Overbygning/Prosjektering/Sporveksler
Hensikt og omfang
Kapitlet omhandler prosjektering av sporveksler med hensyn på valg av sporvekselkonstruksjon, definisjoner av sporvekseltyper og komponenter, hovedmål og beregningsgrunnlag for kurveveksler.
Definisjoner
Enkel sporveksel
En enkel sporveksel består av et rett hovedspor og et krumt avvikespor. Avhengig av om det avvikende sporet sett fra tungespissen dreier til høyre eller venstre, benyttes betegnelsen høyre eller venstre sporveksel.
Enkel sporveksel med kort kurve
Avvikesporet danner en sirkelkurve som starter ved sporvekselens stokkskinneskjøt og slutter foran skinnekrysset, dvs. at skinnekrysset er rettlinjet i begge spor.
<figure id="Enkel sporveksel med kort kurve">
</figure>
Enkel sporveksel med lang kurve
Avvikesporet danner en sirkelkurve som går gjennom skinnekrysset. <figure id="Enkel sporveksel med lang kurve">
</figure>
Klotoideveksel
Avvikesporet inneholder en overgangskurve (klotoide) som et av de sporgeometriske elementer. <figure id="Klotoideveksel">
</figure>
Kurveveksel
En kurveveksel er en enkel veksel med lang kurve som er krummet slik at både hovedspor og avvikespor danner en sirkelkurve. <figure id="Kurveveksel">
</figure>
Usymmetrisk dobbeltveksel
Skal to spor avvike til hver sin side av hovedsporet kreves normalt to enkle sporveksler etter hverandre. For å spare plass kan det benyttes en usymmetrisk dobbeltveksel som består av to enkle sporveksler hvor tungepartiene til de to vekslene er plassert rett etter hverandre. En usymmetrisk dobbeltveksel har tre skinnekryss og har samme radius i begge avvik. <figure id="Usymmetrisk dobbeltveksel">
</figure>
Enkle og doble kryssveksler
En kryssveksel er en sammensatt sporveksel som kan legges inn der to spor krysser hverandre. En enkel kryssveksel har mulighet for avvik til en side mens en dobbel kryssveksel har mulighet for avvik til begge sider. Kryssveksler har to endekryss og to sidekryss. Tungepartiene ligger vanligvis innenfor endekryssene. <figure id="Dobbel kryssveksel">
</figure>
Sporkryss
Et sporkryss er en konstruksjon som bygges inn der to spor skal krysse hverandre. En kryssveksel uten tungeanordninger er et sporkryss.
Stigning
Stigningsforholdet til en sporveksel er definert som tangens til vinkelen mellom senterlinjen i hovedsporet og tangenten til avvikesporets senterlinje ved sirkelbuens endepunkt. Stigningen angis vanligvis som en brøk; 1:n.
Radius, R
Angir radius til sirkelkurven som dannes av avvikesporet. Kurveveksler og usymmetriske dobbeltveksler angis med to radier, f.eks: H/V 1200/900.
Teoretisk kryss
Teoretisk kryss = TK er skjæringspunktet mellom tangentene til sporenes midtlinje.
Tungeanordninger
Figuren under viser de 4 varianter av tungeanordninger i en enkel sporveksel, avhengig av om vekselen har avvik til venstre eller høyre, og om tungen er rett eller krum. <figure id="Angivelse av tungeanordninger">
</figure>
Byggelengde
Sporvekselens byggelengde er avstanden fra stokkskinneskjøt til skjøten i bakkant av skinnekrysset. <figure id="Byggelengde">
</figure>
Valg av sporvekseltype
Etter funksjonsmessige og økonomiske overveielser skal den sporveksel velges som i størst mulig grad tilfredsstiller følgende krav:
- maksimal anvendelighet
- minimal vedlikeholdskostnad
Vedlegg 7.aangir hvilke sporvekseltyper som skal anvendes ved JBV.
Hovedtype
Ved prosjektering av nyanlegg bør det velges enkle sporveksler i hovedspor. Usymmetriske dobbeltveksler og kryssveksler skal bare velges dersom det av plasshensyn ikke kan benyttes enkle veksler i sporanlegget.
Kryssveksler og usymmetriske dobbeltveksler i hovedspor bør erstattes med enkle sporveksler ved ombygging av sporanlegg.
Geometri
Sporvekselens stigning og radius i avvikesporet velges ut fra krav til hastighet i avvikespor, tilgjengelig plass og økonomiske betraktninger. Tillatt hastighet gjennom sporvekselen, avhengig av togvei, bestemmes ut fra regler gitt i avsnitt Største hastighet i sporveksler.
I togspor med persontrafikk skal ikke avvikespor med radius mindre enn 300 meter prosjekteres.
Konstruksjon
Skinneprofil
Ved nyanlegg og sporombygging skal det velges sporveksler med samme skinneprofil som sporet forøvrig, dog ikke sporveksler med lettere skinner enn 54E3.
Svilletype
For sporveksler med 60E1 skinneprofil benyttes betongsviller. For sporveksler med 54E3 skinneprofil benyttes betongsviller i sporveksler med grunnradius > 760 m. For øvrige 54E3 sporveksler kan det benyttes tre- eller betongsviller.
Skinnekryss
Ved nyanskaffelser skal det anvendes helstøpte skinnekryss i manganstål uten gjennomgående bolter.
Sporveksler med grunnradius 2500 m skal ha skinnekryss med bevegelig krysspiss eller vingeskinne. I spesielt støyutsatte områder kan det også anvendes denne type skinnekryss i sporveksler med mindre grunnradius.
Tungekonstruksjon
Ved nyanskaffelser velges sporveksler med fjærtunger. Sporveksler med leddtunger i hovedspor skal erstattes med sporveksler med fjærtunger.
- 60E1 sporveksler skal ha tungeprofil 60D
- 54E3 sporveksler skal ha tungeprofil ZU-54
Tillatt hastighet gjennom sporvekselen, avhengig av tungekonstruksjon, bestemmes ut fra regler gitt i avsnitt Største hastighet i sporveksler.
Ledeskinner
Sporveksler skal ha ledeskinne 20 mm over skinnetopp med unntak av sidekryssene i kryssveksler som skal ha ledeskinne 45 mm over skinnetopp. Det skal anvendes ledeskinneprofil UIC33 med IFAV braketter med fjærbøyle for innvendig feste av kjøreskinnene.
Glideplater
Ved nyanskaffelse skal det anvendes smørefrie glideplater.
Befestigelse
- 60E1 sporveksler skal ha Pandrol Fastclip/e-clip befestigelsessystem
- 54E3 sporveksler skal ha Pandrol e-clip befestigelsessystem
Skinnekvaliteter
Sporvekselkomponenter er vesentlig mer utsatt for slitasje og utmatting enn skinner i sporet forøvrig. Dette stiller spesielle krav til skinnestålets mekaniske egenskaper i disse komponenter. Sporvekselkomponentene skal ha følgende skinnekvaliteter:
- skinnekryss: 12-14% manganstål (Hadfield)
- tunger: R350HT 1
- stokkskinner: R350HT 1
- mellomskinner: R350HT 1 eller R260Mn 1
- ledeskinner: R350HT 1 eller R320Cr 1
1) iht [EN 13764-2]
Skinnekryss i manganstål skal være påsveist skinneender i kvalitet R350HT slik at det mulig å sveise skinnekrysset inn i sporvekselen.
Hovedmål
Tegnforklaring:
SS: stokkskinneskjøt
BK: bakkant sporveksel
R2: sirkelkurvens endepunkt i avvik
TK: teoretisk kryss
L: byggelengde
D: rettlinjet parti i avvik
E: lengde av parti med langsviller utenfor BK
<figure id="fig:Enkel veksel med kort kurve, hovedmål">
</figure>
<figtable id="tab:Enkel veksel med kort kurve, hovedmål">
| Profil | Sviller | Stigning Radius | A | B | C | D | L | E | Total masse | Tegn.nr |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 54E3 | Tre | 1:9 R190 | 10523 | 16616 | 10523 | 6093 | 27139 | 3000 | 15,4 | Sk 3450 |
| 54E3 | Betong | 1:9 R190 | 10523 | 16616 | 10523 | 6093 | 27139 | 3000 | 36,3 | Sk 3470 |
</figtable>
Sporveksler i <xr id="tab:Enkel veksel med kort kurve, hovedmål" /> skal ikke prosjekteres med persontrafikk i sporvekselens avvikespor.
Alle mål er i mm.
Masse er oppgitt i tonn og inkluderer alle skinner, ståldeler og sviller
<figure id="fig:Enkel veksel med lang kurve, hovedmål">
</figure>
Tabell 7.2 Enkel veksel med lang kurve, hovedmål <figtable id="tab:Enkel veksel med kort kurve, hovedmål">
| Profil | Sviller | Stigning Radius | A | B | C | D | L | E | Total masse | Tegn.nr |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 54E3 | Tre | 1:9 R300 | 16616 | 16616 | 16616 | - | 33231 | 3000 | 17,4 | Sk 3200 |
| Betong | 1:9 R300 | 16616 | 16616 | 16616 | - | 33231 | 3000 | 40,5 | Sk 3250 | |
| Tre | 1:12 R500 | 20797 | 20797 | 20797 | - | 41594 | 5835 | 21,4 | Sk 3300 | |
| Betong | 1:12 R500 | 20797 | 20797 | 20797 | - | 41594 | 5835 | 50,3 | Sk 3350 | |
| Tre | 1:14 R760 | 27108 | 27108 | 27108 | - | 54216 | 3900 | 27,3 | Sk 3400 | |
| Betong | 1:14 R760 | 27108 | 27108 | 27108 | - | 54216 | 3900 | 52 | Sk 3420 | |
| 60E1 | Betong | 1:9 R300 | 16615 | 16615 | 16615 | - | 33230 | 5400 | 43,4 | Sk 3900 |
| Betong | 1:12 R500 | 20797 | 21985 | 20797 | 1188 | 42783 | 7200 | 53,8 | Sk 3500 | |
| Betong | 1:14 R760 | 27108 | 27108 | 27108 | - | 54216 | 7200 | 57,2 | Sk 3600 | |
| Betong | 1:15 R760 | 25305 | 28911 | 25305 | 3606 | 54216 | 7200 | 54,2 | Sk 3650 | |
| Betong | 1:18,4 R12001 | 32829 | 32610 | 32610 | - | 65438 | 12600 | 79,1 | Sk 3750 | |
| Betong | 1:26,1 R25001 | 48109 | 46491 | 46491 | - | 94600 | 17400 | Sk 3800 |
</figtable>
Alle mål er i mm.
Masse er oppgitt i tonn og inkluderer alle skinner, ståldeler og sviller
1) Klotoideveksel
<figure id="fig:Dobbel kryssveksel 54E3, 1:9 R190, hovedmål">
</figure>
<figure id="fig:60E1 dobbel sporsløyfe med sporkryss 1:12 og 4 stk enkle veksler 1:12">
</figure>
<figure id="fig:60E1 dobbel sporsløyfe med sporkryss 1:15 og 4 stk. enkle veksler 1:14">
</figure>
Kurveveksler
Kurveveksler er enkle veksler med lang kurve som er krummet slik at sporvekselen kan legges inn i kurve. Hovedsporet i en kurveveksel er det sporet som har samme radius og retning som kurven hvor sporvekselen er lagt inn i.
Benevnelser
Figur 7.14 Benevnelser av kurveveksler
Beregningsgrunnlag
Figur 7.15 Beregningsgrunnlag for kurveveksler
Utgangsmål
r0 = radius til kurvevekselen før bøying (enkel veksel med lang kurve). t = tangentlengde S = sporvidden = 1435 mm = stigningsvinkel Ф = spissvinkel til skinnekryss
(7.1)
(7.2)
Beregning av kurveradius
R = radius til hovedspor r = radius til avvikespor
Når en av radiene er kjent, kan den andre bestemmes tilnærmet ved hjelp av følgende formler:
H/H eller V/V - veksel
(7.3)
(7.4)
V/H eller H/V - veksel
(7.5)
(7.6)
Den eksakte størrelsen av r kan beregnes etter følgende formler:
H/H eller V/V - veksel
(7.7)
V/H eller H/V - veksel
(7.8)
Beregningsgrunnlaget gjelder ikke for klotoideveksler.
Beregning av koordinater
H/H eller V/V - veksel
(7.9)
(7.10)
(7.11)
(7.12)
V/H eller H/V - veksel
(7.13)
(7.14)
(7.15)
(7.16)
Beregningsgrunnlaget gjelder ikke for klotoideveksler.
Minste kurveradius for kurveveksler på betongsviller
Minste tillatte kurveradius, R i hovedspor for kurveveksler på betongsviller er angitt i tabell 5.3
Tabell 7.3 Minste kurveradius for kurveveksler på betongsviller
Sporvekseltype (stigning, radius) Minste kurveradius i hovedspor, R 1:9 R300 850 m 1:12 R500 1000 m 1:14 R760 1410 m 1:18,4 R1200 1:26,1 R2500 1
Omstilling og låsing
Sporvekselens bevegelige tungeparti omstilles til kjøring fra hovedspor til avvikende spor ved hjelp av elektrisk eller mekanisk sporvekseldrivanordning.
Omstilling av sporveksler kan skje ved hjelp av
• sentralstilt drivanordning (anvendes i hovedspor) • stillbukk (anvendes i sidespor)
Låsing av sporveksler kan skje ved hjelp av
• innebygd lås (i sentralstilte drivanordninger) • bolt og hengelås • klave og sikringslås • pal- eller hakestengsel
Regler for låsing av sporveksler er gitt i [JD 550] og [JD 551].
Største hastighet i sporveksler
Geometri
Hastigheten fastsettes avhengig av togveien gjennom sporvekselen på samme måte som for et vanlig spor med eller uten overgangskurver.
Tungekonstruksjon
Sporveksler med
• fjærtunger/fjærskinnetunger: ingen hastighetsbegrensning • leddtunger: Vmaks = 100 km/h
Kryssveksler
Største hastighet i kryssveksler er 100 km/h
Tungelåsing
Sporveksler med
• direkte låsing og direkte deteksjon: ingen hastighetsbegrensning • min. 2 drivmaskiner av ikke oppkjørbar type: Vmaks = 160 km/h • enkel oppkjørbar drivmaskin (for eksempel type Siemens bsg.antr. 9b): Vmaks = 130 km/h • drivmaskin type EB/LME JEA-30 og med motorsperre utført som snekkedrev : Vmaks = 130 km/h • drivmaskiner av andre typer: Vmaks = 100 km/h • palstengsel og rigel type DSI: Vmaks = 130 km/h • palstengsel og kontrollås etter tegning S.585a: Vmaks = 130 km/h • hakestengsel med rigel eller kontrollås: Vmaks = 100 km/h • for øvrig: Vmaks = 40 km/h
Største tillatte hastighet over kryssveksler med stigning 1:8 uavhengig av tungelåsing er Vmaks = 70 km/h.
Sikring
Sporveksler som er
• sentralstilte: ingen hastighetsbegrensning • forriglete eller kontrollåste og i avhengighet til hovedsignal: Vmaks = 130 km/h • kontrollåst og underlagt A-lås, B-lås eller D-lås: Vmaks = 130 km/h • kontrollåst og underlagt C-lås uten avhengighet til hovedsignal når kryssing ikke finner sted: Vmaks = 130 km/h • betjent eller låst med klave og hengelås: Vmaks = 40 km/h
Gjenbruk
Sporveksler som er skiftet ut kan vurderes gjenbrukt i sidespor.
Nummerering av sporveksler
Sporveksler på stasjoner skal nummereres. Hvis det finnes hensiktsmessig, nummereres også sporveksler på holdeplasser og andre sporområder utenom stasjon. Nummereringen foretas etter følgende prosedyre:
• ved nummerering av sporveksler anvendes alltid arabiske tall • sporveksler som har tungespiss mot kilometreringens 0-pkt. får ulike nr. • sporveksler med tungespiss fra kilometreringens 0-pkt. får like nr. • nummereringen med ulike nr. foretas fortløpende fra den ende av stasjonen som ligger nærmest kilometreringens 0-pkt og med like nr. fra den andre enden av stasjonen • ligger flere sporveksler på samme høyde og retning, skal den som ligger nærmest den side ekspedisjonsbygget ligger, ha det laveste nr. • er det flere sporgrupper, nummereres sporvekslene fortløpende med ulike, henholdsvis like nr. innen samme sporgruppe • kryssveksler gis ulike nr. og med litrabetegnelse a/c for tungeparene med tungespiss mot kilometreringens 0-pkt. og b/d for tungeparene med tungespiss fra kilometreringens 0-pkt. • sporveksler mellom innkjørsignal A og sporveksel 1 som har tungespiss mot kilometreringens 0-punkt, får ulike nummer 101, 103, 105 osv., mens sporveksler med tungespiss fra kilometreringens 0-punkt får like nummer 102, 104, 106 osv. • sporveksler mellom innkjørsignal B og sporveksel 2 som har tungespiss mot kilometreringens 0-punkt, får ulike nummer 201, 203, 205 osv., mens sporveksler med tungespiss fra kilometreringens 0-punkt får like nummer 202, 204, 206 osv.
Figur 7.16 viser eksempel på nummerering av sporveksler.
Figur 7.16 Nummerering av sporveksler - eksempel
