Rapport från elevarbetet. Pdf, 1Mb, nytt fönster

Rapport från elevarbetet. Pdf, 1Mb, nytt fönster

PROJEKTARBETE
UPPGRADERING TILL STAX 25 TON, STVM 8 TON
HARAHOLMSSPÅRET, PITEÅ
Lernia YH järnvägsprojektör
Tomas Skarin
Peter Öhlund
1
FÖRORD
Detta arbete har genomförts som en del i Lernias utbildningspaket för blivande
järnvägsprojektörer. I samband med lärande i arbete (LIA) perioden som utförts hos Strukton
Rail har vi fått i uppdrag att studera olika alternativa förslag till en bärighetsförbättring på
Haraholmsspåret , som går mellan växel 122 Pitholmen till Haraholmens djuphamn.
Arbetet har bedrivits i samarbete med representanter från Piteå Hamn AB, Piteå Kommun,
Trafikverket och Strukton Rail
Vi vill rikta ett stort tack till vår handledare, Lars Wikström, Piteå Hamn AB. Tack för att du
tagit dig tid och gett oss möjligheten att skriva detta projektarbete. Tack alla på Strukton Rail
för tiden vi fick vara på LIA hos er.
Det var lärorikt och nyttigt för vår utbildning och detta projektarbete.
Piteå november 2013
2
Definitioner och förkortningar
Banöverbyggnad:
Spåröverbyggnad, det vill säga spåranläggning innehållande räl, befästning, mellanlägg,
isolator, sliper, växlar, isolerskarvar, övriga skarvar och övre ballastlager (ca 30 cm under
slipers underkant), se figur 4.
BV 50:
Rältyp 50 kilo per meter.
BVK:
Banverket Verksamhetssystemet Kompletterande – Föreskrifter.
BVS:
Banverket Verksamhetssystemet Standard – Föreskrifter.
C/C:
Ett avstånd som mäts center till center, till exempel mitten på sliper till mitten på sliper.
Kurvradie:
Ett linjeföringsmått hur tvär en kurva är
LIA:
Lärande i arbete.
MUR:
Markteknisk undersökning.
OFP:
Oförstörande Provning, t ex ultraljudsbesiktning av räl, i avsikt att finna sprickor.
SJ 41/43:
Rältyp 41 eller 43 kilo per meter.
Skarvspår:
Räl som inte är sammansvetsad utan skarvad med skarvjärn, äldre variant av järnvägsspår.
Längden på rälerna är maximalt 38 meter, normallängd är 20 meter, se figur 2.
Solkurva:
Den utbuktningen av spåret från dess projekterade och byggda läge, som kan uppstå när den
under en varm dag utvidgar sig på längden. Detta ger påfrestningar på rälsbefästningar och
risk för att ballasten som håller sliprarna ger vika, vilket gör att rälen knäcks ut.
Sperry mätvagn:
Mätvagn som mäter räl med ultraljud för att hitta sprickor. Används vid OFP.
Spm:
Spårmeter, måttenhet för spårlängd, mäts i meter.
3
Strix mätvagn:
Banverkets mätvagn som mäter t ex spårläge, rälsprofil, ojämnheter och rälsslitage.
STAX:
Största Tillåtna Axellast, det vill säga största tillåtna belastning per axel, på järnvägsfordonets
axlar, på banan. Mäts i ton, se figur 3.
STH:
Största tillåtna hastighet.
STVM:
Största Tillåtna Vikt per Meter, största tillåtna vikt per meter bana, beräknas som produkten av
järnvägsfordonets bruttovikt dividerat med fordonets längd över buffertarna. Mäts i ton.
4
SAMMANFATTNING
I Lernias Yrkeshögskoleutbildning för Järnvägsprojektörer ingår det att skriva ett
projektarbete om ett problem eller projekt som rör järnvägen så att lärdomar från utbildningen
kommer på plats.
Spåret ägs och förvaltas av Piteå Kommun och är 8720 m långt och har en största tillåtna
axellast (STAX) 22,5 ton samt största tillåtna vikt per meter (STVM) 6,4 ton.
Projektarbetets uppdragsgivare är Piteå Hamn AB på uppdrag av Piteå Kommun.
Resultatet av rapporten bygger på intervjuer med underhållspersonal på Strukton Rail,
intervjuer och korrenspondens med avdelningen för spårsystem på Trafikverket och
okulärbesiktning av spåret.
I detta projektarbete utreds vilka förutsättningar som krävs för att uppnå STAX 25 ton samt
STVM 8 ton. Uppdraget har bestått av tre alternativa lösningar till att uppgradera
Haraholmsspåret, se tabell 1
-
Alternativ 1. I enlighet med Trafikverkets rekommendationer.
Alternativ 2. Alternativ lösning med samråd efter trafikala förutsättningar
Alternativ 3. Nollalternativ
Av dessa tre alternativ rekommenderas alternativ 2 ”Alternativ lösning med samråd efter
trafikala förutsättningar”. Alternativ 2 är mer kostnadseffektivt än alternativ 1 då kostnaden är
9 MSEK mindre och då erhålls samtidigt en lika hög trafikal säkerhetsfunktion.
SAMLAD BEDÖMNING Alternativ 1 Alternativ 2 Alternativ 3
Funktion
God
God
Negativ
Säkerhet
God
God
Negativ
STAX 25 STVM 8
Ja
Ja
Nej
Ekonomi
22 MSEK
13 MSEK
0 MSEK
Tabell 1 jämförelse alternativa lösningar
5
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
FÖRORD .................................................................................................................................... 1
Definitioner och förkortningar ............................................................................................... 2
SAMMANFATTNING ............................................................................................................... 4
INNEHÅLLSFÖRTECKNING ................................................................................................. 5
1
INLEDNING ...................................................................................................................... 6
1.1
Bakgrund .................................................................................................................... 6
1.1.1 Framtida kapacitetskrav ......................................................................................... 7
1.2
Syfte och mål .............................................................................................................. 7
1.3
Frågeställning ............................................................................................................. 7
2
METOD .............................................................................................................................. 8
2.1.1 Intervjuer ................................................................................................................ 8
2.1.2 Okulär besiktning och besiktningsprotokoll .......................................................... 8
2.1.3 Skillnad mellan rälsorter ........................................................................................ 8
2.1.4 Litteraturstudie ....................................................................................................... 9
2.2
Avgränsningar ............................................................................................................ 9
3
INFRASTRUKTURELLT NULÄGE .............................................................................. 10
3.1
Slipers ....................................................................................................................... 10
3.2
Räl ............................................................................................................................ 10
3.3
Rälsbefästning .......................................................................................................... 10
4
INFRASTRUKTURELLA ÅTGÄRDER ........................................................................ 11
4.1.1 Slipers - Trafikverkets rekommendationer ........................................................... 11
4.1.2 Slipers – Trafikala åtgärder .................................................................................. 11
4.2.1 Räl – Trafikverkets rekommendationer ................................................................ 11
4.2.2 Räl – Trafikala åtgärder ........................................................................................ 12
4.3.1 Rälsbefästning – Trafikverkets rekommendationer .............................................. 12
4.3.2 Rälsbefästning – Trafikala åtgärder ...................................................................... 12
4.5
Ballast på banöverbyggnaden – Generella åtgärder ................................................. 13
4.6
Vegetation – Generella åtgärder ............................................................................... 13
4.7
Branschutlåtande angående infrastrukturella åtgärder ............................................. 14
4.7.1 Strukton Rail......................................................................................................... 14
4.7.2 Trafikverket .......................................................................................................... 14
5
ÅTGÄRSALTERNATIV ................................................................................................. 15
5.1
Alternativ 1 – I enlighet med Trafikverkets rekommendationer ............................. 15
5.2
Alternativ 2 – Alternativ lösning med samråd efter trafikala förutsättningar .......... 15
5.3
Alternativ 3 – Nollalternativ .................................................................................... 16
6
SLUTSATS....................................................................................................................... 17
7
REFERENSER ................................................................................................................. 18
BILAGA 1 - Okulär genomgång av Haraholmsspåret ............................................................. 19
BILAGA 2 – Åtgärder alternativ lösning ................................................................................. 20
BILAGA 3 – Kostnadskalkyler ................................................................................................ 21
BILAGA 4 Teknisk beskrivning............................................................................................... 21
SKARVSPÅR ....................................................................................................................... 22
SLIPERS .............................................................................................................................. 23
RÄL ...................................................................................................................................... 24
RÄLSBEFÄSTNING ........................................................................................................... 24
6
1
INLEDNING
1.1
Bakgrund
Haraholmsspåret är ett 8 720 meter långt enkelspår som går mellan växel 122 cirka 5
kilometer söder om Piteå Centrum till Piteå djuphamn, se figur 1, det ägs och förvaltas av
Piteå Kommun. Spåret byggdes 1973 som skarvspår och var ett arbetsmarknadsstyrelseprojekt
där Piteå Kommun och arbetsmarknadsstyrelsen byggde och bekostade spåret. Eftersom
spåret ägs av Piteå kommun och inte av Trafikverket så betecknas spåret som industrispår och
berörs då inte av dess rekommendationer.
Enligt Trafikverket så ökar godstrafiken med tåg i Sverige och därför vill Piteå Kommun öka
tillgängligheten för godståg till Piteå Hamn, som i dagsläget trafikeras av ett till fyra tågset
per dag sju dagar i veckan, totalt 100 000 brutto ton per år. Spåret är inte elektrifierat vilket
innebär att tågen trafikeras av diesellok och har en största tillåtna hastighet (STH) på 30 km/h.
Parallellt med arbetet med denna rapport pågår arbeten med att elektrifiera spåret. Syftet med
det arbetet är att göra hela sträckan elektrifierad för att kunna köra el-tåg på spåret.
Piteåbanan som är en del av stambanan genom övre norrland, banan är belägen mellan Älsbyn
och Piteå. Detta är det enda järnvägsspåret som är anslutet till Haraholmsspåret och har en
STAX på 25 ton samt STVM är 8,0 ton och är elektrifierad. Haraholmsspårets STAX är 22,5
ton, STVM är 6,4 ton.
Figur 1, Haraholmsspårets sträckning
7
1.1.1 Framtida kapacitetskrav
I framtiden kan det vara möjligt att uppgradera spåret mot Haraholmen till STAX 30 och
STVM 12,0. Dels för en möjlig gruvdrift i Laver utanför Älvsbyn då Piteå Hamn blir
närmaste hamn. Dels för en eventuell blivande Norrbotniabana som kommer att anpassas för
STAX 30 och STVM 12,0. Dessa två projekt är eventualiteter och eftersom det i dagsläget är
mer än 10 år bort för en eventuell Norrbotniabana så bör det inte ta hänsyn till en sådan
eventualitet, däremot är gruvdrift i Laver mer aktuell i dagsläget och det bör följas vad
Boliden har för intentioner och vart de vill ha sin utskeppningshamn.
Farligt gods kan även vara aktuellt i en framtid att transportera farligt gods från Piteå, till
exempel från SunPine Talldiesel fabrik, då bör det betänkas att ny bebyggelse avrådes vara
närmre än ca 30 meter från järnvägen och även undvika avstånd som understiger 200 meter
enligt Transportstyrelsen och räddningstjänstens rekommendationer, detta berör ej denna
rapport mer eftersom det inte hör till rapportens syfte.
1.2
Syfte och mål
Denna rapport har som syfte att:
 Ta fram och utreda vilka byggnadskostnader som krävs för att höja STAX till 25 från
22,5 och STVM från 6,4 till 8,0.
 Klargöra vilka krav som ställs från Trafikverket för att höja STAX från 22,5 till 25 och
STVM från 6,4 till 8,0.
 Målet är att föreslå det mest lämpade alternativet för en uppgradering till STAX 25
och STVM 8,0.
1.3
Frågeställning
 Vilken banöverbyggnad krävs för STAX 25 ton samt STVM 8,0 ton?
 Vilka åtgärder krävs enligt Trafikverkets rekommendationer för att uppnå STAX 25
och STVM 8,0?
 Vilka rältyper är spåret byggt av?
8
2
METOD
Metod som ligger till grund för faktainsamling, kalkyl och analys bygger på intervjuer, egna
besiktningar av spåret. metodik för att identifiera befintlig anläggningsmassa, främst olika
rälsmodeller samt litteraturstudier.
2.1.1 Intervjuer
Via intervjuer, korrenspondens, besiktningsprotokoll och möten med underhållspersonal på
Strukton Rail, konsulter på Vectura, besiktningsunderlag från Infranord och personal på
spårsystemavdelningen på Trafikverket, har grundläggande fakta samlats in. Telefonmöten
och e-post korrenspondens har skett med konsulter på Vectura samt personal på
spårsystemavdelningen på Trafikverket. Med underhållspersonalen på Strukton Rail så har
intervjuer och möten hållits för att få deras uppfattning om vad som behöver göras.
2.1.2 Okulär besiktning och besiktningsprotokoll
Under tre tillfällen har banöverbyggnaden okulärt besiktats som en del av metoden i
uppdraget. Underhållspersonal på Strukton Rail har informerat om vad som gäller vid
besiktningar av banöverbyggnad. Under de okulära besiktningarna så har mätning av skarvar
mellan rälerna och avstånd mellan slipers enligt BVH 807.30 utförts, kraven från BVF 807.2
har även beaktats. Kontroll av skarvar i skarvspår har utförts med 1 meterslinjal med
skjutmått vilket kontrollerar nedstukning av skarvarna i spåret enligt BVH 807.30.
2.1.3 Skillnad mellan rälsorter
För att skilja på rälsorterna SJ41, SJ43 och BV50 räl, har BVF 524.1, RÄLER – Krav på nya
och begagnade använts. BV50 räl har en högre profil än SJ41/43 räl vilket kan ses okulärt.
En metod som användes för att bestämma skillnaden vid SJ41 eller SJ43 räl, då användes en
rätvinklad kloss som trycktes mot rälslivet, för att se om det var SJ41 eller SJ43 räl, då
skillnaden mellan dessa då kan upptäckas efter som SJ41 räl har ett rakt rälsliv och SJ43 räl
har ett konkavt rälsliv. En annan skillnad kan ses med okulär kontroll på avstånden mellan
hålen på rälsskarvjärnen. Skillnad mellan dessa räler kan observeras på dessa två rälsprofiler.
Se Figur 2 och 3.
Figur 2, SJ 41 räl
Figur 3, SJ 43 räl
9
2.1.4 Litteraturstudie
För att få en djupare insikt i frågeställningen så har en litteraturstudie gjorts av Banverkets
föreskrifter gällande skarvspår, underhåll, underhållsbesiktning och linjeklassning. Övrig
litteratur som använts är Järnvägsteknik (ISBN 978-91-47-08525-5) och liknande rapporter av
Vectura där en teknisk utredning för att höja från STAX 22,5 och STVM 6,4 till STAX 25
STVM 8,0 gjorts. Denna har gjorts i södra Sverige där banans egenskaper påminner om
Haraholmsspåret.
I syfte att beskriva anläggningsmassan och dess beskaffenhet har en markteknisk
undersökning (MUR) använts, Geoteknik för elektrifiering av Haraholmsspåret utförd av
Tyréns.
2.2
Avgränsningar
Rapporten kommer inte att beröra Banunderbyggnad, se figur 4, och dräneringar såsom
vägtrummor eller dikningar. Rapporten kommer att fokusera på vad som är viktigast för att
kunna höja STAX från 22,5 ton till 25 och STVM från 6,4 till 8,0 med endast fokus på
banöverbyggnad, slipers, ballast, räl och befästningar. Enligt den marktekniska undersökning
som utförts finns inga geotekniska problem.
Figur 4, banöverbyggnad och banunderbyggnad.
En framtida elektrifiering av Haraholmsspåret kommer ej att beröras.
10
3
INFRASTRUKTURELLT NULÄGE
Baserat på metodiken i kapitel 2 har följande dokumentation av det infrastrukturella nuläget
gjorts gällande räler, sliprar, befästningar, ballast och vegetation. Tekniska beskrivningar över
banöverbyggnadens olika delar finns i bilaga 4. I bilaga 1 finns en detaljerad beskrivning av
spårets beskaffenhet.
3.1
Slipers
Spåret består av 460 spårmeter (spm) betongslipers varav 25 % dåliga och 8252 spm träslipers
varav cirka 40 % är dåliga.
3.2
Räl
Spåret består av 630 spm BV50 räl och 8082 spm SJ43 räl.
3.3
Rälsbefästning
Spåret består av 460 spm hambobefästning, 4110 spm heybackbefästning och 4142 spm
spikbefästning.
11
4
INFRASTRUKTURELLA ÅTGÄRDER
Baserat på metodiken i kapitel 2 har följande förbättringar iakttagits gällande räler, sliprar,
befästningar, ballast och vegetation. Tekniska beskrivningar över banöverbyggnadens olika
delar finns i bilaga 4.
4.1.1 Slipers - Trafikverkets rekommendationer
För att klara av STAX 25 ton och STVM 8,0 ton så krävs enligt BVK 2006.005 center till
center (c/c) på slipers ≤ 750 mm i avstånd mellan slipers. Slipersavstånd mellan slipers skall följa
BVK 2006.005 på c/c ≤ 750 mm vid rakspår. I kurvor skall avstånd mellan slipers vara c/c 600 mm.
Slipers som ska användas skall följa föreskrifterna i BVS 1586.15 Kap 7.1.3.
Enligt bilaga 3 Trafikverket kalkyl, så behövs 5600 stycken slipers att bytas ut.
”Nya furu, -ek eller boksliprar ska användas. Vid återanvändning av begagnade sliprar ska furu-, ekeller boksliprar användas. Krav på miljösäkrad slipershantering enligt BVH 809.1.
I plankorsningar är det tillåtet att använda betongsliprar enligt avsnitt 7.1.20.
Sliprar av furu är tryckimpregnerade med kreosot. Nya sliprar av ek är oimpregnerade.”
4.1.2 Slipers – Trafikala åtgärder
Spåret består av betongslipers och träslipers. Enligt bilaga 1 framgår skicket på träsliprarna
och betongsliprarna. I bilaga 2 framgår var på spåret byten ska ske. Betongsliprarna ska även
bytas ut eftersom på ett industrispår är träsliprar att föredra på grund av att återställningstiden
är mindre, dessutom är skicket på dessa betongslipers undermåliga. Enligt bilaga 3 Åtgärder
alternativ lösning så behövs det 7833 stycken nya furuslipers, med ett avstånd på c/c 600 mm
(utsatta lägen/kurvor) och c/c 650 mm (rakspår)
4.2.1 Räl – Trafikverkets rekommendationer
För att klara av STAX 25 ton och STVM 8,0 ton så krävs enligt BVK 2006.005 minst en
SJ41/43 räl för att kunna köra med sth 40 km/h. Spåret är till största delen SJ43 räl och har på
vissa ställen BV50 räl (0+0 till 0+490 och 8+130 till 8+200).
Enligt BVS 1586.15 kap 7.2.1 får ej SJ43 räl användas vid STAX 25 och STVM 8,0 ton.
Däremot vid BVK 2006.005 så kan SJ43 räl användas för STAX 25 och STVM 8,0 ton, sth 40
km/h.
SJ43 räl tillverkas ej längre så Trafikverkets rekommendation är att byta ut all SJ43 räl till
BV50 räl, enligt bilaga 3 Trafikverket kalkyl.
12
4.2.2 Räl – Trafikala åtgärder
Rälen är skadad på några ställen, men inte såpass att det är rälsbrott. Däremot föreligger det
ett behov av att göra en OFP på rälen så bedömning kan göras om hur lång kvarstående
livslängd den har. Ingen ultraljudsundersökning har gjorts för att hitta sprickor i rälsen, vilket
också bör göras inom en snar framtid.
Efter okulär besiktning av räl framkom det att det finns sprickor i skarvjärn [figur 5], samt
sprickor på rälshuvudet och förslitningsskador på rälshuvuden. Vid gamla och befintliga
väg/snöskoterövergångar märks snöskotrarnas framfart på vintern [figur 6]. Dessa brister skall
åtgärdas och finns även med i besiktningsprotokoll.
[figur 5] Spricka i skarvjärn,
rödmarkerad av besiktningsman.
[figur 6] gammal övergång för snöskotrar sliter på räls
Efter samråd och intervjuer med underhållspersonal och konsulter så ska det bytas 1241
spårmeter räl, se bilaga 3, Åtgärder med alternativ lösning. På utsatta spårlägen ska rälsen
bytas ut.
4.3.1 Rälsbefästning – Trafikverkets rekommendationer
Enligt BVS 1586.15 så ska rälsbefästningen vara rälsspik med underläggsplatta eller
Heyback. Nednötningen i befästningszonen får maximalt vara 10 mm och att
slipersskruvar/rälsspikars infästning är utan anmärkning. Trafikverket rekommenderar att man
ska byta befästning vid slipersbyte.
Hambobefästningen är enligt Trafikverket en utdömd befästning och bör bytas ut.
4.3.2 Rälsbefästning – Trafikala åtgärder
Rälsbefästningarna på banan är till stor del (50%) rälsspik [figur 7].
Befintliga befästningar är spikbefästningar med underläggsplatta, vilket inte är att föredra,
dessa befästningar är utsatt på stor del av spåret. Spikbefästningarna är även på stora delar av
banan ur funktion det vill säga, spiken i befästningen har släppt och då fyller befästningarna ej
sin funktion det vill säga att hindra rälsvandring och bibehålla spårvidden på banan.
Där rälsbefästning är utbytt till Heyback [figur 8] så håller banan högre kvalitet. Heyback har
en högre hållfasthet jämfört med spikbefästning. Heybackbefästningen har 15 kN/m mot
13
Rälsspikens 0,1 kN/m i längsgående riktning. För att uppnå trafikala behov ska alla sträckor
med rälspik bytas ut till Heybackbefästning. Då betongslipers ska bytas ut till träslipers
kommer Hambobefästningen [figur 9], vilken är en utdömd befästning, på dess sträcka bytas
ut mot Heybackbefästning.
[figur 7] Spikbefästning
[figur 8] Heybackbefästning
[figur 9] Hambobefästning
4.5
Ballast på banöverbyggnaden – Generella åtgärder
På större delen av spåret består banöverbyggnaden av grusballast och på ett fåtal platser av
makadamballast, efter okulär besiktning framkommer att ballasten behöver kompletteras på
vissa sträckor.
4.6
Vegetation – Generella åtgärder
Efter hela spåret finns det rikligt med vegetation (gräs, sly och buskar) i spåret. Enligt senaste
besiktningsrapport från Infranord så ska detta ha åtgärdats inom ett år. Vegetation bör
framgent hållas borta bättre än det gjorts tidigare eftersom vegetationen bryter ner
banöverbyggnaden fortare.
14
4.7
Branschutlåtande angående infrastrukturella åtgärder
Intervjuer har skett med lämpliga branschexperter som lämnat sina bedömningar av spåret.
4.7.1 Strukton Rail
Efter möten och samtal med underhållspersonal på Strukton Rail, vilka har
underhållskontraktet på spåret, är det unisont från dem; någonting måste göras åt
banöverbyggnaden för att undvika urspårning. Spårviddshållare är placerade efter spåret på ett
par platser, vilket är en temporär lösning som visar på brister i banöverbyggnaden. Det
positiva med spåret är att det ligger på en sandbank och därför underlättar det
underhållsarbeten.
4.7.2 Trafikverket
Korrespondens och telefonmöten har skett med personal på Trafikverkets
spårsystemavdelning. Spårsystemavdelningen anser att det är viktigt att kontrollera hela
banöverbyggnaden och rekommenderar förtätning av slipers för att minska slitage och
nedbrytningshastigheten på banöverbyggnaden.
Trafikverkets spårsystemavdelning rekommenderade också en titt på hur järnvägsspåren i
USA ser ut; Skarvspår med slipers som ligger tätare än i Sverige, spikbefästning med långa
underläggsplattor för att jämna ut krafterna från räls till slipers. I USA kör de långsamma och
STAX 35 för godstrafiken. Där är järnvägsspåren en jämbördig konkurrent till lastbilstrafiken
på många avseenden.
15
5
ÅTGÄRSALTERNATIV
Med stöd och råd från spårsystemavdelningen på Trafikverket har följande alternativ tagits
fram, de olika alternativen skall ses som en riktlinje om vad som bör göras på spåret.
Åtgärderna är kalkylerade i bifogad kalkyl, se bilaga 3.
5.1
Alternativ 1 – I enlighet med Trafikverkets rekommendationer
Vid upprustning av befintligt spår för att höja STAX från 22,5 till 25 samt STVM från 6,4 till
8,0 (Linjeklass E4) används BVK 2006.005 samt BVS 1586.15. I denna kan man i kap 6 finna
vad som krävs för ett sådant spår:
Rälprofil: BV50
Sliper: Trä och betong.
Slipersavstånd: c/c ≤ 750 mm rakspår och kurvor med radie > 600 meter c/c 600 mm.
Befästning: Heyback, Hambo
Detta alternativ innefattar:
 Utbyte av alla slipers på sträckorna km 0+515 → 0+720, km 2+800 → 6+220, km
8+200 → 8+720 = 4145 spårmeter.
 All SJ 43 räl byts ut till BV50 räl = cirka 8000 spårmeter.
Uppskattad kostnad 22 MSEK enligt bilaga 3.
5.2 Alternativ 2 – Alternativ lösning med samråd efter trafikala
förutsättningar
Efter samtal med Strukton Rail under LIA period och representanter från Trafikverkets
spårsystem avdelning i Borlänge samt efter att ha okulärt besiktat spåret tre gånger så har
följande alternativ arbetats fram.
Rälprofil: SJ43 och BV50
Sliper: Trä
Slipersavstånd: c/c ≤ 650 mm och kurvor med radie > 600 meter c/c 600 mm.
Befästning: Heyback
 Utbyte av alla slipers på sträckorna km 0+25 → 0+725, km 2+760 → 6+204, km
8+174 → 8+720.
 Utbyte av alla spik och Hambobefästningar till Heybackbefästningar vid slipersbyte.
 Revision på rälen över hela sträckan, ultraljudsbesiktning.
 Grusballast/makadamballast bör kompletteras på vissa delar av sträckan.
 Uppskattad längd på utbytt räl är 1240 spårmeter.
 Förstärka befintlig järnvägsbank på sektion km 8+200 → 8+700
Uppskattad kostnad 13 MSEK enligt bilaga 3.
16
5.3
Alternativ 3 – Nollalternativ
Sista alternativet är att inte göra några förändringar alls av banan. Detta medför risk för
urspårningar samt minskat förtroende från operatörer att trafikera Haraholmsspåret och
därefter nedläggning av spår.
− Spårtyp: Skarvspår
− Rälprofil: SJ43 och BV50
− Sliper: Trä och betong
− Slipersavstånd: c/c 600 till 900 mm
− Befästning: Spik, Heyback och Hambo
Inga åtgärder, endast lagning av akuta och andra underhållsproblem. Detta gör att STAX 25
ton ej kommer att uppnås.
17
6
SLUTSATS
Denna rapport har som syfte att ta fram och utreda vilka byggnadsåtgärder som krävs för att
höja STAX från 22,5 till 25 STVM från 6,4 till 8,0.
För att uppnå dom trafikala behoven för STAX 25 och STVM 8,0 rekommenderas alternativ
2.
-
-
-
Byta ut slipers över utvalda sträckor, totalt 4644 spårmeter slipersbyte med c/c 650
mm, c/c 600 mm vid kurvor med radie > 600 meter c/c 600 mm. Detta betyder att ca
7800 nya slipers ska sättas ut med ny befästning med tillbehör
I samband med slipersbyte använda sig av nya heybackbefästningar på de nya
sliprarna, eftersom spikbefästningarna inte har samma hållfasthet som heyback
befästningarna.
Besikta hela spåret med ultraljudsmätvagn (sperry rail) eller liknande metod för att
identifiera dålig SJ43/BV50 räl som inte klarar av rälsprofilkraven.
Byta ut räls över sträckor där rälsen inte klarar av rälsprofilkraven, önskvärt är att byta
ut den SJ43 rälen till BV50 räl, förslagsvis på sammanhängande sträckor.
Ballastkomplettering där slipers ej till fullo på sidor är täckt av ballast.
Trafikverkets krav, allt enligt förslag 2, står i BVK 2006.005 för hur ett spår ska vara för att
uppnå STAX 25 ton och STVM 8,0 ton, enligt denna räcker det med c/c 750 mm samt SJ43
räl eller föredragsvis BV50 räl.
Nackdelen med denna konstruktion är att sliprarna har stort avstånd mellan varandra och då
blir belastningen tyngre på varje enskild slipers, samtidigt som den blir dyrare i och med att
rälen bör bytas ut och att spikbefästningar kan användas, vilka inte har samma hållfasthet som
Heybackbefästningar. Därför är det att föredra att ha c/c 650 mm samt Heybackbefästningar
för att ge spåret bättre hållfasthet.
Det bakomliggande syftet med rapporten var att göra spåret kompatibelt med Piteåbanan
vilken har STAX 25 ton och STVM 8,0 ton. Detta för att göra det mer attraktivt för
närliggande industrier att använda sig av järnvägstransporter istället för lastbilstransporter och
därigenom skapa miljövinster.
Under tiden för projektarbetet framkom att Haraholmsspåret påminner mycket om
godsjärnvägarna i USA, där används låga hastigheter, skarvspår och spikbefästning, vilket gör
att kostnaden reduceras i underhåll och nybyggnationer. Skillnaden är att det i USA är väldigt
täta slipersavstånd och då kör de på STAX 35, just på grund av de täta slipersavstånden. Detta
har visat sig vara ekonomiskt lönsamt på den amerikanska transportmarknaden men inte än på
den europeiska marknaden där godstrafiken får stryka på foten mot persontrafiken.
18
7
REFERENSER
Bilder
Peter Öhlund
Underhållsarbetare och arbetsledare
Strukton Rail AB
Johan Gunnarsson
Trafikverket, spårsystem
Erik Lindberg
Trafikverket, trafiksäkerhetsenheten
Lars Wikström
Piteå Hamn AB
Besiktningsprotokoll Haraholmsspåret 2013
Infranord
Litteratur:
BVK 2006.005 - Tillåtna hastigheter för trafik med 25 tons axellast, spårstandard för banor i
linjeklass E4, Johan Gunnarsson
BVS 1586.15 – Skarvspår, Johan Gunnarsson
BVH 807.30 – Underhållsbesiktning av banöverbyggnad, Magnus Westerberg
Infrastrukturella och trafikala förutsättningar för malmtransporter i stråket Öxnered –
Brofjordens hamn
Vectura Consulting AB
Järnvägsteknik, ISBN 978-91-47-08525-5, Michael Åhström
19
BILAGA 1 - Okulär genomgång av Haraholmsspåret
20
BILAGA 2 – Åtgärder alternativ lösning
21
BILAGA 3 – Kostnadskalkyler
22
BILAGA 4 Teknisk beskrivning
SKARVSPÅR
I ett skarvspår kopplas rälerna samman med skruvförband enligt figur 1 nedan. Detta förband
kallas allmänt för öppen rälsskarv. I skarven hålls rälerna samman av rälsskarvjärn och
rälsskarvskruv med mutter och fjäderring. För att ge utrymme för de rörelser i rälerna som
orsakas av temperaturvariationer byggs skarvspår med en skarvöppning. Trafikverkets
skarvkonstruktioner medger en maximal skarvöppning på 20 mm och kan variera mellan 0
och 20 mm. Ett spel mellan håldiameter och skruvdimension ger möjlighet till denna rörelse.
Figur 1, skiss skarvspår.
Den öppna skarven är skarvspårets svaga punkt. I ett skarvspår uppstår så kallade skarvslag då
ett hjul passerar skarvöppningen vilket beror av skarvöppningens storlek och den höjdskillnad
som uppstår mellan den belastade avrullningsrälen och den mindre belastade på
rullningsrälen. Detta resulterar i nedbockning och nedstukning av rälsändarna. Beroende på
den höga kraft som uppstår i en skarv när ett hjul rullar över från ena rälen till den andra så
utsätts även skarvjärn och skarvskruvar för höga krafter som i hårt slitna skarvar ofta ger
deformerade skarvjärn.
Den fria längdändringen motverkas av motståndet i rälsskarven, befästningen och ballasten,
befästningsmotståndet. Befästningsmotståndet och ballastmotståndet är beroende av varandra,
se figur 2 nedan.
Figur 2, Rörelsehinder i spår.
Rörelse sker normalt i det skikt där motståndet är lägst.
23
En skarv är ett friktionsförband där motståndet mot rörelse beror av friktionen mellan
skarvjärnens kontaktytor med rälen. Motståndet varierar beroende av antalet skruvar samt hur
väl skarvskruvarna är åtdragna. Ett medelvärde för skarvmotståndet som brukar användas vid
beräkningar är 100 kN.
Vid varje sliper finns ett motstånd mot längdändring från befästning och ballast. Dessa
motstånd är delvis beroende av varandra. Om befästningsmotståndet är mindre än
ballastmotståndet kommer rälen att röra sig i förhållande till slipern. Är befästningsmotståndet
större än ballastmotståndet kommer rörelsen at ske mellan sliper och ballast.
Befästningsmotståndet är beroende av typ av befästning. En spikbefästning i bra skick har ett
motstånd på cirka 0,5 kN/m räl, en fjädrande befästning av typ HeyBack i gott tillstånd har ett
motstånd på cirka 15 kN/m räl.
Ballastmotståndet i längsled varierar beroende av ballasttyp, kvalitet, komprimeringsgrad,
ballastsektionens storlek och årstid. Ett medelvärde på ballastmotståndet på sommaren är
cirka 5 kN/m räl och på vintern cirka 15 kN/m räl.
Ett annat problem med skarvspår är rälsvandring som innebär att skarvöppningarna ändras på
grund av yttre påverkan av den rullande materielen, inte på grund av temperaturvariationen.
Rälsvandring beror på otillräckligt längdförskjutningsmotstånd. Det faktum att rälsvandring är
så vanligt i skarvspår beror på att det i mycket stor utsträckning byggts med svaga
befästningar och att rälsvandringshinder i tillräcklig omfattning saknas. Lastad trafik i en
riktning i ett skarvspår kan göra att rälerna packas samman och att det inte längre finns
utrymme för de temperaturberoende rörelserna i skarvarna. Följden blir också här stora krafter
som kan leda till utknäckning av spåret. I skarvspår är ofta rälsvandring den primära orsaken
till solkurvor.
Statistik hos Trafikverket visar att det är vanligare med solkurvor i skarvspår med långa räler
(räler > 20 m) än med korta räler. Av denna anledning bör alla skarvspår där rälslängden är >
20 m och befästningen rälsspik förses med rälsvandringshinder.
SLIPERS
Slipern har olika funktioner. Den ska utgöra ett fjädrande underlag för rälen, fixera rälerna i
sidled på rätt avstånd från varandra och samverka med rälen och rälsbefästningarna för att
göra spåret styvt i sidled. Sliprarna ska ligga vinkelrätt mot rälen och på ett jämnt avstånd från
varandra. Varierande slipersavstånd, kan ge ojämn belastning av ballasten med risk för att
spårets läge kan ändras. Figur 3 nedan visar hur axellasten påverkar slipers.
Figur 3, Q = axellastens påverkan på slipers.
24
RÄL
Rälens uppgift är att bilda en farbana som är jämn, stabil och slitstark. Detta för att kunna
överföra laster till sliprar och övrig banöverbyggnad. Rälsen har små geometriska toleranser,
ska ha hög hårdhet mot brottgränser, hög motstångskraft mot slitage och hög
utmattningstålighet.
Räls finns i många olika rälsprofiler där de vanligaste är SJ43, 50 och 60 kg räl. Siffrorna i
rälsprofilens namn motsvarar dess vikt per meter. Ju tyngre rälsprofil desto tyngre last kan
köras på spåret.
Ultraljudsundersökning samt undersökning efter övriga brister kan göras med hjälp av en
mätvagn från Sperry Rail så kallad Oförstörande Provning (OFP), samt en mätvagn som
kontrollerar spårläget, en så kallad Strix mätvagn.
RÄLSBEFÄSTNING
Rälsbefästning är den detalj som har till uppgift att fästa rälen vid den underliggande slipern.
Den ska också hålla ihop räl och sliper så att spårvidden förblir så konstant som möjligt.
Rälsbefästningen överför krafterna från rälen till slipern vilka sedan fördelas av slipern till
underbyggnaden. En viktig funktion är klämkraften mellan räl och sliper. Den skall förhindra
rälsvandring, vilket innebär att ena eller båda av rälerna förflyttar sig längs spåret till följd av
längsgående krafter, rälsvandring kan ge upphov till solkurvor.
Rälsspik är den äldsta typen av befästning och den används vid träsliprar i skarvspår. Mellan
sliper och räl läggs en underlagsplatta. Rälsspikarna har en tendens att krypa upp när slipers
torkar och ruttnar samt att de påverkas av spårets rörelser. Utförandet är enkelt och billigt,
men ger höga underhållskostnader.
Heyback används på träsliprar. Mellan sliper och räl läggs en underlagsplatta och
gummimellanlägg. Befästningen ger en god klämkraft.