14

Profiler og minste tverrsnitt

Kort videoforklaring Se video

En valgfri KI-generert oversikt. Det skriftlige kapitlet er den autoritative kilden.

0:00/–:––

CC 0.75× 1× 1.25× 1.5× 2×

Innhold i kapitlet

14.1 Innledning

Det minste tverrsnittet angir tverrsnittsprofilet som skal holdes fritt for alle faste installasjoner langs jernbanen. Dette er et av de mest grunnleggende grensesnittkravene i jernbaneteknikken og bestemmer blant annet tunneltverrsnitt, plassering av plattformkanter, kontaktledningsmaster og signalutstyr. Kapitlet behandler definisjoner og norske profiler, beregning av kurveutslag, plassbehovet for kjøretøy i bevegelse og metodene som brukes for å kontrollere at kravene til minste tverrsnitt er oppfylt.

Innledningen fastsetter de sentrale profilbegrepene som brukes gjennom kapitlet. Skillet mellom kjøretøyprofiler, dynamiske referanseprofiler og infrastrukturens frittrom er viktig fordi de etterfølgende beregningene fordeler ansvaret mellom ulike nivåer i dette hierarkiet.

Profilkrav påvirker også transportkapasiteten. En strekning kan ha nok ruteleier og tilstrekkelig aksellastkapasitet, men likevel ikke kunne ta imot en bestemt container, tømmerlast eller dobbeltdekker. Kjøretøyets tverrsnitt og lengde må passe på hele strekningen, også ved plattformer og nabospor, ikke bare i den største tunnelen.

Minste tverrsnitt er én del av jernbanens kapasitet, sammen med sporvidde, antall spor, hastighet, aksellast, toglengde, strømforsyning, signalanlegg/togfølgetid og infrastrukturens tilgjengelighet. Et romslig kjøretøyprofil gir større passasjer- eller godsvolum bare når den planlagte banen kan ta imot det. Et profil består derfor av en kontur og tilhørende beregningsregler, ikke bare av en tegning rundt et tog.

14.1.1 Minste tverrsnitt

Det minste tverrsnittet (structure gauge) er tverrsnittet av rommet på begge sider av og over sporet som skal være fritt for alle hindringer. Den prosjekterende har ansvar for at ingen konstruksjoner eller utstyr plasseres innenfor denne grensen. Hierarkiet leses enklest fra kjøretøyet og utover mot infrastrukturens frittrom:

A: Kjøretøyprofil

Konstruksjonsprofilet som kjøretøyet og komponentene skal holde seg innenfor. Dimensjonene, fjæringsbevegelsene og kurvegeometrien inngår i kontrollen av bevegelsesprofilet. Konstruksjonsprofilet alene er ikke hele kjøretøyets sveipte profil.

B: Dynamisk referanseprofil

Grensen mellom kjøretøyets og infrastrukturens ansvarsområder, for eksempel det norske referanseprofilet NO1. Profilet omslutter alle dynamiske bevegelser i det rullende materiellet.

C: Minste tverrsnitt

Det minste profilet infrastrukturen skal holde fritt. Det bestemmes av referanseprofilet med tillegg av sikkerhetsmarginer for infrastrukturen.

D: Profil for strømavtaker

Tverrsnitt E er det særskilte profilet for kontaktledningsanlegget på elektrifiserte baner. Det korrigeres ikke for kurveutslag.

For å skille infrastrukturens ansvar fra ansvaret for det rullende materiellet viser Figur 14.1 hvordan disse fire profilene ligger i forhold til hverandre, fra kjøretøyprofilet til infrastrukturens frittrom og profilet for strømavtaker.

Figur 14.1 Profilhierarki for kjøretøy og infrastruktur.

De nummererte pilene i Figur 14.1 skiller mellom de to delene av klaringsmarginen: (1) utvidelsen på infrastruktursiden utenfor referanseprofilet, (2) innskrenkningen på kjøretøysiden innenfor referanseprofilet og (3) den samlede klaringsmarginen. De øvrige tallene viser (4) den faktiske infrastrukturgrensen, (5) kjøretøyets faktiske omriss og (6) referanseprofilet for strømavtakeren. Pil 1 og 2 kan derfor ikke byttes om, og pil 3 viser summen av dem, ikke et eget kurvetillegg. På elektrifiserte baner kontrolleres fritt profil for strømavtaker og tverrsnitt E separat etter Bane NORs krav [51, 41].

Koordinatsystemet for profilkontroll måles vinkelrett på sporplanet med utgangspunkt i spormidt. Sporplanet følger planet som defineres av skinnetoppene og er derfor ikke nødvendigvis horisontalt i spor med overhøyde. Høyder refereres til skinneoverkantplanet (SOK).

Figur 14.2 viser halvbredden og høyden i dette koordinatsystemet. Høydeaksen står normalt på sporplanet og er derfor ikke nødvendigvis loddrett i et globalt koordinatsystem.

Figur 14.2 Profilkoordinater i forhold til skinnene.

14.1.2 Statiske og dynamiske profiler

Profiler deles vanligvis i statiske og dynamiske tilfeller. Det statiske tilfellet beskriver kjøretøyet i ro, mens det dynamiske tilfellet omfatter tilleggsbevegelsene som oppstår under drift.

Statisk profil

Det minste frie rommet som kreves når kjøretøyet står i ro.

Dynamisk profil

Det minste frie rommet som kreves når kjøretøyet er i bevegelse, med hensyn til alle bevegelser i fjæringen, klaringer mellom hjul og skinne, rulling og kurveutslag. Det dynamiske profilet er alltid større enn det statiske profilet.

Et kjøretøy som står stille, har ikke nødvendigvis sin nominelle, ubelastede form. Statisk last trykker sammen fjæringen. Ulik fjærnedbøyning kan gi nikking i lengderetningen eller rulling på tvers av sporet. Ytterligere forskyvning skyldes ubalansert akselerasjon og toleranser i fjæringen. Et statisk driftstilfelle kan derfor fortsatt kreve bevegelsestillegg. Bevegelser som allerede inngår i et godkjent dynamisk referanseprofil, skal derimot ikke legges til på nytt.

Ulik fjærinnsynkning endrer mer enn vognkassens høyde. Figur 14.3(a) viser nikkebevegelse i lengderetningen. 14.3(b) og 14.3(c) viser tverrbevegelse med ett og to fjæringstrinn. Vognkassesiden kan komme utenfor sin nominelle stilling selv om kjøretøyet står stille.

(a) Nikkebevegelse i lengderetningen

(b) Ett fjæringstrinn

(c) To fjæringstrinn

Figur 14.3 Vognkassebevegelse ved ulik fjærinnsynkning.

14.1.3 Regelverk

EN 15273-serien fra 2025 angir beregningsreglene for profilkontroll av rullende materiell og infrastruktur. EN 15273 del 1–4 omfatter fellesregler, rullende materiell, infrastruktur og katalogen over definerte profiler, mens CEN/TR 15273-5 gir bakgrunn og regneeksempler [94]. Bane NORs tekniske regelverk viser til EN 15273 og angir hvilke norske profiler som gjelder for den enkelte banen.

14.2 Infrastrukturprofiler

Infrastrukturprofilene angir rommet som skal holdes fritt rundt sporet. Her presenteres først minste tverrsnitt for nye og eksisterende baner, deretter brøyteprofil, tverrsnitt E og tunnelprofiler.

14.2.1 Profiler for nye baner

Ny infrastruktur prosjekteres med et romsligere minste tverrsnitt enn mange eldre baner. Det målsatte profilet for nye baner i Figur 14.4 er grunnprofilet for minste tverrsnitt før det legges til lokale tillegg for kurve, overhøyde og dynamiske virkninger.

Bane NOR angir et minste tverrsnitt for nye baner, som er bredere og høyere enn de historiske profilene. Dette profilet er forenlig med lasteprofilet GC, der GC er et stort europeisk UIC-lasteprofil for intermodal godstransport, blant annet ISO-containere og semitrailere. Det skal også kontrolleres mot profilene for persontogmateriell som er godkjent for banen, profilet for strømavtaker og kontaktledning, plattformgrensesnitt og lokale begrensninger [51].

Tegningsbetegnelse: SOK betyr skinneoverkantplan.

Figur 14.4 Bane NORs minste tverrsnitt for nye baner [51].

De skraverte nedre feltene viser bestemte tillatte innskrenkninger for plattformkanter og signalteknisk utstyr i stasjonsområder. De gir ikke generell adgang til å plassere utstyr innenfor profilet. A-85-tegningen har tilsvarende stasjonsunntak. En togvei for spesialtransporter gjennom stasjonen må kontrolleres særskilt. [51]

14.2.2 Profiler for eksisterende baner

For en eksisterende bane gjelder det første spørsmålet infrastrukturen: Hvilket hindringsfritt tverrsnitt skal banen stille til rådighet? Eksisterende norske baner bruker et sett historiske profiler for minste tverrsnitt. Dette er profiler for minste tverrsnitt for fast infrastruktur, ikke kjøretøyprofiler. Figur 14.5 sammenligner profilene som brukes ved togpassasje på eksisterende baner.

Figur 14.5 Norske profiler for minste tverrsnitt på eksisterende baner: A-85, A-96, A-96T og AC.

Bane NOR bruker A-85 som grunnprofil for minste tverrsnitt på eksisterende baner. Avhengig av trafikken banen skal føre, kan det i tillegg kreves at den oppfyller A-96, A-96T, AC (skrevet A-C i det tekniske regelverket) eller et brøyteprofil [51]. De viktigste profilene for eksisterende baner er:

A-85

Grunnprofil for eksisterende baner og det minste av de norske profilene for minste tverrsnitt.

A-96

Samme nedre profil som A-85, men med endrede øvre punkter for kombinert transport, blant annet containere og semitrailere.

A-96T

En variant av A-96 med et annet topprofil, beregnet for utenlandske godsvogner og toetasjes personkjøretøy.

AC

Utvidet profil for eksisterende baner som skal føre trafikk med UIC GC-profil.

Dette underavsnittet beskriver dermed infrastruktursiden av kompatibilitetskontrollen. Før et kjøretøy kan godkjennes for en bestemt bane, må minste tverrsnitt fortsatt utvides eller kontrolleres for kurveutslag, begrensninger i stasjonsområder, elektrifiseringsprofiler og lokale inntrengninger.

14.2.3 Brøyteprofil

Brøyteprofilet er en utvidelse av A-85 på strekninger der snøen som plogen på toget skyver til siden, krever ekstra rom. Det må skilles fra det lave frittrommet som kreves ved bruk av sporrenser.

Figur 14.6 viser sammenhengen mellom plogen på kjøretøyet og det ekstra rommet ved siden av normalprofilet. Dette sideveis brøyteprofilet må skilles fra sporrenserens frittrom under skinneoverkant, som behandles senere.

Figur 14.6 Frittrom for snøplog ved siden av sporet.

14.2.4 Tverrsnitt E

Tverrsnitt E reserverer plass for strømavtaker og kontaktledningsanlegg. Høyden uttrykkes som \(H_E=H_0+C+d_1\): kontakttrådhøyde, kontaktledningens konstruksjonshøyde og klaringen over bærelina. Verken tverrsnitt E eller fritt profil for strømavtaker får vognkassens kurveutslag som tillegg. De egne mekaniske og elektriske kontrollene gjelder likevel.

I Figur 14.7 bestemmes det øvre rommet av kontaktledningsanlegget, ikke bare av kjøretøyets tak. Kontakttråd og bæreline krever derfor egne høyde- og klaringskontroller.

Figur 14.7 Tverrsnitt E og kontaktledningen.

Isolasjonssymbolene skiller mellom tre retninger: \(d_1\) er over bærelina, \(d_2\) er sideveis fra kontaktledningens ledere, og \(d_3\) er sideveis/oppover fra strømavtakeren. Typiske verdier i gjeldende regelverk er 400 mm for \(d_1\) og 235 mm for \(d_2\), med betingede reduksjoner for \(d_1\). For \(d_3\) skilles det mellom 150 mm statisk klaring der strømavtakeren kan stoppe, og 100 mm dynamisk klaring der stopp er lite sannsynlig. Normal kontakttrådhøyde er 5600 mm til og med 200 km/h. På nye baner over 200 km/h brukes 5100 mm. Lavere kontakttrådhøyde og reduserte klaringer har egne vilkår. Verdiene i tegnforklaringen kan derfor ikke brukes som ombyttbare sikkerhetstillegg [51].

14.2.5 Korte byggverk over sporet

Et kort byggverk over sporet og en lang, lukket tunnel har ikke samme kontroll av normalprofil. Bane NOR skiller mellom byggverk kortere enn 20 m og byggverk lengre enn 20 m i sporets lengderetning. Overgangsbruer har i tillegg egne brukrav. Ved selve grenseverdien må den aktuelle bestemmelsen avklares, ikke utledes fra en forelesningsskisse. Figur 14.8 definerer sidemålet \(a\) som brukes i Tabell 14.1. Høydekontrollen må ta hensyn til valgt kontaktledningssystem og nødvendig statisk elektrisk klaring. [51]

Figur 14.8 Profil under et kort byggverk over sporet.

Radius \(R\) [m]	\(a\) [m]
\(R<1000\)	3,240
1000–1500	3,190
1500–2000	3,150
2000–2500	3,140
2500–5000	3,090
\(R>5000\)	3,000

Tabell 14.1 Sidemål under korte byggverk over sporet [51].

14.2.6 Tunnelprofiler

Et normalprofil for tunnel må også romme teknisk utstyr, rømningsveier og aerodynamiske krav. Det er derfor mer enn togets bevegelsesprofil [51].

Eksemplet for enkeltsporet tunnel i Figur 14.9 plasserer jernbaneprofilet i et større tunneltverrsnitt. Utstyr og adkomstareal må få plass utenfor togets beskyttede profil. FP betyr formasjonsplan og SOK skinneoverkant. Målene gjelder dette normalprofilet, ikke alle tunneltyper.

Figur 14.9 Eksempel på normalprofil for enkeltsporet tunnel.

De fargede utstyrsfeltene er reserverte arealer, ikke ekstra plass til toget. AT-ledere, kontaktledningsutliggere og avspenning, strålekabel for radio, ventilatorer, skilt, tele-/AV-utstyr, kabelføring og håndløpere krever alle plass. Tegningen viser et gangbanefelt på 800 × 2250 mm. Eksempelmålene erstatter ikke prosjektets krav til rømning og tunnelutforming.

Et sirkulært TBM-tverrsnitt endrer hvor funksjonene får plass. Figur 14.10 viser jernbaneprofilet innenfor en sirkulær tunnelkledning. Bunn, gangbane og kontaktledningsutstyr skal fortsatt innpasses. Boringsdiameteren kan derfor ikke velges ut fra toghøyden alene.

Figur 14.10 Eksempel på sirkulært TBM-tunnelprofil.

En strømskinne i taket kan redusere kontaktledningsanleggets konstruksjonshøyde i en trang tunnel. Den fjerner ikke strømavtakerens bevegelsesprofil eller kontrollen av elektrisk klaring. Hastighetsområde, oppheng og overgang til vanlig kontaktledning må passe det valgte systemet.

Bærearmen, strømskinnen og strømavtakeren i Figur 14.11 viser hvor konstruksjonshøyde kan spares. Den røde ellipsen framhever grensesnittet, ikke et unntak fra kravene til strømavtakerens klaring.

Figur 14.11 Stiv kontaktledning i tunnel.

I en dobbeltsporet tunnel, Figur 14.12, må begge togprofiler og avstanden mellom dem kontrolleres. Bredden er ikke bare to ganger bredden for enkeltspor. Aerodynamisk samvirke, hastighet, sikkerhetstiltak og utstyr påvirker tverrsnittet. Sporavstanden på 4700 mm tilhører dette eksemplet. Bane NOR angir minst 4,7 m i det aktuelle tilfellet med dobbeltsporet tunnel og hastighet 200–250 km/h. Normalprofilene skal fortsatt tilpasses prosjektet [51].

Figur 14.12 Eksempel på dobbeltsporet tunnel.

Internasjonal sammenligning er også viktig. Britiske, kontinentale europeiske/UIC-profiler og nordamerikanske lasteprofiler har ulike konturer og historiske begrensninger. Samme sporvidde gjør ikke kjøretøyene ombyttbare. Et profil som aksepteres i ett land eller på én korridor, må fortsatt kontrolleres mot hele den planlagte banen.

14.3 Kurveutslag

Kurveutslag er det ekstra rommet som kjøretøyet sveiper over ved kjøring i en kurve. Dette er en sentral korreksjon i profilberegninger fordi vognkassen ikke lenger ligger sentrert over spormidt.

14.3.1 Prinsipp

Kurveutslaget har to ulike horisontale komponenter: indre kurveutslag midt på vognkassen og ytre kurveutslag utenfor boggisentrene. Figur 14.13 viser kordgeometrien for et stivt legeme før beregningsreglene presenteres.

Figur 14.13 Geometri for indre og ytre kurveutslag for en stiv vognkasse i en horisontalkurve.

Et langt kjøretøy krever mer plass i tverretningen i en kurve enn på rett spor [68, 130]. Vognkassen:

• slår innover ved midtpunktet mellom boggiene (indre kurveutslag \(K_i\)), og

• slår utover utenfor boggiene (ytre kurveutslag \(K_y\)).

Minste tverrsnitt skal utvides med kurveutslaget på alle steder med kurvatur, inkludert overgangskurver og rett spor innenfor en bestemt avstand fra en kurve [51].

14.3.2 Referansekjøretøy

Bane NORs tabeller for kurveutslag bygger på et referansekjøretøy med:

• Total lengde: 24 m

• Avstand mellom boggisentre: 18 m

• Avstand fra boggisenter til enden av vognkassen: 3 m

• Akselavstand i boggien: 2 m

14.3.3 Formler for eksisterende baner (\(R > 180\) m)

For eksisterende baner (profilene A-85, A-96, A-96T og AC) med kurveradius \(R > 180\) m er kurveutslagene:

\[ \begin{aligned} K_i &= \frac{81\,000}{2R} \quad [\mathrm{mm}] \\ K_y &= \frac{63\,000}{2R} \quad [\mathrm{mm}] \end{aligned} \]

(14.1) (14.2)

der \(K_i\) er det indre kurveutslaget og \(K_y\) er det ytre kurveutslaget. Dette er uttrykk med fast enhetskonvensjon: Sett inn \(R\) i meter; de beregnede verdiene \(K_i\) og \(K_y\) fås i millimeter.

For nye baner angis det nødvendige breddetillegget i tabellform og omfatter både det geometriske kurveutslaget og kjøretøyets dynamiske bevegelser i én samlet verdi. I stasjonsområder på nye baner reduseres kurveutslaget med 80 mm, men avstanden fra spormidt skal være minst 2200 mm i høydeintervallet fra 760 mm til 3800 mm.

Dette er to forskjellige beregningstilfeller. Utenfor stasjonsområder interpoleres tabellen for nye baner, og resultatet avrundes opp til hel centimeter. Innenfor stasjonsområder brukes tabellen for kurveutslag på eksisterende baner med det angitte fradraget på 80 mm og minsteavstanden på 2200 mm. Man skal altså ikke bare trekke 80 mm fra den samlede breddeutvidelsen for nye baner. Et eget dispensasjonskriterium med redusert kurveutslag finnes for bestemte korte vogner for kombinert transport i A-96 over 3440 mm. Dette er ikke et generelt fradrag for alle kjøretøy eller for hele profilet [51].

Tabell 14.2 viser tilfellet for nye baner utenfor stasjonsområder. Størrelsen \(k\) er et samlet geometrisk og dynamisk breddetillegg. De samme bevegelsene skal ikke legges til én gang til. Mellom tabellradiene interpoleres verdiene og avrundes oppover til hele centimeter.

\(R\) [m]	\(k\) [mm]
Rettlinje	0
20000	0
10000	0
5000	80
4000	100
3000	120
1000	120
600	130
500	140
300	150

Tabell 14.2 Samlet breddeutvidelse for nye baner utenfor stasjonsområder [51].

Tilfellet med redusert kurveutslag for A-96 i Tabell 14.3 er et begrenset dispensasjonsgrunnlag for korte kjøretøy i kombinert transport. Referansetilfellene har 13,5 m aksel-/boggisenteravstand og 2,0 m overheng, eller 10,0 m avstand og 3,0 m overheng. Tilfellet gjelder bare over 3440 mm i A-96. Forelesningen peker særlig på sidebaner og sidespor. Infrastrukturforvalteren må i hvert tilfelle avklare at dispensasjonen omfatter det aktuelle kjøretøyet og banen. Verdiene erstatter ikke ordinær beregning for A-85 eller nye baner.

\(R\) [m]	\(K_i\) [mm]	\(K_y\) [mm]
200	114	98
250	91	78
300	76	65
400	57	49
500	46	39
600	38	33
700	33	28
800	28	24
900	25	22
1000	23	20
1200	19	16
1500	15	13
2000	11	10
5000	5	4
8000	3	2

Tabell 14.3 Redusert kurveutslag for A-96 i de angitte kjøretøytilfellene [51].

14.3.4 Kurveutslag i overgangssoner

På steder der radien endres (overgangskurver og rett spor nær en kurveslutt), interpoleres kurveutslaget lineært:

\[ \begin{aligned} K_i &= \frac{L + 10 - x}{L + 10} \cdot K_{ir} \quad [\mathrm{mm}] \\ K_y &= \frac{L + 15 - x}{L + 15} \cdot K_{yr} \quad [\mathrm{mm}] \end{aligned} \]

(14.3) (14.4)

der \(L\) er overgangskurvens lengde og \(x\) er avstanden fra enden av overgangskurven til beregningspunktet. Sett inn \(L\), \(x\) og konstantene 10 og 15 i meter. \(K_{ir}\) og \(K_{yr}\) er de fulle kurveutslagene i den tilstøtende kurven i millimeter, og dermed fås også \(K_i\) og \(K_y\) i millimeter.

Figur 14.14 viser hvordan fullt kurveutslag avtrappes gjennom overgangskurven og inn på tilstøtende rettlinje. OB og OE markerer overgangskurvens begynnelse og slutt. Lengdene 10 m og 15 m hører til de to ulike tilleggstilfellene ovenfor.

Figur 14.14 Kurveutslag gjennom en overgangskurve.

14.3.5 Kurveutslag i vertikalkurver

I vertikalkurver med radius \(R_v < 1500\) m skal det i tillegg beregnes et vertikalt kurveutslag for alle høyder:

\[ K_v = \frac{81\,000}{2R_v} - 27 \quad [\mathrm{mm}] \]

(14.5)

Dette er et uttrykk med fast enhetskonvensjon: Sett inn \(R_v\) i meter; konstanten 27 og den beregnede verdien \(K_v\) er i millimeter. Den effektive klaringsdimensjonen reduseres: \(l_i = l - K_v\).

Høybrekkgeometrien i Figur 14.15 forklarer subtraksjonen. Kjøretøyet spenner over vertikalkurven, slik at tilgjengelig klaring reduseres med det vertikale kurveutslaget. De fargede målene viser opprinnelig klaring og den reduserte verdien.

Figur 14.15 Vertikalt kurveutslag og gjenværende klaring.

14.3.6 Regneeksempel: kurveutslag

Eksempel: En eksisterende bane har en horisontalkurve med radius \(R = 500\) m. Beregn indre og ytre kurveutslag for Bane NORs referansekjøretøy. Beregn deretter det reduserte kurveutslaget i et punkt i den tilstøtende overgangssonen der \(L = 80\) m og \(x = 30\) m.

Fullt kurveutslag i sirkelkurven:

\[ \begin{aligned} K_i &= \frac{81\,000}{2R} = \frac{81\,000}{2 \cdot 500} = 81{,}0\,\text{mm} \\ K_y &= \frac{63\,000}{2R} = \frac{63\,000}{2 \cdot 500} = 63{,}0\,\text{mm} \end{aligned} \]

Minste tverrsnitt skal dermed utvides med omtrent 81 mm på innsiden ved kjøretøyets midtpunkt og med omtrent 63 mm på utsiden utenfor boggisentrene.

Redusert kurveutslag i overgangssonen:

\[ \begin{aligned} K_i(x) &= \frac{L + 10 - x}{L + 10} K_{ir} = \frac{80 + 10 - 30}{80 + 10} \cdot 81{,}0 = 54{,}0\,\text{mm} \\ K_y(x) &= \frac{L + 15 - x}{L + 15} K_{yr} = \frac{80 + 15 - 30}{80 + 15} \cdot 63{,}0 = 43{,}1\,\text{mm} \approx 43\,\text{mm} \end{aligned} \]

I dette punktet i overgangssonen er den nødvendige utvidelsen mindre enn i sirkelkurven, men den er fortsatt ikke null. Kontrollen skal derfor bruke den lokale verdien av kurveutslaget fremfor bare verdien i sirkelkurven.

Kontroll av vertikalkurve: Dersom det samme stedet også har en vertikalkurve med \(R_v = 1000\) m, er kurveutslaget i vertikalkurven:

\[ K_v = \frac{81\,000}{2R_v} - 27 = \frac{81\,000}{2 \cdot 1000} - 27 = 13{,}5\,\text{mm} \approx 14\,\text{mm} \]

Den tilgjengelige vertikale klaringsdimensjonen reduseres da med omtrent 14 mm: \(l_i = l - 14\,\text{mm}\).

14.4 Klaring ved skinnenivå og langs sporet

Klaringskontroll omfatter også lave konstruksjoner, snøryddingsutstyr, personell ved siden av kjøretøy og åpninger som kjøretøy skal passere.

14.4.1 Sporrenner og lave faste konstruksjoner

Det kreves fritt rom mellom skinnene, ikke bare ved siden av og over toget. Bane NORs ordinære krav til sporrennens bredde er \(R_b=70\) mm ved sporvidde til og med 1445 mm. Ved større sporvidde er \(R_b=\text{sporvidde}-1375\) mm. Egne regler gjelder for sporkryss, sporveksler og planovergangslemmer. Tillatte lave konstruksjoner er betingede unntak, ikke en generell adgang til å fylle rommet mellom skinnene.

I tegningen av nedre profil viser a de betingede grensene for planovergangslemmer og ledeskinner i sporveksler, b for faste konstruksjoner på stasjonsspor og c for ledeskinner i sidekryss for kryssveksler. Unntakene gjelder bare utenfor de fastsatte sideavstandene og ikke ved vertikalkurveradius på 1500 m eller mindre. Se de fullstendige vilkårene i TRV:00757 [51].

Figur 14.16 viser sporrennens bredde \(R_b\) ved kjøreskinnen. Figur 14.17 viser deretter begrensningen i sporplanet og de betingede unntakene merket a, b og c. De ulike høydegrensene gjelder bestemte installasjoner og er ikke en generell tillatelse til å heve flaten mellom skinnene.

Figur 14.16 Sporrenne ved kjøreskinnen.

Figur 14.17 Begrensning i sporplanet og betingede unntak for lave konstruksjoner.

De ordinære sporrennekravene omfatter også 100 mm ved enden av sporrillen i planovergang med trelemmer. Redusert bredde kan tillates for lede-/vingeskinner i sporveksler, sporkryss, sporbremser og gummilister i planoverganger. Dette er komponentbestemte unntak. Delene som danner sporrennens indre kant, må sikres slik at bredden ikke kan reduseres. I tegningen for nedre profil svarer a til planovergangslemmer 5–20 mm over sporplanet eller toppen av ledeskinner inntil 20 mm, b til faste konstruksjoner på stasjonsspor inntil 45 mm og c til ledeskinner i kryssvekslenes sidekryss inntil 60 mm. Mellom skinnene gjelder unntakene først utenfor \(R_b\) fra kjørekanten. Utenfor skinnen gjelder de først mer enn 150 mm fra kjørekanten. Unntaket for vertikalkurver gjelder fortsatt [51].

Flensrenner må kontrolleres i sporforbindelser og kryss, ikke bare langs en vanlig skinne. Figur 14.18(a) viser et særskilt tverrsnitt nær skinnen, 14.18(b) viser kontrollstedene i kryssgeometrien, og 14.18(c) viser den trange åpningen mellom skinnene. Målene gjelder den viste detaljen og erstatter ikke gjeldende krav til flensrenner.

(a) Tverrsnitt nær skinnen

(b) Kryssgeometri og kontrollsteder

(c) Åpning mellom skinnene

Figur 14.18 Flensrennedetaljer ved et butt kryss.

14.4.2 Frittrom for sporrenser

En sporrenser arbeider under og ved siden av skinneoverkant. Figur 14.19 viser hvorfor frittrommet avviker fra brøyteprofilet for plogen på toget: Faste objekter må kontrolleres mot sporrenserens omriss i tillegg til det ordinære kjøretøyprofilet. Bruk kravene til sporrenser for den aktuelle strekningen og installasjonen.

Figur 14.19 Sporrenserens frittrom rundt skinnene.

Der en fast installasjon krever at sporrenseren heves, skal fri linje merkes med anvisere for heving og senking. Akseltellere illustrerer grensesnittet: En tillatt signalteknisk installasjon kan fortsatt komme i konflikt med snøryddingsutstyr hvis plassering, utsparing i sporrenseren og driftsopplegg ikke er samordnet. [51]

Figur 14.20 viser skraperkonturen sammen med en akseltellerinstallasjon. Utsparingen rundt detektoren viser hvorfor utstyret må kontrolleres mot skrapeprofilet, i tillegg til hjul- og skinnegeometrien.

Figur 14.20 Snøskraperklaring ved en akselteller.

14.4.3 Skifteområder og utstyr langs sporet

Ved plassering av utstyr langs sporet må det også være rom for personell og senere sporjustering. I skifteområder skal det fastsatte ekstra frittrommet ved høye gjenstander beskytte skiftepersonell. Andre steder må sideflytting, løft og senking av sporet tas med før skap, signaler eller master plasseres. Portåpninger og lasteinstallasjoner har egne betingede regler. En verkstedport passer ikke automatisk for alle tog som kan kjøre på tilstøtende bane. Bruk de detaljerte kravene i TRV:00754–00769 for den aktuelle installasjonen [51].

Det ekstra siderommet i Figur 14.21 beskytter personell ved siden av kjøretøy under skifting. Det kommer i tillegg til profilet for togpassasje og kan ikke brukes til å tillate bredere last. Ved plassering av utstyr må også fastsatt rom for senere sporjustering bevares.

Figur 14.21 Ekstra sideklaring i et skifteområde.

I det viste skiftetilfellet for A-85/A-96/A-C kreves normalt 400 mm ekstra rom utenfor minste tverrsnitt for høye gjenstander i høydeområdet 1500–3500 mm over nærmeste skinne. Med overhøyde \(h\) i millimeter er tegningens avstander fra spormidt:

\[ \begin{aligned} a_i &= 2520 + K_i + 2.3h,\\ a_y &= 2520 + K_y - h. \end{aligned} \]

Dette er plasseringsmål på infrastruktursiden, ikke forskyvningsformlene for vognkassen som brukes senere. Betingede innskrenkninger krever foreskrevet varsling/merking. Skap og serviceplattformer, som Lodalen-eksemplet i forelesningen, må kontrolleres samlet for togpassasje, personelladkomst og vedlikehold. Utenfor skifteområdene skal sporjusteringstilleggene i Tabell 14.4 sikre klaringen når sporet flyttes eller vedlikeholdes.

Sporjustering	Tillegg [mm]
Baksing	100
Løft	50
Senking	20
Endring av overhøyde	20

Tabell 14.4 Sporvedlikeholdstillegg ved plassering av utstyr [51].

For gjenstander lavere enn 1120 mm over sporplanet kan baksetillegget etter den aktuelle regelen reduseres til 30 mm. Tillegget på 50 mm gjelder løft, ikke selve pakkingen. Pakking er en vedlikeholdsoperasjon, mens klaringstillegget tar høyde for at sporet løftes.

Lodalen-eksemplet i Figur 14.22 viser serviceskapet og fluktveien mellom to kjøretøyprofiler. Hver sporside må kontrolleres særskilt. Skapfasader, skifteprofil og tillatt innskrenkning på stasjonsområdet er ikke én og samme klaring. Målene dokumenterer denne bestemte løsningen.

Figur 14.22 Serviceskap og klaring på Lodalen.

14.4.4 Portåpninger og lasteinstallasjoner

Figur 14.23 viser en portåpning målt fra spormidt. Tilleggene for indre og ytre kurveutslag, \(K_i\) og \(K_y\), virker på hver sin side av åpningen. Fri åpning må passe det aktuelle kjøretøyet, lasten og sporgeometrien. Lasteutstyr har egne betingede klaringer og driftsstillinger. En port som oppfyller kravene, dokumenterer ikke alene at transporten kan føres over banen.

Figur 14.23 Portåpning med tillegg for kurveutslag.

Ordinær portåpning skal være minst 3700 mm bred på rettlinje. I eller nær kurve økes bredden med aktuelle indre og ytre kurveutslag. Porthøyden er normalt minst 5600 mm. Høyden 4800 mm er et betinget tilfelle der elektrifisering ikke er aktuelt. Fullt minste tverrsnitt kreves når sporet gjennom bygningen er eneste forbindelse til sporanlegg på den andre siden, eller når bygningen skal ta imot transporter som overskrider lasteprofilet. Dette er mer presist enn bare å omtale alle slike spor som togspor.

Lasteklaffer og andre bevegelige deler kan bare oppta minste tverrsnitt når vilkårene for lasteinstallasjoner er oppfylt. Etter lasting skal de bringes i sikret stilling utenfor profilet, med nødvendig sikring når anlegget vender mot et togspor. Permanent inntrengning er et eget tillatt tilfelle for spor som bare brukes til bestemte lasteoperasjoner, ikke et generelt unntak for terminaler [51].

14.5 Sporavstand ved middel

Ved bakkant av en sporveksel ligger referansepunktet i det klaringstverrsnittet der bevegelsesprofilene for kjøretøy på nabospor akkurat slutter å overlappe. I Bane NORs terminologi er dette sporets middel; det er ikke krysspissen eller en annen komponent i sporvekselen. Figur 14.24 viser kontrollen av sporavstanden i dette punktet: Halvbredden av minste tverrsnitt fra det ene sporet, halvbredden av lasteprofilet fra nabosporet, byggetoleransen og eventuelle tillegg for kurve og overhøyde skal få plass mellom de to spormidtene [55].

Figur 14.24 Referansepunktet (sporets middel) ved bakkant av en sporveksel. Vektorskissen viser kontrollen av sporavstanden; feltbildet viser Bane NORs middelmerke, som markerer punktet [55, 44].

Referansepunktet (RP, også kalt konflikt- eller klaringspunktet; middel) ligger ved bakkant av en sporveksel der avstanden mellom nabospor er blitt stor nok til at rullende materiell kan passere sikkert. Et tog som står på et sidespor eller kryssingsspor, skal stoppe før dette merket. Forbi merket kan kjøretøyprofilet komme i konflikt med togveien til et passerende tog. Bane NOR angir at kontrollen skal bygge på lasteprofilet på det ene sporet, minste tverrsnitt på det andre sporet, en klaring på 100 mm og de aktuelle tilleggene for kurve og overhøyde for begge spor [55].

Minste sporavstand \(S\) ved referansepunktet er:

\[ \begin{aligned} S &= \text{Halvbredde for minste tverrsnitt (spor 1)} \\ &\quad + \text{Halvbredde for statisk lasteprofil (spor 2)} \\ &\quad + 100\,\text{mm (byggetoleranse)} \\ &\quad + \text{Kurveutslag (hvis aktuelt)} \\ &\quad + \text{Tillegg for overhøyde (hvis aktuelt)} \end{aligned} \]

For standardtilfellet uten overhøyde og kurveutslag:

\[ S = 2120\,\text{mm} + 1700\,\text{mm} + 100\,\text{mm} = 3920\,\text{mm} \]

Her er 2120 mm halvbredden av minste tverrsnitt fra spormidt på spor 1 til kanten av infrastrukturprofilet (halvbredden av A-85-profilet i det bredeste høydeintervallet) og 1700 mm er halvbredden av det statiske lasteprofilet som brukes for kjøretøyet på nabosporet, målt fra spormidt på spor 2. Til sammen representerer de den minste nødvendige avstanden fra hvert spormidt til grensesnittpunktet.

Tabell 14.5 viser beregningsuttrykkene Bane NOR bruker for vanlige kombinasjoner av rette spor og kurvespor ved sporets middel. Tabellen er en sjekkliste for beregning av sporavstanden ved referansepunktet og erstatter ikke de underliggende kontrollene av minste tverrsnitt og lasteprofil.

Skissene i de fem første radene viser sporene og avstanden som kontrolleres. Hver skisse skal leses sammen med sin rad. Det sjette tilfellet, innside/innside, er oppgitt særskilt i beregningsuttrykkene.

Sporplassering ved referansepunktet	Avstand som skal kontrolleres	Tolkning
Rette spor, eller ingen nødvendige tillegg for kurve/overhøyde	\(S\)	Bruk grunnsummen av profilhalvbreddene og 100 mm klaring.
Ett spor krever tillegg for utsiden av kurven	\(S + K_y\)	Legg til ytre kurveutslag for sporet på utsiden av kurven.
Ett spor krever tillegg for innsiden av kurven og overhøyde	\(S + K_i + 2{,}3h\)	Legg til indre kurveutslag og sidetillegget som følger av overhøyden på kurvesporet.
Det ene sporet bruker tillegg for innsiden av kurven og det andre for utsiden	\(S + K_i + K_y + 2{,}3\lvert h_2-h_1\rvert\)	Legg til begge kurvetilleggene og tillegget for forskjellen i overhøyde mellom sporene.
Begge spor krever tillegg for utsiden av kurven	\(S + K_y(R_1) + K_y(R_2)\)	Bruk ytre kurveutslag for radien i hvert nabospor.
Begge spor krever tillegg for innsiden av kurven	\(S + K_i(R_1) + K_i(R_2) + 2{,}3(h_1+h_2)\)	Bruk hvert spors radius og overhøydetilleggene for denne sporplasseringen.

Tabell 14.5 Bane NORs beregningsuttrykk for sporavstand ved sporets middel [55].

Her er \(K_i\) tillegget for indre kurveutslag, \(K_y\) tillegget for ytre kurveutslag, og \(h\), \(h_1\) og \(h_2\) er størrelsene knyttet til overhøyde i det aktuelle beregningstilfellet i Bane NORs regelverk. Sett størrelsene knyttet til overhøyde inn i millimeter. Koeffisienten 2,3 er dimensjonsløs, slik at sidetillegget også fås i millimeter. Dersom ingen av sporene er gjennomgående spor (togspor), tillater Bane NOR at grunnverdien reduseres til 3720 mm. På nye baner der minst ett av de to sporene er togspor, skal den beregnede avstanden ved sporets middel ikke være mindre enn 4000 mm [55].

Eksemplene i Figur 14.25(a) og 14.25(b) viser et middelmerke på skinnen og et merke ved et dvergsignal. I begge tilfeller viser merket klaringspunktet til driftspersonellet. Beregningen bygger fortsatt på de to sporene og kjøretøyprofilene deres.

Figur 14.25 Eksempler på markering av sporets middel.(a) Middelmerke på skinnen; (b) Middelmerke ved et dvergsignal.

14.6 Lasteprofiler og kjøretøyprofiler

Etter at infrastrukturens frie rom er definert, må profilene for transporten og det rullende materiellet som skal føres gjennom rommet, identifiseres.

Tre transportgrupper forklarer hvorfor ulike deler av konturen er viktige:

• Vognlast: lukkede godsvogner og tømmerlast. Tømmer kan være dimensjonerende ved profilskuldrene omtrent 4,0–4,2 m over skinneoverkant, selv om totalhøyden passer.
• Høye eller toetasjes kjøretøy: biltransportvogner og toetasjes personmateriell. Tak og øvre hjørner utfordrer både infrastrukturkonturen og klaringen til kontaktledningen.
• Kombinert transport: containere, vekselflak og semitrailere på egnede vogner. Brede øvre hjørner kan være dimensjonerende omtrent 4,4–4,5 m over skinneoverkant i forelesningens eksempler. Lastenhetens mål og vognens lastehøyde må ses i sammenheng.

Høydeområdene beskriver de viste transporttilfellene og er ikke universelle grenser for alle kjøretøy.

14.6.1 Lasteprofiler og transportkoder

Det andre spørsmålet gjelder kjøretøyet: Hvilken vognkasse eller godslast kan passere gjennom det frie rommet infrastrukturen stiller til rådighet? Forenklet er minste tverrsnitt den frie åpningen jernbanen skal holde fri for hindringer, mens kjøretøyprofilet eller lasttilfellet er formen som plasseres i denne åpningen ved en profilkontroll. Et navngitt lasttilfelle er dermed ikke selve vognen, men et standardprofil som representerer en vogn med last, inkludert de aktuelle geometriske tilleggene.

Begrepene i Tabell 14.6 kan lett forveksles fordi de blander infrastruktursiden og tog-/lastsiden i den samme kompatibilitetskontrollen:

Minste tverrsnitt

Infrastrukturprofilet som skal være fritt for faste objekter som plattformer, signaler, tunnelvegger og utstyr for elektrifisering.

Referanseprofil

Et standardprofil for rullende materiell som brukes i profilberegninger. Norske NO1 og NO2 er dynamiske referanseprofiler, som vist i Figur 14.28.

Lasteprofil eller lasttilfelle

Et standardprofil for en godsvogn med last. Tilfellet angir for eksempel hvor høy og bred en container, et vekselflak eller en semitrailer kan være når den fraktes på en bestemt vogntype. G1, GA, GB og GC er navngitte europeiske kjøretøy-/lasteprofiler. GA, GB og GC brukes hovedsakelig for gods og kombinert transport, og GC er det største av disse tre. C/P 410 er en kode for kombinert transport: C betyr container eller vekselflak, P betyr semitrailer, og 410 identifiserer den tilhørende kodede konturen. Betydningen avhenger av lastenhetens kategori og vognen, ikke av en felles totalhøyde over skinneoverkant for all last [42, 55].

For kombinert transport må en C/P-kode leses sammen med lastenhetens bredde, vognens egenskaper og strekningens gjeldende koding. Koden er ikke en frittstående totalhøyde over skinneoverkant. GC og NO1 har dessuten ulike konturer: Et profil som gir større klaring ved de øvre hjørnene, er ikke nødvendigvis bredere i alle høyder. Tømmerlast, containere og dobbeltdekkere krever derfor ulike kontroller.

Forelesningens skille mellom smalere og bredere kodeklasser er viktig, men breddegrensen må knyttes til typen lastenhet. For P-kodede semitrailere gjelder tosifrede koder for bredder til og med 2,50 m og tresifrede koder for den bredere klassen opp til 2,60 m. C-kodede containere og vekselflak har egne vilkår. Semitrailerens breddegrense kan ikke overføres til alle C-kodede enheter. Sifrene er ikke et mål som kan brukes løsrevet fra kodereglene. Lastenhetens kode, bærevognens kompatibilitets-/korreksjonsmerking og strekningens kode må kontrolleres samlet. Container-/vekselflakkoder og semitrailerkoder er ikke ombyttbare bare fordi tallverdien er lik [259].

Regneeksempel: P407. Figur 14.26(a) viser en rektangulær semitrailerkontur som er 4070 mm høy og 2600 mm bred, med det viste nedre referanse-/lastenivået 330 mm over skinneoverkant. Toppen blir dermed \(4070+330=4400\) mm over skinneoverkant. P407 betyr ikke 4070 mm totalhøyde over skinneoverkant. Figur 14.26(b) viser hvorfor en rektangulær veitransportenhet også må passe ved skuldrene til jernbaneprofilet rundt den. Nivået 330 mm tilhører dette vogn-/lasteeksemplet. En annen bærevogn eller lasteordning krever egen koding og kompatibilitetskontroll [55].

Figur 14.26 Lasteeksempel med semitrailer.(a) P407-rektangel og høyde over skinneoverkant; (b) Rektangulær last innenfor et jernbaneprofil.

Strekningskart og godkjenning. Forelesningens to kart skiller mellom breddeklasser for lastenheter. Strekningskoden må leses i riktig klasse og for gjeldende ruteplanperiode. Bruk profilavsnittet og de tilknyttede strekningskartene i gjeldende Network Statement, ikke et kopiert historisk kart som transportgodkjenning. Hele transportveien må kontrolleres, også terminaladkomst, omkjøringsruter og lokale restriksjoner [258].

Internasjonale profilfamilier. G1, GA, GB og GC beskriver standardiserte konturer, ikke en universell godkjenningsstige på alle jernbaner. Forelesningen omtaler også GB+ og beslektede godsvarianter. Bredere øvre skuldre kan gi plass til en annen container-/lastekombinasjon uten at profilet blir bredere i alle høyder. Figur 14.27 sammenligner merkede internasjonale og norske konturer, blant annet G2-varianter, NO1, MP og P/C 410. Hver kontur må leses med sine egne beregningsregler. Bane NORs gjeldende strekningsinformasjon angir hvilke internasjonale profiler som kan brukes, og hvilke begrensninger som gjelder for kombinert transport [258].

Figur 14.27 Sammenligning av profilkonturer.

14.6.2 Norske referanseprofiler for kjøretøy

Det norske referanseprofilet NO1, vist i Figur 14.28(a), er et dynamisk profil definert i samsvar med EN 15273 og gjelder for alle baner i det nasjonale jernbanenettet som er åpne for ordinær trafikk [51, 68]. Profil NO2, vist i Figur 14.28(b), er et supplerende dynamisk profil for toetasjes personvogner og tømmervogner. Begge er beskrevet i Bane NORs tekniske regelverk [51, 26].

NO1 standard dynamisk referanseprofil.

NO2 supplerende dynamisk referanseprofil.

Figur 14.28 De dynamiske referanseprofilene NO1 og NO2 [26].(a) NO1 standard dynamisk referanseprofil; og (b) NO2 supplerende dynamisk referanseprofil.

Kompatibilitetstabellen nedenfor bruker også NO1 og NO2 for de norske dynamiske referanseprofilene for rullende materiell, og MP for flerbruksprofilet for høye toetasjesvogner eller toetasjes personkjøretøy der isolasjonsavstanden til kontaktledningen tillater det.

Figur 14.29 sammenligner de øvre konturene for GC og NO1 med A-85-grensen. GC når høyere, mens NO1 er bredere ved enkelte lavere høyder. Kompatibilitet må derfor kontrolleres langs konturen, ikke ved å velge profilet med størst totalhøyde.

Figur 14.29 Øvre konturer for GC og NO1.

NO1s anvendelse på nettet kan ikke uten videre overføres til NO2, MP eller GC. Den aktuelle banen må kontrolleres. NO2 er et supplerende dynamisk tilfelle for bestemte transporter og strekninger. MP er et kjøretøyprofiltilfelle for høye vognkasser, som biltransportvogner og toetasjes materiell. Elektrisk klaring til kontaktledningen kan være dimensjonerende selv om taket går klar av de faste konstruksjonene [258].

14.6.3 Kompatibilitet mellom infrastruktur og kjøretøy

Tillatt profil i tabellen

Et profil eller et lasttilfelle som normalt er forenlig med det oppførte infrastrukturprofilet. Dette er resultatet av en innledende kontroll, ikke en automatisk banegodkjenning.

Bane NOR viser sammenhengen som en tabell for innledende kontroll: Først identifiseres infrastrukturprofilet på banen, deretter kontrolleres hvilken kjøretøy-/lasteprofil som normalt skal kunne holdes innenfor det. Lokale begrensninger, målte baneprofiler, kurveutslag, klaring for strømavtaker og kjøretøysimuleringer er fortsatt avgjørende for den endelige beslutningen [42].

Minste tverrsnitt	Kjøretøy-/lasteprofil som kontrolleres innenfor	Betydning for en banekontroll
A-85 (eksisterende)	NO1, G1, GA, GB og MP der kontaktledningens isolasjonsavstand tillater det	Grunnprofil for eksisterende baner. Det kan føre ordinært rullende materiell og flere standardiserte godsprofiler, men høye eller brede kjøretøy krever fortsatt lokale banekontroller.
A-96 (eksisterende)	C/P 410 kombinert transport	Profil for eksisterende baner med ekstra klaring i de øvre hjørnene for utvalgt container- og semitrailertrafikk.
A-96T (eksisterende)	Bane NORs oversiktstabell angir ikke et eget lasttilfelle	Variant av A-96 med et annet topprofil. Det skal bare brukes etter en uttrykkelig kontroll av den aktuelle godsvognen, det toetasjes personkjøretøyet eller et annet kjøretøytilfelle.
AC (A-C, eksisterende)	UIC GC	Profil for eksisterende baner beregnet for det store godsprofilet GC. Det krever fortsatt banespesifikk simulering og klaringskontroll.
Minste tverrsnitt for nye baner	Alle oppførte profiler/lasttilfeller, forutsatt banegodkjenning	Det romsligste standardprofilet for infrastruktur. Det gir det beste utgangspunktet, men godkjenningen avhenger fortsatt av den målte banen og kjøretøy-/lasttilfellet.

Tabell 14.6 Innledende sammenheng mellom norske profiler for minste tverrsnitt og kjøretøy-/lasteprofiler [42].

Tabellen er en innledende veiledning for kompatibilitet. Endelig godkjenning skal bygge på det målte baneprofilet og de aktuelle kontrollene av kjøretøy, last, kurve, plattform og elektrifisering.

Hovedprinsippet er dermed å kontrollere at profilene ligger innenfor hverandre: Det valgte kjøretøy-/lasteprofilet skal ligge innenfor infrastrukturprofilet etter at de nødvendige tilleggene er lagt til. Hvis dette ikke er oppfylt, må banen få restriksjoner, et annet vogn-/lasttilfelle eller fysiske tiltak i infrastrukturen.

14.7 Horisontalt plassbehov

De foregående avsnittene definerer de nominelle profilene. Dette avsnittet forklarer hvordan kjøretøybevegelse, klaringer i fjæringen, virkninger av overhøyde og kurvegeometri øker plassen som må avsettes i praksis.

14.7.1 Oversikt over påvirkningsfaktorer

Plassen et kjøretøy faktisk trenger under drift, er betydelig større enn det statiske vognkasseprofilet. De viktigste bidragene er:

• Bevegelser i fjæringen under statisk og dynamisk belastning.

• Svikt eller forringelse i fjæringskomponenter.

• Eksentrisk nyttelast.

• Overhøydeoverskudd eller manglende overhøyde som får vognkassen til å helle innover eller utover.

• Indre og ytre kurveutslag.

• Krengning som følge av sidevind.

• Sideklaring mellom hjulsats og skinner (\(\sigma = 27{,}5\) mm).

• Sideklaring mellom boggi og hjulsats (\(q = 5\)–\(6\) mm).

• Sideklaring mellom vognkasse og boggi (\(w = 60\)–\(65\) mm).

Rulleeksemplene i Figur 14.30(a) og 14.30(b) skiller mellom overhøydeoverskudd og overhøydeunderskudd. Overhøydeoverskudd gir tendens til rulling innover, mens overhøydeunderskudd gir tendens til rulling utover. Rullesenteret og fjæringens respons bestemmer den ekstra sideforskyvningen i kontrollhøyden.

Figur 14.30 Vognkassens rulling ved ulike overhøydeforhold.(a) Overhøydeoverskudd; (b) Overhøydeunderskudd.

I begge tegningene er \(C\) rullesenteret og \(h_c\) høyden over sporplanet. Vinkelen \(\delta\) beskriver sporplanets helning, mens \(\eta\) er vognkassens ekstra rulling. Henvisning 1 peker på sporplanet, og henvisning 2 markerer sideforskyvningen ved et øvre punkt på vognkassen. Rullebidraget øker derfor med høyden over rullesenteret.

Hjulslitasje, kjøretøygeometri og sportilstand

Kjøretøyets høyde, totallengde, avstand mellom boggisentre og overheng utenfor hvert boggisenter bestemmer hvor største plassbehov oppstår. Symbolene \(a\), \(n_i\), \(n_a\) og \(p\) beskriver ulike lengdemål og kan ikke brukes om hverandre. Et punkt mellom boggisentrene og et punkt utenfor et boggisenter har ulike armer. Hjul-/skinneslitasje og sporutvidelse endrer sporspillet. Feil i sporets sideretning, elastisk sporforskyvning og høydefeil endrer den relative posisjonen mellom spor og kjøretøy.

Ulik hjulslitasje kan gi nikking i lengderetningen eller helning på tvers av sporet, mens jevn slitasje senker kjøretøyet. Et endepunkt kan flytte seg mer enn forskyvningen ved boggien. Aktiv krenging, fjæringsfeil, feiljusterte fjærer og eksentrisk last må behandles gjennom sine angitte drifts- eller feiltilfeller. De beskrives ikke automatisk ved å summere alle ugunstige tall i én retning.

Primær- og sekundærfjæring

Figur 14.31 skiller primærfjæringen, mellom hjulsats/akselboks og boggiramme, fra sekundærfjæringen, mellom boggi og vognkasse. Begge kan gi vertikal forskyvning, men bevegelsene og sideklaringene er forskjellige. I vertikalformlene er \(\Delta h_1\) og \(\Delta h_2\) nedbøyning i primær- og sekundærfjæringen. Størrelsene \(q\) og \(w\) beskriver de tilhørende sideklaringsgrensesnittene, ikke disse vertikale nedbøyningene.

Figur 14.31 Primær- og sekundærfjæring.

Rullevinkelkoeffisient og rullesenterhøyde

For den kvasistatiske overhøydeillustrasjonen i Figur 14.32 er fleksibilitetskoeffisienten \(s=\rho/\beta\): vognkassens rulling \(\rho\) relativt til sporplanet dividert med sporplanets helning \(\beta\), med samme vinkelenhet. Vognkassens rullevinkel kalles \(\eta\) i de foregående tegningene. Definisjonen betyr ikke at rulling under kjøring bare avhenger av overhøyden. Beregningen må bruke aktuelt overhøydeoverskudd eller overhøydeunderskudd og kjøretøyets fjæringsegenskaper. Undervisningsintervallet \(s=0{,}150\)–\(0{,}225\) er ikke en universell spesifikasjon for alt rullende materiell.

Figur 14.32 Definisjon av rullevinkelkoeffisienten.

Rullesenteret er en kinematisk egenskap ved fjæringsopphenget og er ikke nødvendigvis tyngdepunktet. Høyden \(h_c\) endrer armen til kontrollpunktet på vognkassen. Samme rullevinkel gir større sideforskyvning jo høyere punktet ligger over rullesenteret. Myk fjæring kan bedre kjørekomforten, men øke bevegelsesprofilet. Fleksibel rullefjæring påvirker også strømavtakerens sidebevegelse. Vognkasseklaring og strømavtaking må derfor prosjekteres samlet.

14.7.2 Horisontalt plassbehov i kurve: innside (indre kurveutslag)

For innsiden av en kurve summerer klaringsberegningen relative forskyvninger i hjulsats og boggi, rulling som følge av overhøyde og leddet for indre kurveutslag. Figur 14.33 viser disse komponentene før de settes sammen i beregningen av plassbehovet nedenfor.

Figur 14.33(a) viser spillerommet mellom hjulsats og skinner, 14.33(b) tilleggsbevegelsene mellom hjulsats, boggi og vognkasse og 14.33(c) virkningen av overhøyde. Hold bidragene atskilt når de tilhørende leddene følges i plassbehovsberegningen.

Klaring mellom hjulsats og skinne

Klaring mellom vognkasse og boggi
og mellom boggi og hjulsats

Overhøyde i sporet

Figur 14.33 Kinematiske komponenter i beregningen av plassbehov.(a) Klaring mellom hjulsats og skinne; (b) Klaring mellom vognkasse og boggi og mellom boggi og hjulsats; og (c) Overhøyde i sporet.

Figur 14.33 viser tre forskyvninger som legges til kjøretøyets halvbredde i formelen:

• Skisse av hjulsats: Linje 2 er spormidtlinjen, og linje 3 er hjulsatsens midtlinje etter at hjulsatsen er forskjøvet mot den ene skinnen. Den ensidige klaringen for hjulsatsen er forskjellen mellom beregnet sporvidde \(l\) og hjulsatsens ledevidde \(d\), dividert med to:

\[ \sigma = \frac{l-d}{2} = \frac{1465\,\mathrm{mm}-1410\,\mathrm{mm}}{2} = 27{,}5\,\text{mm}. \]

Henvisning 4 er den horisontale forskyvningen mellom linje 2 og linje 3; dette er klaringen \(\sigma\). Henvisning 1 markerer klaringen mot skinnen som begrenser forskyvningen. Formelen legger derfor til leddet \(A_\sigma\sigma\).

• Skisse av boggi/vognkasse: Sideforskyvningen fortsetter fra hjulsatsen til vognkassen. Henvisning 1 angir klaringen \(q\) mellom boggi og hjulsats, henvisning 2 angir klaringen \(w\) mellom vognkasse og boggi, og henvisning 3 markerer hjulsatsens senter. Klaringene legges til som \(A_q q + A_w w\).

• Skisse av overhøyde: Linje 1 står normalt på sporplanet, mens linje 2 er den hellende vognkassens senterlinje. Vognkassen roterer omkring rullesenteret \(C\) i høyden \(h_c\). Manglende overhøyde eller overhøydeoverskudd gir en liten rotasjon. Ved kontrollhøyden \(h\) beregnes den horisontale forskyvningen med armen \((h-h_c)\).

For tverrsnittet halvveis mellom boggisentrene på innsiden av kurven (kjøretøyet står i ro) brukes geometrien for indre kurveutslag \(K_i\) som tidligere er vist i Figur 14.13. Variabelen \(n_i\) angir lengdeavstanden fra nærmeste boggisenter til det kontrollerte tverrsnittet, målt mot kjøretøyets midtpunkt. Kurveleddet nedenfor beregner dermed den indre forskyvningen i dette tverrsnittet. Tillegget for sideforskyvning, før kjøretøyets faktiske halvbredde legges til, er:

\[ \begin{split} D^{pl}_{i} &= \underbrace{A_\sigma \cdot \sigma + A_q \cdot q + A_w \cdot w}_{(1)} \\ &+ \underbrace{s \cdot \tfrac{D_\text{max} + D_\text{sup}}{1500} \cdot (h - h_c)_{>0}}_{(2)} \\ &+ \underbrace{\tfrac{1}{2R}\!\left(a \cdot n_i - n_i^2 + \tfrac{p^2}{4}\right)}_{(3)} \end{split} \]

(14.6)

Ledd (1), (2) og (3) er henholdsvis tillegg for relative forskyvninger, overhøyde og rulling samt kurveutslag. Her er \(s\) den dimensjonsløse rullekoeffisienten som brukes i profilberegningen; den må ikke forveksles med symbolet \(s\) for effektiv sporavstand i kapittel 7.

Bruk millimeter konsekvent i disse formlene for kjøretøyforskyvning, også for radiene. Notasjonen for positiv del betyr \((h-h_c)_{>0}=\max(h-h_c,0)\). Tallverdiene for klaringer og fjæring nedenfor beskriver undervisningseksemplet og er ikke generelle grenser for alle kjøretøy. Ved bruk av et godkjent dynamisk referanseprofil må de tilhørende reglene følges, slik at bevegelser som allerede inngår i profilet, ikke legges til to ganger.

der:

• \(D^{pl}_{i}\) = nødvendig sideplass på innsiden av kurven for et tverrsnitt mellom boggisentrene (mm)

• \(A_\sigma = A_q = A_w = 1\) (forskyvningskoeffisienter, EN 15273)

• \(\sigma = 27{,}5\) mm (klaring mellom hjulsats og skinne)

• \(q = 5\)–\(6\) mm (klaring mellom hjulsats og boggi)

• \(w = 60\)–\(65\) mm (klaring mellom vognkasse og boggi)

• \(s = 0{,}150\)–\(0{,}225\) (rullekoeffisient)

• \(D_\text{max} = 150\) mm (største overhøyde; 160–180 mm på baner bare for persontrafikk)

• \(D_\text{sup} = 40\) mm (tillegg for overhøyde som følge av vertikale feil i sporgeometrien)

• \(h\) = høyden til kontrollpunktet på kjøretøyet over sporplanet (mm)

• \(h_c = 650\)–\(1000\) mm (rullesenterets høyde over sporplanet)

• \(R\) = kurveradius (mm)

• \(a\) = avstand mellom boggisentre (mm)

• \(p\) = akselavstand i boggien (mm)

• \(n_i\) = lengdeavstand fra nærmeste boggisenter til kontrollert tverrsnitt, mot kjøretøyets midtpunkt (mm)

Den røde sirkelen i Figur 14.34 markerer øvre vognkassehjørne som kontrolleres i dette stillestående tilfellet på kurvens innside. Rullsenterhøyden og avstanden over rullsenteret bestemmer hvordan krengingen bidrar til sideforskyvningen.

Figur 14.34 Kontroll av vognkassehjørne på kurvens innside.

14.7.3 Horisontalt plassbehov i kurve: utside (ytre kurveutslag)

Beregningen for utsiden av kurven bruker sideklaringen mellom hjulsatsen og skinnene. Nominell sporvidde i Norge er 1435 mm. Verdien 1465 mm er den utvidede beregningssporvidden som brukes for å finne største sideklaring. Den kombineres med en minste ledevidde for hjulsatsen på 1410 mm i Bane NORs regler for sporgeometri og profiler [19, 55]. Den ensidige sideklaringen mellom hjulsats og skinne er dermed \(\sigma=(1465-1410)/2=27{,}5\) mm. Figur 14.35 viser denne størrelsen isolert: Den røde dobbeltpilen markerer den ensidige klaringen mellom hjulflensens sideflate og skinnens kjørekant.

Figur 14.35 Sideklaring σ mellom hjulflens og skinne for tilfellet med størst klaring. Den røde pilen markerer den ensidige klaringen mellom hjulflensens sideflate og skinnens kjørekant.

Utenfor et boggisenter på utsiden av kurven (kjøretøy i bevegelse) følger klaringene mellom hjulsats og spor og mellom hjulsats og boggi vektarmfaktoren \((a+2n_a)/a\) i EN 15273 [94]. I standardens fullstendige uttrykk holdes de to retningsbestemte klaringene mellom boggi og vognkasse atskilt. I den forenklede, symmetriske klaringsmodellen som brukes her, er \(w_i=w_a=w\), slik at de to vektarmbidragene samlet får den samme faktoren \((a+2n_a)/a\):

\[ \begin{split} D^{lp}_{a} &= \underbrace{\tfrac{a + 2n_a}{a}\!\left(A_\sigma \cdot \sigma + A_q \cdot q + A_w \cdot w\right)}_{(1)} \\ &+ \underbrace{s \cdot \tfrac{I_\text{max} + I_\text{sup}}{1500} \cdot (h - h_c)_{>0}}_{(2)} \\ &+ \underbrace{\tfrac{1}{2R}\!\left(a \cdot n_a + n_a^2 - \tfrac{p^2}{4}\right)}_{(3)} \end{split} \]

(14.7)

Ledd (1), (2) og (3) er henholdsvis tillegg for forsterkede relative forskyvninger, manglende overhøyde og rulling samt ytre kurveutslag.

der:

• \(D^{lp}_{a}\) = nødvendig sideplass på utsiden av kurven for et tverrsnitt utenfor et boggisenter (mm)

• \(\tfrac{a+2n_a}{a}\) = forenklet vektarmfaktor for relative forskyvninger utenfor boggisenteret

• \(A_\sigma\), \(A_q\), \(A_w\) = forskyvningskoeffisienter for bevegelse mellom hjulsats og skinne, hjulsats og boggi samt boggi og vognkasse; grunnkoeffisienten er 1, og faktoren for endetverrsnittet i den symmetriske klaringsmodellen er \(\tfrac{a+2n_a}{a}\)

• \(\sigma = 27{,}5\) mm (klaring mellom hjulsats og skinne)

• \(q = 5\)–\(6\) mm (klaring mellom hjulsats og boggi)

• \(w = 60\)–\(65\) mm (klaring mellom vognkasse og boggi)

• \(s = 0{,}150\)–\(0{,}225\) (rullekoeffisient)

• \(I_\text{max} = 80\)–\(245\) mm (største manglende overhøyde, avhengig av banens kurvatur og det rullende materiellet)

• \(I_\text{sup} = 60\) mm (tillegg til manglende overhøyde som følge av vertikale feil i sporgeometrien)

• \(h\) = høyden til kontrollpunktet på kjøretøyet over sporplanet (mm)

• \(h_c = 650\)–\(1000\) mm (rullesenterets høyde over sporplanet)

• \(R\) = kurveradius (mm)

• \(a\) = avstand mellom boggisentre (mm)

• \(n_a\) = lengdeavstand fra nærmeste boggisenter til kontrollert tverrsnitt, mot kjøretøyets ende (mm)

• \(p\) = akselavstand i boggien (mm)

Den samme geometrien i Figur 14.13 brukes nedenfor: \(n_i\) brukes for tverrsnitt mellom boggisentrene, mens \(n_a\) brukes for tverrsnitt utenfor et boggisenter.

Figur 14.36 markerer øvre hjørne som er dimensjonerende i det viste tilfellet utenfor boggisentrene på kurvens utside. Det må vurderes med bevegelsesforutsetningene for utsidetilfellet, ikke kopieres fra det stillestående innsidetilfellet.

Figur 14.36 Kontroll av vognkassehjørne på kurvens utside.

14.7.4 Horisontalt plassbehov på rett spor

På rett spor er det ikke noe kurveutslag, men kjøretøyet beveger seg fortsatt i sideretningen på grunn av bevegelser i fjæringen og manglende overhøyde (som følge av feil i sporgeometrien). Formelen tilsvarer kurvetilfellet, men det statiske kurveutslaget settes lik null:

\[ \begin{aligned} D^{pl}_{i,\text{tangent}} &= A_\sigma \sigma + A_q q + A_w w \notag\\[-0.2em] &\quad + s \cdot \frac{I_\text{sup}}{1500} \cdot (h - h_c)_{>0} \\ D^{lp}_{a,\text{tangent}} &= \frac{a + 2n_a}{a}\!\left(A_\sigma\sigma + A_q q + A_w w\right) \notag\\[-0.2em] &\quad + s \cdot \frac{I_\text{sup}}{1500} \cdot (h - h_c)_{>0} \end{aligned} \]

(14.8) (14.9)

Rett spor fjerner ikke fjæringsbevegelsene. Figur 14.37 markerer øvre hjørne med rødt og et lavere punkt på vognkassen med oransje. Begge må vurderes med høyden i forhold til rullsenteret, selv om det geometriske kurveutslaget er borte.

Figur 14.37 Kontroll av vognkassepunkter på rett spor.

14.7.5 Regneeksempel: plassbehov i kurve

Eksempel: En B7-personvogn kontrolleres i en horisontalkurve med \(R = 500\) m. Det øvre hjørnet som kontrolleres, ligger \(h = 3500\) mm over sporplanet, rullesenteret ligger \(h_c = 1000\) mm over sporplanet, og vognkassens halvbredde i kontrollhøyden er \(b = 1530\) mm. Bruk:

\[ \begin{aligned} a &= 18\,200\,\text{mm}, & n_a &= 3950\,\text{mm},\\ n_i &= \frac{a}{2} = 9100\,\text{mm}, & p &= 2500\,\text{mm}. \end{aligned} \]

\[ \begin{aligned} \sigma &= 27{,}5\,\text{mm}, & q &= 5\,\text{mm},\\ w &= 60\,\text{mm}, & s &= 0{,}20. \end{aligned} \]

For å holde uttrykkene kompakte er alle lengdeverdiene i de numeriske innsettingene nedenfor oppgitt i millimeter. Kurveradiusen settes derfor inn som \(R=500\,\mathrm{m}=500\,000\,\mathrm{mm}\).

På utsiden av kurven, utenfor boggisenteret, kjøretøy i bevegelse:

\[ \frac{a+2n_a}{a} = \frac{18\,200\,\mathrm{mm}+2(3950\,\mathrm{mm})} {18\,200\,\mathrm{mm}} =1{,}434 \]

\[ \begin{aligned} D_{\mathrm{rel},a} &= \frac{18\,200+2(3950)}{18\,200}(27{,}5+5+60) =132{,}7\,\text{mm} \\ D_{\mathrm{roll},a} &= 0{,}20\cdot\frac{160+60}{1500}(3500-1000) =73{,}3\,\text{mm} \\ K_y &= \frac{18\,200\cdot3950+3950^2-2500^2/4}{2\cdot500\,000} =85{,}9\,\text{mm} \end{aligned} \]

\[ \begin{aligned} D^{lp}_{a} &=(132{,}7+73{,}3+85{,}9)\,\mathrm{mm}\\ &=291{,}9\,\text{mm}\approx292\,\text{mm}. \end{aligned} \]

Nødvendig horisontal avstand fra spormidtlinjen til dette punktet i kjøretøyprofilet er dermed:

\[ b + D^{lp}_{a} = 1530 + 292 = 1822\,\text{mm} \]

På innsiden av kurven, halvveis mellom boggisentrene, kjøretøyet står i ro:

\[ \begin{aligned} D_{\mathrm{rel},i} &= 27{,}5+5+60=92{,}5\,\text{mm} \\ D_{\mathrm{roll},i} &= 0{,}20\cdot\frac{150+40}{1500}(3500-1000) =63{,}3\,\text{mm} \\ K_i &= \frac{18\,200\cdot9100-9100^2+2500^2/4}{2\cdot500\,000} =84{,}4\,\text{mm} \end{aligned} \]

\[ \begin{aligned} D^{pl}_{i} &=(92{,}5+63{,}3+84{,}4)\,\mathrm{mm}\\ &=240{,}2\,\text{mm}\approx240\,\text{mm}. \end{aligned} \]

Tilsvarende horisontale avstand fra spormidtlinjen er:

\[ b + D^{pl}_{i} = 1530 + 240 = 1770\,\text{mm} \]

Regneeksemplet viser hvorfor en strekningskontroll må angi hvor på kjøretøyet beregningen utføres. Endetverrsnittet på utsiden bestemmes av forsterkede relative forskyvninger, rulling som følge av manglende overhøyde og ytre kurveutslag. Midttverrsnittet på innsiden bestemmes av indre kurveutslag og det aktuelle overhøydetilfellet.

14.8 Plattformavstander og universell utforming

Plattformkontrollen må kombinere infrastrukturkanten, lokal sporgeometri og det aktuelle kjøretøyets dørplassering. Forelesningen behandler først kantens geometriske plassering og deretter avstanden ved innstigning.

14.8.1 Kurver, delvis kurve og sporveksler

La \(A_0\) være avstanden fra spormidt til plattform-/lasterampekant på rettlinje. Uten overhøyde er sirkelkurveverdiene \(A_i=A_0+K_i\) i innerkurve og \(A_y=A_0+K_y\) i ytterkurve. For gjeldende personplattformtilfelle er \(A_0=1680\) mm. Lasteramper har egne grunnavstander, blant annet tilfellet med 2240 mm mot togspor. Plattformens grunnverdi kan ikke overføres til alle lasteinstallasjoner. Figur 14.38(a) viser sirkelkurvetilfellet, 14.38(b) en plattform som delvis ligger ved kurve, og 14.38(c) en sporveksel ved plattform. [257]

Figur 14.38 Plattformkantens geometri.(a) Sirkelkurve; (b) Spor delvis i kurve; (c) Sporveksel; (d) Eksempel fra et stasjonsområde. Foto: Njål Svingheim og Øystein Grue.

Figur 14.38(d) viser et virkelig anlegg som illustrerer sporvekselskissen i 14.38(c). Den røde ellipsen markerer sporvekselen og sporkrysset ved plattformkanten. Kjøretøyets bevegelsesprofil må kontrolleres langs hver togvei gjennom dette området, ikke bare langs det tilsynelatende rette plattformsporet. Fotografiet viser sporutformingen, men dokumenterer ikke at avstandene oppfyller dagens krav.

Når kurvaturen endres nær en plattformende, endres nødvendig kantavstand langs plattformen. Avstanden kan ikke hoppe fra null kurveutslag til fullt sirkelkurveutslag. Tabell 14.7 angir overgangsavstandene i gjeldende vedlegg, i den angitte retningen fra større til mindre kurveradius. Ytterkurvemålet på 20 m i delfigur (b) er oppdatert i samsvar med vedlegget. Ved en sporveksel må bevegelsesprofilet for avvikende togvei tas med, selv om sporet nær plattformen virker nesten rettlinjet. En skjematisert A–B–C-kant kan forenkle byggingen, men må ligge utenfor alle dimensjonerende profiler.

Tilfelle	Minste avstand videreføres til	Største avstand gjelder fra
Uten overhøyde, innerkurve	10 m før KP	5 m etter KP
Uten overhøyde, ytterkurve	20 m før KP	5 m før KP
Overhøyderampe, innerkurve	10 m før OB	OE
Overhøyderampe, ytterkurve	15 m før OB	5 m før OE

Tabell 14.7 Overgangsavstander for plattformkant i angitt retning [257].

Her er KP kurvepunkt, OB overgangskurvens begynnelse og OE overgangskurvens ende. SS betegner stokkskinneskjøt foran en sporveksel. Dette er referansesteder i lengderetningen, ikke egne klaringstillegg. I skissene er \(i_R=K_i\) og \(y_R=K_y\), mens \(R\) er kurveradius. Ved vertikalkurve må tilhørende kontroll av \(K_v\) gjøres separat.

14.8.2 Spor med overhøyde og overhøyderamper

I dette underavsnittet betyr \(h\) sporets overhøyde, ikke kontrollpunktets høyde på kjøretøyet som i avsnitt 14.7. \(H_p\) er nominell plattformhøyde. \(H_i\) og \(H_y\) er vertikale høyder over laveste skinne i henholdsvis inner- og ytterkurve. \(A_i\) og \(A_y\) er horisontale avstander. Figur 14.39(a) definerer tverrsnittet, mens 14.39(b) viser variasjonen langs en overhøyderampe. For den viste utformingen av plattformkanten brukes millimeter i alle ledd:

\[ \begin{aligned} A_i &= 1680+K_i+\frac{h}{1500}H_p,\\ H_i &= H_p-0{,}62h-\frac{h}{1500}K_i,\\ A_y &= 1680+K_y-\frac{h}{1500}\,375,\\ H_y &= H_p+1{,}62h+\frac{h}{1500}K_y. \end{aligned} \]

Figur 14.39 Plattformgeometri med overhøyde.(a) Plattformkant i spor med overhøyde; (b) Avstander og høyder langs en overhøyderampe.

Leddet med 375 mm tilhører den angitte formen på plattformkanten. For alternativet med kant som heller utover mot sporet og oppfyller vedleggets vinkelvilkår, brukes i stedet \(A_y=1680+K_y-hH_p/1500\) for ytterkurveavstanden. Velg riktig kanttilfelle. De to uttrykkene kan ikke byttes om. Langs en overhøyderampe varierer både avstand og høyde. Høydeovergangen er lineær mellom OB og OE. Disse infrastrukturrelasjonene dokumenterer ikke at den resulterende avstanden mellom kjøretøy og plattform tilfredsstiller tilgjengelighetskravene ved innstigning [257].

Regneeksempel. Med \(R=500\) m, \(h=100\) mm og \(H_p=760\) mm er referansekjøretøyets verdier \(K_i=81\) mm og \(K_y=63\) mm. Innsetting gir \(A_i\approx1811{,}7\) mm, \(H_i=692{,}6\) mm, \(A_y=1718{,}0\) mm og \(H_y=926{,}2\) mm for det første kanttilfellet. Dette er geometriske eksempelresultater, ikke ferdige utsettingsmål. Før prosjekteringsgodkjenning må nødvendige avrundinger, byggetoleranser, baneforhold og kjøretøykontroller tas med.

14.8.3 Dørplassering, innstigningsgap og universell utforming

Avstanden mellom plattform og kjøretøy er en særskilt profilteknisk utfordring, fordi den nødvendige åpningen både skal ivareta sikkerhetsavstand og begrense avstanden passasjerene må krysse. Den buede plattformen i Figur 14.40 viser hvorfor dørenes plassering på kjøretøyet er like viktig som kurveradien.

Avstanden mellom kjøretøy og plattform i figur 14.40(a) er konsekvensen passasjeren møter av kurvegeometrien i 14.40(b). Klaringen må kontrolleres ved de aktuelle dørene, ikke utledes fra spormidt alene.

Figur 14.40 Avstand ved buet plattform, vist både i grensesnittet mellom kjøretøy og plattform og i den bakenforliggende spor- og plattformgeometrien.(a) Avstand mellom kjøretøy og plattformkant på kurvens ytterside; og (b) Kurvatur i plattformkant og sporlinje i Kyoto.

Plattformgeometrien gir en av de mest driftskritiske utfordringene for minste tverrsnitt: Passasjerene må krysse åpningen mellom plattformkanten og kjøretøydøren. Åpningen må være liten nok til å gi sikker og tilgjengelig innstigning, men samtidig stor nok til å tillate kjøretøyets dynamiske bevegelser.

For et kjøretøy i kurve forskyves midten av vognkassen innover (indre kurveutslag), mens endene forskyves utover (ytre kurveutslag) i forhold til spormidtlinjen. Dersom plattformen ligger på kurvens ytterside og døren er nær midten av vognkassen, kan det indre kurveutslaget øke avstanden til plattformkanten. Ligger døren nær kjøretøyets ende, kan det ytre kurveutslaget i stedet føre døråpningen nærmere en plattform på yttersiden og redusere avstanden. For en plattform på innersiden blir virkningen av utslaget ved midten og enden motsatt. Plattformkontrollen må derfor bygge på dørenes faktiske plassering og kjøretøyets stoppunkt, ikke på ett generelt kurvetillegg.

Nivåfri innstigning etter TSI-PRM. Punkt 2.3 definerer nivåfri innstigning ut fra åpningen mellom plattformen og dørterskelen (eller en utfelt overgangsplate):

• Horisontal avstand på høyst 75 mm.

• Vertikal avstand på høyst 50 mm.

• Ingen innvendige trinn mellom dørterskelen og vestibylen.

Disse vilkårene definerer nivåfri innstigning. De er ikke en generell maksimalavstand for alle tillatte innstigningsløsninger. Der nivåfri innstigning ikke er tilgjengelig, må også gjeldende krav til ombordstigningshjelpemidler og assistanse vurderes. Se TSI-PRM punkt 2.3 og bestemmelsene om ombordstigningshjelpemidler [215].

For FLIRT-sett som Bm 74/75 må innstigningsgapet kontrolleres med de faktiske dørplasseringene, utfelt stigtrinn, plattformhøyde og sideavstand, overhøyde og stopposisjon. Et kjøretøyspesifikt radiuseksempel kan ikke fastsette en universell tilgjengelighetsgrense. Bane NORs plattformregler, TRV:03955 og TRV:03959–03960 [216], krever at avstanden mellom tog og plattform vurderes for det aktuelle materiellet. Nye plattformer skal ha minst 2000 m radius. Ved plattformforlengelse og økning av plattformhøyde skal sporet mot den nye delen ha minst 300 m radius. Disse infrastrukturkravene og definisjonen av nivåfri atkomst i TSI-PRM må kontrolleres hver for seg.

Det bevegelige stigtrinnet på FLIRT Bm 74/75 illustrerer et tiltak, ikke en universell geometriløsning. Forelesningens ytterkurveeksempel knytter 700 m radius til sine bestemte kjøretøy- og trinnforutsetninger. Dette erstatter ikke Bane NORs generelle krav til plattformradius. Varselskilt, overvåking og sikringstiltak ved kanten håndterer driftsrisiko, men gjør ikke et for stort gap til nivåfri adkomst. Kontroller hvor hver dør faktisk stanser, også når forholdet mellom inner- og ytterkurve reverseres.

Figur 14.41 skiller innstigningsavstanden ved en dør fra klaringen andre steder langs vognkassen. Den samme vognkassekorden gir ulike avstander ved midten og endene, og på hver side av kurven. Derfor skal tilgjengeligheten kontrolleres ved den aktuelle døren, ikke automatisk der skissen viser størst avstand.

Figur 14.41 Innstigningsavstand og vognkasseklaring i en kurve.

Figur 14.42(a) og 14.42(b) viser FLIRT-trinnløsningene ved de illustrerte plattformhøydene 570 mm og 760 mm. Fotografiene i 14.42(c) og 14.42(d) viser henholdsvis den åpne spalten og et trinn som er trukket ut. Trinnet kan bygge bro over en del av spalten, men rekkevidden og gjenværende horisontal og vertikal avstand må fortsatt kontrolleres ved faktisk stoppunkt.

(a) 570 mm plattform

(b) 760 mm plattform

(c) Spalte uten uttrukket trinn

(d) Uttrukket trinn

Figur 14.42 Bevegelige trinn mellom tog og plattform.

14.9 Vertikalt plassbehov

Det vertikale plassbehovet skyldes:

• Kurveutslag i vertikalkurver (høybrekk eller lavbrekk).

• Fjærnedbøyning i primær- og sekundærfjæringen.

• Forskjeller i hjuldiameter som følge av slitasje.

• Eksentrisk last som får vognkassen til å vippe eller synke.

• Ulik hjulslitasje, deformasjon av vognkassen og rulling, med ulike virkninger ved nedre og øvre hjørner.

Kurveutslaget i vertikalkurver blir tydeligst når de to kontrollene av nedre klaring skilles før formlene. I en konkav vertikalkurve (lavbrekk) kan det nedre kontrollpunktet ligge nær kjøretøyets ende, utenfor nærmeste boggisenter. I en konveks vertikalkurve (høybrekk) ligger det nedre kontrollpunktet vanligvis mellom boggisentrene, der vognkassen spenner over toppen. Figur 14.44 sammenligner de to tilfellene. Den røde sirkelen i delfigur (a) markerer nedre kontroll ved enden i lavbrekket. Den blå sirkelen i delfigur (b) markerer nedre kontroll ved midten over høybrekket. I formlene nedenfor betegnes tilleggene som \(e_a\) og \(e_i\). De andre sirklene markerer tilfellene for øvre klaring som behandles etterpå.

Figur 14.43 samler kontrollene oppe og nede. I et høybrekk (til venstre) er øvre endepartier og nedre midtparti kritiske. I et lavbrekk (til høyre) er øvre midtparti og nedre endepartier kritiske. De røde og blå sirklene skiller endekontroller fra midtkontroller, ikke tillatte fra forbudte posisjoner.

Figur 14.43 Øvre og nedre klaringskontroller i vertikalkurver.

Figur 14.44 Klaring i vertikalkurver: lavbrekk og høybrekk.(a) Konkavt lavbrekk: endetverrsnitt; og (b) Konvekst høybrekk: midttverrsnitt.

For tilfellet med kontroll ved enden i lavbrekk i Figur 14.44(a) er nødvendig nedre tillegg:

\[ \begin{split} e_a &= \underbrace{\Delta r_w + \Delta h_1 + \Delta h_2 + f}_{(1)} \\ &+ \underbrace{s\!\cdot\!\frac{I_\text{max}}{1500}\!\cdot\!(b - b_2)_{>0}}_{(2)} \\ &+ \underbrace{\frac{1}{2R_v}\!\left(a n_a + n_a^2 - \frac{p^2}{4}\right)}_{(3)} \end{split} \]

(14.10)

Ledd (1), (2) og (3) er henholdsvis relativ vertikal forskyvning, tillegg for rulling og kurveutslag i vertikalkurven.

der:

• \(e_a\) = nødvendig vertikalt tillegg for kjøretøyets nedre del i et tverrsnitt utenfor et boggisenter

• \(\Delta r_w\) = vertikalt tillegg for redusert hjulradius ved slitasje; en oppgitt diameterreduksjon \(\Delta d_w\) gir \(\Delta r_w=\Delta d_w/2\)

• \(\Delta h_1\) = nedbøyning i primærfjæringen

• \(\Delta h_2\) = nedbøyning i sekundærfjæringen

• \(f\) = fjærnedbøyning som følge av ugunstig last

• \(s = 0{,}150\)–\(0{,}225\) (rullekoeffisient)

• \(I_\text{max} = 80\)–\(245\) mm (største manglende overhøyde, avhengig av banens kurvatur og det rullende materiellet)

• \(b\) = avstand fra siden av vognkassen til kjøretøyets midtlinje

• \(b_2\) = avstand fra sekundærfjæringen til kjøretøyets midtlinje

• \(R_v\) = vertikalkurveradius

• \(a\) = avstand mellom boggisentre

• \(n_a\) = lengdeavstand fra nærmeste boggisenter til kontrollert tverrsnitt, mot kjøretøyets ende

• \(p\) = akselavstand i boggien

Figur 14.45 viser begge tverrmålene fra kjøretøyets midtlinje: \(b\) går til siden av vognkassen, mens \(b_2\) går til sekundærfjæringens understøttelsespunkt. Dermed er \(b_2\) halvparten av den tverrgående avstanden mellom de to symmetriske understøttelsespunktene, ikke hele avstanden. Rulleleddet bruker bare den positive differansen, \((b-b_2)_{>0}=\max(b-b_2,0)\).

Figur 14.45 Vognkassens halvbredde og sekundærfjæringens plassering.

For tilfellet med kontroll ved midten i høybrekk i Figur 14.44(b) brukes de samme tilleggene for vertikal bevegelse, men leddet for kurveutslag i vertikalkurven bygger på avstanden fra boggisenteret mot kjøretøyets midtpunkt:

\[ \begin{split} e_i &= \underbrace{\Delta r_w + \Delta h_1 + \Delta h_2 + f}_{(1)} \\ &+ \underbrace{s\!\cdot\!\frac{I_\text{max}}{1500}\!\cdot\!(b - b_2)_{>0}}_{(2)} \\ &+ \underbrace{\frac{1}{2R_v}\!\left(a n_i - n_i^2 + \frac{p^2}{4}\right)}_{(3)} \end{split} \]

(14.11)

der \(e_i\) er det nødvendige vertikale tillegget ved et nedre punkt mellom boggisentrene, og \(n_i\) er lengdeavstanden fra nærmeste boggisenter til kontrollert tverrsnitt. Ved kjøretøyets midtpunkt er \(n_i = a/2\).

Øvre klaring må kontrolleres separat. De dimensjonerende stedene er motsatt av de nedre kontrollene: Det øvre midtpartiet løftes relativt til sporet i et lavbrekk, mens et øvre endeparti løftes relativt til sporet i et høybrekk. I den samme forenklede modellen defineres rullebidraget som \(e_{\mathrm{roll}}=s\,I_\text{max}(b-b_2)_{>0}/1500\). Oppoverrettede tillegg for geometri og rulling blir da:

\[ \begin{aligned} e_{i,\mathrm{upper}} &= e_{\mathrm{roll}} + \frac{a n_i-n_i^2+p^2/4}{2R_v}, \\ e_{a,\mathrm{upper}} &= e_{\mathrm{roll}} + \frac{a n_a+n_a^2-p^2/4}{2R_v}. \end{aligned} \]

Bruk det første uttrykket for midtpartiet i lavbrekk og det andre for endepartiet i høybrekk, med alle lengder i millimeter. De nedoverrettede slitasje- og fjæringsleddene i kontrollen av nedre klaring er ikke automatisk oppoverrettede tillegg. En fullstendig vurdering av øvre bevegelsesprofil må i tillegg ta hensyn til kjøretøyets angitte oppoverrettede fjæringsbevegelse, toleranser og driftsforhold.

14.9.1 Profilkontroll før anskaffelse

Forelesningens anskaffelseseksempler understreker tidspunktet: Avklar kompatibilitet mellom kjøretøy og bane før kjøretøykonstruksjonen eller bestillingen bindes. Et tog som går klar av hovedtunnelen, kan fortsatt være i konflikt med en plattform, et lokalt skilt, et tog på nabosporet eller kontaktledningen. Sen oppdagelse kan kreve kostbare infrastrukturtiltak, banerestriksjoner, lastebegrensninger eller kjøretøyendringer. Angi planlagte strekninger og omkjøringsruter, innmålingsreferanse, kjøretøy-/lastekonfigurasjon, fjærings- og slitasjetilfeller, hastigheter og driftsforhold. Dokumenter deretter godkjenningsgrunnlaget og ansvaret for hver klaringsmargin.

14.10 Kontrollmetoder for minste tverrsnitt

Kontroll av minste tverrsnitt kombinerer faste fysiske kontroller med skanning og simulering av hele strekninger. Permanente kontrollrammer brukes på to noe ulike måter. Ved en kjent profilbegrensning, for eksempel en tunnelportal, bekrefter rammen at det lokale frittrommet i infrastrukturen fortsatt er opprettholdt. På lastesteder gir en lasteprofilramme en enkel fysisk kontroll før avgang av om kjøretøy og last holder seg innenfor lasteprofilet. Figur 14.46 og 14.47 viser de to situasjonene hver for seg.

Figur 14.46 Permanent kontrollramme ved en konstruksjon med begrenset frittrom.

Rammene ved godsområdet i figur 14.47(a), det lastede tømmeret i 14.47(b) og tømmerlasterammen i 14.47(c) knytter tillatt profil til praktisk lastekontroll. Passasje gjennom en lasteramme bekrefter den lokale kontrollen, ikke alle klaringer langs planlagt strekning.

det tillatte profilet

Figur 14.47 Lasteprofilkontroll på gods- og tømmerlastingsområder.(a) Lasteprofilrammer på et godsområde; (b) Tømmer stablet innenfor; og (c) Kontrollramme for tømmerlasting.

Fire metoder brukes til å kontrollere og opprettholde minste tverrsnitt:

Permanente kontrollrammer

Fysiske profilrammer som er montert på faste steder (ved tunnelportaler, under bruer og på lasteområder og tømmerterminaler), for å kontrollere at kjøretøy og last holder seg innenfor tillatt profil. Metoden er enkel og pålitelig, men kontrollen gjelder bare på stedet der rammen står.

Laserskanning

En roterende laser på et skinne-/veikjøretøy eller en målevogn registrerer infrastrukturen omkring det innmålte sporet. Punktrate, rekkevidde og måleusikkerhet avhenger av instrument og målemetode. Kontroller kalibrering, referanse til sporet, dekning og usikkerhet før en liten målt klaring godtas. Den oppgitte nøyaktigheten til ett instrument er ikke en generell godkjenningstoleranse.

Sektorprofilskanner (SPS) / måleportal

En fast installasjon som tog passerer i ordinær trafikk. Den muliggjør kontinuerlig lasteprofilkontroll uten en særskilt målekjøring. Dette er nyttig for last som kan stikke ut etter lasting eller under transport, for eksempel tømmer.

Simuleringsprogramvare (f.eks. ClearLoad)

Beregner det kinematiske profilet [68] for nye kjøretøytyper på bestemte strekninger, og brukes til:

• godkjenning av nytt rullende materiell

• planlegging av utvidelser av minste tverrsnitt

• godkjenning av spesialtransporter

• kontroll av tverrsnitt E (strømavtaker) [51]

Laserskanning utvider det samme frittromsprinsippet fra ett fast sted til hele strekningen. Figur 14.48 viser et profilkontrollkjøretøy som brukes til skanning av frittrommet.

Figur 14.48 Profilkontrollkjøretøy med lasersystem for frittromsmåling.

Forelesningens skannereksempel oppgir inntil 40 000 punkter/s, et instrumenttall på omtrent ±4 mm og måleområde inntil 70 m, med drift dag og natt. Dette beskriver eksempelsystemet, ikke en garantert usikkerhet ved baneinnmåling eller en godkjenningstoleranse. Den roterende skanneren gir tverrsnittskoordinater relativt til det innmålte sporet. Sensorkalibrering, bestemmelse av skinnereferansen og dekning av skjulte flater er fortsatt avgjørende. Kjøretøymontert utstyr og en PC-visning er bare deler av denne målekjeden.

Illustrasjonen av roterende laser i Figur 14.49(a) viser påfølgende innmålte tverrsnitt. Det historiske programresultatet i 14.49(b) viser hvordan et opptegnet tverrsnitt og en lastkontur kan sammenlignes. Sted og måleforutsetninger må følge plottet. Et skjermbilde alene dokumenterer ikke klaringen. Originalvisningen fra programmet og krediteringen av L-KOPIA/LKO er beholdt.

(a) Prinsipp for roterende laser

(b) Klaringsresultat, L-KOPIA/LKO

Figur 14.49 Laserskanning og et historisk klaringsplott.

En måleportal er det fast installerte motstykket til lasteprofilkontroll i drift. I stedet for å sende ut et eget målekjøretøy passerer toget mellom skannere som sammenligner de faktiske omrissene av kjøretøy og last med tillatt profil. Figur 14.50 viser prinsippet for en tømmerlast, der én utstikkende stokk kan avgjøre om vognen holder seg innenfor tillatt lasteprofil.

Figur 14.50 Måleportal med sektorprofilskanner (SPS) for lasteprofilkontroll av en tømmervogn. Kilde: Der Eisenbahn Ingenieur, 12/2017.

En laserbasert kontroll under framføring måler den passerende lasten, mens en baneinnmåling måler infrastrukturen. Målingene svarer på forskjellige spørsmål og erstatter ikke hverandre. I resultatene fra ClearLoad eller tilsvarende simulering må hver begrensning kunne spores til sted, innmålt tverrsnitt, sporbeliggenhet og forutsatt bevegelsesprofil for kjøretøy/last. Registrer minste klaring eller overskridelse og dimensjonerende tilfelle, ikke bare en farget godkjent/ikke-godkjent-kontur. Resultatene støtter vurdering av nytt materiell, planlegging av profilutvidelser, spesialtransporter og strømavtakerkontroll. Programresultatet er ikke i seg selv en banegodkjenning.

Figur 14.51(a) knytter et klaringsplott ved en bru til fotografiet av stedet. 14.51(b) gjør det samme for en tunnel. Tverrsnittet, den aktuelle hindringen og plasseringen må leses samlet. Dette er historiske eksempler på vurderingsarbeidet, ikke dagens banegodkjenninger.

(a) Bru

(b) Tunnel

Figur 14.51 ClearLoad-profiler med tilhørende steder.

14.11 Begrensninger og profilutvidelser

Mange steder på det norske jernbanenettet har kjente begrensninger i minste tverrsnitt. Dette gjelder særlig eldre tunneler og fjellskjæringer, der tverrsnittet ble sprengt ut til det minste målet som datidens profilstandard krevde. Begrensningene hindrer bruk av moderne typer rullende materiell (f.eks. bredere godsvogner, toetasjes personvogner og semitrailervogner) på de berørte strekningene.

Aktuelle tiltak for profilutvidelse omfatter:

• omprofilering av tunnelen (sprengning eller sliping av berg)

• senking av formasjonsplanet

• utskifting av konvensjonell kontaktledning med stiv kontaktledning (strømskinne) der dette er egnet, slik at kontaktledningsanleggets konstruksjonshøyde reduseres. Kravene til strømavtakerens bevegelsesprofil og elektriske klaringer gjelder fortsatt

• omlegging av traseen (ny linjeføring på den berørte strekningen)

Nye beskyttelseskonstruksjoner (snøoverbygg og rasoverbygg) bygges fra starten av etter gjeldende standard for minste tverrsnitt.

De originale måleskissene i Figur 14.52(a) og 14.52(b) plasserer henholdsvis et utstikkende skilt og en fjell-/tunnelvegg i forhold til profilet. De håndskrevne norske merknadene er beholdt som del av måledokumentasjonen. «Skilt inn i profilet», «kontur av vogn», «avstand» og «fjellvegg» knytter hindringen og kjøretøykonturen til den lokale målingen. De påførte 100 mm og 140–150 mm er lokale målemål, ikke generelle prosjekteringsklaringer.

(a) Utstikkende skilt

(b) Fjell-/tunnelvegg

Figur 14.52 Lokale profilinnskrenkninger i måleskisser.

Det historiske eksemplet fra Nidareid tunnel i Figur 14.53 viser hvordan en eldre tunnel kan være dimensjonerende for en bane. Bildet illustrerer en geometrisk begrensning og dokumenterer ikke dagens transportgodkjenning på stedet.

De tre tverrsnittene i 14.53(a), 14.53(b) og 14.53(c) viser at dimensjonerende klaring varierer gjennom samme tunnel. Fotografiet i 14.53(d) viser stedet, men kan ikke erstatte sammenligningen av de innmålte profilene.

(a) Målt tverrsnitt 1

(b) Målt tverrsnitt 2

(c) Målt tverrsnitt 3

(d) Fotografi av tunnelen

Figur 14.53 Historiske målte tverrsnitt og Nidareid tunnel.

Et skilt som rager innenfor den beskyttede konturen, og en tunnelvegg som trenger inn i profilet, er ulike fysiske årsaker til samme klaringssvikt. Nidareid-eksemplet viser også hvorfor tilgjengelig rom må sammenlignes med riktig kjøretøy-/profiltilfelle og innmålt sporbeliggenhet, ikke med tunnelåpningen alene. Etter sporarbeid eller endringer i installasjoner må den berørte delen vurderes på nytt. Tidligere innmålt klaring er ikke nødvendigvis fortsatt gyldig.

Figur 14.54(a) viser lokal utvidelse av tunnelprofilet. Snøoverbygget i 14.54(b) og rasoverbygget i 14.54(c) viser sikringskonstruksjoner som også må opprettholde nødvendig profil. Profiltiltak må samordnes med konstruksjonssikkerhet, elektrifisering og sporets beliggenhet.

Figur 14.54 Profilutvidelse og sikringskonstruksjoner.(a) Utvidelse av tunnelprofil; (b) Snøoverbygg; (c) Rasoverbygg.

14.12 Oppsummering

Minste tverrsnitt. Minste tverrsnitt angir grensen som fast infrastruktur ikke skal trenge inn i. Det må ta hensyn både til kjøretøyets statiske omriss og til fjæringsbevegelser, sportoleranser, hjulsatsspill, overhøyde, kurveutslag, byggeavvik og vedlikeholdstillegg. Profildimensjonering er derfor en vurdering av nødvendig frittrom mellom kjøretøyets bevegelser og infrastrukturens plassering.

Profiltyper. Det statiske profilet beskriver kjøretøyet i ro, mens kinematiske og dynamiske profiler omfatter bevegelser som skyldes fjæring, kurvatur, hastighet og sporgeometri. En konstruksjon som gir frittrom for et statisk kjøretøy, kan likevel være utrygg for et tog i bevegelse. Valg av profil avhenger derfor av om kontrollen gjelder rullende materiell, strekningskompatibilitet, ny infrastruktur eller et eksisterende sted med begrenset frittrom.

Kurvevirkninger. På spor i kurve følger kjøretøyets midtparti og ender ikke samme bane som boggisentrene. Indre og ytre kurveutslag øker det nødvendige horisontale plassbehovet på henholdsvis innsiden og utsiden av kurven. Virkningen avhenger av kjøretøyets lengde, boggiavstand og kurveradius. Overgangskurver og vertikalkurver gir ytterligere variasjoner. Profilkontrollen må derfor bygge på den lokale sporgeometrien, ikke på ett konstant frittromstillegg.

Plattformer og sporavstand. Passasjerplattformer må ligge nær nok til å gi sikker innstigning, men langt nok unna bevegelsesprofilet til passerende tog. Sporavstanden må gjøre det mulig for to tog å passere med tilstrekkelig frittrom, inkludert dynamiske virkninger og vedlikeholdstoleranser. Kravene blir strengere i kurver, ved høye hastigheter og der eksisterende infrastruktur begrenser den tilgjengelige plassen.

Profilkontroll. Nye baner kan oppfylle dagens profilkrav fra første stund, mens eksisterende baner ofte har eldre tunneler, bruer, plattformer eller fjellskjæringer med begrenset frittrom. Laserskanning, profilkontrollkjøretøy og strekningsklassifisering bidrar til å avklare hvor rullende materiell er kompatibelt, og hvor det kreves endringer i infrastrukturen eller driftsmessige restriksjoner.

Oppgaver

Oppgave 1: Profilbegreper

Forklar de grunnleggende profilbegrepene med egne ord før du utfører beregninger.

(a) Forklar forskjellen mellom statisk lasteprofil, kinematisk profil og dynamisk profil.

(b) Forklar forskjellen mellom et kjøretøy- eller lasteprofil og minste tverrsnitt.

(c) Forklar hvorfor en strekningskontroll må angi hvilket punkt på kjøretøyet, hvilken side av kurven, hvilken driftstilstand og hvilken profiltype som kontrolleres.

Oppgave 2: Horisontalt plassbehov for B7-personvogn

Mellom 1980 og 1990 anskaffet NSB B7-personvognene. Etter modernisering brukes de nå hovedsakelig på Bergensbanen og Sørlandsbanen. Bruk følgende forenklede kjøretøydata:

Bruk millimeter for alle lengder som settes inn i formlene nedenfor; \(s\) er dimensjonsløs.

\[ \begin{aligned} L_\text{body} &= 26\,100, & a &= 18\,200, & p &= 2500,\\ n_a &= 3950, & q &= 5, & w &= 60,\\ s &= 0{,}20, & h_c &= 1000, & R &= 350\,000. \end{aligned} \]

Bruk den ensidige sideklaringen mellom hjulsats og skinne \(\sigma=27{,}5\) mm og de forenklede forskyvningskoeffisientene \(A_\sigma=A_q=A_w=1\). Alle lengdemål frem til vognkassens ende regnes inkludert buffere. Vognkassens side er svakt hvelvet, men i denne oppgaven skal samme halvbredde kontrolleres ved to høyder:

\[ \begin{aligned} b &= 1530, & h_1 &= 500,\\ b &= 1530, & h_2 &= 3500. \end{aligned} \]

Ved \(h = 3500\) mm er den tilgjengelige halvbredden i det dynamiske profilet NO1 \(B_1 = 1700\) mm. For minste tverrsnitt A-85 ved samme høyde brukes halvbreddene for kurvet spor: \(B_2 = 2175\) mm for kontroll ved vognenden på kurvens ytterside og \(B_2 = 2201\) mm for kontroll av vognens midtparti på kurvens innerside. Disse A-85-verdiene er bestemt ved å interpolere A-85-halvbredden på rett spor ved \(h=3500\) mm og legge til den aktuelle utvidelsen for kurveutslag.

(a) Bestem nødvendig plassbehov ved det øvre hjørnet i enden av vognkassen på utsiden av en kurve med radius \(R = 350\) m når vognen er i bevegelse. Bruk \(I_\text{max}=160\) mm og \(I_\text{sup}=60\) mm. Kontroller resultatet mot NO1 og A-85.

(b) Bestem nødvendig plassbehov ved det øvre hjørnet midt mellom boggiene på innsiden av samme kurve når vognen står i ro. Bruk \(D_\text{max}=150\) mm, \(D_\text{sup}=40\) mm og \(n_i=a/2\). Kontroller resultatet mot NO1 og A-85.

(c) En plattform ligger på kurvens innerside. Tilgjengelig avstand fra spormidtlinjen til plattformkanten er 1796 mm. Alle tog stopper ved plattformen, slik at overhøydeleddet kan settes lik null. Er denne avstanden tilstrekkelig for det nedre hjørnet midt mellom boggiene?

(d) Dørkanten som skal kontrolleres, ligger i høyden til det nedre hjørnet, \(h_1=500\) mm, og 500 mm innenfor enden av vognkassen. Dermed er \(n_{a,\text{door}}=3950-500=3450\) mm. Se bort fra leddene for relativ forskyvning og overhøyde i denne dørkontrollen. Beregn avstanden fra døren til plattformkanten, og angi om døren beveger seg mot eller bort fra en plattform på kurvens innerside.

Oppgave 3: Vertikalt plassbehov for brønnvogn og referansepunkt

Godsoperatører bruker brønnvogner til å transportere semitrailere på et lavt gulv mellom boggiene. Vognens laveste punkt ligger 270 mm over skinneoverkant på rett spor. Kontroller frittrommet ved vognens midtpunkt i en konveks vertikalkurve med \(R_v = 1500\) m.

Bruk millimeter for alle lengder som settes inn i formlene nedenfor; \(s\) er dimensjonsløs.

Figur 14.55 viser det lave gulvpartiet mellom boggiene som oppgaven gjelder. Bruk de oppgitte målene i beregningen, ikke avstander målt i fotografiet.

Figur 14.55 Lavgulvet brønnvogn med semitrailer.

Bruk:

\[ \begin{aligned} a &= 13\,800, & p &= 1800,\\ n_i &= a/2 = 6900, & \Delta r_w &= 20,\\ \Delta h_1+\Delta h_2 &= 70, & f &= 20,\\ s &= 0{,}20, & I_\text{max} &= 100,\\ b &= 1300, & b_2 &= 1050. \end{aligned} \]

(a) Beregn nødvendig vertikalt tillegg \(e_i\) og gjenværende klaring til skinneoverkant ved brønnvognens midtpunkt.

(b) Angi årsaker til dynamiske bevegelser i rullende materiell, og forklar kort hvordan de påvirker kontrollen av minste tverrsnitt.

(c) Forklar hva et referansepunkt er. Hvordan beregnes sporavstanden i dette punktet?