Kust till kustbanan Delen Mölnlycke Rävlanda/Bollebygd

Transkript

1 Järnvägsutredning/MKB BRVT 2003:02:9 Kust till kustbanan Delen Mölnlycke Rävlanda/Bollebygd Delrapport Magnetiska fält

2 Beställare: Banverket Västra banregionen Beställarens rapportnr: BRVT 2003:02:9 Beställarens projektledare: Jonas Borglund Huvudkonsult: Konsultens uppdragsledare: Underkonsult: Dokument-ID: Scandiaconsult Sverige AB (SCC), Göteborg Carl-Johan Boke, MKB-ansvarig Lars Fredén Yngve Hamnerius AB t:\51\ \indesign\ktkrapp

3 Järnvägsutredning/MKB Kust till kustbanan Delen Mölnlycke Rävlanda/ Bollebygd Delrapport Magnetiska fält

4

5 Yngve Hamnerius AB 1 Miljökonsekvensbeskrivning avseende magnetiska fält från kust till kustbanan delen Mölnlycke - Rävlanda/Bollebygd SAMMANFATTNING INLEDNING BERÄKNINGSFÖRUTSÄTTNINGAR BESKRIVNING AV DRIFTSFALLEN Prognos för tågtrafik på banan BERÄKNING AV STRÖMMARNA LÄNGS BANAN Strömberäkningar för sex tåglägen MAGNETISKA FRÅN ELEKTRISKA TÅG RESULTAT AV MAGNETFÄLTSBERÄKNINGARNA Magnetfält vid dubbelspår på mark med c/c 4,5 m Magnetfält vid flygplatsterminal från två enkelspårstunnlar Magnetfält vid dubbelspårstunnel med c/c 4,5 m Magnetfält från tågtrafik bortom sugtransformatorsektionen Magnetfält från tågtrafik på enkelspår (Nollalternativet) Årsmedelvärden för magnetfälten DISKUSSION MYNDIGHETERNAS SYN SLUTSATSER LITTERATUR BERÄKNINGS OCH RESULTATBILAGOR JANUARI 2003

6 Yngve Hamnerius AB 2 Sammanfattning Syftet med denna rapport är att ge en redogörelse av eventuella miljökonsekvenser av de elektromagnetiska fälten från en planerad järnvägs på kust till kustbanan, delen Mölnlycke Rävlanda/Bollebygd. Tågtrafiken kommer att ge upphov till magnetiska fält kring järnvägen. Ett flertal olika sträckningar utreds för närvarande. Terrängen är kuperad med flera dalgångar, vilket innebär att förläggningen delvis kommer att gå i tunnlar. Bland annat planeras en tågtunneln med station under terminalbyggnaden på Landvetter flygplats. Som nämnts ovan utreds flera alternativa sträckningar, de exakta spårlägena inom varje alternativ sträckning är ej fastlagda, i planerna finns breddzoner på flera hundra meter för att möjliggöra olika detaljförläggningar. Detta innebär att man på detta planeringsstadium inte kan beräkna magnetfältet vid bestämda hus nära banan. Projekteringen av banans elanläggningar har ännu inte gjorts. Detaljutformningen av banans elförsörjning avseende sugtransformatorer, matningar, avbrott och eventuella förbigångsmatningar har ej genomförts. Alla dessa faktorer påverkar magnetfältet i en given punkt. Detta innebär att det i nuvarande planeringsläge inte är möjligt att exakt beräkna magnetfältsexponeringen vid ett speciellt hus. Däremot kan man skapa sig en bild av typiska magnetfältsnivåer omkring banan. Jag har då utgått från de data som är kända avseende matningspunkter mm. Jag har ansatt banverkets standardlösning avseende sugtransformatorer (max 5,5 km mellan transformatorerna med jordpunkter emellan dem). För positionering av återledare med mera har jag valt samma lösningar som för den planerade tågtunneln i Varberg. Under dessa förutsättningar har magnetfälten beräknats för de olika tågtyper som kommer att trafikera banan. Beräkningarna visar att magnetfälten från ett enskilt tågkan nå upp till 0,6 0,7 µt, en meter över marknivå 20 m ut från räls eller vid en punkt där bergtäckningen är 20 m över rälsöverkant. Detta beräknat för tyngsta tåg (X2). Observera att högre värden erhålls när flera tåg samtidigt befinner sig på sträckan Göteborg Borås, vilket är normalfallet dagtid. Vid sådana nivåer, ligger man över gränsen till tekniska störningar på bildskärmar och TV. För att säkert undvika sådana störningar måste magnetfältet vara under ca 0,5 µt. Detta gör att sådana kortvariga störningar inte kan uteslutas på höjden 1 m över mark på avståndet 20 m från räls.

7 Yngve Hamnerius AB 3 De radiostörningar som uppstår vid urladdningar mellan kontaktledning och tågets strömavtagare bedöms av Luftfartsverket (muntlig uppgift) ej störa navigationsutrustning vid Landvetter flygplats, då tåget passerar flygplatsen i en tunnel, vars bergtäckning dämpar de radiofrekventa störningarna. Spåret kommer dock upp i dagen på ett avstånd som är mindre än skyddsavståndet i standarden SS , varför en fördjupad bedömning från myndigheten är önskvärd. När det gäller skydd för akuta hälsoeffekter, kommer det att införas begränsningar för allmänhetens magnetfältsexponering. Enligt Statens strålskyddsinstituts remissutgåva kommer denna begränsning att ligga vid 300 µt vid 16,7 Hz, vilket innebär att fälten från tågen kommer att klara denna gräns med god marginal. Det finns också misstankar om långsiktiga hälsorisker av magnetfältsexponering. För att ta hänsyn till även dessa eventuella risker, har myndigheternas försiktighetsprincip om lågfrekventa elektriska och magnetiska fält formulerats: Om åtgärder, som generellt minskar exponeringen, kan vidtas till rimliga kostnader och konsekvenser i övrigt bör man sträva efter att reducera fält som avviker starkt från vad som kan anses normalt i den aktuella miljön. När det gäller nya elanläggningar och byggnader bör man redan vid planeringen sträva efter att utforma och placera dessa så att exponeringen begränsas. Det övergripande syftet med försiktighetsprincipen är att på sikt reducera exponeringen för magnetfält i vår omgivning för att minska risken att människor eventuellt kan skadas. Denna princip är vägledande för planeringen av tunneln. När det gäller de eventuella långsiktiga effekterna, är det framförallt magnetfältens årsmedelvärde man vill begränsa. I försiktighetsprincipen anges ingen högsta tillåtna nivå. De hårdaste kraven har ställts på lokal och regional nivå. Här har man i både Stockholm och Malmö ställt krav på att årsmedelvärdet av magnetfältet, från nya elektriska anläggningar, i bostäder, skolor och daghem skall understiga 0,2 µt. Detta krav har bland annat varit vägledande för projekteringen av Citytunneln i Malmö. För de aktuella kommunerna känner jag inte till några beslut om lokala krav på magnetfältsnivåer. Om man, trots detta, tillämpar lika hårda krav som i Stockholm och Malmö på årsmedelvärdet av magnetfältet, visar det sig, att med det antagna utförandet av banan, kan man klara detta krav i samtliga hus som ligger mer än ca 25 m från spåret. Vid hus som har bergtäckning av minst 25 m, över räls, och ligger direkt över tunneln beräknas årsmedelvärdet av magnetfältet, 1 m över mark, till max ca 0,13

8 Yngve Hamnerius AB 4 µt, för dubbelspårtunnelalternativet, vid en trafikintensitet på 60 enkeltåg per dygn på sträckan (UA1). 1 m över mark vid Landvetter flygplats uppskattas årsmedelmagnetfältet till ca 0,07 µt, för alternativet med två enkelspårtunnlar 31 m under mark. För hus som ligger på plan mark, 20 m ut från markförlagt dubbelspår (c/c 4,5 m) uppskattas årsmedelvärdet i huset till ca 0,13 µt. Detta kan jämföras med nollalternativet med trafik på nuvarande enkelspårsjärnväg, där ett årsmedelvärde på ca 0,19 µt på avståndet 20 m från spår, har beräknats. Slutsatsen av utredningen är, att om husen ligger på dessa avstånd, kan årsmedelvärdet av de magnetiska fälten från tåget begränsas till under 0,2 µt för utredningsalternativ UA1. För utredningsalternativ UA2 fördubblas tågtrafiken, vilket leder till ungefär fördubblade årsmedelvärden, varför avståndet behöver ökas något om årsmedelvärdet skall begränsas till under 0,2 µt. Detta gäller dock inte tunnel under Landvetter flygplatsterminal där bergtäckningen är så stor att årsmedelvärdet även innehålls för UA2. Detta innebär att magnetfältet klarar både kommande gränsvärden, myndigheternas försiktighetsprincip och de strängaste lokala kraven som ställts i Malmö och Stockholm under förutsättning att avstånden till husen är enligt ovan. Om dessa avstånd till hus ej överallt går att uppfylla, kan årsmedelexponeringen lokalt sänkas med åtgärder som förbigångsmatning i kabel.

9 Yngve Hamnerius AB 5 1. Inledning Banverket planerar på att bygga ut Kust till kustbanan till dubbelspår. För närvarande studeras sträckningen Mölnlycke Rävlanda/Bollebygd. I samband med detta, planerar man bygga flera tågtunnlar, bland annat med station under terminalbyggnaden på Landvetter flygplats. Syftet med denna rapport är att ge en redogörelse av eventuella miljökonsekvenser av de elektromagnetiska fälten från de planerade järnvägsspåren. Rapporten har utarbetats på uppdrag av Scandiaconsult Sverige AB, Region Väst, Carl Johan Boke och Lars Fredén. Projekteringen av banan har ännu inte kommit långt, varför jag, i samråd med Kent Nilsson på Banverket, Västra banregionen, har gjort vissa antaganden avseende spårläge, sugtransformatorplacering, utformning och förläggning av jordledare, återledare, matarledning, förbindelsetunnlar mellan tunnelrör etc. I denna rapport, beräknar jag de magnetiska fälten från tågen, 1 m ovan mark för dubbelspår på mark, c/c 4,5 m, för två enkelspårstunnlar, c/c 20 m, under Landvetter flygplats samt för dubbelspårstunnlar med c/c 4,5. Jag genomför detta för sex tågpositioner nära beräkningspunkten samt två positioner längre bort från beräkningspunkten. Jag har också gjort ett försök att uppskatta årsmedelvärdena. Som jämförelse genomförs även simuleringar av ett nollalternativ med trafik på befintlig enkelspårssträckning. Jag avslutar med en diskussion. 2 Beräkningsförutsättningar Beräkningarna har genomförts under följande förutsättningar: Banan strömförsörjs från Göteborg, Almedal, via kabel till Mölndals övre, samt från Sjömarken, vid Borås. Normalt sker strömförsörjningen från båda hållen, men det finns för närvarande en brytare i tunnel vid Hindås (strömförsörjningen är normalt ihopkopplad). Strömförsörjningen av banan i tunnlar sker på samma sätt som där banan går på marken. I Varbergstunneln planeras strömförsörjningen söderut att gå via en tunnelförlagd förbigångskabel, med fram- och återledare i samma kabel,

10 Yngve Hamnerius AB 6 dvs. tåg utanför tunneln drar ingen ström via tunnelns kontaktledning. Eftersom fram- och återledare ligger tätt ihop i samma kabel, kommer magnetfälten från de två strömmarna, som skall vara lika stora, tack vare banans sugtransformatorer, att i stort sett ta ut varandra. Förbigångskabel kan användas där avståndet till hus är litet för att reducera årsmedelexponeringen. Eftersom spårlägena inte är fastlagda för bandelen Mölnlycke Rävlanda/Bollebygd räknar jag i detta skede ej med någon förbigångsmatning. Om det skulle visa sig, när banläget fastlagts, att det vid någon passage blir problem med magnetfältsnivåerna, kan man använda sig av denna lösning. Observera att denna lösning fungerar även för sträckor där det inte är tunnel. Sugtransformatorer placeras regelbundet på ett avståndet av max 5500 m, dessa transformatorer har sugpunkter (jordpunkter) mitt emellan sig. Beräkningarna har utförts för fyra alternativ: 1). Dubbelspår med, med c/cavståndet 4,5 m. 2). Två enkelspårtunnlar under terminalbyggnaden vid Landvetter flygplats med c/c-avståndet 20 m mellan spåren. 3). Dubbelspårstunnel med c/c 4,5 m. 4). Nollalternativet med befintlig enkelspårssträckning. S-rälerna antas ligga ytterst för båda spåren. Kontaktledningen med bärlina 70 mm 2 kopparbrons, kontakttråd 120 mm 2 kopparbrons, kontakttråd 5,5 m över RÖK (RälsÖverKant). Medelhöjd på bärlinan 0,8 m över kontakttråd. På grund av att större delen av strömmen går i kontakttråden kommer medelhöjden för strömmen att bli 5,8 m över RÖK. I tunnlarna finns två samlingsjordlinor, 120 mm 2 Cu, per spår, dessa placeras 5 m över RÖK, 3,5 m ut från rälsmitt, på samma sida som S-rälerna. Var 300:e m finns en tvärförbindelse som förbinder de två spårens S-räler och samlingsjordledare. Det finns två återledare, vardera 212 mm 2 Al, placerade 5,9 m respektive 6,2 m över RÖK, 3 m ut från spårmitt på samma sida som S-rälen. Tågen går normalt med vänstertrafik.

11 Yngve Hamnerius AB 7 Jag har räknat med en effektfaktor på 0,9 och en spänning på 16 kv då vi befinner oss nära omformarstationen, varför spänningsfallet bör vara litet fram till beräkningspunkten. Avstånd järnväg Mölnlycke Rävlanda/Bollebygd, alla avstånd från Göteborg 0 km Göteborg. Ca 7 km Matning Mölndals övre. Ca 15 km Mölnlycke här börjar den planerade dubbelspårssträckan. Ca 26 km Tunnel under Landvetter flygplats. Ca 42 km Bollebygd. Ca 67 km Matning Sjömarken. Alla avstånd ungefärliga då de olika förläggningsalternativen ger olika längder på delsträckorna. Ett impedansnät för S-räler och samlingsjordledare visas i bilaga Beskrivning av driftsfallen Den aktuella sträckan byggs med dubbelspår, övriga delar är enkelspår som på sikt planeras byggas om till dubbelspår. På sträckningen Mölnlycke Bollebygd planeras den befintliga enkelspårssträckan att behållas och användas för godståg då de maximala stigningarna är mindre på den befintliga sträckan än på den planerade. Dubbelspår innebär att det kan finnas mer än ett tåg på sträckan i vardera riktningen. Av Per Rosquist har jag erhållit utskrifter från ett gångtidsberäkningsprogram för Västkustbanan. Eftersom tiden ges för varje delsträcka kan effekten och därmed den förbrukade strömmen beräknas för olika tågtyper. Per har kontaktat Anders Bülund på Banverkets huvudkontor, som säger att effektberäkningarna är OK, men att de bör sänkas med 10 % (vilket har verifierats genom mätningar). Beräkningar har gjorts för följande tåg som också kommer att trafikera Kust till kustbanan: Tåg 1 passagerartåg X2000, vikt 343 ton. Tåg 25 passagerartåg Regina X50, vikt 142 ton Tåg 101 passagerartåg motorvagn X10, vikt 123 ton Tåg 470 godståg ett RC4-lok, vikt 1400 ton (endast nollalternativet)

12 Yngve Hamnerius AB 8 Godståg kommer ej att gå på den nya sträckningen. Dessa har medtagits för att underlag för beräkningar på nollalternativet med trafik på befintlig enkelspårsjärnväg. Strömdata som erhållits från gångtidsberäkningarna för sträckan Hamra Varberg, respektive Varberg Hamra, redovisas i tabell 1. Spänningen har satts till 16 kv, då vi befinner oss nära omformarstationen, räkningarna har gjorts med effektfaktor på 0,9. Tåg typ Antal lok Antal vagnar Tåg mot nord/syd Stopp Varberg Korr. energi (kwh) Tid (s) Ström (A) 1 X2 1 6 Nord Ja X2 1 6 Syd Ja X2 1 6 Syd Nej Regina X Syd Ja Regina X Syd Nej X10 motorvagn 101 X10 motorvagn 1 0 Syd Ja Syd, Nej RC Syd Ja RC Syd Nej Tabell 1. Energi och strömförbrukning på sträckan Varberg Hamra, vilken innefattar Varbergtunnelsträckningen. Denna sträckning går på plan mark. Mölnlycke Bollebygd är betydligt mer kuperad, men medelströmmen på sträckan borde vara av liknande storlek. Energiförbrukningen har korrigerats till 90% av den energi som erhålls från gångtidsberäkningarna. I simuleringarna har vi lagt in följande 6 tåglägen: 1. tåg på positionen m norra spåret. 2. tåg på positionen m norra spåret. 3. tåg på positionen m norra spåret. 4. tåg på positionen m södra spåret. 5. tåg på positionen m södra spåret. 6. tåg på positionen m södra spåret.

13 Yngve Hamnerius AB Prognos för tågtrafik på banan För att uppskatta årsmedelvärdet av magnetfältsexponeringen har jag använt följande prognos: Utredningsalternativ: UA1a och UA1b: 24 st. regionaltåg (dubbelturer) samt 6 st. direkttåg (dubbelturer). UA2: 50 st. regionaltåg (dubbelturer) samt 10 st. direkttåg (dubbelturer). Detta alternativ kan ej trafikeras förrän ytterligare delar av banan har byggts om till dubbelspår. Nollalternativ: 12 st. regionaltåg (dubbelturer), 6 st. direkttåg (dubbelturer) samt 3 godståg (dubbelturer) på befintlig enkelspårsjärnväg. För tågen används strömdata från tabell 1, för fallen ej tågstopp i Varberg. 4 Beräkning av strömmarna längs banan För att kunna beräkna magnetfältet från banan, måste strömmarnas fördelning i kontaktledning, återledare, jordledare och S-räl, för de två spåren beräknas. Denna beräkning har utförts genom att strömmarna beräknas för varje tåg och sedan superponerats. Härvid har hänsyn tagits till strömmens riktning i respektive ledare. Strömmarnas effektivvärden har adderats. Detta förfarande gäller för 16,6 Hz sinusformad tidsvariation hos strömmarna. Detta är inte helt fallet för strömmarna till tågen, men då strömmens kurvform inte är känd för enskilda tåg, i ett givet ögonblick, får denna approximation anses som den bästa för detta fall. När strömmen i kontaktledarna går genom sugtransformatorer sugs en lika stor ström upp i återledarna. Jag har vid denna beräkning antagit ideala sugtransformatorer, dvs. att lika stor ström går i kontaktledning och återledare vid sugtransformatorerna. Strömmarnas fördelning i respektive ledningar i upp och nedspår, beror på impedanserna hos respektive ledare. Genom att uppskatta dessa impedanser har strömfördelningen kunnat beräknas. Där det är tunnel finns två jordledare per spår, dessa är förbundna med S-rälen, var 300:e m. Jordledare och S-räl för de två spåren är tvärförbundna minst var 300:e m (i tvåtunnelalternativet via tvärtunnlar). Detta innebär att

14 Yngve Hamnerius AB 10 när ett tåg, i tunneln, drar ström via kontaktledningen till S-rälen, så kommer denna ström att dela upp sig på S-räl och jordledare på båda spåren. När tåget rör sig får vi en komplex strömbild i dessa ledare. För att i detalj studera denna strömbild har vi skapat en kretsmodell, över S-räl, jordledare och tvärförbindelser, som beskriver alla impedanser, i dessa ledare, se bilaga 1, figur 1. Denna kretsmodell utvidgas sedan med kontaktledning, återledare och sugtransformatorer. Här läggs de olika tågen in som strömkällor och kretsens strömmar, i samtliga ledare, beräknas med hjälp av kretssimuleringsprogrammet P-spice. Det två jordledarna och S-rälen är parallellkopplade för vardera spår. För att förenkla modellen har S-räl och jordlinornas impedans representerats med nettoimpedansen mellan varje tvärförbindelse. S-rälen har en impedans på 0,022 mohm/m och de två jordledarna har en sammanlagt impedans på 0,14 mohm/m. I kretsschemat anges den sammanlagda strömmen i S-räl och de två jordlinorna. Beroende på impedansförhållandena kommer 14% av strömmen att gå i de två jordledarna och 86% i S-rälen. På sträckor där banan ej går i tunnel används ej jordledare. I detta fall går hela strömmen i S-rälerna fram till jordpunkten. Strömmen måste gå i kontaktledningen till tågen. De två spårens kontaktledningar är förbundna i Mölnlycke och Bollebygd där banan övergår till enkelspår. På dubbelspårssträckan är kontaktledningsströmmarna ej förbundna varför kontaktledningsströmmarna måste följa sitt spår. Impedanserna är proportionella mot kontaktledningarnas längder. För att modellera dessa längder har vi ansatt längden i meter som motståndsvärde i P-spice schemat. Kretsschemat redovisas i bilaga 1, figur 2. I detta schema har tåg i de tre valda positionerna lagts in med enhetsströmmen 100 A per tåg. Då strömmarna i ledarna är direkt proportionella mot tågets totalström, kan de olika tågen i tabell 1 enkelt simuleras, genom att multiplicera de erhållna värdena med (aktuell tågström/100). Strömberäkningarna redovisas i ett kretsschemor där de olika ledningsdelarna representeras av motstånd. Strömmarna anges i svarta boxar i kretsfigurerna. Boxarnas placering anger vilken sida av motståndet som strömmen går in i motståndet. När man studerar strömfördelningen är det viktigt att observera enheten efter strömangivelsen, A, ma, na eller A med tiopotens. Programmet anger hur små strömmar som helst. Det är naturligtvis endast strömmar med amperestyrka som är intressanta ur magnetfältssynpunkt. Strömstyrkor i na är i praktiken likvärdigt med ingen ström. Programmet placerar automatiskt ut strömboxarna, vilket innebär att de på några figurer, delvis hamnat över varandra, vilket gör att några strömvärden inte går att läsa i figurerna. I samtliga beräkningar har dock de riktiga strömvärdena används.

15 Yngve Hamnerius AB Strömberäkningar för sex tåglägen Simuleringar har genomförts med tåg placerade enligt de tre tåglägena 1 3 som angivits i avsnitt 2. Strömfördelningen för dessa tåglägen redovisas i bilaga 1, figurerna 3 5. Strömmar för tåg på södra spåret, fall 4 6, erhålls genom att spegla resultaten. I tabell 2 redovisas samtliga strömmar från vart och ett av tågen, från P- spiceberäkningarna vid avståndet ca 26 km (ungefärlig position för underjordisk station vid Landvetter flygplats). I tabell 3 redovisas motsvarande värden på avståndet ca m. Observera att dessa avstånd illustrerar olika avstånd till tåg och sugtransformatorer för att illustrera olika tågfall. Eftersom den exakta placeringen av sugtransformatorer mm. ännu inte är bestämd kan man inte förutsäga strömfördelningen på ett exakt avstånd. Värdena i tabellerna 2 och 3 illustrerar typiska strömmar på avstånd ungefär som vid Landvetter flygplats, men kan inte användas för att förutsäga strömfördelningen på ett exakt avstånd. Jag har utgått från de enskilda simuleringarna av ett tåg i taget. Detta är gjort för att illustrera verkan av varje enskilt tåg. För magnetfältsberäkningen räcker det att justera till aktuell tågström och sedan summera strömmarna, i berörda snitt, från beräkningen med de i tunneln aktiva tågen. Positiv strömriktning definieras som österut. Tabell 2. Möjlig strömfördelning vid läge ca 26 km Tågfall A Tågfall A Tågfall A Tågfall A Tågfall A Tågfall A Tunnel norra spåret Tunnel södra spåret Kontaktledning ÅterledareJordledare sammanlagt S-räl Kontaktledning Återledare Jordledare sammanlagt S-räl -30,6 A 30,6 A 0 A -0,5 A 0 A 0 A 0 A -0,5 A -30,6 A 30,6 A 0 A -0,3 A 0 A 0 A 0 A -0,3 A 64,2 A 35,8 A -7,8 A -47,2A 0 A 0 A -5,5 A -37,1 A 0 A 0 A 0 A 0,5 A -30,6 A 30,6 A 0 A -0,5 A 0 A 0 A 0 A -0,3 A -30,6 A 30,6 A 0 A -0,3 A 0 A 0 A -5,5 A -37,1 A 64,2 A 35,8 A -7,8 A -47,2 A

16 Yngve Hamnerius AB 12 Genom att lägga ihop strömmarna för tåg på norra och södra spåret kan man bilda sig en uppfattning om fallen med två tåg som möts i tunneln. För årsmedelvärdesberäkningarna spelar dessa möten försumbar roll. De skulle däremot kunna ge upphov till högre momentanvärden vid passage av tåg. Kommentar, i kretsmodellen har vi lagt in de två matningskällorna Almedal och Sjömarken. I båda dessa punkter är rälsen ansluten till jord, vilket stämmer överens med verkligheten. I kretsmodellen är alla jordpunkter elektriskt sett samma punkt, dvs inget motstånd mellan olika jordpunkter. Det innebär att det motståndslöst kan flyta en ström mellan jordpunkten i Almedal och jordpunkten i Sjömarken. I verkligheten finns det inga perfekta jordningar. Det blir alltid en jordresistans vilket innebär att styrkan på strömmen via jord överskattas i modellen. Nu handlar det i dessa fall inte om några stora strömmar via jord, störst ström 2,4 A beräknades för fall 3 och 6. I modellen är rälsen helt isolerad från jord längs hela sträckan mellan matningspunkterna, i verkligheten kan rälsen ha oavsiktliga eller avsiktliga jordpunkter längs banan, vilket kan leda till strömmar i jord. Detta innebär att de jordströmmar som beräknas i modellen ändå kan motsvaras av verkliga jordströmmar. Tabell 3. Möjlig strömfördelning vid läge ca 25 km Tågfall A Tågfall A Tågfall A Tågfall A Tågfall A Tågfall A Norra spåret Södra spåret Kontaktledning ÅterledareJordledare sammanlagt S-räl Kontaktledning Återledare Jordledare sammanlagt S-räl -30,6 A -69,5 A 7,4 A 49,3 A 0 A 0 A 5,5 A 36,8 A 69,5 A -69,5 A -0,7 A -5,6 A 0 A 0 A 0,7 A 5 A 64,2 A -64,2 A 0,2 A 1,1 A 0 A 0 A 0,1 A 1 A 0 A 0 A 5,5 A 36,8 A -30,6 A -69,5 A 7,4 A 49,3 A 0 A 0 A 0,7 A 5 A 69,5 A -69,5 A -0,7 A -5,6 A 0 A 0 A 0,1 A 1 A 64,2 A -64,2 A 0,2 A 1,1 A Då banan strömförsörjs från två håll kommer det i varje punkt av den aktuella sträckningen att passera en ström i kontaktledningen hela tiden ett tåg befinner sig på sträckan Mölndals övre fram till Sjömarken. Strömstyrkan kommer att variera med tågets

17 Yngve Hamnerius AB 13 drift, men också med var på sträckan tåget befinner sig. När tåget befinner sig inom den sugtransformatorsektion, där vi beräknar fälten, blir strömmarna som i tabell 2 och 3. När tåget befinner sig utanför denna sugtransformatorsektion, kommer strömmen att gå i kontaktledning med en lika stor motriktad ström i återledaren. Hur mycket ström som passerar beräkningspunkten beror på var på sträckan tåget befinner sig. Tåget kommer att dra ström från båda matningspunkterna, mest från den matningspunkt som är närmast tågets aktuella position. 5. Magnetiska från elektriska tåg De magnetiska fälten bildas av de strömmar som matas till loket. Även de elektriska apparaterna inne i loket som motorer etc. ger upphov till fält. Dessa källor inne i loket avtar dock snabbt med avståndet (tredjepotensen på avståndet) varför det framförallt är lokföraren som utsätts för dessa fält. I hus som ligger nära ledningen har lokets fält avtagit så att det är den matande strömmen i kontaktledningen samt återgångsströmmen i räl, eller återledare, som alstrar det dominerande magnetfältet. Detta innebär att det bildas magnetfält vid spåret, inte endast när tåget passerar, utan också under den tid som tåget matas via kontaktledningen. Spårets strömmatning är sektionerad med sk sugtransformatorer på ca var 5:e km. Detta innebär att strömmen går i rälen till sugtransformatorn och sugs sedan upp till en stolp- eller bergväggsförlagd återledarkabel. Det är under tiden tåget går inom denna sektion som det alstras starkast magnetfält vid spåret. Det innebär att detta magnetfält typiskt får en varaktighet på några minuter. Praktiska mätningar som genomförts visar att så är fallet, se Ivarsson och Hasselgren (1993). När tåget har lämnat denna sugtransformatorsektion går framströmmen i kontaktledningen och returströmmen i återledaren i normalfallet. Teori för magnetfält Den magnetiska källan måste ses som en sluten slinga. Det innebär att en strömgenomfluten ledare och dess återledare tillsammans ses som en magnetisk källa. I denna situation är den magnetiska källan varierande till sin karaktär beroende på var tåget befinner sig på spåret. Den mest kritiska situationen uppkommer då en ledare och dess återledare är som mest separerade geografiskt, dvs det är då det magnetiska fältet är

18 Yngve Hamnerius AB 14 som störst. Det uppkommer en stor "magnetisk dipol" då strömmen går i kontaktledningen och tillbaka i rälen och en mindre då strömmen går i återledaren. Om vi försummar markens inverkan och förutsätter att sugtransformatorn är ideal så kan summan av strömmarna i kontaktledning, återledare, räl och eventuella jordledare i ett snitt sägas vara noll. För en linjedipol i luft finns analytiska uttryck för magnetfältet i dess omgivning, se Smythe (1950). Med en geometri enligt figur 4.1 fås följande uttryck för magnetiska flödestätheten B: B x = µiy 2π (4.1) a 2 a 1 B y = - µi x a 2 2π a 2 x 1 2 a 2 a 1 (4.2) B a2 a 1 -I y x I a Figur 4.1. Geometri för tvärsnittet av en linjedipol (oändligt lång) som leder strömmen I. Positiv ström är definierad som gående ut ur planet. Fälten avtar med avståndet både uppåt och åt sidorna. De hus som kommer att ligga närmast spåret erhåller högst magnetfält. Beroende på var vi befinner oss och var loket befinner sig, får vi ett stort antal olika belastningsfall. För många belastningsfall blir strömbilden mer komplicerad, än i ovanstående beskrivning, med ström även i jordledare och i det andra spåret. Därför har ett datorprogram utvecklats för beräkningarna.

19 Yngve Hamnerius AB 15 Beräkningarna genomförs för fyra alternativ: En dubbelspår med c/c-avståndet 4,5 m. Två enkelspårstunnlar med c/c-avståndet 20 m mellan spåren, vid Landvetter flygplats. En dubbelspårstunnel med c/c-avståndet 4,5 m. Nollalternativ befintligt enkelspår, beräkningspunkt Hindås ca 36 km från Göteborg. Simuleringar har genomförts för de ovan beskrivna belastningsfallen. Beräkningarna har genomförts i en tvådimensionell modell som byggts upp i programmet Matlab. Strömmarna i samtliga ledare i beräkningssnittet ansätts enligt de tidigare redovisade strömberäkningarna och magnetfältsvektorerna från samtliga ledare i beräkningssnittet, beräknas genom vektorsummering i varje punkt längs beräkningslinjen. 6 Resultat av magnetfältsberäkningarna Simuleringarna av magnetfälten för de olika fallen, redovisas i avsnitten Vid dessa simuleringar har olika tågströmmar enligt tabell 1 använts. 6.1 Magnetfält vid dubbelspår på mark med c/c 4,5 m I detta avsnitt redovisas simuleringar av magnetfältet 1 m, över rälsöverkant, för markförlagt dubbelspår, med c/c avståndet 4,5 m mellan spåren. I figur 6.1 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen X2 (utan stopp) från tabell 1; 151 A, för strömfördelningen som redovisas i tabell 2.

20 Yngve Hamnerius AB 16 Figur 6.1. Beräknat magnetfält 1 m över mark, för dubbelspårsfallet c/c 4,5 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2-tåg), för strömfördelning enligt tabell 2. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. På avståndet 22 m (20 m från räls) är magnetfältet 0,48 µt och på avståndet 27 m (25 m från räls) är magnetfältet 0,30 µt för de tågfall som ger högst värde. I figur 6.2 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen X2 från tabell 1; 151 A, för strömfördelningen som redovisas i tabell 3.

21 Yngve Hamnerius AB 17 Figur 6.2. Beräknat magnetfält 1 m över mark, för dubbelspårsfallet c/c 4,5 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2-tåg), för strömfördelning enligt tabell 3. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. På avståndet 22 m (20 m från räls) är magnetfältet 0,56 µt och på avståndet 27 m (25 m från räls) är magnetfältet 0,35 µt för de tågfall som ger högst värde. I figur 6.3 redovisas magnetfältet från ett tåg som drar en ström på 81 A, vilket motsvarar ett Reginatåg, med strömfördelning enligt tabell 2.

22 Yngve Hamnerius AB 18 Figur 6.3. Beräknat magnetfält 1 m över mark, för dubbelspårsfallet c/c 4,5 m. Beräknat för en ström på 81 A (motsvarar Reginatåg), för strömfördelning enligt tabell 2. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. På avståndet 22 m (20 m från räls) är magnetfältet 0,26 µt och på avståndet 27 m (25 m från räls) är magnetfältet 0,17 µt för de tågfall som ger högst värde. I figur 6.4 redovisas magnetfältet från ett tåg som drar en ström på 81 A, vilket motsvarar ett Reginatåg, med strömfördelning enligt tabell 3.

23 Yngve Hamnerius AB 19 Figur 6.4. Beräknat magnetfält 1 m över mark, för dubbelspårsfallet c/c 4,5 m. Beräknat för en ström på 81 A (motsvarar Reginatåg), för strömfördelning enligt tabell 3. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. På avståndet 22 m (20 m från räls) är magnetfältet 0,30 µt och på avståndet 27 m (25 m från räls) är magnetfältet 0,19 µt för de tågfall som ger högst värde.

24 Yngve Hamnerius AB Magnetfält vid flygplatsterminal från två enkelspårstunnlar I detta avsnitt redovisas simuleringar av magnetfältet 1 m över mark i terminalbyggnaden Landvetter flygplats över bergtunnelstation (ca 26 km), tunneldjup mark till RÖK i tunneln 31 m. Beräknat för fallet med två enkelspårstunnlar med c/c avståndet 20 m mellan spåren. Figur 6.5. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med två enkelspårstunnlar c/c 20 m, i flygplatsterminal över tunnelstation (ca 26 km). Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2-tåg), strömmar från tabell 2. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. I figur 6.5 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen från tabell 1; 151 A (X2-tåg), med strömfördelningen enligt tabell 2.

25 Yngve Hamnerius AB 21 Figur 6.6. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med två enkelspårstunnlar c/c 20 m, i flygplatsterminal över tunnelstation (ca 26 km). Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2-tåg), strömmar från tabell 3. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. I figur 6.6 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen från tabell 1; 151 A (X2-tåg), med strömfördelningen enligt tabell 3. I figur 6.7 redovisas magnetfältet vid Landvetter från ett tåg som drar en ström på 81 A, vilket motsvarar ett Reginatåg.

26 Yngve Hamnerius AB 22 Figur 6.7. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med två enkelspårstunnlar c/c 20 m, i flygplatsterminal över tunnelstation (ca 26 km). Beräknat för en ström på 81 A (motsvarar Reginatåg), strömmar från tabell 2. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. Motsvarande beräkning för strömmarna enligt tabell 3 redovisas i figur 6.8.

27 Yngve Hamnerius AB 23 Figur 6.8. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med två enkelspårstunnlar c/c 20 m, i flygplatsterminal över tunnelstation (ca 26 km). Beräknat för en ström på 81 A (motsvarar Reginatåg), strömmar från tabell 3. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. 6.3 Magnetfält vid dubbelspårstunnel med c/c 4,5 m I detta avsnitt redovisas simuleringar av magnetfältet 1 m över mark vid dubbelspårstunnel, tunneldjup mark till RÖK i tunneln 20 m respektive 25 m. Tunneln är en dubbelspårstunnel med c/c avståndet 4,5 m mellan spåren. I figur 6.9 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen X2 (utan stopp) från tabell 1; 151 A, för strömfördelningen som redovisas i tabell 2 för djupet mark 20 m över RÖK och i figur 6.10 motsvarande magnetfält för djupet 25m.

28 Yngve Hamnerius AB 24 Figur 6.9. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en dubbelspårstunnel c/c 4,5 m, djup RÖK till mark 20 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2-tåg), strömmar från tabell 2. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan.

29 Yngve Hamnerius AB 25 Figur Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en dubbelspårstunnel c/c 4,5 m, djup RÖK till mark 25 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2- tåg), strömmar från tabell 2. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. För att inte tynga rapporten med allt för många figurer redovisar jag inte beräkningarna för Regina och X10 tåg då de enkelt kan fås från ovanstående figurer genom att skala de beräknade magnetfältsnivåerna mot tågströmmarna. I figur 6.11 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen X2 (utan stopp) från tabell 1; 151 A, för strömfördelningen som redovisas i tabell 3 för djupet mark 20 m över RÖK och i figur 6.12 motsvarande magnetfält för djupet 25m.

30 Yngve Hamnerius AB 26 Figur Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en dubbelspårstunnel c/c 4,5 m, djup RÖK till mark 20 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2- tåg), strömmar från tabell 3. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan.

31 Yngve Hamnerius AB 27 Figur Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en dubbelspårstunnel c/c 4,5 m, djup RÖK till mark 25 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2- tåg), strömmar från tabell 3. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. 6.4 Magnetfält från tågtrafik bortom sugtransformatorsektionen I detta avsnitt redovisas simuleringar av magnetfältet 1 m över mark för de olika fallen för tåg som befinner sig utanför den aktuella sugtransformatorsektionen. I dessa fall går det endast ström i kontaktledning och återledare. Hur mycket ström som kommer från Almedals respektive Sjömarkens matningsstationer varierar med var tågen befinner sig. Mitt på sträckan kommer halva tågströmmen att komma från vardera Almedals respektive Sjömarkens matningsstationer. Då vi främst är intresserade av årsmedelvärdena, se nästa avsnitt, kan vi använda denna tågposition för årsmedelvärdesberäkning-

32 Yngve Hamnerius AB 28 arna. Jag redovisar beräkningarna för X2-tågen, för övriga tåg erhålls motsvarande resultat, i proportion till respektive tågström. I figur 6.13 redovisas magnetfälten 1 m över mark för fallet med dubbelspår med c/c avståndet 4,5 m och ett X2-tåg mitt emellan Göteborg och Sjömarken. Figur Beräknat magnetfält 1 m över mark, för dubbelspårsfallet c/c 4,5 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2-tåg), som befinner sig mittemellan Göteborg och Sjömarken, samt utanför den sugtransformatorsektion där magnetfältet beräknas. Linjefärger: tåg på norra spåret blå, tåg på södra spåret röd. På avståndet 22 m (20 m från räls) är magnetfältet 0,14 µt och på avståndet 27 m (25 m från räls) är magnetfältet 0,09 µt för de tågfall som ger högst värde. I figur 6.14 redovisas magnetfälten 1 m över mark i terminalbyggnaden Landvetter flygplats över bergtunnelstation (ca 26 km), tunneldjup mark till RÖK i tunneln 31 m.

33 Yngve Hamnerius AB 29 Beräknat för fallet med två enkelspårstunnlar med c/c avståndet 20 m mellan spåren. Källa till fälten ett X2-tåg mitt emellan Göteborg och Sjömarken. Figur Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med två enkelspårstunnlar c/c 20 m, i flygplatsterminal över tunnelstation (ca 26 km). Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2-tåg) som befinner sig mitt emellan Göteborg och Sjömarken, samt utanför den sugtransformatorsektion där magnetfältet beräknas. Linjefärger: tåg på norra spåret blå, tåg på södra spåret röd. I figur 6.15 redovisas simuleringar av magnetfältet 1 m över mark vid dubbelspårstunnel, c/c avståndet 4,5 m mellan spåren och tunneldjup mark till RÖK i tunneln 20 m. I figur 6.16 redovisas motsvarande magnetfält för djupet 25m. Källa till fälten ett X2-tåg mitt emellan Göteborg och Sjömarken.

34 Yngve Hamnerius AB 30 Figur Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en dubbelspårstunnel c/c 4,5 m, djup RÖK till mark 20 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2- tåg) som befinner sig mitt emellan Göteborg och Sjömarken, samt utanför den sugtransformatorsektion där magnetfältet beräknas. Linjefärger: tåg på norra spåret blå, tåg på södra spåret röd.

35 Yngve Hamnerius AB 31 Figur Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en dubbelspårstunnel c/c 4,5 m, djup RÖK till mark 25 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2- tåg) som befinner sig mitt emellan Göteborg och Sjömarken, samt utanför den sugtransformatorsektion där magnetfältet beräknas. Linjefärger: tåg på norra spåret blå, tåg på södra spåret röd. 6.5 Magnetfält från tågtrafik på enkelspår (Nollalternativet) I detta avsnitt redovisas simuleringar av magnetfältet 1 m över rälsöverkant, för markförlagt enkelspår, (nollalternativet). I nollalternativet går trafiken på befintlig enkelspårssträckning. Som beräkningspunkt har valts Hindås, ca 36 km från Göteborg. Anledningen till valet av Hindås, är att detta är en punkt på banan som delvis kommer att ersättas av det planerade dubbelspåret. Delvis därför att all tågtrafik inte kommer att flytta till den nya sträckningen. Godstågstrafiken planeras att gå kvar på den befintliga banan, då den nya sträckningen kommer att ha större stigningar än vad som är möjligt för normala godståg. Problematiken med farligt gods medför också att sträckningen under Landvetter flygplatsterminal ej är lämplig för godståg.

36 Yngve Hamnerius AB 32 I enkelspårsfallet blir strömfördelningen bestämd av var på banan tåget befinner sig. I och med att det endast finns ett spår måste strömmarna gå i kontaktledning och räl, när tåget befinner sig inom sugtranformatorsektionen och i kontaktledning och återledare, när tåget är utanför sektionen. I Hindås är avtåndet till Göteborg ca 36 km och avståndet till Sjömarken är ca 31 km. Det innebär att ca 54 % av strömmen kommer att matas från närmaste matningspunkten (Sjömarken) och resterande 46 % från Almedal. I figur 6.17 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen, RC-lok (godståg utan stopp) från tabell 1; 206 A, för en observationspunkt strax öster om tåget. Figur Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en enkelspår på mark för befintligt spår vid Hindås. Beräknat för en ström på 206 A (motsvarar RClokdraget godståg) som befinner sig strax väster om beräkningspunkten, inom sugtransformatorsektionen. På avståndet 20 m från räls är magnetfältet 0,30 µt och på avståndet 25 m från räls är magnetfältet 0,19 µt.

37 Yngve Hamnerius AB 33 I figur 6.18 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen RC-lok (godståg utan stopp) från tabell 1; 206 A, för en observationspunkt utanför sugtransformatorsektionen, när tåget befinner sig mitt emellan Göteborg och Sjömarken. Figur Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en enkelspår på mark för befintligt spår vid Hindås. Beräknat för en ström på 206 A (motsvarar RClokdraget godståg) som befinner sig mitt emellan Göteborg och Sjömarken, utanför den sugtransformatorsektion där magnetfältet beräknas. På avståndet 20 m från räls är magnetfältet 0,15 µt och på avståndet 25 m från räls är magnetfältet 0,10 µt. Magnetfälten från övriga tåg ger magnetfältsvärden direkt proportionella mot dessa tågs strömförbrukning.

38 Yngve Hamnerius AB Årsmedelvärden för magnetfälten På sträckan Göteborg - Borås beräknar man att trafikmängden kommer att uppgå till 60 enkeltåg enligt utredningsalternativ UA1 och 120 tåg enligt utredningsalternativ UA2. I de föregående avsnitten har magnetfälten för olika tågalternativ beräknats. För att uppskatta årsmedelvärdena behövs också tiden olika tåg befinner sig på sträckan. Enligt utredningsalternativ UA1 är gångtiderna för X2-tågen 44 min inklusive ett uppehåll på mellanliggande station och för regionaltågen 53 minuter inklusive sex uppehåll på mellanliggande stationer. Här finns nog inlagt väntetider för mötande tåg, på de delar som i UA1 inte är dubbelspår, då restiderna enligt UA2, med utbyggt dubbelspår är 27 min för X2-tåg och 40 min för regionaltågen inklusive lika många uppehåll på mellanliggande stationer. Utgående från detta skulle jag uppskatta 40 min (2400 s) som ett medelvärde för den aktiva gångtiden, på sträckan efter den nu aktuella utbyggnaden. Detta skulle ge en medelhastighet, under aktiv gång, på 105 km/h. För nollalternativet genomförs beräkningen för 24 enkeltåg av Reginatyp, 12 enkeltåg av X2-typ samt 6 enkeltåg av godstågstyp. Gångtiden för X2-tågen är 57 minuter, utan annat uppehåll än för tågmöte och för regionaltågen 65 minuter, inklusive sex uppehåll på mellanliggande stationer. I analogi med ovanstående resonemang skulle jag uppskatta den aktiva medelgångtiden för persontågen till 53 minuter. På sträckan Varberg - Hamra tar det 72 % längre tid för godstågen, än Reginatågen att passera. Jag uppskattar därför den aktiva medelgångtiden för godstågen till 91 minuter för nollalternativet. Som framgår av magnetfältsberäkningarna, erhålls olika magnetfält när tåget befinner sig på olika delar av sugtransformatorersektionen, samt ett annat när tåget befinner sig utanför sektionen. Högst magnetfält erhålls när tågströmmen går mellan kontaktledning och räl. Detta inträffar typiskt, under halva sträckan av sugtransformatorersektion, där beräkningen sker. Övrig tid går huvuddelen av strömmen i kontaktledning och återledare. En sugtransformatorersektion är vanligen 5 km, vilket innebär att halva sträckan (2,5 km) passeras på 86 s med antagen aktiv medelhastighet för UA1. För medelmagnetfältsberäkningen antar jag därför att respektive tåg alstrar magnetfält enligt maxkurva för tågtypen och bantypen under denna tid (maxläge) och alstrar magnetfält enligt tåg utanför sugtransformatorersektionen de övriga delar av den aktiva tiden (fjärrläge), vilket blir 2310 s för UA1. Gångtiden har fördelats enligt tåg som har konstant hastighet. För ett tåg som startar från station blir naturligtvis tiden på startsträckan längre, men strömförbrukningen blir

39 Yngve Hamnerius AB 35 lägre på grund av lägre hastighet. Det innebär att dosen, uttryckt i µts, bör bli ganska rätt om både medelhastighet och medelström används. Jag har ingen uppgift om fördelningen mellan Regina och X10 tåg, vad avser regionaltågen. Reginatågen har något högre strömförbrukning, varför jag räknar som om alla regionaltåg var Reginatåg, för att inte underskatta magnetfältsbidraget. 1 X2 max X2 fjärr Regina X50 max Regina X50 fjärr Tabell 4. Magnetfältdos av olika tåg, 1 m över mark, vid dubbelspårs på mark, c/c 4,5 m. Data avser ett dygn och UA1. Totaldos Totaldos Tåg typ Magnetfältsläge 20 m avst 25 m avst Totaltid (s) Dos (µts) Dos (µts) Antal tåg (µts) (µts) 20 m avst 25 m avst Summa Medelmagnetfält 0,13 µt 0,08 µt För att beräkna dosen används data från magnetfältssimuleringarna. Maxvärdet 1 m över mark vid är ungefär 0,48 µt respektive 0,56 µt på avståndet 20 m och ungefär 0,30 µt respektive 0,35 µt på avståndet 25 m för X2-tåget (Figur 6.1 och 6.2). Jag väljer här medelvärdet. Motsvarande data för Reginatågen, erhålls från figurerna Magnetfältet för fjärrläget ges av figur 6.13, på avståndet 20 m är magnetfältet 0,14 µt när tåget är på samma sida som observationspunkten och 0,08 µt när tåget är på motsatt spår för X2-tåg. Jag använder här medelvärdet 0,11 µt eftersom lika många tåg går åt vardera hållet, för 25 m använder jag 0,07 µt. På motsvarande sätt beräknas dosen från Reginatågen. Dosen vid dubbelspår redovisas i Tabell 4. I tabell 5 redovisas motsvarande beräkning för fallet 1 m över mark vid Landvetter flygterminal (två enkelspårstunnlar med c/c 20 m och djup RÖK 31 m under mark). Beräkningen bygger på figurerna samt Tabell 5. Magnetfältdos av olika tåg 1 m över mark vid Landvetter flygterminal (två enkelspårstunnlar med c/c 20 m och djup RÖK 31 m under mark). Data avser ett dygn och UA1. Totaldos Tåg typ Magnetfälts- Totaltid (s) Dos (µts) Antal tåg

40 Yngve Hamnerius AB 36 läge (µts) 1 X2 max X2 fjärr Regina X50 max Regina X50 fjärr Summa 6116 Medelmagnetfält 0,07 I tabell 6 redovisas motsvarande beräkning, för fallet 1 m över mark en dubbelspårstunnel med c/c 4,5 m och djup RÖK 20 m respektive 25 m under mark. Beräkningen bygger på figurerna samt Tabell 6. Magnetfältdos av olika tåg 1 m över mark vid dubbelspårstunnel, c/c 4,5 m. Data avser ett dygn och UA1. Tåg typ Totaltid (s) Dos (µts) 20 m djup Dos (µts) 25 m djup Antal tåg Totaldos (µts) 20 m djup Totaldos (µts) 25 m djup 1 X2 max X2 fjärr Regina X50 max Regina X50 fjärr Summa Magnetfältsläge Medelmagnetfält 0,22 µt 0,13µT I tabell 7 redovisas motsvarande beräkning för nollalternativet, dvs fallet 1 m över mark, för enkelspår på mark, beräknat för Hindås, ca 36 km från Göteborg. Trafikering bygger på nollalternativet och inkluderar även godståg. Beräkningen bygger på figurerna Observera att de aktiva gångtiderna är längre för nollalternativet jämfört med UA1.

41 Yngve Hamnerius AB 37 Tabell 7. Magnetfältdos av olika tåg 1 m över mark för nollalternativet, dvs fallet 1 m över mark för enkelspårs på mark beräknat för Hindås, ca 36 km från Göteborg. Data avser ett dygn och nollalternativets trafik och hastigheter. Tåg typ Magnetfältsläge Totaltid (s) Dos (µts) Dos (µts) 20 m avstånd 25 m avstånd Antal tåg Totaldos (µts) 20 m avstånd 1 X2 max X2 fjärr Regina X50 max Regina X50 fjärr RC max RC fjärr Summa Totaldos (µts) 25 m avstånd Medelmagnetfält 0,19 µt 0,13µT 7 Diskussion Banans exakta läge och elanläggningar är ännu ej fastlagda, vilket innebär att man inte kan beräkna fälten vid en viss position, som ett hus. Däremot kan man få en god ungefärlig uppfattning av typiska årsmedelvärden för magnetfältet på olika avstånd från spåret. Beräkningarna är genomförda för realistiska belastningsfall vid trafik med samtliga förekommande tågtyper. Det innebär att de redovisade magnetfältsnivåerna simulerar den verkliga tågtrafiken. De olika figurerna illustrerar vilka momentanvärden på magnetfältet som kan förväntas vid passage av ett tåg. Som framgår av simuleringarna varierar momentanvärdena kraftigt med avståndet. På avstånd över m blir bidraget av ett tåg vanligtvis under 1 µt. De samanlagda effekten av flera tåg blir naturligtvis högre. I flera liknande utredningar har man haft en ambition att begränsa årsmedelvärdet av magnetfältet till max 0,2 µt. Jag har i avsnitt 6.5 försökt uppskatta årsmedelvärdena för fyra olika typfall.

42 Yngve Hamnerius AB 38 1) Årsmedelvärdet av magnetfälten 1 m över mark, vid dubbelspår på mark, med c/c 4,5 m, uppskattas till ca 0,13 µt på 20 m avstånd och ca 0,08 µt på 25 m avstånd för UA1. 2) Årsmedelvärdet av magnetfälten 1 m över mark, vid Landvetter flygplats, när tåget går i två enkelspårstunnlar 31 m under mark, med c/c 20 m, uppskattas till ca 0,07 µt för UA1. 3) Årsmedelvärdet av magnetfälten 1 m över mark, vid dubbelspårstunnlar, med c/c 4,5 m, uppskattas till ca 0,22 µt för fallet när rälsen ligger 20 m djupt under marken och ca 0,13 µt för 25 m djup, för UA1. 4) Årsmedelvärdet av magnetfälten 1 m över mark, vid enkelspår på mark, uppskattas till ca 0,19 µt på 20 m avstånd och ca 0,13 µt på 25 m avstånd för nollalternativet. För samtliga fall, utom dubbelspårstunnel med rälsöverkant 20 m under mark, ligger årsmedelvärdena under 0,2 µt. Utredningsalternativ UA2 innebär ungefär fördubblad trafik, vilket medför i stort sett fördubblade årsmedelvärden. Om ambitionen är att klara 0,2 µt för detta trafikalternativ bör avståndet till banan vara 25 m i sidled och något mer i höjdled. Eftersom alla data för banans dragning och elsystem inte är fastlagda måste dessa värden tas med viss försiktighet. När mer data finns tillgängliga bör man genomföra platsspecifika beräkningar för de fall hus mm kommer att ligga nära spåret. Observera den avståndsgräns på m för årsmedelvärdet 0,2 µt som simuleringarna visar, gäller för Banverkets standardbyggsätt. Skulle det visa sig att man någonstans måste dra banan närmare hus, än ovannämnda avstånd, kan man användas sig av speciella lösningar avseende sugtranformatorplaceringar och förbigångsmatning, som innebär att årsmedelvärdena kan reduceras betydligt, jämfört med de här redovisade simuleringarna. Övriga kraftanläggningar vid 50 Hz för fläktar, belysning mm i tunneln I tunnlar kommer det att finnas kraftanläggningar för 50 Hz spänning för matning av fläktar belysning mm. Det kan tänkas att det placeras ett högspänningsställverk i nå-