Bygging av sporveksler

1 Innledning

I motsetning til de fleste andre jernbanetekniske byggearbeider har arbeidet med bygging av sporveksler ikke endret seg mye over tid. Sporvekselbygging er og har alltid vært mye av et mannskapsintensivt puslespillarbeide der en mengde enkeltkomponenter bygges sammen til en komplett sporveksel.

Tidligere ble det i Norge utelukkende bygget ”korte” sporveksler på tresviller. Disse ble som regel bygget på stedet der de skulle ligge, eller i umiddelbar nærhet. Behovet for maskiner og transport ble dermed lite.

Sporveksler bygges i dag som oftest med betongsviller, men tresviller benyttes fremdeles i noen utstrekning. For eksempel i kurveveksler med små radier. Det er i dag få prinsipielle forskjeller på byggingen av sporveksler på betong- og tresviller. Begge svilletyper kan leveres fra fabrikk med ferdig borede hull og påmonterte underlagsplater.

Tidligere var det vanlig at svillene ble levert uten påmonterte underlagsplater og at disse måtte monteres manuelt på byggeplassen. Fremgangsmåten var da at posisjonen til hull for underlagsplater ble satt ut ved hjelp av pilhøyder/ kordeutsett og at det deretter ble boret hull til skruer. Etterpå ble underlags-platene montert.

Etterhvert har det blitt vanlig å bygge sporveksler på betongsviller og med vesentlig større lengde. Slike sporveksler er tunge og krever av den grunn spesialmaskiner til løfting og håndtering dersom de ikke kan bygges direkte i sporet der de skal ligge.

Ofte er det nødvendig å legge inn sporveksler i trafikkert spor slik at bygging på stedet umuliggjøres. Sporvekselen må da bygges et annet sted og transporteres på plass. Dette har gjort det nødvendig å utvikle nytt utstyr for transport og håndtering. Det har også blitt vanlig at sporvekslene bygges i verksted langt unna stedet der de skal legges inn.

En kan derfor godt si at det er metodene for transport og håndtering av sporveksler som har utviklet seg mest. Arbeidet med bygging har som nevnt ikke utviklet seg mye over tid og foregår omtrent som tidligere enten det foregår direkte i sporet eller inne i et verksted.

2 Bygging av sporveksel direkte i sporet

2.1 Forberedende arbeider

Forarbeider når sporvekselen kan bygges på plass direkte i sporet er i hovedsak som følger:

Tilrigging

• Alt nødvendig utstyr må finnes på arbeidsplassen og være logisk plassert slik at arbeidet kan foregå på en hensiktsmessig måte og uten unødig tidsforbruk.

Avretting av underlaget

• Dersom underlaget ikke er jevnt der sporvekselen skal ligge, kan dette føre til unormalt høy slitasje. Det er derfor viktig at grunnforhold og ballast sikrer god stabilitet og drenering. Hvis sporvekselen skal legges i kurve med overhøyde, bygges overhøyden opp sammen med underlaget. Det er forholdsvis små toleranser til avvik fra prosjektert høyde, +0/ -20 millimeter. Det kan derfor med fordel benyttes planlaser ved avretting av underlaget.

I underkant av svillene bør det være minimum 300 millimeter ren ballast, komprimert lagvis med lett vibrator, slik at ballasten ikke knuses. Planum bør ligge mellom 30 og 50 millimeter under svillenes underkant i ferdig spor, slik at det blir optimal løftehøyde for pakking.

Kabelgjennom-føring og trekking

• Kabelgjennomføring og trekking for signal og sporvekselvarme bør utføres samtidig som underlaget klargjøres.

Fundamenter

• Bygging av fundamenter for diverse objekter som signal-, lys- og KL-master, signal- tele-, og KL-skap, skilt med videre. Hva slags type objekter som bygges ved hver sporveksel varierer sterkt. Alle fundamenter må monteres tilstrekkelig dypt slik at fundamentene ikke forskyves av telehiv.

Montering

• Montering av master, signaler, kontaktledning, skap, skilt, balliser, trekking av kabler med videre.

2.2 Sammenbygging av sporveksel

2.2.1 Utlegging av sviller

Sporveksler leveres fra fabrikk som byggesett med svillene ferdig nummerert i henhold til den plassering de skal ha i den ferdige sporvekselen. Arbeidet med montering starter således med at svillene legges nøyaktig ut på underlaget i innbyrdes riktig rekkefølge og på riktig plass i lengde- og sideretning i henhold til tegning. Til justering av plassering i sideretning kan det enten benyttes en rett langsgående skinne eller en laser som setter opp et vertikalt laserplan. Svillene bakses deretter til riktig leie. Til justering i lengderetningen anvendes gjerne målebånd, eventuelt teodolitt.

Ved bygging av kurveveksler/dobbeltkrumme sporveksler benyttes i prinsippet samme fremgangsmetode som angitt over, men med den forskjell at det i tillegg er angitt pilhøyde/kordeavsett for utsett av hver sville, i tillegg til de vanlige målene for sporvidde, etc. Det vil si at svillene i hovedspor ikke legges ut på en rett linje, men at de må justeres i sideretning slik at de beskriver sirkelradien til hovedsporet justert for avstanden mellom hovedsporets senterlinje og ytterkant sville.

2.2.2 Montering av befestigelse

I dag leveres både tre- og betongsviller til sporveksler med ferdig påmonterte underlagsplater.

2.2.3 Utlegging og montering av skinner

Skinnemateriellet legges forsiktig ut på svillene slik at svillene ikke skubbes ut av leie og slik at skinnene ikke påføres varige deformasjoner. Det er spesielt viktig at skinnekrysset monteres riktig både i side- og lengderetning. En liten vridning eller skjevhet i skinnekrysset vil føre til at sporvekselen får forringede gjennomkjøringsforhold og at levetiden reduseres,

Skinnedelene legges ut og monteres i følgende rekkefølge:

• Arbeidet starter med at ytterste streng i sporvekselens hovedspor monteres på svillene og brukes som basis for den videre montering.
• Tungeskinnene legges ut og justeres slik at tungespissene ligger riktig i forhold til hverandre.
• Deretter legges mellomskinnene og tilhørende kryssparti ut. Det legges ut avstandsskiver i endene slik at en oppnår riktige avstander mellom skinneendene i skjøtene.
• Skinneskjøtene sveises eller laskes. Skinnene justeres i mellompartiet slik at de ligger sentrert på underlagsplatene og isolatorene kan monteres. (Lasking utføres normalt bare som midlertidig løsning, for eksempel ved tidsnød eller dersom en ønsker å sveise/nøytralisere en lengre strekning samtidig).
• Befestigelsen på ytterste skinnestreng i hovedsporet og på mellomskinnene festes.
• Sporvidden justeres. (Dette er mulig fordi hullene i underlagsplatene er noe større enn skruene).
• Isolatorer og befestigelse monteres og festes på resten av skinnedelene.

2.3 Komplettering

Etter at sporvekselen er ferdig montert i sporet må det utføres en rekke kompletterende arbeider før trafikk kan påsettes.

Arbeidenes innbyrdes rekkefølge i tid kan avvike i forhold til hva som er angitt i de påfølgende avsnitt.

2.3.1 Sammenføyning med tilstøtende spor

For at sporvekselen skal virke tilfredsstillende sammen med de tilstøtende spor skal den føyes nøyaktig sammen med disse enten ved hjelp av lasker eller sveising. Alle nye sporveksler skal helsveises. lasker eller sveising

Spor i tilknytning til en sporveksel i helsveist hovedspor skal være helsveist i en lengde av minst 60 meter fra sporvekselen. Dette for å unngå å få pustepartier i sporvekselen. I tresvillespor skal det monteres 100 – 200 skinnestoppere vekselvis mot trykk- og strekk-kreftene over den samme lengden.

2.3.2 Isolerte skjøter

Skinnene leder elektrisk strøm i forbindelse med signal og sikringsanlegget. På grunn av dette bygges det normalt inn isolerte skjøter i sporvekselen slik at sporet kan seksjoneres. (Avhengig bl.a. av type sikringsanlegg og om sporvekselen ligger i eller utenfor hovedspor hender det at sporvekselen monteres uten isolerte skjøter).

2.3.3 Sveising

helsveising Før helsveising av sporveksler kan foretas skal sporet tilfredsstille følgende krav:

1. Ballasten skal være av pukk av samme type som i sporet for øvrig, og ballastlaget skal ha full bredde og tykkelse.

2. Sporvekselen og tilstøtende spor skal være nøyaktig justert både i høyde- og sideretning og sporvidden skal være riktig.

3. Alle sviller skal være hele og ha godt hold for befestigelsen.

4. All befestigelse skal være av fjærende type med stor og varig fjærkraft og godkjent for bruk i helsveist spor.

5. Tunger, stokkskinner, skinnekryss og mellomskinner skal være fri for materialdefekter. Ved gjenbruk av brukte sporveksler skal slitasjen være innenfor gitte toleransegrenser.

6. Det skal kontrolleres at stengselsinnretninger, hake- eller palstengsel, har normalstilling ved nøytraltemperatur.

Sveise-rekkefølge Sveiserekkefølge og temperaturbestemmelser i en sporveksel er som vist på figur 3.1.

1. Skjøtene merket 1 - 6 sveises først ved skinnetemperatur fra 0 - +25°C.

2. Skjøtene merket S sveises som sluttsveising i helsveist spor.

3. Tungeskjøtene - merket T - sveises til slutt. Tungeskjøtene skal sveises ved skinnetemperatur fra +10 - +15°C. Ved sveising av tungeskjøtene skal forkant på tungespiss ligge overens med kjørnermerket på stokkskinnen.

Figur 3.1 Sveiserekkefølge

2.3.4 Påfylling av ballast

Etter at sporvekselen er ferdig bygget blir det fylt på ballast, vanligvis ved hjelp av hjullaster eller pukkvogner, avhengig bl.a. av om det kun er sporvekselen eller en lengre sporstrekning som skal påføres ballast.

2.3.5 Pakking av sporveksel

Før trafikk settes på over en nybygd sporveksel bør den pakkes og justeres slik at skinnene ikke påføres utilsiktede spenninger og deformasjoner. Dette er viktig for at hastigheten skal kunne settes opp så snart som mulig.

Etter siste pakking etableres korrekt ballastprofil over sporvekselen og skinnene spyles.

Etter sporarbeider kreves konsolidering av ballasten før full hastighet får påsettes. Sporet anses som helt stabilisert først etter 100.000 bruttotonn.

Sporstabilisator og ballast-komprimerer

Dette kan oppnås vesentlig raskere ved bruk av ballastkomprimerer og dynamisk sporstabilisator. Dynamisk sporstabilisator anses å tilsvare en trafikkbelastning på 50.000 bruttotonn under forutsetning av at den brukes etter hver pakking. Bruk av ballastkomprimerer anses å tilsvare en trafikkbelastning på 25.000 bruttotonn.

2.3.6 Montering av drivmaskin(er)

Det finnes flere typer drivmaskiner som er godkjent for bruk i Jernbaneverkets spor. Valg av type drivmaskin påvirker byggingen av sporveksler ved at sporvekslene for eksempel må utrustes med langsviller med fester for drivmaskiner eller spesielle stålsviller som kan huse drivmaskiner. Antall drivmaskiner varierer utfra størrelsen på sporvekselen, om det er bevegelig sporkryss og om sporvekselen ligger med overhøyde.

Før monteringen begynner skal det kontrolleres at sporvekselen er i orden. Følgende skal kontrolleres:

• At sporvekselen ikke er skjøtskakk og at svillene ligger vinkelrett på stokkskinnen
• At vekselen er godt underpakket
• At tungene ligger an på samtlige glidestoler
• At sporvekselen har riktige mål i tungespiss (angitt i vekseltegningen)
• At tungene sitter ordentlig fast i tungerotfestet
• At forkant tunge stemmer overens med kjørnemerker i tilhørende stokkskinne

Hvis punktene nevnt ovenfor ikke tilfredsstilles kan det føre til at det oppstår tvangsspenninger i sporvekselen. Dette kan i sin tur føre til unormal slitasje på drivmaskiner, glideplater med videre, eller i verste fall at sporvekselen ikke fungerer som forutsatt.

Til slutt justeres driv- og kontrollstenger. Normalt bør drivmaskinen justeres slik at kontroll oppnås med tungeåpning på 2 mm, men ikke på 3,5 mm.

2.3.7 Montering av sporvekselvarme

Alle sentralstilte sporveksler utstyres med varmeelementer på bevegelige deler for å hindre fastfrysing vinterstid. Anlegget for sporvekselvarme består i korthet av:

• Strømforsyning
• En eller flere transformatorer
• Styringssystem
• Varmeelemeter

Før monteringen starter bør en være sikker på at det ikke er behov for flytting eller tilpasning av øvrige komponenter i sporvekselen.

Transformator

Transformatorer plasseres gjerne i en eller flere hule stålsviller. Transformator-svillene ivaretar også funksjonen til normale sporvekselsviller og monteres samtidig med disse.

Varmeelement

Etter at sporvekselen er ferdig montert monteres varmeelementene til skinnene. Varmeelementene skal festes til skinnene uten boring og ha god varmeoveføring mot skinne. Det kan også være behov for isolering av elementene.

Det skal påses at elementene ikke påvirkes av bevegelsen av tunga i vekselen, vibrasjoner og påkjenninger pga. passerende tog eller av vedlikeholdsmaskiner i sporet.

2.3.8 Kontroll og driftsprøve

Ved mindre endringer i sikringsanlegget, for eksempel ved innlegging av nye sporveksler, må det alltid utføres kontroll og driftsprøve av den del av sikringsanlegget som er berørt. Dette gjøres for å kontrollere at sikringsanlegget fungerer som forutsatt i alle situasjoner som kan oppstå. Prosessen med kontroll og driftsprøving av endringer i sikringsanlegget utføres etter gjeldende prøveprotokoller av godkjent personale.

For at godkjenning skal kunne gis utføres følgende kontroller:

Tungeåpning

Det kontrolleres at åpningen mellom sporvekselens tunge og tilliggende stokkskinne er innenfor toleransekravene. Det vil si at kontroll oppnås ved tungeåpning på 2 mm, men ikke på 3,5 mm. Hvis dette ikke er tilfelle må drivmaskinen(e) justeres. Årsaken til at det må være en viss åpning mellom tunge og stokkskinne er at det ellers vil være vanskelig å oppnå kontroll når det kommer snø eller smuss i sporvekselen. På den annen side kan åpningen heller ikke være så stor at det oppstår slag/ slitasje mellom hjul og tunge ved togpassering.

Omstillingskraft

Det kontrolleres at drivmaskinen(e) har riktig omstillingskraft. Omstillingskraften skal være stor nok til at sporvekselen kan legges om under de fleste vær- og driftsforhold, men ikke så stor at det kan føre til unødig slitasje eller at utstyr ødelegges.

Utkoblingstid

Det kontrolleres at drivmaskinen(e) kobler ut dersom det ikke oppnås kontroll. (Med at det oppnås kontroll på sporvekselen menes at sikringsanlegget verifiserer at tungeåpningen er innenfor toleransegrensene). Utkoblingstiden skal være 10 - 15 sekunder for å hindre at skade oppstår på utstyr hvis kontroll ikke kan oppnås.

Det utføres også en rekke andre kontroller som bl.a. har til hensikt å sikre at sporvekselens posisjon, funksjon og status til enhver tid samsvarer med hva som rapporteres i sikringsanlegget. Disse kontrollene beskrives ikke her.

2.3.9 Nøytralisering

For sporveksler med grunnradius mindre enn 1200 meter skal det utføres nøytralisering av skinnene minimum 60 meter ut fra sporvekselens 6 endeskjøter.

For sporveksler med grunnradius større eller lik 1200 meter skal det i tillegg også utføres nøytralisering av sporvekselens gjennomgående skinnestrenger.

2.3.10 Skinnesliping

Levetiden forlenges

Ved å slipe bort glødeskall og andre ujevnheter på kjøreflaten til nye skinner kan levetiden forlenges ved at initieringstiden for bølgedannelse og andre overflatedefekter øker. Dette er av økonomiske årsaker spesielt viktig i sporveksler.

I henhold til Jernbaneverkets tekniske regelverk skal det på nye spor med hastighet større enn 130 km/h utføres sliping innen 1 år eller 5 milliarder bruttotonn trafikkbelastning. På spor med hastighet lavere eller lik 130 km/h bør nye skinner slipes innen samme tid eller trafikkbelastning.

3 Bygging utenfor trafikkert spor

Ofte er det av trafikkmessige årsaker ikke mulig å bygge sporveksler direkte på plass i sporet der de skal ligge. I slike tilfeller bygges sporvekselen enten på et utrafikkert nabospor, et annet egnet sted i nærheten eller i et verksted som godt kan ligge langt unna innleggingsstedet. Ved bygging av mange sporveksler på samme sted kan en sette opp telt/ montasjehall og få tilnærmet samme forhold som ved bygging i verksted.

En åpenbar fordel ved montering i verksted er at sporvekselen kan settes sammen under godt kontrollerbare forhold og med bruk av hjelpemidler det er vanskelig å benytte ute under åpen himmel. Det er derfor også enklere å oppnå tilsiktet kvalitet på ferdig sporveksel.

Under ombyggingen av Lillestrøm stasjon i forbindelse med Gardermobanen ble for eksempel mange av sporvekslene bygget i telt. Dette hadde også store fordeler i og med at mye av byggingen foregikk vinterstid.

3.1 Transport av sporveksler

Spesielle transportvogner I de tilfeller der sporveksler må transporteres over større avstander er det ofte nødvendig å ta i bruk spesielle transportvogner tilpasset dette formål. Det er likevel begrenset hvor lange elementer disse vognene kan laste og det er av den grunn alltid nødvendig å dele sporvekslene i to eller flere deler før transport.

Figur 3.2 Spesialvogn for transport av sporveksler