksesta ja raiteesta. Ratapölkyt on upotettu tukikerrokseen, jonka tärkeimmät tehtävät ovat raiteen tukeminen ja pölkyiltä välittyvien kuormien jakaminen alempien rakennekerrosten sallimalle tasolle. Lisäksi tukikerros auttaa esimerkiksi kuivatuksessa. Tukikerroksessa käytettävän raidesepelin raekoko d/D on 31,5/63 mm tai 31,5/50 mm. Raidesepelin geometrisia ja mekaanisia ominaisuuksia koskevat laatuvaatimukset perustuvat Suomessa standardiin SFS-EN 13450. Suurnopeusradoiksi määritellään uudet radat, joilla liikennöintinopeus on yleensä vähintään 250 km/h, sekä suurnopeusjunille parannetut radat, joilla liikennöintinopeus on vähintään 200 km/h. Suurnopeusradoilla sepeliraiteen lisäksi yleinen rakenneratkaisu on kiintoraide, jossa pölkyt on upotettu betonilaattaan. Raidesepelin lentämiseen vaikuttavia tekijöitä ovat junan ilmavirrasta aiheutuvat aerodynaamiset voimat sekä junakuormasta aiheutuvat mekaaniset voimat. Mekaaniset voimat saavat sepelirakeet värähtelemään ja irtoamaan toisistaan. Aerodynaamiset voimat liikuttavat rakeita pituus- ja pystysuunnassa. Aerodynaamisten voimien suuruuteen vaikuttaa eniten junan nopeus, ja lentämisriski syntyy nopeuden ollessa vähintään 260–300 km/h. Lisäksi aerodynaamisiin voimiin vaikuttavat kaluston ominaisuudet sekä ympäristö, kuten tunnelit. Lumi ja jää aiheuttavat lentämistä pienemmilläkin nopeuksilla, kun jääkappaleita putoaa kaluston pohjasta tukikerrokseen. Sepelin ominaisuudet, kuten raekoko ja -muoto, vaikuttavat lentämisen todennäköisyyteen. Lentävä sepeli saattaa vahingoittaa ihmisiä, kalustoa, rataa tai läheisiä rakenteita. Lentämisen mahdollisia vaikutuksia kunnossapitotarpeeseen ja sepelin hienontumiseen ei tunneta. Lentämistä voidaan estää esimerkiksi käyttämällä kiintoraidetta tai aerodynaamisia voimia vähentäviä ratapölkkyjä, madaltamalla nopeusrajoitusta erityisesti lumisella säällä, madaltamalla sepeliprofiilia, lakaisemalla sepeli pölkkyjen päältä, pussittamalla sepeli tai rajoittamalla sen raekokoa ja -muotoa.