Raiteen absoluuttisen kallistuksen raja-arvot

Abstract

Rataverkolle tehtävissä tarkastuksissa ei huomioida tällä hetkellä raiteen kallistuksen muuttumista suunniteltuun nähden. Raiteen todellinenkin kallistus mitataan, mutta eroa suunniteltuun kallistukseen nähden ei tarkastella systemaattisesti, eikä virherajoja absoluuttiselle kallistukselle ole määritelty. Raiteen kallistus voi kuitenkin muuttua esimerkiksi erilaisten rakentamisen toimenpiteiden takia. Näin ollen olisi tärkeää pystyä arvioimaan absoluuttisen kallistuksen muutoksen vaikutuksia sekä vertaamaan todellisen ja suunnitellun kallistuksen eroa määritettyihin raja-arvoihin. Tämän työn tavoitteena on selvittää, mihin tekijöihin raiteen kallistuksella on vaikutusta. Lisäksi työssä tutkitaan, kuinka paljon absoluuttisen kallistuksen muuttuminen vaikuttaa selvinneisiin tekijöihin. Lopuksi arvioidaan, kuinka paljon raiteen kallistus voi muuttua suunnitellusta arvosta tämän tutkimuksen perusteella.

Työ jakautuu tutkimusmenetelmiltään kirjallisuusselvitykseen ja Vampire Pro- rautatiedynamiikkaohjelmistolla tehtäviin simulointeihin. Kirjallisuusselvityksen kautta saatiin tietoa liikkuvan kaluston ja radan vuorovaikutuksesta kallistuksessa sekä kallistuksen suunnittelussa huomioitavista asioista. Kirjallisuusselvityksen avulla tunnistettiin myös tekijöitä, joihin kallistus vaikuttaa ja lisäksi kallistuksen vaikutuksen merkittävyyttä voitiin arvioida tällä tutkimusmenetelmällä. Simuloinneilla saatiin tietoa kallistuksen vaikutuksesta jo kirjallisuusselvityksessäkin selvinneisiin tekijöihin. Simulointeihin voitiin ottaa mukaan useita eri ratageometrioita ja nopeuksia, kulumismuodoltaan poikkeavia pyöräprofiileja sekä ratageometriavirheitä. Simuloinneilla saatiin siis kattavaa tietoa kallistuksen vaikutuksesta useiden eri mallinnustilanteiden kautta.

Kirjallisuusselvityksessä ilmeni, että kallistuksella on vaikutusta muun muassa junaturvallisuuteen, kiskon ja pyörän kulumiseen, matkustusmukavuuteen sekä ajolangan ja virroittimen väliseen asemaan. Pääosin vaikutus on kuitenkin melko vähäinen ja esimerkiksi yksittäisillä ratageometriavirheillä on suurempi vaikutus. Tiettyjen muuttujien osalta myös muilla muutoksilla, kuten raideleveydellä tai kalustotyypillä on suurempi merkitys. Tehdyistä tutkimuksista selvisi myös, että tasapainokallistus ja kallistuksen vajaus ovat eri muuttujien kautta arvioituna parempia tilanteita kuin liikakallistus. Kirjallisuusselvityksen kautta esille nousi yksi suora absoluuttisen kallistuksen raja-arvo. Ajolangan ja virroittimen välisen aseman perusteella määritettynä kallistus voisi muuttua 26 mm suunnitellusta, riippuen muista samaan aikaan vaikuttavista muutoksista ratarakenteissa.

Työssä tehdyissä simuloinneissa saatiin selville, että kallistuksella on vaikutusta jo kirjallisuusselvityksessäkin tunnistettuihin tekijöihin. Myös simulointien tuloksista nähtiin, että vaikutus ei ole kuitenkaan kovin merkittävä. Kallistuksen suurin vaikutus kohdistuu kaluston kokemiin poikittaiskiihtyvyyksiin ja sitä kautta matkustusmukavuuteen. Myöskään kallistuksen ja muiden mallinnettujen tekijöiden yhteisvaikutus ei muodostu kriittiseksi ja suurin vaikutus kaluston sekä radan väliseen vuorovaikutukseen on yksittäisellä ratageometriavirheellä.

Raiteen absoluuttisen kallistuksen raja-arvo muodostuu liikkuvan kaluston ja sähköradan välisen toimivuuden kautta. Kirjallisuusselvityksen kautta esille noussut 26 mm raiteen kallistuksen muutos suunniteltuun nähden on määräävin arvo. Muihin tutkimuksessa huomioituihin parametreihin tämän suuruisella absoluuttisen kallistuksen muutoksella ei ole juurikaan vaikutusta. Tämän tutkimuksen pohjalta esimerkiksi poikkeustilanteessa voitaisiin siis sallia suurempikin kallistuksen muutos. Tämä koskisi kuitenkin ainoastaan tilannetta, jossa varmistetaan, että ajolangan ja virroittimen välinen asema ei muutu liikaa huomioiden virroittimen leveys tai ollaan sähköistämättömällä rataosalla.