Sähköradan elinkaaren arvioinnin perusteet

Abstract

Rataverkon sähköistäminen aloitettiin 1960-luvun lopulla. Verkon laajennuttua ja kaluston uudistuttua sähköstä on tullut junien pääasiallinen käyttövoima. Rataverkko ikääntyy ja altistuu erilaisille rasitustekijöille. Työssä perehdytään sähköradan eri komponentteihin ja niiden vikaantumismekanismeihin. Lisäksi selvitetään tieteellisiä lähteitä hyödyntäen erilaisia kunnonarviointimenetelmiä sähköradan komponenteille. Sähköratajärjestelmän elinkaareen vaikuttavat sähköiset, mekaaniset ja ympäristölliset rasitustekijät. Sähköratajärjestelmän komponentit ovat erilaisia ja niiden vikaantumismekanismit eroavat toisistaan. Ympäristölliset rasitustekijät ovat komponenteille yhteisiä, sillä sähkörata sijaitsee ulkona ja on alttiina erilaisille sääolosuhteille. Sähköisten rasitusten vaikutukset keskittyvät tiettyihin komponentteihin, joista muuntajat, kytkinlaitteet ja eristimet ovat keskeisimpiä sähköisten rasitusten alaisia komponentteja. Sähköinen rasitus kuluttaa komponenttien eristyksiä, kiihdyttää materiaalien vanhenemista ja voi aiheuttaa sähkövikoja, jotka vahingoittavat komponentteja. Mekaaniset rasitukset koskettavat koko järjestelmää, mutta niiden syntymekanismit poikkeavat toisistaan. Rataverkossa rasitusta aiheuttavat tuuli, lumikuormat ja liikkuva kalusto. Sähkölaitteissakin esiintyy mekaanista rasitusta, sillä muuttuva sähkövirta aiheuttaa mekaanisia voimia johtaviin rakenteisiin. Komponenttien kuntoa ja elinkaarta arvioidessa pitää huomioida jokaiselle komponentille ominaiset vikaantumismekanismit. Sähkökomponenttien kohdalla pystytään suorittamaan sähköisiä mittauksia, jotka indikoivat komponentin kuntoa. Muuntajien kohdalla keskeinen menetelmä on öljyanalyysi, jolla pystytään arvioimaan muuntajan sisäosien kuntoa. Tukirakenteissa sen sijaan hyödynnetään pääasiassa aistinvaraista arviointia sekä asentoon ja paikkaan liittyviä arviointeja. Esimerkiksi sähköratapylväiden kohdalla kallistumat ja korroosio ovat tarkkailtavia tekijöitä. Teknologinen kehitys on mahdollistanut reaaliaikaisten mittausten, lämpö- ja ultraääniteknologioiden sekä erilaisten koneoppimis- ja tekoälymallien hyödyntämisen myös sähköratajärjestelmissä. Niiden avulla pystytään tehostamaan sähköisten parametrien seurantaa, parantamaan mittausdatan hyödyntämistä ja hyödyntämään uusia menetelmiä komponenttien kunnon arvioinnissa. Työn loppuun on koottu keskeisimmät kehitysideat sähköradan kunnossapidon kehittämiseksi Väyläviraston toimesta. Niissä korostuvat muun muassa kunnossapitojärjestelmän kehittäminen, kunnossapito-ohjeiden nykyaikaistaminen ja nykyaikaisten teknologioiden käyttöönottaminen kunnossapidossa.