530 2021 Endringsartikkel 2276

1 Endringsinformasjon

EndringsID 2276
Forslagsdato 27.02.2019
Forslagsstiller Frode Teigen
Klassifisering Kravendring
Bok 530 Overbygning, prosjektering
Kapittel Ballast
Avsnitt Ballastmatter_mot_strukturlyd
Forslagstekst Det bør utarbeides mer detaljerte krav til ballastmatter som ikke bare omfatter krav til statisk stivhet. Det bør tas utgangspunkt i standarden prEN 17282 og UIC "Under Ballast Mats" arbeidsgruppe.
Referansedokumenter
  • EN 17282:2020 - Railway applications - Infrastructure - Under Ballast Mats
  • UIC Code 719-2:2020 - Recommendations for the use of Under Ballast Mats. UBM

2 Systemdefinisjon

For å dempe strukturstøy kan det være nødvendig å konstruere spor med mindre stivhet og større elastisitet. For bane fundamentert til fjell eller på betongkonstruksjon (f.eks. i tunneler) kan det benyttes ballastmatter under ballastlaget for å redusere sporets stivhet og dermed redusere strukturstøy. Det er imidlertid begrensninger i hvor myke ballastmatter kan være for å unngå for store nedbøyninger i sporet som kan medføre raskere utmatting av skinner og andre sporkomponenter. I https://trv.banenor.no/wiki/Overbygning/Prosjektering/Ballast#Ballastmatter_mot_strukturlyd stilles det krav til ballastmatter for å sikre optimal levetid for alle sporkomponenter og ballastmattene.

3 Vurdering av endringen

3.1 R - pålitelighet

God pålitelighet for sporkonstruksjonen og ballastmatter sikres gjennom bruk av anbefalinger gitt i UIC 719-2 og gjennom anvendelse av krav til testing i henhold til EN 17282.

3.2 A - tilgjengelighet

God tilgjengelighet sikres gjennom bruk av anbefalinger gitt i UIC 719-2 og gjennom anvendelse av krav til testing i henhold til EN 17282.

3.3 M - vedlikeholdbarhet

Ballastmatter er i utgangspunktet vanskelig tilgjengelig for vedlikehold, men nye krav til ballastmatter vil sikre lang levetid.

3.4 S - sikkerhet

Sikkerhet påvirkes ikke direkte av endringen, men krav til minimum stivheter for ballastmatter vil hindre akselerert utmatting av skinnene.

3.5 L - levetid og kapasitet

Lang levetid for sporkonstruksjonen og ballastmatter sikres gjennom bruk av anbefalinger gitt i UIC 719-2 og gjennom anvendelse av krav til testing i henhold til EN 17282.

3.6 Ø - økonomi

Bruk av anbefalinger gitt i UIC 719-2 og krav til testing i henhold til EN 17282 sikrer lang levetid og lave livsløpskostnader for sporkonstruksjonen.

Begrensninger i hvor myke ballastmatter som tillates vil i noen tilfeller kunne medføre behov for andre og mer kostbare støyreduksjonstiltak.

3.7 K - klima og miljø

Ballastmatter kan benyttes for å redusere strukturstøy. Nye krav sikrer lang levetid for sporkomponenter, noe som bidrar til reduserte utslipp av klimagasser over tid.

3.8 Oversikt over dokumenter som er relevante for vurderingen av endringen

  • EN 17282:2020 - Railway applications - Infrastructure - Under Ballast Mats
  • UIC Code 719-2:2020 - Recommendations for the use of Under Ballast Mats. UBM

3.9 Høringskommentarer

4 Innstilling fra fagansvarlig

Eksisterende tekst: https://trv.banenor.no/wiki/Overbygning/Prosjektering/Ballast#Ballastmatter_mot_strukturlyd

Ny standard EN 17282 er utgitt med nye testmetoder for balastmattenes elastisitetsegenskaper. Det er imidlertid foreløpig begrenset kunnskap og erfaring med nye testmetoder både hos infrastrukturforvaltere og leverandører. Forslag til ny tekst vil derfor ikke inneholde krav til testing av stivhet i henhold til ny standard. Dette blir vurdert på nytt ved senere revisjoner når mer erfaringsdata foreligger.

Forslaget anbefales med følgende tekst:

4.1 Ballastmatter mot strukturstøy

Vibrasjoner forplanter seg til omgivelsene ved fremføring av rullende materiell og er avhengig av sporkonstruksjonen og grunnforholdene. Der man ved myk grunn kan ha utfordringer med følbare vibrasjoner, vil man ved hard grunn kunne ha utfordringer med strukturstøy, fordi mer høyfrekvente svingninger setter bygningsflater i bevegelse, slik at disse utstråler lyd.

Strukturstøy er hovedsakelig et problem der luftoverført støy ikke er det dominerende støybidraget, noe nasjonale miljøkrav1) gjenspeiler. Derfor er strukturstøy spesielt en utfordring for tunneler, ettersom det totale støybidraget kun stammer fra strukturoverført støy via fjellmassene til bygninger over eller ved siden.

Hensyn til strukturstøy må vurderes hvis:

  • bane er lagt i tunnelkonstruksjon/kulvert
  • bygning og bane er fundamentert til fjell
  • bygning er lagt på løsmasse og bane er fundamentert til fjell
  • bygning er lagt på faste løsmasser som hard morene, hard tørrskorpe eller en teleskorpe selv om grunnen ellers er bløt

For å dempe strukturstøy er det nødvendig å konstruere spor med mindre stivhet og større elastisitet. For bane fundamentert til fjell eller på betongkonstruksjon (f.eks. bruer) kan det benyttes ballastmatter lagt på et avrettingslag av betong på formasjonsplanet (Figur 1).

1) Tilfredsstillende lyd- og vibrasjonsforhold i boliger er definert som klasse C i NS 8175 - Lydforhold i bygninger. Lydklassifisering av ulike bygningstyper. Her settes en grenseverdi for strukturstøy fra kulvert og tunnel på Lp,AF,maks = 32 dB.
Figur 1: Ballastmatte på formasjonsplanet

4.1.1 Generelle krav til ballastmatter

TRV xxxx

a) Ballastmatter skal kun brukes på harde underlag og i tunneler.

TRV xxx

b) Ballastmatter skal installeres på en måte som sikrer god drenering av sporet.

TRV xxx

c) Ballastmatter bør ikke brukes i sammenheng med sporveksler.

TRV xxx

d) Ballastmatter skal ha lateral støtte for å ivareta sporets sidestabilitet.

Ved bruk i tunnel vil tunnelveggene gi sidestøtte til sporkonstruksjonen. Med ballastmatter kan svillene lettere skyve ballasten ut til siden, noe som vil påvirke sporets sidestabilitet. For å forhindre at ballast flyter ut (f.eks. i tunnelmunningen), er det nødvendig å ha lateral støtte i form av en vegg eller gabioner.

TRV xxx

e) Det skal ikke brukes flere lag med ballastmatter

Ved bruk av flere lag med ballastmatter vil det være fare for glidning mellom lag slik at lateral stabilitet blir påvirket.

TRV xxx

f) Ballastmatter skal ikke kombineres med bruk av svillematter (USP)

TRV xxx

g) Ballastmatte skal ikke brukes i kombinasjon med XPS plater.

Kombinasjonen av ballastmatter og andre elastiske lag (svillemater og XPS) i sporkonstruksjonen kan påvirke ballastens stabilitet på en uforutsigbar måte med risiko for uheldige resonansfrekvenser i hjul-skinne systemet. Effekten av ballastmatter og svillematter kan ikke legges sammen for å oppnå summen av de individuelle fordelene som hvert system tilbyr. Det kan, i verste fall, forverre situasjonen.

Ballastmatter skal monteres i henhold til krav gitt i Overbygning/Bygging/Ballast#montering av ballastmatter

For bruk av sporstabilisator gjelder begrensninger gitt i Sporjustering og stabilisering#Sporstabilisering på steder med ballastmatter eller frostisolasjonsmatter

4.1.2 Krav til ballastmatter

TRV xxxx

a) Akseptansetesting av ballastmatter skal utføres i henhold til standard NS-EN 17282:2020

TRV xxxx

b) For å ivareta jernbanetekniske krav til sikker fremføring skal ballastmatter ha en minimum stivhet som funksjon av aksellast og hastighet uttrykt ved den statiske stivheten, CSTAT FP i henhold til Tabell 1.

Tabell 1: Krav til statisk for ballastmatter
Aksellast (kN) Hastighet (km/h) CSTAT FP (N/mm3) 1)
≤ 160 v ≤ 120 ≥ 0,02
160 - 250 v ≤ 120 ≥ 0,03
120 < v ≤ 200 ≥ 0,06
v ≥ 200 ≥ 0,10

1) Statisk stivhet til ballastmatte er målt ved bruk av flat plate (FP)

Avhengig av dimensjonerende parametere (aksellast og hastighet) vil det være begrensninger i hvor mye demping av strukturstøy som er mulig å oppnå ved bruk av ballastmatter. Dersom det ikke er mulig å oppnå nødvendig demping med bruk av ballastmatter etter krav som er gitt her, må det anvendes andre konstruktive tiltak. Et mulig tiltak vil være ballastfri sporkonstruksjon med masse/fjær system

TRV xxx

c) Ved testing av vann- og frostmotstand i henhold til EN 17282, vedlegg H, gjelder følgende akseptansekrav:

  • Ballastmattene skal ikke vise tegn til perforering, sprekker eller andre skader.
  • Statisk (CSTAT) og dynamisk (CDYN 5Hz) stivhet skal ikke endres med mer enn 15%.

TRV xxx

d) Ved testing av aldringsegenskaper i henhold til EN 17282, vedlegg I, gjelder følgende akseptansekrav:

  • Ballastmattene skal ikke vise tegn til sprekker eller andre skader.
  • Statisk (CSTAT) og dynamisk (CDYN 5Hz) stivhet skal ikke endres med mer enn 15%.
  • Ballastmattenes masse skal ikke endres med mer enn 10%.

TRV xxx

e) Ved utmattingstest i henhold til EN 17282, vedlegg D, gjelder følgende akseptansekrav:

  • Ballastmattene skal ikke vise tegn til perforering, sprekker eller andre skader.
Ballastmatter må sees på som en permanent del av sporkonstruksjonen, og må derfor ivareta nødvendig dempingseffekt gjennom sporkonstruksjonens levetid.

4.1.3 Dimensjonerende parametere

Ballastmatten monteres under ballastlaget, noe som innebærer at de er lite tilgjengelig for inspeksjon, vedlikehold og utskifting. Ballastmatter skal betraktes som en permanent integrert del av sporkonstruksjonen.

TRV xxxx

a) Ballastmatter skal dimensjoneres for den maksimal strekningshastighet og aksellast, definert av sporgeometri og overbygningsklasse.

TRV xxxx

b) Dimensjonering av ballastmatter skal ta hensyn til fremtidig mulige økninger av hastighet og aksellast med et tidsperspektiv på 20 år framover. Det innebærer at man også må ta hensyn til eventuelt blandet trafikk i framtiden. 

4.1.4 Overgangssone til ballastmatter i ballastspor

Overgangssoner skal benyttes for å sikre at man får en jevn overgang i ballastspor med stor variasjon av stivhet. (Et stivt ballastspor er preget av en lav vertikal nedbøyning, mens et mykt ballastspor karakteriseres ved en høyere vertikal nedbøyning). Overgangssonene tilpasses slik at en gradvis overgang fra den stive sonen til den myke sonen oppnås.
Figur 2: Overgangssone til ballastmatter

TRV xxx

a) I overgangssonen til en strekning med ballastmatter skal det anordnes konstruktive løsninger som utjevner forskjellene i elastisitetsegenskapene til de ulike sporkonstruksjonene.

TRV xxx

b) Maksimal nedbøyningsvariasjon mellom to påfølgende seksjoner med konstant stivhet skal være maksimum 0,5 mm.

TRV xxx

c) Lengde (m) av overgangssone skal være minimum v (m/s) x 0,5 (s). Minste lengde bør ikke være under en vognlengde (cirka 25 meter).

Bruk av ballastmatter (med lav stivhet) kan øke risikoen for destabilisering på grunn av den ekstra nedbøyningen av sporet. Det anbefales å begrense sporets nedbøyning til under 2 mm (1,5 mm for hastighet> 200 km/h), og aldri mer enn 3 mm.


I tillegg foreslås følgende tilføyd i https://trv.banenor.no/wiki/Overbygning/Bygging/Ballast:

6. Montering av ballastmatter

TRV xxxx

a) Ballastmatter skal installeres slik at den omslutter ballastlaget i tunneler og konstruksjoner.

Formålet med ballastmatter er å dempe overføringen av vibrasjoner fra sporkonstruksjonen til omgivelsene, og det er derfor viktig at man isolerer hele den fysiske kontaktflaten til overbygningen. På denne måten sikrer man at alle forplantningsveier for vibrasjoner går gjennom ballastmatten når sporet settes i bevegelse.
Figur 3: Ballastmatte på formasjonsplanet

TRV xxxx

b) Ballastmatter skal tildekkes helt slik at ingen deler av mattene er eksponert/synlige for å beskytte dem mot varme (brannrisiko) og sporarbeidsmaskiner.

TRV xxxx

c) Montering av ballastmatter og etterfølgende arbeider skal utføres skånsomt slik at ballastmatter ikke blir skadet.

For å unngå skader på ballastmattene, f. eks ved passering av tungt anleggsutstyr, bør ballastmatter dekkes med ballast så raskt som mulig.

TRV xxxx

d) Ballastmatter skal legges slik at gap eller variasjoner av stivheten mellom ballastmattene unngås (f. eks ved "Z" -overlapping eller sveisede skjøter).


I tillegg foreslås følgende tilføyd i https://trv.banenor.no/wiki/Overbygning/Prosjektering/Sporkonstruksjoner#Avslutning_av_ballastfritt_spor

TRV xxxx

a) Ballastmatte skal ikke brukes for å lage overgangssone mellom ballastfritt spor og ballast spor.


I tillegg foreslås følgende tilføyd https://trv.banenor.no/wiki/Overbygning/Vedlikehold/Sporjustering_og_stabilisering#Tillatte_hastigheter_etter_avsluttet_sporarbeid

På spor med ballastmatter er den langsgående fordelingen av de vertikale kreftene større (lengre) på grunn av reduksjonen av den globale stivheten. Trafikken (i MGT) for stabilisering av banen må økes.


I tillegg foreslås følgende tilføyd i https://trv.banenor.no/wiki/Overbygning/Prosjektering/Ballast#Manglende_ballasth.C3.B8yde

Det skal ikke brukes ballastmatter for å kompensere manglende ballast høyde.


I tillegg foreslås følgende tilføyd i https://trv.banenor.no/wiki/Overbygning/Prosjektering/Sporveksler

Ballastmatte bør ikke brukes i sammenheng meg sporveksler

5 Behandling i godkjenningsrådet

5.1 Trafikk

Ok--Erik Borgersen (diskusjon) 1. feb. 2021 kl. 12:41 (CET)

5.2 Prosjekter

OK--Jse (diskusjon) 2. feb. 2021 kl. 08:04 (CET) ok--Magheg (diskusjon) 3. feb. 2021 kl. 07:12 (CET)

5.3 Infrastruktureier

Ok--Tbr (diskusjon) 1. feb. 2021 kl. 22:21 (CET)

5.4 Teknologi

OK --Christopher Schive (diskusjon) 2. feb. 2021 kl. 14:38 (CET)

5.5 Konklusjon

Endringen gjennomføres

Hjelpetekst: Husk å endre kategori til \"Endringsartikler til godkjenning\" når forslaget er klart!

Hentet fra «http://trv.banenor.no/w/index.php?title=530_2021_Endringsartikkel_2276&oldid=83289»