Sporstoppere

1 Innledning

7 - skrive/skanne 8 - hente fra trv 10 - skrive/skanne Dimensjonering 10.2 - eksempel Dalane (med) 10.3 - eksempel Kristiansand (med?)

Inneholder en beskrivelse av komponenter som inngår i sikringen av buttspor på stasjonsområder.

1.1 Sporstoppere

Fig 1: Bildet viser en sporstopper i Kristiansand,som er festet rett på en betongvegg. Den befinner seg på den delen av stasjonen som er lite i bruk. Bildet er tatt med eget kamera. Fig 2: Bildet viser enkel, glidende sporstopper (Jernbane.net, 2012). Fig 3: Bildet er av en hydraulisk sporstopper med en stor bufferprodusert av RAWIE 2 (Rawie, 2012b). Fig 5: Bildet viser sporstopperen festet til en togskinnene. Bildet er hentet fra vedleggE. Fig 4: Tegningen viser de ytre kreftene ved støt på en glidende sporstopper med buffer. Sporstopperens formål er....

Det finnes i dag mange ulike sporstoppere, der vi skiller mellom 3 ulike grunnkonstruksjoner:

• Faste sporstoppere; disse kan ikke flytte seg og ved påkjørsel skjer stoppet tilnærmet momentant. Disse blir det brukt lite av i dag, unntak er de som har stått siden før dimensjoneringskravene kom, eller der det ikke er noen plass til bremsevei bak.
• Glidende sporstoppere; disse forflytter seg ved påkjørsel. Bremsearbeidet tilsvarer friksjonen mellom stopper og skinne, samt bremseveien.
• Sporstoppere med hydrauliske buffere; ved påkjørsel tar bufferen opp bremsearbeidet. Sporstoppere med hydrauliske buffere kan også monteres som glidbar sporstopper hvor bremsearbeidet blir tatt opp, dels av de hydrauliske bufferne og dels av forskyvning langs sporet.

Nå brukes det som oftest glidende sporstopper med buffere der det er plass til det, ettersom støtet da blir elastisk.

Som pilene viser på bildet over, gjør friksjonen den største motkraften i de fleste tilfeller. Buffermotstanden holdes konstant, mens summen av friksjonskreftene går parallelt med kraften fra toget. Ved små hastigheter kan bufferne ta opp større deler av bevegelsesenergien til toget, enn friksjonen.

De glidbare stoppbukkene er festet på skinnene, slik at friksjonen virker inn fra tre forskjellige steder. Vil man ha større friksjon kan man stramme inn skruene, slik at foten til sporstopperen klemmer hardere om skinnene. Men om man strammer for hardt begynner ikke sporstopperen å gli, og sannsynligvis blir sporstopperen ødelagt, hvis ikke det blir en bråstopp. Men har den først begynt å gli, kommer den ikke til å bli stoppet, ettersom hvilefriksjonen er dobbelt så stor som den bevegelige friksjonen, erfaringsmessig sett. (Veritas, 1997,vedlegg A)

1.2 Sporsperre

Sporsperrer plasseres som oftest ved utkjøring av hensettingsspor og skal hindre utilsiktet bevegelse ut fra sporet.

Januar 2010 reiste en vognstamme fra Alnabru og fortsatte ferden ned mot OsloS,toget ble ledet ned mot Sjursøya3 og endte sine dager der. l henhold til SHvar det mange faktorer som førte til ulykken. Det var både menneskelige og maskinelle feil. En av feilene som ble avdekket var at den installerte sporsperren på Alnabru stasjon ikke var i drift. Den var utdatert og fungerte derfor ikke på det gitte tidspunkt (SHT, 2011). l etterkant av denne ulykken er det montert sporsperrer i det aktuelle området.

Bilde 8 Bildet er av en sporsperre,det er hentet hos jernbaneverket med tillatelse til å bruke i oppgaven.

Sporsperrene utformes slik at de alltid står i"lukket" posisjon. Når et tog kommer,åpner denne seg og toget triller forbi. Når toget har kjørt forbi lukkes sperren igjen. Disse er styrt automatisk via kontaktledningsnettet og ATC5. Det kan oppstå problemer i forhold til dette, men disse gis til å være små,og derfor nesten neglisjerbart. Ofte kan disse også styres manuelt. En sporsperre egner seg ikke på vanlige togspor der hastighetene er store,men derimot veldig bra på hensettingspor, skiftespor og inne på stasjoner.

2 Regelverk rundt sporstoppere

2.1 Formål og krav

Sporstopperen skal bremse opp rullende materiell ved sporets ende. Sporstopperen skal fungere slik at rullende materiell ikke blir skadet ved påkjøring. Sporstopperen skal dessuten beskytte mennesker, bygninger og installasjoner.

2.2 Konstruksjon

Vi skiller mellom 3 ulike grunnkonstruksjoner av sporstoppere:

• fast sporstopper
• glidende sporstopper
• sporstopper med hydrauliske buffere

Sporstoppere for persontog skal både kunne ta opp krefter fra sidebuffere og fra sentralkoppelet

2.2.1 Fast sporstopper

Faste sporstoppere kan ikke forskyves langs sporet. Ved påkjørsel stopper det rullende materiell tilnærmet momentant. Faste sporstoppere finnes som både betong- og stålkonstruksjoner.

2.2.2 Glidende sporstopper

Glidbare sporstoppere kan forskyves langs sporet. Ved påkjørsel bremses toget ved at sporstopperen utretter et bremsearbeid når den forskyves langs sporet. Bremsearbeidet er avhengig av friksjonen i bremseelementene og bremsestrekningens lengde.

Bremseelementene er forbundet med skrueforbindelser. Bremsekraften bestemmes av tiltrekkingsmoment og forspenningskraft i skrueforbindelsene.

2.2.3 Sporstopper med hydrauliske buffere

I denne typen sporstoppere opptar hydrauliske buffere bremsearbeidet ved påkjørsel. Sporstopper med hydrauliske buffere kan også monteres som glidbar sporstopper hvor bremsearbeidet blir tatt opp dels av de hydrauliske bufferene og dels av forskyvning langs sporet.

3 Valg av sporstopper

Sporstopper skal dimensjoneres slik at den kan ta opp bevegelsesenergien fra rullende materiell med dimensjonerende togvekt og hastighet for det aktuelle sporet uten at det rullende materiell eller bakenforliggende konstruksjoner blir skadet.

3.1 Dimensjonerende parametere

3.1.1 Hastighet

Nedenstående hastigheter gjelder ved dimensjonering av sporstoppere

• togspor: 15 km/h
• skiftespor: 10 km/h

På steder hvor sporet har fall før sporstopperen skal dimensjonerende hastighet velges lik den hastighet løpske vogner eller tog uten virksomme bremser kan oppnå ved påkjøring av sporstopper, dersom denne er høyere enn hastighetene nevnt ovenfor.

3.1.2 Togvekt

Sporstoppere skal dimensjoneres for den maksimale togvekt som kan forventes å trafikkere sporet.

3.1.3 Maksimal reaksjonskraft

For å unngå skade på det rullende materiell ved sammenstøt, skal reaksjonskraft fra sporstopper begrenses til maks. 1500 kN.

3.1.4 Akselerasjon

For å unngå skade på passasjerer ved sammenstøt skal sporstopperen dimensjoneres slik at avbremsingsakselerasjonen for de letteste togsettene ikke overstiger 10 m/s².

3.2 Sporstandard

Ved sporstoppere som festes til skinnene, er det viktig at sporet er i stand til å ta opp langsgående krefter ved sammenstøt. Det stilles følgende krav til sporkonstruksjonen:

• skinneprofil skal være 49E1 eller større
• det tillates ingen sveiste eller laskede skjøter i sporstopperens glidestrekning
• sporet skal være helsveist i min. 40 m eller mot nærmeste sporveksel foran sporstopperen
• befestigelsen skal være av fjærende type
• det tillates ingen isolerte skjøter nærmere enn 2 m fra sporstopperen

Ved dimensjonerende togvekt over 200 tonn skal sporet forsterkes med 2 skinnestrenger som festes innenfor kjøreskinnene. Skinnene festes med svilleskruer til tresviller eller med Pandrol-fjærer til brusviller av betong. Sporet skal forsterkes i hele sporstopperens glidestrekning samt min. 2 m foran sporstopperen.

4 Resultater

4.1 Dimensjonering av sporstopper

4.1.1 Rullende tog 5 km/t

Toghastighet: (5:3,6)	1,40 m/s
Massen av tog:	400.000 kg
Bevegelsesenergi til tog (Ek=0,5*m*v2)	=392 kNm
Restenergi som må tas av sporstopper	=392-600kNm < 0 kNm

4.1.2 Ikke glidbar sporstopper

(Ek=0,5*m*v2)

Ek-(1560-150)kNm = 0 kNm

Ek = 1560-150 kNm = 1710 kNm

gir:

[math]v=\sqrt {1710 kNm \over 2 \cdot 400 000 kg}= 10,5 km/t[/math]

[math]t={s \over v} [/math]		[math]t={0,4 m \over 2,92 m/s}= 0,14 sekunder [/math]
[math]a={v \over t} [/math]		[math]a={2,92 m/s \over 0,14 s}= 21,0 m/s^2[/math]

[math]{v^2 \over 0,4 m}=10 m/s^2 \Rightarrow v =\sqrt{10 m/s^2 \cdot 0,4 m} = 2 m/s = 7,2 km/t [/math]

E_k = 0,5*400 000 kg*(2m/s)² = 800 kNm

4.1.3 Godstog 15 km/t

(E_k=0,5*m*v²)

[math]E_k = {m \cdot v^2 \over 2} - s \cdot F = {8922 kNm \over 2}- 1m \cdot 1500 kN [/math]

[math]s = {E_k \over 2000 kN} = {7422 kNm \over 2000 kN}=3,71 m [/math]