530 2021 Endringsartikkel 2842
Innhold
1 Endringsinformasjon
| EndringsID | 2842 |
| Forslagsdato | 25.11.2020 |
| Forslagsstiller | Alf Helge Løhren |
| Klassifisering | Nytt krav |
| Bok | 530 Overbygning, prosjektering |
| Kapittel | 6 Sporkonstruksjoner |
| Avsnitt | 4.2 Betongsviller |
| Forslagstekst | Friksjonssvillen BNF 54/60 som nå skal produseres for Follobanen og for bruk i spor med kurver mindre enn 250 m, foreslås lagt inn i teknisk regelverk med et nytt punkt 4.2.2 Friksjonssville. Konstruksjonen bygger på svillen utviklet på NTNU på 1990-tallet og videreutviklet i 2018 hos Spenncon Rail.
Friksjonssvillen tilfredsstille den tekniske spesifikasjonen (https://trv.banenor.no/ts/Overbygning/Betongsviller) BNF 54/60 skal tilpasses for skinneprofilene 49E1/54E3 og 60E1 foruten å kunne takle sporutvidelser i området 1 437 mm - 1 442 mm i skinnebefestigelsen. Grunnen til mulighet for sporutvidelse med friksjonssvillen er at den bl.a. skal legges inn i kurver med radier mindre enn 250 m og dermed bedre rulle- og styreegenskapene for en hjulaksel gjennom kurven. Det skal produseres 3 utgaver, dvs. sviller med følgende sporutvidelser: 1 438 mm, 1 440 mm og 1 442 mm. Vi må se nærmere på sammenhengen mellom kurveradius og sporvidde, og legge det inn i en tabell som f.eks.: Tabell x Kurveradius [m] Sporvidde [mm] 220 - 250 1 438 200 - 220 1 440 < 200 1 442 Følgende avsnitt foreslås lagt inn i 530: 4.2.2 Friksjonssville Friksjonsviller er en spesialutviklet betongsville som vil øke sidestabiliteten i kurver både på grunn av design og vekt. Sammen med ballastpukken vil friksjonssvillen flytte skjærplanet mellom svilleunderside og ballasten ned i selve ballastmaterialet som har større intern friksjon enn friksjonen som kan oppnås mellom en jevn betongflate og pukk. Friksjonssvillen kan legges inn alle steder hvor det kan være problem med sidestabilitet i sporet, men skal benyttes i kurver med R < 250 m. Friksjonssvillen kan legges i spor med skinneprofilene 49E1, 54E3 og 60E1. I skarpe kurver kan den legges med følgende sporutvidelser i forhold til designsporvidden 1 437 mm: 1 438 mm, 1 440 mm og 1 442 mm. |
| Referansedokumenter |
2 Systemdefinisjon
Svillene skal overføre de horisontale og vertikale belastninger til ballasten gjennom svillenes opplagerflater og sideflater. De utgjør sammen med skinnene et fagverk som utøver en motstand mot utknekking av sporet sideveis. En viktig faktor i sporets sidemotstand er svillenes samvirkning med ballasten.
Friksjonssvillen BNF 54/60 er en ny designet betongsville på grunnlag av et doktorgradsarbeide på NTNU (2001) og masteroppgave også på NTNU (2018). Det grunnleggende prinsippet for friksjonssvillen er at den ved hjelp av rillene på svillens underside og pukksteinene som fester seg i rillene, tvinger skjærsonen mellom sville og ballast ned i selve pukkballasten og utnytter det høye interne friksjonspotensialet i ballastmaterialet. Dette, ved siden av noe større vekt enn en normal betongsville, øker sidestabiliteten i jernbanesporet betydelig, slik at man kan helsveise spor i mindre kurveradier enn 250 m som er nedre tillatte grense i dag.
Lengden på friksjonssvillen BNF 54/60 begrenses til maksimalt 2,4 m for at den også skal kunne brukes på baner med smalt formasjonsplan. Friksjonssvillen tilpasses for skinneprofilene 49E1/54E3 og 60E1, og den skal ha befestigelse som tillater variabel designsporvidde mellom 1 437 mm og 1 442 mm. Dette skyldes de skarpe kurvene som friksjonssvillen er tenkt lagt inn i. Større sporvidde vil gi økt rulleradiedifferanse for hjulakslene og føre til bedre rulle- og styreegenskaper gjennom kurven foruten mindre skinneslitasje. Ønsket om variabel sporvidde skal løses med Pandrol Fastclip og ulik bredde på kragene/sideisolatorene. Det tas sikte på sporvidde 1 440 mm for kurveradier mellom 200 og 250 m og sporvidde 1 442 mm for radier mindre enn 200 m.
Friksjonssvillen BNF 54/60 tilfredsstiller den tekniske spesifikasjonen (https://trv.banenor.no/ts/Overbygning/Betongsviller) og er dimensjonert for en aksellast på 25 tonn. Den kan legges inn alle steder hvor det kan være problem med sidestabilitet i sporet, men skal benyttes i kurver med R < 250 m.
3 Vurdering av endringen
3.1 R - pålitelighet
Friksjonssvillen øker sidemotstanden og dermed forbedrer sidestabiliteten i sporet, slik at helsveising av spor kan utføres i mindre kurveradier enn i dag. Svillens underside med riller sammen med pukksteinene forskyver skjærplanet ned i pukkballasten og utnytter den store indre friksjonen i ballastmaterialet. I tillegg har friksjonssvillen noe større vekt enn en normal betongsville på 2,4 m, som også virker positivt på sidemotstanden.
Friksjonssvillen vil først miste sin funksjon dersom alle rillene blir fjernet/nedslitt og pukksteinene nedknust.
3.2 A - tilgjengelighet
Svillene vil fungere som påkrevd i minst 30 - 50 år avhengig av trafikkbelastningen, noe som vil føre til færre solslyng og solslyngtendenser og dermed øke oppetiden på linjene.
3.3 M - vedlikeholdbarhet
Friksjonssvillen vil redusere behovet for sporvedlikehold, fordi man fjerner laskeskjøter, reduserer nedknusingen av pukkballasten og reduserer behovet for utskifting/kapping av skinner pga. nedkjørte skinneender. I tillegg vil sporgeometrien stå lenger, så behovet for sporjustering reduseres.
3.4 S - sikkerhet
Friksjonssvillen vil øke sidestabiliteten i sporet og dermed redusere faren for uønsket sidebevegelser i sporet (f.eks. solslyng). Dette øker dermed sikkerheten mot avsporinger som skyldes solslyng.
Hvis friksjonssvillens funksjon skulle svikte totalt, noe som det er svært liten sannsynlighet for, kan faren for solslyng i visse tilfeller øke i de kurvene som var lasket, før friksjonssvillen ble installert.
3.5 L - levetid og kapasitet
Friksjonssvillens levetid forventes å være 30 - 50 år avhengig av trafikkbelastning.
Overbygningskonstruksjonen vil få lengre levetid, fordi laskeskjøter kan elimineres, nedknusing av ballasten reduseres og intervallet mellom sporjusteringene kan økes. Det siste skyldes at sporgeometrien står bedre.
Kapasiteten økes, fordi punktligheten forbedres ved at færre saktekjøringer er nødvendig i perioder med høye temperaturer og sporet blir mer robust.
3.6 Ø - økonomi
Selve friksjonssvillen vil koste noe mer enn en ordinær betongsville pga. høyere produksjonskostnader, men vedlikeholdskostnadene vil reduseres og oppveie disse økte kostnadene. Nedbrytning av overbygningskonstruksjonen (skinner, sviller og ballast) og sporgeometrien blir betydelig mindre. Det skyldes at sporet kan helsveises og laskeskjøter fjernes.
3.7 K - klima og miljø
Ingen innvirkning på klimaet.
Ingen innvirkning på miljøet.
3.8 Oversikt over dokumenter som er relevante for vurderingen av endringen
- Alf Helge Løhren: Økt sidestabilitet i jernbanespor med små kurveradier, Doktor ingeniøravhandling, NTNU 2001.
- Alf Helge Løhren: Testing av sidemotstanden i spor med friksjonssviller, Koppang Rørosbanen august 2004, Jernbaneverket februar 2005, 04/03259 Si 722.
- Vegard Bjørntvedt: Optimalisering av friksjonssville for økt sidemotstand, Masteroppgave, NTNU 2018.
3.9 Høringskommentarer
4 Innstilling fra fagansvarlig
Friksjonssville BNF 54/60 er en nyutviklet sville. Den vil kunne gjøre nytte ved at det kan tillates å helsveise spor i mindre kurveradier enn 250 m som i dag er minste radius for helsveising av spor med betongsviller.
Friksjonssville BNF 54/60 skal kunne brukes sammen med skinneprofilene 49E1, 54E3 og 60E1 og ha en skinnehelning på 1:20.
Friksjonssville BNF 54/60 skal også konstrueres for sporutvidelser i området 1 437 mm - 1 442 mm. Bakgrunnen for at BNF 54/60 skal kunne ha ulike sporvidder, er at den bl.a. skal legges inn i kurver med små radier, dvs. mindre enn 250 m, og dermed gi bedre rulle- og styreegenskapene for en hjulaksel gjennom kurven.
Sporutvidelse ble brukt i NSB frem til 1980. I kurver med radier mellom 300 m og 200 m var sporutvidelsen 10 mm (sporvidde 1 445 mm), og for radier under 200 m var sporutvidelsen 15 mm (sporvidde 1 450 mm). (Lærebok for linjepersonalet, utgaver ~1955 og 1979/1981; Grunnkurs i veg- og jernbanebygging v/ professor O.D.Lærum, NTH 1948)
I dag er boggikonstruksjoner og akseloppheng betydelig utviklet og forbedret, så sporutvidelsene kan være mindre enn hva som var nødvendig tidligere. Designsporvidden i dag er 1 437 mm. Det foreslås derfor en sporutvidelse på 3 mm (sporvidde 1 440 mm) for radier i området 200 - 250 m og sporutvidelse på 5 mm (sporvidde 1 442 mm) for radier mindre enn 200 m.
Ved nyanlegg og fornyelse av svilledekket i kurveradier mellom 250 m og 300 m bør friksjonssvillen BNF 54/60 legges inn, mens i kurveradier under 250 m skal BNF 54/60 legges inn både ved nyanlegg og fornyelse av svilledekket,
Endringsforslaget anbefales med følgende tekst:
4.1 Friksjonssville
TRV:02588
a) Friksjonssvillen bør legges inn ved nyanlegg og svillefornyelse hvor kurveradien er mellom 250 m og 300 m.
TRV:02589
b) Friksjonssvillen skal legges inn ved nyanlegg og svillefornyelse hvor kurveradien er mindre enn 250 m.
TRV:02590
c) Friksjonssvillen kan legges i spor med skinneprofilene 49E1, 54E3 og 60E1. I små kurveradier (R < 250 m) kan den legges med følgende sporutvidelser i forhold til designsporvidden 1 437 mm:
- 200 < R < 250 m: + 3 mm (sporvidde 1 440 mm)
- R < 200 m: +5 mm (sporvidde 1 442 mm)
I tillegg oppdateres tabell 1 og 2 i https://trv.banenor.no/wiki/Overbygning/Prosjektering/Sporkonstruksjoner#Sporkonstruksjoner:
| Navn | Skinner | Skinnebefestigelse | Sviller | Overbygningsklasse |
|---|---|---|---|---|
| JBV60 FE | 60E1 | Pandrol FE 1404 Fastclip | Betongsville JBV 60 | d |
| BNF60 FE | 60E1 | Pandrol FE 1404 Fastclip | Betongsville BNF 54/60 | d |
| JBV60 FE HAL | 60E2 | Pandrol FE 1504 Fastclip | Betongsville JBV 60 | Ofotbanen |
| OB35 FC HAL | 60E2 | Pandrol FC 1604 Fastclip | Betongsville OB35 HAL | Ofotbanen 35t |
| JBV54 FE | 49E1/54E3 | Pandrol FE 1404 Fastclip | Betongsville JBV 54 | c |
| BNF54 FE | 49E1/54E3 | Pandrol FE 1404 Fastclip | Betongsville BNF 54/60 | c |
| Navn | Skinner | Skinnebefestigelse | Sviller | Overbygningsklasse |
|---|---|---|---|---|
| JBV60 FE "Dual Rail" | 49E1/54E3 | Pandrol FE 1404/1408 | Betongsville JBV 60 | c (kan oppgraderes til d) |
| BNF60 FE "Dual Rail" | 49E1/54E3 | Pandrol FE 1404/1408 | Betongsville BNF 54/60 | c (kan oppgraderes til d) |
| JBV54 FE "Dual Rail" | 35,7 kg/NSB40 | Pandrol FE 1404/1408 | Betongsville JBV 54 | b (kan oppgraderes til c) |
5 Behandling i godkjenningsrådet
5.1 Trafikk
Ok --Erik Borgersen (diskusjon) 1. feb. 2021 kl. 13:39 (CET)
5.2 Prosjekter
OK--Jse (diskusjon) 1. feb. 2021 kl. 23:20 (CET) ok--Magheg (diskusjon) 3. feb. 2021 kl. 07:22 (CET)
5.3 Infrastruktureier
Ok--Tbr (diskusjon) 1. feb. 2021 kl. 22:38 (CET)
5.4 Teknologi
OK --Christopher Schive (diskusjon) 2. feb. 2021 kl. 14:44 (CET)
5.5 Konklusjon
Endringen gjennomføres
Hjelpetekst: Husk å endre kategori til \"Endringsartikler til godkjenning\" når forslaget er klart!
