Radan päällysrakenteen elinkaariselvitys
Maarala, Henri (2014)
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201404295284
http://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201404295284
Tiivistelmä
Tämän selvityksen päällimmäisenä tavoitteena oli laatia käytännönläheinen toimintamalli radan päällysrakenteen elinkaaren mallintamista ja seurantaa varten. Työ laadittiin ensisijaisesti Liikenneviraston kunnossapitoyksikölle ja se kohdistettiin päällysrakenteeseen (pl. vaihteet). Tarkastelun kohteena oli Oulun ja Kontiomäen välinen rataosa, jonka perusparannushanke oli juuri käynnistymässä. Työssä selvitettiin päällysrakenteen elinkaareen vaikuttavat tekijät, joista oleellisimpina voidaan pitää koneellista tuentaa, kiskohiontaa ja liikennekuormitusta. Näiden tekijöiden käytännön vaikutuksien kartoittamiseksi perehdyttiin aikaisempiin tutkimuksiin, joiden lisäksi tehtiin niitä täydentäviä haastatteluja.
Tutkimustyön aikana kävi ilmi, että oleellisimmat kiskoihin ja pölkkyihin kohdistuvista rasituksista johtuvat puutteellisesta tukikerroksesta, mikäli asennus- ja valmistusvirheitä ei oteta huomioon. Tämän päätelmän pohjalta toteutettiin elinkaarimalli, joka keskittyy ensisijaisesti tukikerroksen laadun ja raiteen geometrian tarkkailuun. Näiden lisäksi otettiin huomioon myös liikennöivän kaluston aiheuttamat vaikutukset, jotka määritettiin junapainon, kalustotyypin, nopeuden ja akselikuorman yhteisvaikutuksesta. Edellä luetelluista tekijöistä aiheutuvien vaikutuksien mittarointiin laadittiin toimintasuunnitelma, jonka lähtökohtana oli se, että se olisi toteutettavissa nykyisin käytössä olevan tekniikan avulla. Tämä mahdollistaa sen, että elinkaaren seurantaa ja mittarointia pystytään toteuttamaan heti perusparannushankkeen valmistumisesta alkaen.
Päällysrakenteen seuranta päätettiin toteuttaa radantarkastusvaunulla ja maatutkauksella, joilla tarkkaillaan tukikerroksen laatua ja raiteen geometriaa. Kaluston seuranta toteutettiin pyöräilmaisimien, RFID-tekniikan ja GPS-paikannuksen avulla. Lopuksi arvioitiin tuotetun elinkaarimallin luotettavuutta ja todenmukaisuutta, johon vaikuttaa esimerkiksi Venäjän ja Suomen välisen rautatieliikenteen kehittyminen. The primary objective of this study was to create a practical approach for modelling and tracking of the track superstructure lifecycle. This study was mainly prepared for the Finnish Transport Agency’s maintenance unit and it was fo-cused on the railway superstructure (excluding switches). Under the examination was the railway part between Oulu – Kontiomäki, which track improvement was about to begin. The first thing was to find out which factors cause most effect to superstructure’s lifecycle and the most essential ones were machine turning, rail grinding and traffic load. The next task was to indentify the practical effects of these factors and it was made by studying earlier investigations and, in addition to that, there were also complementary interviews.
During the study it became clear that the most essential factors of rails and sleepers are caused of the bad condition of the superstructure, if installation mistakes and factory defects are not taken into consideration. Based on this conclusion, a lifecycle model was created, which focuses primarily of track superstructure and geometry observation. In addition to these, the effects are caused by the operating equipment which were determined from the interaction of train weight, equipment type, speed and axle load. To measure these factors a plan was drawn up based on the fact that it could be used with currently existing devices. This makes it possible to monitor and measure the lifecycle right after the track improvement is completed.
The tracking of track superstructure was decided to be carried out with a track inspection car and ground penetrating radar gauging, which monitor the quality of track ballast and geometry. The train management was carried out with wheel impact load detectors, RFID technology and GPS tracking. Finally, an estimation was made about the reliability and accuracy of the produced lifecycle model, which is affected by, for example, the development of rail transport between Russia and Finland.
Tutkimustyön aikana kävi ilmi, että oleellisimmat kiskoihin ja pölkkyihin kohdistuvista rasituksista johtuvat puutteellisesta tukikerroksesta, mikäli asennus- ja valmistusvirheitä ei oteta huomioon. Tämän päätelmän pohjalta toteutettiin elinkaarimalli, joka keskittyy ensisijaisesti tukikerroksen laadun ja raiteen geometrian tarkkailuun. Näiden lisäksi otettiin huomioon myös liikennöivän kaluston aiheuttamat vaikutukset, jotka määritettiin junapainon, kalustotyypin, nopeuden ja akselikuorman yhteisvaikutuksesta. Edellä luetelluista tekijöistä aiheutuvien vaikutuksien mittarointiin laadittiin toimintasuunnitelma, jonka lähtökohtana oli se, että se olisi toteutettavissa nykyisin käytössä olevan tekniikan avulla. Tämä mahdollistaa sen, että elinkaaren seurantaa ja mittarointia pystytään toteuttamaan heti perusparannushankkeen valmistumisesta alkaen.
Päällysrakenteen seuranta päätettiin toteuttaa radantarkastusvaunulla ja maatutkauksella, joilla tarkkaillaan tukikerroksen laatua ja raiteen geometriaa. Kaluston seuranta toteutettiin pyöräilmaisimien, RFID-tekniikan ja GPS-paikannuksen avulla. Lopuksi arvioitiin tuotetun elinkaarimallin luotettavuutta ja todenmukaisuutta, johon vaikuttaa esimerkiksi Venäjän ja Suomen välisen rautatieliikenteen kehittyminen.
During the study it became clear that the most essential factors of rails and sleepers are caused of the bad condition of the superstructure, if installation mistakes and factory defects are not taken into consideration. Based on this conclusion, a lifecycle model was created, which focuses primarily of track superstructure and geometry observation. In addition to these, the effects are caused by the operating equipment which were determined from the interaction of train weight, equipment type, speed and axle load. To measure these factors a plan was drawn up based on the fact that it could be used with currently existing devices. This makes it possible to monitor and measure the lifecycle right after the track improvement is completed.
The tracking of track superstructure was decided to be carried out with a track inspection car and ground penetrating radar gauging, which monitor the quality of track ballast and geometry. The train management was carried out with wheel impact load detectors, RFID technology and GPS tracking. Finally, an estimation was made about the reliability and accuracy of the produced lifecycle model, which is affected by, for example, the development of rail transport between Russia and Finland.