Liikkuvan kaluston aiheuttama vaakavärähtely rautatievaihteessa.
Varis, Riku Viljami (2012)
2012
Konetekniikan koulutusohjelma
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
Automaatio-, kone- ja materiaalitekniikan tiedekunta - Faculty of Automation, Mechanical and Materials Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2012-05-09
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201205221147
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201205221147
Tiivistelmä
Tässä työssä perehdytään rautatievaihteiden vaakasuuntaiseen värähtelyyn todellisen liikkuvan kaluston aiheuttaman kuormituksen johdosta. Työn keskeisimpänä tavoitteena on saada selville vaihteen kielirakenteen värähtelykäyttäytyminen, eli millä tavalla kielet liikkuvat todellisen junakuormituksen alaisena ja millaista kuormitusta nämä liikkeet aiheuttavat vaihteen rakenteissa. Näitä asioita tutkimalla päästään kiinni työn toiseen keskeiseen tavoitteeseen, eli pohtimaan värähtelystä mahdollisesti johtuvan vaihteen kriittisen aukeamisen todennäköisyyttä.
Työ tehtiin kirjallisuusselvityksenä sekä mittaamalla ja analysoimalla todellisen lii-kenteen käytössä olevan vaihteen käyttäytymistä. Kirjallisuusselvityksessä keskitytään vaihteen rakenteen esittelyyn sekä värähtelyn perusteisiin. Vaihteen värähtelyn ja siitä mahdollisesti seuraavan aukeamisen kannalta oleellisimpia vaihteen rakenneosia ovat vaihteen kielien ohella vaihteenkääntölaite ja kääntöavustin. Näistä varsinkin kääntö-avustimen jousimekanismin toiminnan syvällisempi tunteminen ja jousivoimien määrit-täminen osoittautui hyvin oleelliseksi asiaksi, arvioitaessa junakuormituksesta syntyvän värähtelyn kriittisyyttä.
Työn aikana tehdyt mittaukset toteutettiin Toijalassa sijaitsevassa turvavaihteessa. Tämä vaihde valittiin tutkimuskohteeksi, koska tässä vaihteessa sattui kymmenen tava-ravaunun suistumisonnettomuus kesällä 2009. Mittauksissa keskityttiin lähinnä vaihteen kielien siirtymien ja kielien kiinnitystangoissa vallitsevien voimien mittaamiseen. Nämä mittaukset suoritettiin aikavälillä 15.11.2011–31.11.2011. Tänä aikana saatiin tallennet-tua suuri määrä junanylityksiä niin matkustaja- kuin tavaraliikenteestäkin. Näiden mit-tausten tulosten pohjalta tehty analyysi osoittaa, että kielen siirtymät ja niistä aiheutuvat kiinnitystankojen voimat ovat todellisuudessa hyvin maltillisia. Tämä voidaan todeta vertailemalla niitä jo aikaisemmin Aalto-yliopistolla tehtyihin tutkimuksiin vaihteen kielirakenteen kriittisistä aukeamisvoimista ja -siirtymistä.
Mittauksista saadut tulokset eivät kuitenkaan tarkoita sitä, ettei vaihteen lukitus voi missään tilanteessa aueta värähtelyn johdosta. Tietyt harvoin esiintyvät viat radan tai kaluston rakenteessa voivat aiheuttaa kieliin huomattavia kuormituslisiä verrattuna tässä työssä mitattuun kuormitukseen. Näiden kuormituksien alaisena vaihteen toiminta saat-taa häiriintyä.
Työ tehtiin kirjallisuusselvityksenä sekä mittaamalla ja analysoimalla todellisen lii-kenteen käytössä olevan vaihteen käyttäytymistä. Kirjallisuusselvityksessä keskitytään vaihteen rakenteen esittelyyn sekä värähtelyn perusteisiin. Vaihteen värähtelyn ja siitä mahdollisesti seuraavan aukeamisen kannalta oleellisimpia vaihteen rakenneosia ovat vaihteen kielien ohella vaihteenkääntölaite ja kääntöavustin. Näistä varsinkin kääntö-avustimen jousimekanismin toiminnan syvällisempi tunteminen ja jousivoimien määrit-täminen osoittautui hyvin oleelliseksi asiaksi, arvioitaessa junakuormituksesta syntyvän värähtelyn kriittisyyttä.
Työn aikana tehdyt mittaukset toteutettiin Toijalassa sijaitsevassa turvavaihteessa. Tämä vaihde valittiin tutkimuskohteeksi, koska tässä vaihteessa sattui kymmenen tava-ravaunun suistumisonnettomuus kesällä 2009. Mittauksissa keskityttiin lähinnä vaihteen kielien siirtymien ja kielien kiinnitystangoissa vallitsevien voimien mittaamiseen. Nämä mittaukset suoritettiin aikavälillä 15.11.2011–31.11.2011. Tänä aikana saatiin tallennet-tua suuri määrä junanylityksiä niin matkustaja- kuin tavaraliikenteestäkin. Näiden mit-tausten tulosten pohjalta tehty analyysi osoittaa, että kielen siirtymät ja niistä aiheutuvat kiinnitystankojen voimat ovat todellisuudessa hyvin maltillisia. Tämä voidaan todeta vertailemalla niitä jo aikaisemmin Aalto-yliopistolla tehtyihin tutkimuksiin vaihteen kielirakenteen kriittisistä aukeamisvoimista ja -siirtymistä.
Mittauksista saadut tulokset eivät kuitenkaan tarkoita sitä, ettei vaihteen lukitus voi missään tilanteessa aueta värähtelyn johdosta. Tietyt harvoin esiintyvät viat radan tai kaluston rakenteessa voivat aiheuttaa kieliin huomattavia kuormituslisiä verrattuna tässä työssä mitattuun kuormitukseen. Näiden kuormituksien alaisena vaihteen toiminta saat-taa häiriintyä.