Oulun elastisten vaihteiden seurantamittaukset

Tässä raportissa keskitytään Ouluun juhannuksena 2016 asennettujen kahden elastisen 1:15,5-vaihteen uusiin rakenneratkaisuihin ja siihen, kuinka vaihteet käyttäytyvät projektille asetetun koejakson aikana. Työn päätavoitteena on tutkia radalla tehtävien mittausten avulla mahdollisimman kattavasti uuden elastisemman vaihderakenteen käyttäytymistä osana rata-rakennetta ja pystyä vertailemaan sitä nykyisen vaihderakenteen toimintaan sekä lyhyellä että pitkällä aikajänteellä.

Raportin luvussa 2 käydään yksityiskohtaisesti läpi Nokelan alueen monitoroitavien koekohteiden ominaisuudet ja elastisten rakenneratkaisujen erot verrattuna nykyiseen vallitsevaan vaihderakenteeseen Suomessa. Muutoksia on tehty niin kiinnitysosiin, pölkkyihin, vaihteenkääntölaitteisiin ja lukitukseen sekä vastakiskoalueelle. Näistä ratkaisuista useita on kokeiltu jo Kouvolaan asennettujen elastisten 1:9- vaihteiden yhteydessä, joten näiden testien tarkoituksena on osallaan vertailla Oulun rakenteen käyttäytymistä Kouvolan vastaaviin rakenteisiin.

Luvussa 3 esitellään rakenne-erojen vaikutusten havaitsemiseen käytetty mittausjärjestelmä. Mittaaminen keskittyi pääosin radan pystysuuntaisen painumakäyttäytymisen määrittämiseen, sillä uusilla elastisilla rakenneosilla on lähtökohtaisesti suurin vaikutus juuri pystysuuntaisen jouston ja pysyvän painuman määrään. Näitä asioita monitoroitiin sekä pistemäisillä että jatkuvilla mittausmenetelmillä.

Raportin luvussa 4 esiteltävät mittaustulokset osoittavat, että elastiset osat toimivat rakenteessa hyvinkin odotetulla tavalla jakaen kuormitusta laajemmalle alueelle ja vähentäen näin kuormituspiikkien muodostumista niin kiskoihin, pölkkyihin kuin sepelin pintakerrokseenkin. Palautuva painuma pysyi näiden komponenttien ansiosta suhteellisen muuttumattomana noin 2 vuoden seurantajakson aikana. Lisäksi vaihteiden pysyvä painuma on kehittynyt varsin maltillisesti ja käytännössä on jopa pysähtynyt viimeisten seurantakuukausien aikana. Geometrian muutosnopeus on siis mittauspisteiden kohdalla jopa linjaraidettakin hitaampaa.

Projektin aikana ilmeni kuitenkin myös tiettyjä ongelmia vaihderakenteessa, kuten poikkeavan raiteen kiskojen sivukuluminen sekä kuperien pölkkyjen aiheuttamat kallistuksen arvot vaihteen poikkeavalla reitillä. Kummatkaan näistä ongelmista eivät kuitenkaan johdu suoranaisesti vaihteen uudesta elastisesta rakenteesta, vaan samoja ongelmia on todettu myös vanhoissa vaihderakenteissa. Kiskojen kulumisilmiötä elastinen rakenne voi tietyissä oloissa kielialueen joustojen lisääntyessä hieman kasvattaa, mutta se ei ole pääsyy sivukulumisen synnylle.

Tulokset osoittivat myös sen, että vaihteisiin suunniteltu uusi kaksijousinen kääntöavustin toimii halutulla tavalla vaihteen kärkialueen kääntämisessä. Vaihteen kanta-alueelle tällainen rakenne ei kuitenkaan ole optimaalinen, vaan siellä voidaan käyttää jo olemassa olevia kiinteällä tangolla olevia kääntöavustimia.