Abstrakti
Rataan kohdistuva kuormitus vaihtelee radalla kulkevan kaluston mukaan. Kuor-
mitukseen vaikuttavat erityisesti kaluston tyyppi, akselipaino, kulkunopeus ja kaluston kunto. Pyörän ja kiskon välillä vaikuttavat voimat syntyvät kuitenkin kaluston ja radan välisessä vuorovaikutuksessa, johon vaikuttavat kaluston lisäksi aina myös radan ominaisuudet. Rataan kohdistuvat kuormitukset lisäävät radan kunnossapitokustannuksia esimerkiksi kiskojen vaurioitumisen myötä syntyvän kiskon vaihto- ja hiontatarpeen sekä radan rakennekerrosten muodonmuutosten takia. Tietyn tyyppinen kuormitus voi myös aiheuttaa tärinäongelmia radan ympäristössä.
Suuret akselipainot kuormittavat rataa erityisen paljon, ja siksi tavaravaunut vai-
kuttavat merkittävästi radan kuntoon. Tässä raportissa on esitetty ensimmäinen
osa laajemmasta tutkimuksesta, jossa tavoitteena on selvittää, kuinka suuri vaikutus tavaravaunun telityypillä on rataan kohdistuviin kuormituksiin ja sitä kautta esimerkiksi kiskon kulumiseen suoralla radalla, erilaisissa kaarteissa ja vaihdealueilla. Lisäksi tutkimuksessa tarkastellaan tavaravaunun telin kunnon, akselipainon sekä tavarajunan nopeuden vaikutusta radan kuormituksiin. Erilaisten telityyppien vaikutuksesta radalla havaittuihin ongelmakohtiin on tärkeää saada lisätietoa, jotta jatkossa voitaisiin kannustaa rataystävällisten telien käyttöön.
Tutkimuksen ensimmäisessä osassa tavoitteena oli hankkia lähtötiedot Suomessa liikennöivistä ja lähitulevaisuudessa liikennöintiin tulossa olevista tavaravaunujen telityypeistä kalustomallinnusta varten. Lisäksi tutkimuksessa testattiin sopivaa telityypin kuormittavuuden arviointitapaa jo olemassa olevilla K14-telin ja 18-100-telin kalustomalleilla tehtävillä simuloinneilla. Simuloinneissa havaittiin, että telimallien käyttäytymisellä voi olla merkittäviä eroja kaarreajossa, mikä ilmenee kulumisesta kertovissa Tγ-arvoissa, pyörä-kisko-kontaktin voimissa sekä pyöräkerran ja radan välisessä kohtauskulmassa. Lisäksi simulointitestien perusteella telien taipumus aiheuttaa tärinää maaperään vaihtelee. Tätä ilmiötä voidaan tarkastella telin kiihtyvyyksien tai pyörä-kisko-kontaktissa syntyvien voimien taajuuskuvaajien avulla. Lovipyörien havaittiin aiheuttavan suuria dynaamisia iskuja pyörän ja kiskon välisessä kontaktissa. Näiden vaikutusta eri telityypeillä on hyvä tarkastella jatkossa taajuuksittain, jotta saadaan käsitys lovipyörän aiheuttaman säännöllisen iskun vaikutuksesta maaperän tärinään.
Projektissa tarkasteltiin eri telityyppien käyttäytymistä myös kenttämittauksien
avulla. Mittauksissa selvitettiin tavaravaunutelien pyörän ja kiskon väliset poikit-
taisvoimat, suistumisriskistä kertovat Y/Q-arvot sekä pyöräkerran kohtauskulmat. Mittauksilla saatiin tärkeää tietoa tavaravaunutelien käyttäytymisestä ja vastaavia mittauksia on hyvä jatkaa tulevaisuudessa.
mitukseen vaikuttavat erityisesti kaluston tyyppi, akselipaino, kulkunopeus ja kaluston kunto. Pyörän ja kiskon välillä vaikuttavat voimat syntyvät kuitenkin kaluston ja radan välisessä vuorovaikutuksessa, johon vaikuttavat kaluston lisäksi aina myös radan ominaisuudet. Rataan kohdistuvat kuormitukset lisäävät radan kunnossapitokustannuksia esimerkiksi kiskojen vaurioitumisen myötä syntyvän kiskon vaihto- ja hiontatarpeen sekä radan rakennekerrosten muodonmuutosten takia. Tietyn tyyppinen kuormitus voi myös aiheuttaa tärinäongelmia radan ympäristössä.
Suuret akselipainot kuormittavat rataa erityisen paljon, ja siksi tavaravaunut vai-
kuttavat merkittävästi radan kuntoon. Tässä raportissa on esitetty ensimmäinen
osa laajemmasta tutkimuksesta, jossa tavoitteena on selvittää, kuinka suuri vaikutus tavaravaunun telityypillä on rataan kohdistuviin kuormituksiin ja sitä kautta esimerkiksi kiskon kulumiseen suoralla radalla, erilaisissa kaarteissa ja vaihdealueilla. Lisäksi tutkimuksessa tarkastellaan tavaravaunun telin kunnon, akselipainon sekä tavarajunan nopeuden vaikutusta radan kuormituksiin. Erilaisten telityyppien vaikutuksesta radalla havaittuihin ongelmakohtiin on tärkeää saada lisätietoa, jotta jatkossa voitaisiin kannustaa rataystävällisten telien käyttöön.
Tutkimuksen ensimmäisessä osassa tavoitteena oli hankkia lähtötiedot Suomessa liikennöivistä ja lähitulevaisuudessa liikennöintiin tulossa olevista tavaravaunujen telityypeistä kalustomallinnusta varten. Lisäksi tutkimuksessa testattiin sopivaa telityypin kuormittavuuden arviointitapaa jo olemassa olevilla K14-telin ja 18-100-telin kalustomalleilla tehtävillä simuloinneilla. Simuloinneissa havaittiin, että telimallien käyttäytymisellä voi olla merkittäviä eroja kaarreajossa, mikä ilmenee kulumisesta kertovissa Tγ-arvoissa, pyörä-kisko-kontaktin voimissa sekä pyöräkerran ja radan välisessä kohtauskulmassa. Lisäksi simulointitestien perusteella telien taipumus aiheuttaa tärinää maaperään vaihtelee. Tätä ilmiötä voidaan tarkastella telin kiihtyvyyksien tai pyörä-kisko-kontaktissa syntyvien voimien taajuuskuvaajien avulla. Lovipyörien havaittiin aiheuttavan suuria dynaamisia iskuja pyörän ja kiskon välisessä kontaktissa. Näiden vaikutusta eri telityypeillä on hyvä tarkastella jatkossa taajuuksittain, jotta saadaan käsitys lovipyörän aiheuttaman säännöllisen iskun vaikutuksesta maaperän tärinään.
Projektissa tarkasteltiin eri telityyppien käyttäytymistä myös kenttämittauksien
avulla. Mittauksissa selvitettiin tavaravaunutelien pyörän ja kiskon väliset poikit-
taisvoimat, suistumisriskistä kertovat Y/Q-arvot sekä pyöräkerran kohtauskulmat. Mittauksilla saatiin tärkeää tietoa tavaravaunutelien käyttäytymisestä ja vastaavia mittauksia on hyvä jatkaa tulevaisuudessa.
| Julkaisun otsikon käännös | The effect of freight wagon bogie type on track loads |
|---|---|
| Alkuperäiskieli | Suomi |
| Kustantaja | Väylävirasto |
| Sivumäärä | 122 |
| Vuosikerta | 65 |
| ISBN (elektroninen) | 978-952-405-094-4 |
| Tila | Julkaistu - 17 lokak. 2023 |
| OKM-julkaisutyyppi | D4 Julkaistu kehittämis- tai tutkimusraportti taikka -selvitys |
Julkaisusarja
| Nimi | Väyläviraston julkaisuja |
|---|---|
| Numero | 65 |
| Vuosikerta | 2023 |