16

Sporveksler og sporkryss

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

Sporveksler og sporkryss lar tog skifte spor, nå plattformer og passere knutepunkter. Kapitlet følger forelesningen i tre sammenhengende deler: oppbygning og funksjon, geometri og sporplaner, og belastning og vedlikehold.

16.1 Oppbygning og funksjon

16.1.1 Sporvekselens oppbygning

Tekniske krav er kontrollert mot Bane NOR 4. november 2026. Krav til prosjektering, signalanlegg og vedlikehold gjelder ved de angitte målepunktene. De forenklede beregningene nedenfor forklarer de grunnleggende sammenhengene.

En enkel sporveksel består av tungeparti, mellomskinner og kryssparti. Inndelingen i figur 16.1 er nyttig fordi hvert parti gir en egen utfordring knyttet til hjulføring.

Figur 16.1 Enkel sporveksel med tungeparti, mellomskinner og kryssparti.

De tre partiene danner én togvei. Tungepartiet velger den, mellomskinnene forbinder partiene, og krysspartiet bærer hjulene gjennom kryssingen. Bevegelse, understøttelse og føring må derfor forstås i sammenheng.

En enkel sporveksel kan beskrives ved hjelp av de tre funksjonelle partiene i Figur 16.1. Hvert parti ivaretar en egen del av hjulføringen:

1. Tungepartiet: inneholder de faste stokkskinnene og de bevegelige sporvekseltungene, senere omtalt som tunger. Tungene beveger seg sideveis mot stokkskinnene. Tungepartiet bestemmer om toget ledes til stamsporet eller avvikesporet.

2. Mellomskinnene: danner overgangen mellom tungepartiet og krysspartiet og leder hjulet fra tungen til skinnekrysset.

3. Krysspartiet: inneholder skinnekrysset, vingeskinnene og ledeskinnene. Her krysser den ene skinnestrengen den andre.

16.1.2 Tungepartiet

Stokkskinnene ligger fast. Sporvekseltungene beveger seg sideveis mot dem og leder hjulet til ett av de to sporene. Tungespissen er den tynne innløpsenden; tungeroten er forbindelsen videre mot mellomskinnen. Profilen ved spissen gir anlegg mot stokkskinnen, mens rotutførelsen og bøyeområdet bestemmer hvordan tungen beveger seg. Tungene kjennetegnes ved fleksibiliteten og bevegelsesprinsippet:

Leddtunger: ledd ved tungeroten

I en leddtunge er tungen et separat skinneelement som dreier om et mekanisk ledd ved tungeroten, der den forbindes med mellomskinnen. Stokkskinnen ligger ved siden av tungen. Leddet gir slitasje og et lokalt sprang i stivhet og er mindre gunstig for lange tunger og høy hastighet. Figur 16.2 viser en sporveksel med leddet tunge og et nærbilde av laskeforbindelsen ved tungeroten. Forbindelsen tillater at tungen dreier; den skal ikke forveksles med en separat hengselbolt.

Figur 16.2 Sporveksel med leddet tunge og nærbilde av laskeforbindelsen ved tungeroten. Foto: Audrius Meskauskas, CC BY-SA 3.0.

Fjærtunger: elastisk bevegelse

Elastisk bevegelige tunger får sidebevegelsen ved bøyning over en utformet lengde, ikke ved rotasjon om et mekanisk ledd ved roten. Profil, lengde og understøttelse bestemmer fleksibiliteten. Lengre tunger kan gi en slakere innløpsgeometri, men tillatt hastighet avhenger av hele sporvekselen og drivanordningen. Elastisk bevegelse betyr ikke at alle utførelser har samme sveisede konstruksjon.

Fjærtunger: sveiset utførelse

En utførelse som brukes, er fjærskinnetungen:

Fjærskinnetunge: I denne utførelsen sveises tungens spesialprofil til den tilstøtende skinnen. Profilovergangen og bøyeområdet er konstruksjonsavhengige. Sveisen fjerner en mekanisk skjøt i denne forbindelsen, men ikke alle støt, bøyespenninger eller vedlikeholdsbehov. En fjærtunge kan i stedet ha en sammenhengende asymmetrisk profil med smidd overgang til vanlig skinneprofil.

Figur 16.3 viser en elastisk tunge med asymmetrisk profil og overgang til vanlig skinneprofil. Den maskinerte spissen gir gradvis overføring av hjullast, mens elastisk bøyning muliggjør sidebevegelsen. Tegningen dokumenterer ikke at alle fjærtunger har en sveis.

Figur 16.3 Elastisk tunge med asymmetrisk profil og overgang til vanlig skinneprofil.

Figur 16.4 viser en montert tunge ved stokkskinnen. Kontaktområdet og understøttelsen er synlige; bildet alene dokumenterer ikke den detaljerte rot- eller sveisekonstruksjonen.

Figur 16.4 Montert tunge, stokkskinne og understøttelse. Detaljert rot- eller sveisekonstruksjon kan ikke fastslås fra bildet alene.

Tungespissen maskineres skarp slik at den kan ligge tett mot stokkskinnen i lukket stilling. Hjullasten ved spissen overføres til stokkskinnen. Etter hvert som hjulet beveger seg mot tungeroten, overføres lasten gradvis til tungen.

Glideplater

Tungen hviler på glideplater som danner et glidende underlag med liten friksjon når sporvekselen legges om. Glideplatene skal:

• gi tungen en stabil og jevn glideflate,

• overføre den vertikale lasten fra tungen til svillen,

• motstå slitasjen fra den gjentatte glidebevegelsen.

Glideplatene og drivutstyret i Figur 16.5 bærer tungen samtidig som den kan bevege seg. Midtbildet viser produserte glidestoler uten monterte tunger, slik at de opphøyde glideflatene er synlige. Overflatebehandlingen er produktavhengig: smurte glideflater og smørefrie belegg krever ulike vedlikeholdsmetoder. Slitasje, forurensning eller dårlig understøttelse kan øke motstanden og hindre full lukking.

Bildet av tungeunderstøttelsen i figur 16.5(a) viser den monterte konstruksjonen. De frilagte glideplatene i 16.5(b) viser bæreflatene tydeligere, mens 16.5(c) viser plasseringen av omleggingsutstyret.

Figur 16.5 Understøttelse, glidestoler og drivutstyr. Midtbildet: DENA Stahlbau, glideplater.(a) Understøttelse av sporvekseltunge; (b) Glidestoler uten monterte tunger; og (c) Drivutstyr.

Lastoverføring ved tungen

Figur 16.6 viser hvordan kjøreflateprofilet endres langs et målt sporvekseldatasett. De tre snittene har samme målestokk. Skinnehodeformen endres når hjulet beveger seg fra tungespissen mot mellomskinnene. Konturene beskriver den samlede kjøreflaten, ikke separate massive snitt av stokkskinne og tunge. Kontaktkraften kan ikke bestemmes fra konturene alene.

Figur 16.6 Målte skinnehodekonturer 3,142, 5,780 og 9,055 m fra starten av GENSYS-sporvekselen R760, 1:15. Alle snitt har samme målestokk.

16.1.3 Omlegging og kontroll

Driv- og kontrollanordningen, også kalt sporvekseldrivverket, beveger sporvekseltungene mellom de to endestillingene, normalstilling og omlagt stilling, og låser dem. For en sentralstilt sporveksel gir anordningen forriglingen kontroll av både låsing og nødvendige stillinger for tunger og eventuell bevegelig krysspiss. Låsekontroll og stillingskontroll er uavhengige funksjoner; fullført motorbevegelse er ikke tilstrekkelig kontroll. Moderne innkapslede drivmaskiner samler aktuator, kraftoverføring, låsing og grensesnitt for stillingskontroll i én kompakt enhet. Bane NORs ERTMS-oversikt omfatter ELS710-drivmaskiner, og gjeldende spesifikasjoner for sporveksler og sporkryss viser til Siemens ITS 710-grensesnitt for sporvekseltunger og bevegelige krysspisser [54, 52]. Figur 16.7 viser monteringsprinsippet: Den innkapslede drivmaskinen står ved siden av sporvekselen og beveger tungene med utvendige drivstenger.

Figur 16.7 Drivmaskin montert ved sporvekseltungene, med sporvekselsvillene og sporet omkring.

Drivstengenes lengder, vinkler og festepunkter bestemmer hvordan maskinens bevegelse overføres til tungene. Fast og korrekt innrettet montering gir fullt utslag uten at mekanismen binder. Et utvendig bilde dokumenterer ikke den interne kontrollanordningen eller maskintypen.

Foreskrevet rekkefølge er: kontroll oppheves, låsing oppheves, omlegging, låsing, kontroll av låsing og kontroll av posisjon (TRV:05556). Låsekontroll og stillingskontroll skal være uavhengige (TRV:05572; TRV:05577). Sporvekselkontrollen er ett vilkår for togveien. Gjeldende krav til frie sporavsnitt, utelukking av fiendtlige togveier og dekning må også være oppfylt før normal kjøretillatelse gis.

Låsing og kontroll av togvei

1. Opphev kontroll. Den tidligere kontrollerte tilstanden fjernes før bevegelsen starter. Sporvekselen kan ikke regnes som klar for en ny togbevegelse under omleggingen.
2. Opphev låsing. Løs ut mekanismen som holder tungene i den aktuelle stillingen.
3. Legg om. Drivmaskinen og stengene beveger begge tungene mot den beordrede stillingen. Den ene tungen legges inntil stokkskinnen, mens den andre åpnes for fri hjulflenspassasje.
4. Lås. Sikre tungene i valgt stilling. Fullført motorbevegelse dokumenterer ikke alene at tungene er låst.
5. Kontroller låsing. Kontroller at låsemekanismen faktisk har gått i inngrep.
6. Kontroller posisjon. Kontroller nødvendige tungestillinger og eventuell bevegelig krysspiss uavhengig av låsekontrollen. Indikasjonen skal svare til den beordrede togveien.

Figur 16.8 viser de samme seks trinnene fra omleggingskommando til uavhengig kontroll. Følg pilene i rekkefølge; manglende låse- eller stillingskontroll hindrer at sekvensen fullføres.

Figur 16.8 Omleggingssekvens: opphev kontroll, frigjør låsen, legg om, lås, kontroller låsing og deretter stilling.

Normal kjøretillatelse

Forriglingen kombinerer sporvekselindikasjonene med de øvrige vilkårene for hele togveien. Den kontrollerer nødvendige indikasjoner for frie sporavsnitt, hindrer fiendtlige togveier og kontrollerer gjeldende dekningskrav før normal kjøretillatelse gis. Riktig sporvekselindikasjon er nødvendig, men er bare én del av denne vurderingen.

Viktige krav til drivmaskiner er:

• Nødvendig bevegelse og åpning mot fraliggende tunge avhenger av sporvekseltype og bestykning. En generell slaglengde er ikke et sikkerhetskriterium.

• Låsingen skal holde valgt stilling under spesifiserte laster. Oppkjøring kan skade et ikke-oppkjørbart drivverk og er ikke en normal driftstilstand.

• Kontrollanordningen skal bekrefte nødvendige tunge- og krysspissposisjoner og låsing før forriglingen tillater togveien. Antall driv- og kontrollpunkter avhenger av sporvekseltypen.

• Tungeoppvarming beskytter området mellom tunge og stokkskinne mot snø og is, slik at tungen kan lukkes og stillingen registreres riktig.

Figur 16.9 setter sporvekselkontrollen inn i hele togveien. OG-leddet betyr at alle gjeldende vilkår må være oppfylt.

Figur 16.9 Normal kjøretillatelse krever kontroll av sporvekselen og alle øvrige gjeldende togveivilkår.

Tungeanlegg og fri åpning

Prosjektert kontroll av låsing og posisjon skal bare oppnås ved åpning på høyst 3 mm ved drivmaskinens kontrollpunkt (TRV:05544). Vedlikehold krever separat umiddelbar utbedring hvis et mellomlegg tykkere enn 3 mm kan føres inn ved tungespissen mens vekselen er i kontroll (TRV:04419). Målepunktene er forskjellige. Minste åpning ved fraliggende tungespiss er 160 mm med én drivmaskin og 110 mm med to eller flere (TRV:04423). Fri hjulflenspassasje skal normalt være minst 58 mm langs hele tungen, med angitte unntak for 1:9-veksler med én drivmaskin: 49 mm for R300 og 55 mm for R190 (TRV:04422).

Figur 16.10(a) viser kontrollpunktet og grensen på 3 mm. I 16.10(b) skal et for stort gap hindre kontroll. I 16.10(c) får et mellomlegg tykkere enn 3 mm plass ved tungespissen mens stillingskontrollen fortsatt er opprettholdt; dette krever umiddelbar utbedring. Mellomlegget på 4 mm er ett eksempel. Gapene er overdrevet, og skissen erstatter ikke den fastsatte kontrollprosedyren. De engelske bildetekstene er forklart her.

Figur 16.10 Separate kontrollsteder for tungelukking: grense ved kontrollpunktet, for stort gap ved kontrollpunktet og feil ved tungespissen mens kontrollen fortsatt er opprettholdt.

16.1.4 Krysspartiet

Krysspartiet kombinerer understøttelse og sideføring der skinnestrengene krysser hverandre. I et fast skinnekryss er kjørekanten avbrutt for å gi plass til hjulflensen. Vingeskinner, krysspiss og motstående ledeskinne virker sammen om hjulsatsens passasje.

Kryssgeometri

Skinnekrysset ligger der skinnestrengene krysser hverandre. Betegnelsen \(1:N\) beskriver sporvekselens stigningsvinkel \(\alpha\), mellom stamsporets senterlinjetangent og tangenten til avvikesporets senterlinje ved kurvens slutt. Skjæringspunktet er teoretisk kryss (TK), som ikke er den fysiske krysspissen. Tallet \(N\), ofte omtalt som kryssnummer i sporvekselbeskrivelser, angir forholdet mellom lengde og åpning. Ved lang kurve kan den lokale vinkelen i skinnekrysset avvike fra \(\alpha\) og må leses fra riktig tegning (Bane NOR, Sporvekslers geometri).

\[ \tan\alpha = \frac{1}{N}, \qquad\text{ekvivalent med}\qquad N = \frac{1}{\tan\alpha} \]

(16.1)

Figur 16.11 skiller TK, skjæringspunktet mellom spormidtlinjenes tangenter, fra den fysiske krysspissen. Vinkelen mellom tangentene definerer sporvekselens stigning.

Figur 16.11 Sporvekselplan med TK og stigningsvinkelen α mellom senterlinjetangentene. TK er atskilt fra det fysiske skinnekrysset.

Vanlige stigningsforhold i Norge omfatter \(N=7\), 9, 12, 14, 15, 18,4 og 26,1 [80, 48]. Et høyere tall gir en slakere stigningsvinkel, men gir ikke alene tillatelse til høyere hastighet. Eksempler uten overhøyde er:

• 1:7 R190: \(\alpha\approx8{,}1^\circ\), normalt 35 km/h; 40 km/h gjelder bare det angitte unntaket uten persontrafikk.

• 1:12 R500: \(\alpha\approx4{,}8^\circ\), normalt 60 km/h.

• 1:18,4 R1200: \(\alpha\approx3{,}1^\circ\), opptil 100 km/h.

• 1:26,1 R2500: \(\alpha\approx2{,}2^\circ\), opptil 140 km/h.

I betegnelsen 1:9 R300 gir \(N=9\) vinkelen \(\alpha=\arctan(1/9)\approx6{,}34^\circ\). R300 angir separat en radius på 300 m. Vinkelberegningen fastsetter ikke tillatt hastighet.

Overføring av hjulkontakt

Sporrillen i et fast skinnekryss gir plass til hjulflensen fra den kryssende togveien. Ved passasje overføres kontakt og last mellom vingeskinnen og krysspissen. Understøttelsen avhenger av hjulprofil, kryssgeometri og slitasje; riktig utforming kan gi overlappende støtte. Figur 16.12 viser flenspassasjen, ikke en universell lengde uten hjulunderstøttelse. Eventuelt tap av støtte må bestemmes fra den faktiske hjul–skinne-kontakten.

Figur 16.12 Sporrille og område for kontaktoverføring i et fast skinnekryss. Den synlige åpningen alene bestemmer ikke hjulunderstøttelsen.

Endringer i kontaktbane, profil eller understøttelse kan gi høye dynamiske krefter og bidra til sprekker, avskalling eller plastisk deformasjon [148]. Toppkreftene avhenger av hastighet, hjul- og kryssegenskaper og samvirket mellom kjøretøy og spor. Et fotografi eller en krysstype fastsetter ikke en bestemt forsterkningsfaktor; stedsspesifikke verdier krever måling eller en validert dynamisk modell.

Konstruksjon og materialer

Faste skinnekryss bygges enten som maskinerte skinnesammenstillinger eller som støpte enheter i ett stykke. Skissen og feltbildet i Figur 16.13 viser samme prinsipp på to nivåer: geometrien i kjørekanten og det støpte skinnekrysset montert i sporet.

Sammenlign kjøreflategeometrien i figur 16.13(a) med den støpte komponenten i 16.13(b). Den første viser hjulbanen, mens den andre viser hvordan krysset er bygd.

Figur 16.13 Geometri for fast skinnekryss og støpt mangankryss i sporet.(a) Geometri for fast skinnekryss; og (b) Støpt mangankryss montert i sporet.

Konstruksjon og materiale må skilles. Faste skinnekryss kan bygges av skinnedeler eller ha en støpt kryssdel. Austenittisk manganstål deformasjonsherdes under gjentatt belastning. Andre utførelser bruker skinne- eller smidde deler. Materialvalg, sveisbarhet og reparasjon følger godkjent produktspesifikasjon. Dette er en annen inndeling enn fast eller bevegelig kjørekant [52].

Bevegelig skinnekryss

Et bevegelig skinnekryss bruker en bevegelig krysspiss eller vingeskinne, stilt for valgt togvei, til å lukke denne togveiens åpning i kjørekanten. Det fjerner den tilhørende gapmekanismen og kan redusere dynamisk belastning og slitasje. Profilavvik, stivhetssprang og mangelfull understøttelse kan fortsatt gi dynamiske krefter. Utførelsen i Figur 16.14 er én måte å oppnå en sammenhengende kjørekant på.

Figur 16.14 Skinnekryss med bevegelig krysspiss i sporet.

Bevegelige skinnekryss krever flere drivmaskiner for bevegelse og kontroll av krysspissen, men bedre dynamiske egenskaper og mindre vedlikehold kan oppveie den økte kompleksiteten. Etter gjeldende teknisk regelverk fra Bane NOR skal sporveksler med grunnradius på 1200 m eller mer ha bevegelig skinnekryss. Det samme gjelder sporveksler med hastighet over 250 km/h. Bevegelige skinnekryss anbefales i støyfølsomme områder, ved aksellast over 22,5 t, stor trafikkbelastning over 10 MBT/år og hastighet i avvikesporet over 130 km/h [48].

Vingeskinner og ledeskinner

Fordi kjørekanten er avbrutt ved krysspissen, må hjulsatsen tvangsstyres gjennom skinnekrysset. Ledeskinnens synlige flate i Figur 16.15 styrer baksiden av den motstående hjulflensen. I det komplette krysspartiet virker ledeskinnen sammen med vingeskinnene ved krysspissen og leder hjulsatsen sikkert gjennom åpningen.

Figur 16.15 Ledeskinnens føring av hjulsatsen gjennom skinnekrysset.

Figur 16.16 viser komponentene samlet i krysspartiet: Vingeskinnene leder fram mot krysspissen, og en ledeskinne ligger ved den motstående skinnen.

Figur 16.16 Kryssparti med ledeskinne, krysspiss og vingeskinne.

Føring fram mot krysspissen: vingeskinnene leder hjulet fra mellomskinnen mot krysspissen. De bøyes utover fra krysspissen for å danne en jevn kjørebane.

Sideføring av hjulsatsen: ledeskinnene er korte skinnestykker som monteres ved skinnen på motsatt side av skinnekrysset. De begrenser hjulflensens sidebevegelse og sikrer at hjulbanen går over krysspissen i stedet for inn i åpningen. Ledeskinnen styrer hjulsatsen slik at ledevidden holdes innenfor fastsatte toleranser. Sporrillen ved ledeskinnen skal ha foreskrevet rillebredde og rilledybde.

16.1.5 Vedlikeholdskrevende konstruksjon

Komponentenes funksjoner forklarer hvorfor en sporveksel krever mer vedlikehold enn ordinært spor. Tunger og låseutstyr må bevege seg pålitelig, hjulkontakten overføres mellom forskjellige skinner, og lange sviller understøtter flere sammenhengende spor. Slitasje, forurensning eller tap av understøttelse kan derfor påvirke både hjulføringen og muligheten til å stille en togvei.

Vedlikeholdsinnsatsen avhenger av trafikk, sporplan og tilstand. Kontrollene og tiltakene gjennomgås i siste del, etter at geometrien og kraftmekanismene er forklart.

16.2 Geometri og sporplaner

Sporvekselgeometrien forbinder den bevegelige tungeskinnen, mellomskinnene og skinnekrysset til én sammenhengende togvei. Hovedmålene bestemmer både tillatt hastighet og nødvendig plass i en stasjonssporplan.

16.2.1 Referansepunkter og mål

Geometrien til en enkel sporveksel bestemmes av referansepunkter og lengder som stokkskinneskjøt, teoretisk kryss, sirkelbuens slutt, sporvekselens bakkant, byggelengde, tangentlengder, sporvekselradius og kryssvinkel. Figur 16.17 viser standardnotasjonen for hovedmålene før hastighetsforholdet innføres.

Figur 16.17 Hovedmål for en enkel sporveksel: stokkskinneskjøt (SS), teoretisk kryss (TK), sirkelbuens slutt (R2), bakkant sporveksel (BK), byggelengde (L) og målene A–F [48].

Tegningen bruker forkortelsene SS (stokkskinneskjøt), TK (teoretisk kryss, skjæringspunktet mellom sporenes senterlinjetangenter), R2 (sirkelkurvens endepunkt i avvik) og BK (bakkant sporveksel). R2 er et punktnavn, ikke en annen tallverdi for radius. TK er et geometrisk referansepunkt og er atskilt fra den fysiske krysspissen.

Sporvekselradius \(R_w\): radiusen til avvikesporet gjennom sporvekselen. Hastighetsgrensen i avvikesporet bestemmes først og fremst av denne radiusen og anlagt overhøyde.

Sporvekselvinkel og betegnelse \(N\): Bane NORs betegnelse \(1:N\) angir vinkelen mellom stamsporets senterlinje og tangenten til avvikesporets senterlinje ved sirkelbuens endepunkt, som beskrevet ovenfor. Betegnelsen alene angir verken radius eller den lokale vinkelen i et krumt skinnekryss.

Byggelengde \(L\): avstanden fra stokkskinneskjøten (SS) til sporvekselens bakkant (BK), med \(L=A+B\) i Figur 16.17. Langsville- og kortsvillepartiene \(E\) og \(F\) fortsetter utenfor BK og øker det samlede plassbehovet. En innløpslengde målt fra tungespissen til det teoretiske punktet for skinnekrysset er et annet mål; dette punktet må ikke forveksles med TK, som er skjæringspunktet mellom tangentene til sporenes senterlinjer.

16.2.2 Tillatt hastighet

Tillatt hastighet ut fra manglende overhøyde beregnes fra sporvekselradiusen, anlagt overhøyde og den valgte grensen for manglende overhøyde. Anlagt overhøyde er vanligvis null i standardveksler. Resultatet må også oppfylle øvrige krav til den aktuelle togveien og konstruksjonen:

\[ v_{\mathrm{tillatt}} = 3{,}6\sqrt{\frac{R_w g(h_a+I_{\max})}{S}} \]

(16.2)

der \(v_{\mathrm{tillatt}}\) angis i km/h, \(R_w\) i meter, mens \(h_a\), \(I_{\max}\) og \(S\) settes inn med samme lengdeenhet. Den effektive avstanden mellom rullekontaktene settes vanligvis til \(S = 1500\) mm. \(h_a\) er anlagt overhøyde, vanligvis 0 i standardveksler, og \(I_{\max}\) er største tillatte manglende overhøyde [48].

For de kortere sporvekseltypene er hastighetene i det tekniske regelverket lavere enn det formelen for manglende overhøyde alene tilsier. Den brå krumningsendringen ved tungespissen, og dermed rykket ved innkjøring, samt tungegeometrien begrenser også tillatt hastighet i avvikesporet. Verdiene i tabell 16.1 omfatter derfor disse virkningene.

Sporvekseltype	Hast. i avvik [km/h]	Merknad
1:7 R190	35	Opptil 40 km/h bare i skifteområder eller spor uten persontrafikk
1:9 R190	35	Samme unntak opptil 40 km/h uten persontrafikk som 1:7 R190
1:9 R300	40	50 km/h bare etter lokal teknisk og driftsmessig vurdering
1:12 R500	60	Standardveksel på stasjon eller i hovedspor
1:14 R760	80	Avvikespor for høyere hastighet
1:15 R760	80	Alternativ geometri med samme grunnradius
1:18,4 R1200	100	Klotoideveksel med bevegelig skinnekryss
1:26,1 R2500	140	Klotoideveksel med bevegelig skinnekryss

Tabell 16.1 Hastighetsgrenser gjennom norske standardveksler uten overhøyde. Begge togveiene begrenses også av tungekonstruksjon, låsing, kontroll og sikring [48].

Ved prosjektering av nye avvikespor med persontrafikk skal radius være minst 300 m (TRV:02696). Eksisterende vekslers mindre radius er et eget tilfelle. Hastighet i stamspor bestemmes ikke av linjehastighet alene: leddtunger og kryssveksler/sporkryss har grense 100 km/h, mens kryssveksler 1:8 har grense 70 km/h (TRV:02713, TRV:02714, TRV:02715). Låsing og sikring kan gi lavere grenser (TRV:02716, TRV:02717).

Eksempel: tillatt hastighet for R300

For \(R_w=300\) m, \(h_a=0\), \(I_{\max}=100\) mm og \(S=1500\) mm brukes først konsistente lengdeenheter:

\[ v_{\mathrm{tillatt}}=3{,}6\sqrt{\frac{R_wg(h_a+I_{\max})}{S}} =3{,}6\sqrt{\frac{300\times9{,}81\times0{,}100}{1{,}500}} \approx50{,}4\ \mathrm{km/h}. \]

Dette er tillatt hastighet ut fra den oppgitte grensen for manglende overhøyde. For en standardveksel 1:9 R300 er den ordinære hastighetsgrensen 40 km/h. Unntaket på 50 km/h krever den angitte lokale tekniske og driftsmessige vurderingen. Den laveste gjeldende grensen bestemmer hastigheten i normal drift.

16.2.3 Klotoideveksler

De norske standardutførelsene for høy hastighet, 1:18,4 R1200 og 1:26,1 R2500, har klotoidegeometri. Klotoider brukes dermed i utvalgte sporvekseltyper, ikke i alle sporveksler.

En klotoideveksel har en overgangskurve som ett av de sporgeometriske elementene. Krumningen endres gradvis langs overgangen, slik at endringen i sideakselerasjon fordeles over en endelig lengde. Overgangens plassering må leses fra produkttegningen; en klotoide begynner ikke nødvendigvis ved tungespissen.

De norske utførelsene beskrevet i Bane NORs Sporvekslers geometri, avsnitt 5.2 begynner med en sirkelbue i avvikesporet, etterfulgt av en klotoide mot utgangen. Krumningen avtar dermed mot null langs overgangen, som kan fortsette utenfor sporvekselens bakkant. Den innledende overgangen fra rettlinje til sirkelbue er fortsatt brå; disse utførelsene skal ikke beskrives som om de har en jevn inngangsovergang ved tungespissen. Det generelle overgangskurveprinsippet er behandlet i kapittel 7. Bane NOR tillater ikke at klotoideveksler bøyes for å tilpasses en sporkurve (TRV:02709).

Krumningsdiagrammet i figur 16.18 skiller sirkelkurven fra overgangskurven ved utgangen. Rettlinjen har null krumning, sirkelkurven har konstant krumning, og klotoiden reduserer krumningen gradvis til null.

Figur 16.18 En sirkelkurve etterfølges av en klotoide der krumningen avtar til null. Produkttegningen angir overgangens endepunkter.

16.2.4 Sporkryss

Et sporkryss gjør det mulig for to spor å krysse i plan uten sporforbindelse mellom dem. Det består av vingeskinner og krysspisser for begge de kryssende sporene. Et sporkryss er ikke det samme som en dobbel kryssveksel (DKV), som har sporvekseltunger slik at tog kan kjøre mellom de kryssende sporene. Eksemplet i Figur 16.23 senere i kapitlet viser hvorfor en dobbel kryssveksel er mer kompleks enn et ordinært sporkryss.

Figur 16.19 viser et vanlig sporkryss: følg de to kryssende sporene og legg merke til at det ikke finnes tunger som forbinder dem.

Figur 16.19 Sporkryss: to gjennomgående spor uten forbindende tungeanordninger. Kilde: Bane NOR, Jernbanekompetanse.

16.2.5 Sporplaner

Plasseringen av sporveksler på en stasjon eller i et skifteområde beskrives med en skjematisk sporplan, som viser sporenes topologi uavhengig av den faktiske geometrien, og en geografisk sporplan, som viser den virkelige geometrien [68]. I norsk praksis knyttes sporvekselnummereringen til retningen mot banens kilometer null, som vist i Figur 16.20.

Figur 16.20 Bane NORs nummereringseksempel: Tungespiss mot kilometer null gir oddetall; tungespiss fra kilometer null gir partall (TRV:02721).

Sporplanlegging på komplekse stasjoner krever nøye vurdering av begrensningene i sporvekselgeometrien, sporavstandene, minste frittrom mellom plattformer og spor, tillatt gradient gjennom tungepartiet og minstelengden på sporfeltene som signalanlegget krever. Sporveksler bør ligge i flatt eller slakt hellende spor innenfor grensene i det tekniske regelverket. Den effektive lengden av et kryssingsspor bestemmes av middel-/fripunktene fremfor av den fysiske skinnelengden alene. Figur 16.21 viser at disse punktene angir hvor kjøretøy kan stå i det ene sporet uten å hindre togveien i nabosporet.

Figur 16.21 Effektiv lengde av kryssingsspor mellom middel/fripunkt. Den viste sporavstanden 4,25 m er en illustrerende forutsetning, ikke et universelt krav til klaring.

Sporveksler bør ligge på rettlinje og skal gjøre det ved aksellast over 25 t (TRV:02449). De skal ikke ligge i overgangskurve; overhøyden skal ikke overstige 100 mm, eller 80 mm for håndbetjent veksel til sidespor (TRV:02450). Sporsløyfer skal ligge på rettlinje eller i kurve uten overhøyde (TRV:02452). Mellomparti mot motstående veksel, kurve eller bru beregnes etter trasékravene og er minst 6 m, med angitte unntak (TRV:02451).

16.2.6 Kurveveksler

En kurveveksel er en enkel sporveksel med lang kurve som er bøyd slik at både stamsporet og avvikesporet ligger i horisontalkurve, som vist i Figur 16.22. Kurveveksler kan løse krevende plassproblemer på stasjoner, men de er spesialkomponenter som er vanskeligere å pakke og vedlikeholde, og de passer ikke for alle sporvekseltyper. Etter gjeldende regler fra Bane NOR skal klotoideveksler og sporveksler med bevegelige skinnekryss ikke bøyes [48].

Figur 16.22 Kurveveksel.

Krumning \(\kappa\) angir retningsendringen per meter spor. Absoluttverdien er den inverse radiusen: \(|\kappa|=1/R\), med enhet \(\mathrm{m}^{-1}\). En skarpere kurve har større krumning. Her er den nominelle høyrebøyde avvikskurven positiv, slik at en høyrebøyd sporkurve legges til og en venstrebøyd trekkes fra.

Ved innledende sporplanberegninger velges den nominelle avvikskurvens retning som positiv, mens \(r_0\) og \(R_\mathrm{linje}\) brukes som positive radiusverdier. Avvikets krumning med fortegn er tilnærmet \(\kappa_\mathrm{avvik}=1/r_0+1/R_\mathrm{linje}\) når sporkurven bøyer samme vei, og \(\kappa_\mathrm{avvik}=1/r_0-1/R_\mathrm{linje}\) når den bøyer motsatt vei. De tilsvarende radiusuttrykkene er:

\[ \begin{aligned} r_\mathrm{avvik} &\approx \frac{R_\mathrm{linje}\,r_0}{R_\mathrm{linje}+r_0}\\ r_\mathrm{avvik} &\approx \frac{R_\mathrm{linje}\,r_0}{R_\mathrm{linje}-r_0} \end{aligned} \]

(16.3) (16.4)

Ligning 16.4 er skrevet for \(R_\mathrm{linje}>r_0\). Dersom \(R_\mathrm{linje}=r_0\), er netto krumning lik null. Dersom \(R_\mathrm{linje}<r_0\), bøyer avvikssporet motsatt av den nominelle avvikskurven, og radiusens absoluttverdi beregnes som \(R_\mathrm{linje}r_0/\lvert R_\mathrm{linje}-r_0\rvert\). Når sporkurven og den nominelle avvikskurven bøyer samme vei, blir avviksradiusen mindre enn i den nominelle sporvekselen, og tillatt hastighet kan bli redusert. Virkningen på brukbar kryssingssporlengde avhenger separat av plasseringen og middel-/fripunktene. Krumningstilnærmingene erstatter ikke godkjent beregningsgrunnlag og produktgeometri.

For innoverbøyd 1:12 R500 er minste stamsporradius 600 m og minste avviksradius 273 m (TRV:02707). Disse konstruksjonsgrensene opphever ikke kravet om minst 300 m radius i nye avvikespor med persontrafikk. Kost/nytte-analyse kreves (TRV:02710). En 1:12 R500 som bøyes samme vei som en R600-sporkurve, oppfyller derfor ikke radiuskravet for en ny persontogvei, selv før hastigheten vurderes.

Regneeksempel.

Betrakt en sporveksel 1:12 R500 med nominell avviksradius \(r_0 = 500\) m. Dersom den bøyes samme vei som en sporkurve med \(R_\mathrm{linje}=1000\) m, blir den effektive avviksradiusen

\[ \begin{aligned} r_\mathrm{avvik,inn} &\approx \frac{(1000\,\mathrm{m})(500\,\mathrm{m})} {1000\,\mathrm{m}+500\,\mathrm{m}}\\ &= 333{,}3~\mathrm{m}\quad\text{(avrundet)}. \end{aligned} \]

For en kurveveksel som går motsatt vei av den samme sporkurven, blir radiusen

\[ \begin{aligned} r_\mathrm{avvik,ut} &\approx \frac{(1000\,\mathrm{m})(500\,\mathrm{m})} {1000\,\mathrm{m}-500\,\mathrm{m}}\\ &= 1000~\mathrm{m}. \end{aligned} \]

Brukes ligning 16.2 til å beregne tillatt hastighet ut fra manglende overhøyde med \(h_a=0\), \(I_{\max}=100\) mm \(=0{,}100\) m, \(S=1500\) mm \(=1{,}500\) m og \(g=9{,}81\,\mathrm{m/s^2}\), gir den nominelle R500-geometrien

\[ \begin{aligned} v_{\mathrm{tillatt}} &\approx 3{,}6\sqrt{\frac{500\cdot 9{,}81\cdot 0{,}100}{1{,}500}}\\ &= 65{,}1~\mathrm{km/h}, \end{aligned} \]

mens kurvevekselen som går samme vei, med uavrundet radius i beregningen, gir

\[ \begin{aligned} v_{\mathrm{tillatt}} &\approx 3{,}6\sqrt{\frac{333{,}333\ldots\cdot 9{,}81\cdot 0{,}100}{1{,}500}}\\ &= 53{,}2~\mathrm{km/h}. \end{aligned} \]

Den samme nominelle sporvekselen kan dermed virke som en betydelig skarpere sporveksel når den bøyes samme vei som stamsporets kurve. Endelig tillatt hastighet skal fortsatt hentes fra det tekniske regelverket og den lokale godkjenningsprosessen, men beregningen viser hvorfor radiusvirkningen må kontrolleres.

16.2.7 Kryssveksler

Ved nyanlegg bør enkle veksler velges i hovedspor og hovedtogspor. Kryssveksler og forbindelser med sporkryss velges bare når plasshensyn hindrer enkle veksler (TRV:02690, TRV:02691). Usymmetriske dobbeltveksler skal ikke nyanskaffes (TRV:08551).

Kryssvekselprinsippet i en kryssveksel kombinerer et sporkryss med én eller to sporvekselbevegelser, slik at tog kan kjøre fra det ene sporet til det andre inne i sporkrysset. Kryssveksler brukes der plassen er for begrenset til separate, enkle sporveksler.

Enkel kryssveksel (EKV) gir én krum forbindelse mellom de kryssende sporene. Forbindelsen kan trafikkeres i begge retninger når togveien er riktig lagt og sikret.

Dobbel kryssveksel (DKV) gir to krumme forbindelser i tillegg til de to rette kryssende togveiene. En vanlig innvendig dobbel kryssveksel har fire tungepar, to endekryss og to sidekryss. Forskjellen gjelder mulige forbindelser, ikke enveis trafikk.

Figur 16.23 Dobbel kryssveksel (DKV) med tungesett, sidekryss og endekryss. En enkel kryssveksel (EKV) bygger på det samme sporkryssprinsippet, men har sporvekseltunger bare på én side.

Kryssveksler er særlig vanlige på store bystasjoner, for eksempel Oslo S, der flere plattformspor skal forbindes på liten plass [148, 130]. Ulempen er et stort vedlikeholdsbehov: En dobbel kryssveksel har fire tungepar og fire kryssenheter. Sidekryssene har flere spisser og skal ikke telles som fire like krysspisser. Hjulføring, drivverk, kontroll og understøttelse må inspiseres.

16.3 Belastning og vedlikehold

16.3.1 Kontakt og understøttelse i endring

Sporveksler og sporkryss kan gi større forbigående hjul–skinne-krefter enn ordinært spor fordi kontaktgeometrien og understøttelsen endres langs togveien:

1. Endret kontaktgeometri: Hjulkontakten flyttes mellom stokkskinne og tunge og mellom vingeskinne og krysspiss. Hjul- og skinneprofilene bestemmer sammen banen til hjulsenteret. Kontakten mot vingeskinne og krysspiss kan overlappe; den synlige sporrillen er ikke en gitt lengde for fritt fall.

2. Endret understøttelse: Skinnetverrsnitt, mellomlegg, svillelengder og ballastforhold varierer gjennom sporvekselen. Stivhetsendringer og lokal manglende svilleunderstøttelse påvirker den dynamiske responsen. Understøttelsen er ikke gjennomgående svakere i enhver sporveksel.

Hastighet, hjulprofil, slitasje, hjulsatsens fleksibilitet og demping påvirker også kraftforløpet. En modell av hele hjulsatsen og skinnekrysset kan beskrive samtidige kontaktpunkter og deformasjoner i konstruksjonen; se Xin mfl. (2016) og Li mfl. (2019).

Figur 16.24 viser hjulsenterbanen som knytter fremoverhastigheten til vertikalhastigheten. Banen representerer samlet virkning av kontaktgeometri og deformasjon; den viser ikke et fritt hjul som faller gjennom en åpning.

Figur 16.24 En prinsippskisse av hjulsenterbanen viser sammenhengen mellom fremoverbevegelse og vertikal bevegelse. Deformasjon av skinne og understøttelse påvirker også banen.

16.3.2 Impulsmodell

Ved kjøring fra tungepartiet mot krysset overføres lasten fra vingeskinnen til krysspissen. En nedadgående del av hjulsenterets bane, etterfulgt av akselerasjon oppover, kan gi et støt. Den virkelige banen avhenger av kontaktprofilene og deres deformasjoner. Den følgende modellen med foreskrevet bane viser betydningen av hastighetsendringen uten å forutsette at hjulet mister all kontakt med skinnene.

Velg positiv vertikalhastighet oppover. Dersom den antatte banen til hjulsenteret synker \(\Delta h>0\) over en horisontal lengde \(L>0\), er vertikalhastigheten før en idealisert bremsepuls omtrent

\[ v_{z,\text{før}}\approx-v_x\frac{\Delta h}{L}, \qquad \Delta v_z=v_{z,\mathrm{etter}}-v_{z,\text{før}}. \]

(16.5)

Her er \(v_x\) toghastigheten, \(L\) den foreskrevne banelengden og \(\Delta h\) den foreskrevne senkningen av hjulsenteret. Verken \(L\) eller \(\Delta h\) bestemmes direkte fra den synlige sporrillen. I regneeksemplet antas \(v_{z,\mathrm{etter}}=0\), slik at \(\Delta v_z\approx v_x\Delta h/L\). Modellen beskriver oppbremsing av den nedadgående hastigheten, ikke en full bevegelsesreversering med tilbakeslag.

Figur 16.25 skiller fallet over lengden \(L\) fra stopppulsen med varighet \(\Delta t\). Fallet bestemmer vertikalhastigheten før pulsen, og pulsen fjerner denne hastigheten.

Figur 16.25 Foreskrevet bane for hjulsenteret og idealisert bremsepuls. Banelengden L og pulsvarigheten Δt beskriver ulike deler av modellen.

La \(Q(t)\) være den samlede vertikale skinnekontaktkraften på ett hjul, inkludert bidrag fra både vingeskinne og krysspiss ved samtidig kontakt. Når de øvrige vertikale kreftene regnes som tilnærmet konstante under den korte pulsen, får vi

\[ J=\int_0^{\Delta t}\bigl[Q(t)-Q_\mathrm{static}\bigr]\,\mathrm{d}t \approx m_\mathrm{u}\Delta v_z, \qquad \Delta Q_\mathrm{avg}=\frac{J}{\Delta t} \approx\frac{m_\mathrm{u}\Delta v_z}{\Delta t}. \]

(16.6)

Her er \(m_\mathrm{u}\) den uavfjærede massen som representeres ved hjulet i modellen, og \(\Delta t\) er antatt pulsvarighet. Halvparten av hjulsatsmassen er én mulig undervisningsforutsetning; den faktiske massefordelingen avhenger av kjøretøyet og modellen. Den statiske hjullasten inkluderer last som overføres fra resten av kjøretøyet, og er ikke lik \(m_\mathrm{u}g\). En koblet modell eller måling er nødvendig for å bestemme den virkelige kraftresponsen og toppkraften.

Et bevegelig skinnekryss lukker åpningen i kjørekanten for valgt togvei og kan gi jevnere lastoverføring. Det fjerner ikke alle profilavvik, stivhetsvariasjoner eller dynamiske belastninger. En tallfestet sammenligning med et fast kryss krever faktisk geometri og driftsforutsetninger; krysstypen alene gir ingen fast reduksjon. Dette samsvarer med den geometriavhengige responsen i studien av bevegelig krysspiss utført av Zhang mfl. (2025).

16.3.3 Gjennomsnitts- og toppkrefter

I dette kapitlet defineres den dynamiske forsterkningsfaktoren med toppverdien av den samlede vertikale kontaktkraften på ett hjul:

\[ \Phi_{\text{S\&C}}=\frac{Q_\mathrm{peak}}{Q_\mathrm{static}}, \qquad Q_\mathrm{peak}=\Phi_{\text{S\&C}}Q_\mathrm{static}. \]

(16.7)

Telleren er maksimumsverdien i et målt eller beregnet kraftforløp. Til sammenligning er \(Q_\mathrm{static}+\Delta Q_\mathrm{avg}\) en middelverdi over det valgte pulsintervallet. Denne middelverdien delt på statisk last bestemmer ikke forsterkningsfaktoren for toppkraften.

Figur 16.26 sammenligner to idealiserte kraftpulser med samme areal over den statiske grunnlasten og samme varighet. De har samme gjennomsnittlige tilleggskraft, men den trekantede pulsen har dobbelt så stor toppverdi av tilleggskraften. Impulsen alene bestemmer derfor ikke toppkraften.

Figur 16.26 Like impulser kan ha ulik toppkraft. Ved lik varighet og likt areal over den statiske grunnlasten har trekantpulsen dobbelt så stort maksimalt krafttillegg som den rektangulære pulsen. Dette er idealiserte pulsformer, ikke målte kraftforløp fra skinnekryss.

Her tilordnes ingen universell faktor til et nytt, slitt, fast eller bevegelig skinnekryss. Tallfaktorer i oppgaver oppgis uttrykkelig som forutsetninger. For en installert sporveksel må forholdene i tabell 16.2 inngå i målingene eller den validerte modellen før en toppkraftfaktor brukes.

Påvirkning	Hva vurderingen må beskrive
Kontaktgeometri	Hjul- og skinneprofiler, overføringspunkt, slitasje og lokale profilendringer
Understøttelse	Skinne- og mellomleggsstivhet, svilleunderstøttelse, ballasttilstand og demping
Kjøretøy og drift	Hastighet, hjullast, hjulsatsens fleksibilitet og bidrag fra begge hjul
Kraftdefinisjon	Valgt hjul, toppverdien av samlet kraftforløp og statisk referanselast

Tabell 16.2 Forhold som påvirker den dynamiske responsen; dette er ikke tallfestede dimensjoneringsfaktorer.

16.3.4 Regneeksempel: gjennomsnittlig kraft

Betrakt ett hjul med statisk last \(Q_\mathrm{static}=80\) kN og uavfjæret masse \(m_\mathrm{u}=650\) kg. Toghastigheten er \(v_x=80\) km/h. Den antatte banen til hjulsenteret synker med \(\Delta h=2{,}5\) mm over lengden \(L=0{,}18\) m. Deretter fjernes den nedadgående hastigheten i en puls med varighet \(\Delta t=2{,}0\) ms. Dette er undervisningsforutsetninger, ikke akseptgrenser eller kalibrerte egenskaper ved et skinnekryss.

Trinn 1: omregn inndata. Behold uavrundede mellomresultater til den endelige kraften oppgis.

\[ v_x=\frac{80}{3{,}6}=22{,}222\ldots\ \mathrm{m/s},\qquad \Delta h=0{,}0025\ \mathrm{m},\qquad \Delta t=0{,}002\ \mathrm{s}. \]

Trinn 2: beregn hastighetsendringen. Bruk ligning 16.5 med null vertikalhastighet etter pulsen.

\[ \Delta v_z\approx v_x\frac{\Delta h}{L} =\frac{80}{3{,}6}\frac{0{,}0025}{0{,}18} \approx0{,}30864\ \mathrm{m/s}. \]

Trinn 3: beregn gjennomsnittlig tilleggskraft. Impulsen er arealet over grunnlinjen for statisk last. Del på pulsvarigheten ved hjelp av ligning 16.6.

\[ \Delta Q_\mathrm{avg}\approx\frac{m_\mathrm{u}\Delta v_z}{\Delta t} =\frac{650(80/3{,}6)(0{,}0025/0{,}18)}{0{,}002} \approx100{,}3\ \mathrm{kN}. \]

Trinn 4: legg til statisk hjullast. Gjennomsnittlig totalkraft over samme puls er

\[ Q_\mathrm{mean}\approx Q_\mathrm{static}+\Delta Q_\mathrm{avg} \approx80+100{,}3=180{,}3\ \mathrm{kN}. \]

Kjøretiden \(L/v_x=8{,}1\) ms er forskjellig fra den antatte bremsepulsen på 2,0 ms. Senkningen er gitt av hjulbanen og er ikke beregnet som fritt fall under tyngdekraften. Toppkraften er fortsatt ukjent.

Mindre baneendring

Endre bare senkningen til \(\Delta h=1{,}0\) mm. Med samme hastighet, masse, lengde og pulsvarighet blir resultatet

\[ \Delta Q_\mathrm{avg}\approx \frac{650(80/3{,}6)(0{,}001/0{,}18)}{0{,}002} \approx40{,}1\ \mathrm{kN},\qquad Q_\mathrm{mean}\approx80+40{,}1=120{,}1\ \mathrm{kN}. \]

Mindre senkning gir mindre endring i vertikalhastighet og dermed lavere gjennomsnittlig tilleggskraft. Tilfellene med 2,5 mm og 1,0 mm representerer to foreskrevne hjulbaner; de er ikke kraftnivåer tilordnet faste og bevegelige skinnekryss. Figur 16.27 viser sammenligningen.

Endre én størrelse om gangen. Større uavfjæret masse øker den gjennomsnittlige tilleggskraften. Større statisk hjullast øker \(Q_\mathrm{mean}\), mens \(\Delta Q_\mathrm{avg}\) er uendret når de andre størrelsene holdes faste. En lengre puls fordeler samme impuls over mer tid og reduserer gjennomsnittskraften. Dette skillet er grunnlaget for sammenligningen av tilfellene i oppgaven.

Figur 16.27 Følsomhet for den foreskrevne senkningen når alle øvrige inndata holdes like. Søylene viser gjennomsnittlige krafttillegg, ikke toppkrefter.

Dynamiske kraftmålinger og validerte kjøretøy–spor-modeller kan støtte tilstandsvurderingen. Resultatene bør ses sammen med observasjoner av profil, skader og understøttelse før vedlikehold eller fornyelse velges.

16.3.5 Vedlikehold

Sporveksler og sporkryss krever omfattende vedlikehold på grunn av den komplekse geometrien, de dynamiske kreftene ved krysspissen og slitasjen på bevegelige deler. De viktigste vedlikeholdsaktivitetene er:

Kontroll og smøring av tunger: Kontroller anlegget mellom tunge og stokkskinne, glideflater og rulleinnretninger for slitasje, forurensning og riktig funksjon. Smør de angitte bevegelige delene og flenskontaktflatene; Cogislide-glideplater er unntatt (TRV:07769, TRV:07771). Bruk godkjent smøremiddel og følg leverandørens anvisning for intervaller (TRV:07772, TRV:07773). Skinnenes kjøreflater skal ikke smøres som del av dette arbeidet. Kontroller anlegget til lukket tunge mot gjeldende vedlikeholdstoleranse.

Kontroll av krysspiss: Kontroller krysspiss og vingeskinner for plastisk deformasjon, slitasje, sprekker og avskalling. Kombiner visuell kontroll med de ikke-destruktive undersøkelsene som er angitt for komponenten, og med måling av profil, slitasje og geometri. Bruk kravene til feilklassifisering for den installerte komponenten og de foreskrevne målepunktene. Registrer funnet og nødvendig oppfølging før reparasjon eller fornyelse velges.

Profilkorrigering: Sliping av tunger og krysskomponenter opprettholder den tiltenkte kontaktgeometrien. Bruk godkjent profil, materialtilpasset metode og reparasjonsprosedyre. Nye austenittiske mangankryss deformasjonsherdes under trafikk og skal inspiseres og slipes for å korrigere deformasjonene etter det trafikkavhengige programmet i TRV:07762. Sliping, fresing og påleggsveising er ikke likeverdige tiltak for enhver feil; materiale, skade og godkjent prosedyre bestemmer valget.

Vedlikehold av drivmaskin: Kontroller og prøv den installerte mekanismen med foreskrevne mellomrom for å bekrefte bevegelse, låsing og stillingskontroll. Kontroller forbindelsene til signalanlegget og tilstanden til kabler og stenger. Tungeoppvarmingen funksjonsprøves før vintersesongen.

Pakking og sporjustering: Spesialiserte sporvekselpakkmaskiner gjenoppretter høyde, sideretning og ballastunderstøttelse under lange, ulike sporvekselsviller. Arbeidet kan påvirke flere sammenhengende togveier, og geometrien må derfor kontrolleres samlet. Løfting og plassering av pakkaggregater må ikke skade drivverk, stenger eller krysskomponenter. Kontroller nødvendig sporgeometri og funksjon etter arbeidet.

Figur 16.28 viser tre representative situasjoner. De to første delfigurene viser et skinnekryss i sporet og en støpt kryssdel. Bildene støtter komponentgjenkjenning og fastslår ikke alene en feiltype eller alvorlighetsgrad. Slike kontroller skal avdekke overflateskader, for eksempel slagmerker, materialflyt og lokale sprekker, før skaden blir kritisk. Den tredje delfiguren viser pakking av tungepartiet. Dette arbeidet går saktere enn pakking av ordinært spor fordi maskinen må løfte og pakke rundt lange sporvekselsviller, drivstenger og drivmaskinen uten å skade dem.

Figur 16.28(a) viser et kryss i sporet, 16.28(b) viser en støpt krysskomponent, og 16.28(c) viser sporvekselpakking. Bildene knytter komponentene som kontrolleres til vedlikeholdsarbeidet.

Figur 16.28 Fast skinnekryss, støpt kryssdel og pakking av tungepartiet. Bildene alene fastslår ingen bestemt feiltype.(a) Fast skinnekryss og kjøreflate; (b) Støpt kryssdel; og (c) Pakking og geometrikorrigering i tungepartiet.

Tiltak avhenger av komponenten og den klassifiserte sprekken eller overflateskaden. I tunger krever gruppe 0 og 1 umiddelbar utbedring (TRV:04421). I faste skinnekryss krever gruppe 0 umiddelbar utbedring og gruppe 1 utbedring innen én måned (TRV:04428, TRV:04429). For bevegelig krysspiss krever gruppe 1 utbedring innen to uker, med høyst 40 km/h i mellomtiden (TRV:08234). Disse utvalgte kravene ble kontrollert 4. november 2026. Fullstendige krav til feilklassifisering og gjeldende prosedyrer styrer klassifisering og trafikale tiltak; et fotografi alene er ingen godkjenningsprøve.

Tre sammenhengende vurderinger

• Funksjon: Komponentene må føre hjulene, bevege seg riktig og gi nødvendige indikasjoner for låsing og posisjon.
• Geometri: Krumningen i togveien og sporvekselens konstruksjon bestemmer plassbehov og tillatt hastighet.
• Tilstand: Kontaktprofiler, understøttelse og drivanordning bestemmer kreftene og vedlikeholdsbehovet i drift.

Oppgaver

Oppgave 1: Komponenter og funksjoner

Skisser en typisk høyresporveksel med fast skinnekryss, sett ovenfra. Merk alle paneler og hovedkomponenter. Beskriv funksjonen til hver komponent med én til to korte setninger.

Oppgave 2: Krumning og tillatt hastighet

Bruk en høyresporveksel med nominell avviksradius på 500 m. Hovedsporet følger kurven sporvekselen legges inn i. Regn krumning mot høyre som positiv, og bruk den tilnærmede metoden fra forelesningen.

Tilfelle	Kurveretning i hovedsporet	Radius i hovedsporet [m]
A	Høyre, samme retning som sporvekselens avvik	1000
B	Høyre, samme retning som sporvekselens avvik	750
C	Venstre, motsatt retning av sporvekselens avvik	1000

Hastighetsparametere (forutsetninger i oppgaven): ingen overhøyde, største overhøydeunderskudd 100 mm, effektiv avstand mellom kontaktpunktene 1500 mm og tyngdeakselerasjon 9,81 m/s².

(a) Beregn krumningen og radiusen i avvikssporet for hvert tilfelle.

(b) Beregn tillatt hastighet i hvert avviksspor ut fra den oppgitte grensen for overhøydeunderskudd. Oppgi radier og hastigheter med én desimal.

(c) Forklar kort hvordan hovedsporets kurveradius og kurveretning påvirker avviksradiusen og tillatt hastighet.

Oppgave 3: Gjennomsnittlig støtkraft

Bruk forelesningens støtmodell for ett hjul med toghastighet \(v_x=80\,\mathrm{km/h}\), lengde på den synkende delen av hjulbanen \(L=0{,}18\,\mathrm{m}\) og pulsvarighet \(\Delta t=2{,}0\,\mathrm{ms}\) i alle tilfellene.

Tilfelle	Uavfjæret masse \(m_{\mathrm{u}}\) [kg]	Vertikalt fall \(\Delta h\) [mm]	Statisk hjullast \(Q_{\mathrm{static}}\) [kN]
A	650	2,5	80
B	780	2,5	80
C	650	1,0	80
D	650	2,5	100

(a) Beregn gjennomsnittlig tilleggskraft \(\Delta Q_{\mathrm{avg}}\) og gjennomsnittlig totalkraft \(Q_{\mathrm{mean}}\) for A–D. Oppgi begge resultatene i kN.

(b) Sammenlign B, C og D med A. Forklar kort virkningen av å endre uavfjæret masse, vertikalt fall eller statisk hjullast mens de andre parameterne holdes konstante.