Infrastruktur för effektivare godstransporter på järnväg

Transkript

1 Effektiva tågsystem för godstransporter - Underlagsrapport - Infrastruktur för effektivare godstransporter på järnväg Rapport 0506F Gerard James Järnvägsgruppen KTH Avd för brobyggnad

2 8 Kapitelnamn 2 1 Infrastruktur för effektivare godstransporter på järnväg Detta kapitel förutsätter att godsvagnar lastade till de tyngre tillåtna axellasterna av 25 ton och mera, transporterar lågvärdigt gods där hastigheten är begränsad. När tåghastigheten kommer upp i högre hastigheter, över ca. 160 km/h, uppstår betydande dynamiska effekter som måste beaktas separat. Detta gäller både för broar samt geoteknik. När det gäller höghastighetgodståg förutsätts högvärdigt gods och att dessa kan betraktas som persontåg eftersom vikt inte är den avgörande faktorn i detta sammanhang. 1.1 Broars förmåga att klara högre laster Inledning Arbetet med uppklassning av befintliga broar till högre tillåtna axellaster och linjelaster har pågått från Banverkets sida de senaste åren, och det är ingen liten uppgift. Broarna som finns på det svenska järnvägsnätet är byggda efter olika normer och därmed byggda för att tåla olika dimensionerande laster. Ibland kan man på en och samma sträcka hitta broar som är byggda för relativt lätta laster blandat med broar dimensionerade för högre laster 1. Exempel på olika lastmodeller kan observeras i Figur 1 som är för byggnormen från Från diagrammet ser man att den tyngsta lastmodellen är Lastmodell A sedan B och sist C. Under hela 1900 talet har byggnormerna och därmed de dimensionerande trafiklasterna uppdaterats och förändrats. Tillverkningsprocessen av byggmaterial har också ändrats under 1900-talet och därmed material egenskaper, speciellt för stål. Även byggprocessen och byggmetoder har ändrats, t.ex. använder man svetsade förband istället för nitade för stålkonstruktioner. Många av de äldre broarna har redan uttjänat sin livslängd och utmattning av dem måste beaktas. Problemet är förstås att den svagaste länken d.v.s. den svagaste bron bestämmer sträckans tillåtna axellast. Figur 2 visar det karakteristiska momentet i mitten för fritt upplagda balkar inklusive dynamisk förstoringsfaktor för några av de olika normerna. Som syns från detta diagram är skillnaderna inte så stora för broar med spännvidd mindre än ca. 15 meter. Trafik last- 1 Paulsson, B., Kellner, H. och Öström, L. (1998). Increasing axle loads on railway bridges. Stahlbau, 67: pp Heft 8.

3 8 Kapitelnamn 3 modellen är något större för jämfört med för Lastmodell A från ger ungefär samma moment som 1970 års normlast upp till spännvidder av ca. 15 meter. Men det ska påpekas att säkerhetsfaktorerna är olika för de olika normerna och direkt jämförelse är missvisande, dock kan det ge en fingervisning. Lastmodell A från 1940 är den tyngre av två lastmodellerna från detta årtal, så att många broar kan har byggts för den lättare trafiklasten, Lastmodell B. Load Model A. Locomotive with 20 tonnes axle weight Locomotive 95t 11.6 Tender 54t 6.6 Locomotive 95t 11.6 Tender 54t 6.6 Ore wagons 60t each t 20t 20t 20t 20t 18t 18t 18t 15t 20t20t 20t 20t 18t 18t 18t 20t 20t 20t 20t 20t 20t Load Model B. Locomotive with 18 tonnes axle weight Locomotive 85t 11.3 Tender 48t 6.4 Locomotive 85t 11.3 Tender 48 t 6.4 Loaded wagons 28t t 18t18t 18t 18t 16t 16t 16t 13t 18t18t 18t 18t 16t 16t 16t 14t 14t 14t 14t Load Model C. Locomotive with 14 tonnes axle weight Locomotive 63t 10.6 Tender 36t 6.3 Locomotive 63t 10.6 Tender 36t 6.3 Loaded wagons 28t t 14t14t 14t 14t 12t 12t 12t 7t 14t14t 14t 14t 12t 12t 12t 14t 14t 14t 14t Figur 1 Olika tåglastmodeller enligt byggnormen från Broar efter samma sträcka kunde vara dimensionerade efter olika krav och därmed efter olika lastmodeller. 2 Kommunikationsdepartementet. (1961). Statliga belastningsbestämmelser av år 1960 för byggnadsverk. 3 Kommunikationsdepartementet. (1948). Normalbestämmelser för järnkonstruktioner till byggnadsverk.

4 8 Kapitelnamn 4 Moment i fält mitt UIC71/ SW2 (1970) Lastmodell F (1960) Lastmodell A (1940) Lastmodell A (1900) Spann [m] Figur 2 Det karakteristiska momentet i mittfältet inklusive dynamisk förstoringsfaktor som funktion av spännvidden för en fritt upplagd bro. Diagrammet visas för olika lastmodeller och deras approximativa giltighetstid Bronormer Bronormer är allmänt konservativa, när en kommitté bestämmer byggregler finns det många obekanta som måste täckas inom ramen för normen. Var det ska byggas, trafikens utseende på den tänkta sträckan, trafikens utveckling under de närmaste 100 åren som är den ungefärliga dimensionerande livslängden för en bro, kvalité på byggarbetet etc. Denna konservatism har försvarats med rätta i att det är relativt billigt att öka bärförmågan vid projekteringsstadiet. En studie 4 har visat att för en ökad investeringskostnad av 3-5 % kan man öka brons bärförmåga med approximativt 20 %. Vid bestämning av en befintlig bros bärförmåga är många av dessa obekanta nu kända. Egentyngd kan beräknas mer exakt eftersom vi kan mäta den faktiska tjockleken på balkar och komponenter. Kunskap om de aktuella materialegenskaperna kan ökas genom provtagning från själva bron. Alla dessa tekniker är välkända och har använts vid uppgradering av befintliga broar. Dessutom kan lasterna också vara mer kända på en befintlig bro. Mätningar av de aktuella axellasterna kan utföras och data därifrån användas i en analys av trafiklasterna på broarna. Detta har i flera länder gjorts med framgång vid uppgradering av, för det mesta, vägbroar, men har bara använts i små utsträckningen på järnvägsbroar. Detta kan vara 4 Fila, R. (1996). European loading scheme for railway bridges, technical and economic aspects. In World Congress on Railway Research Conference, pp , Colorado Sprongs, USA.

5 8 Kapitelnamn 5 p.g.a. en felaktig uppfattning att lasterna är välkända inom järnvägsbranschen och att överlastning inte förekommer Dynamisk Förstoringsfaktor Den dynamiska förstoringsfaktorn, för tåglast på en bro, är den faktor som ökar den statiska påkänningen på en bro för att beakta effekterna av tågets hastighet. Storleken på faktorn beror på många parametrar som längd på bron, brons dämpning, hastigheten på tåget, axelavstånd, ojämnheter på rälsen m.m. Under 1900-talets har det skett många förändringar både på fordon och på spårunderhåll och -kvalité, som kan vara till nytta. Ånglok gav upphov till extra dynamiska påkänningar p.g.a. så kallade hammer blows som förstås inte finns på nya el- och diesellok. Spårens kvalité har ändrats från skarvad till hel svetsad räls och metoderna för att rikta rälsen har också förbättras avsevärt. Detta har medfört att dynamiskt tillskott p.g.a. rälsojämnheter med stor sannolikhet har minskat. De rälsojämnheter som har använts i rapporterna från European Rail and Research Institute (ERRI) har varit 1 mm på 1 m eller 3 mm på 3 m för ett spår av bra standard och ska representera dåligt kompakterad ballast under en sliper. Hur dessa värden relaterar till modern spårkvalité verkar inte diskuteras, men används bara i jämförande ändamål till tidigare ERRI rapporter. Mycket lite forskning har gjorts i området och i flera av ERRIs rapporter har det konstaterats att de nuvarande dimensioneringsreglerna möjligen överskattar det dynamiska tillskottet p.g.a. rälsojämnheter 5. Detta är av betydelse när man utvärderar befintliga konstruktioner speciellt på broar med kort spännvidd där denna effekt har störst betydelse. De nuvarande dimensioneringsreglerna är mestadels baserade på teoretiska studier och mycket lite fältförsök har utförts på detta område. De försök som har gjorts tyder på att dimensioneringsreglerna för den dynamiska faktorn allmänt överskattar dess värde. En serie av fältmätningar genomfördes i USA på 60-talets av den dynamiska förstoringsfaktorn på järnvägsbroar. Ca.1800 överfarter registrerades på 37 olika typer av broar. Projektet var gjort för American Association of Railroads (AAR) och publicerade i rapporter från American Railway Engineering Association (AREA). Resultat av dessa försök har rapporterats i flera artiklar och skrifter se t.ex. 6, 7, 8 Mätmetoderna är antagligen gammaldags och kan innehålla många fel, men det saknas nyare publicerade mätresultat som är baserade på en sådan omfattande studie. Figur 3 visar resultaten av denna studie för fallet av en 18 meter fritt upplagd bro. En jämförelse av denna studie med en motsvarande från UIC som resulterade i en UIC leaflet 9, visar bra överensstämmelse med 95 % fraktilen för en bro med ballast från den amerikanska studien. En doktors avhandling 7 använder sig av resultat från denna studie vid simulering av lasteffekter från tåg där den dynamiska förstoringsfaktorn inkluderas genom Monte-Carlo simulering. Denna teknik kan möjligen användas vid eventuella liknande studie där man bedömer bärigheten hos järnvägsbroar i Sverige. 5 Specialists Committee D 221 (1999), RP5. Numerical investigation of the effect of track irregularities at bridge resonance. Technical Report, European Rail and Research Institute (ERRI), Utrecht. Rail bridges for speeds > 200 km/h. 6 Byers,W. (1970). Impact from Railway Loading on Steel Girder Spans, Journal of the Structural division, ASCE, Vol.96: pp Tobias, D. (1994). A Method for the Fatigue Evaluation of Riveted Steel Girder Railway Bridges. PhD. Thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign. 8 Tobias, D. and Foutch, D. (1997). Reliability-Based Method for Fatigue Evaluation of Railway Bridges. Journal of Bridge Engineering, May, pp

6 8 Kapitelnamn 6 Figur 3 Dynamisk förstoringsfaktor som funktion av hastigheten från mätningar i USA på broar med och utan ballast tillsammans med faktorn enligt UIC 9 för en 18 meter fritt upplagd bro. UIC reglar följer den 95 % konfidensintervall för en bro med ballast från den USA baserade studien. Mycket av Europas forskning på detta område har koncentrerats på hög hastighetståg och lite har gjorts för godståg. Därmed finns ett forskningsbehov inom området där man använder modeller baserade på typiska axelavstånd, hastigheter och löpverk för godsvagnar. Helst ska fältmätningar göras för att verifiera några teoretiska studier. Nya boggier och löpverk har visat sig ha bra egenskaper beträffande dynamiska effekter på rälsnivå och de dynamiska påkänningarna i rälsen från ett sådant löpverk med en axellast på 30 ton har kunnat jämföras och var till och med lägre än påkänningar från en äldre typ av löpverk med en axellast på 22,5 ton 10. Emellertid gäller detta bara på rälsnivå och de dynamiska påkänningarna i en bro är inte nödvändigtvis mindre med de nya boggierna. Detta beror på att den dynamiska effekten i en bro är ett komplicerat förhållande mellan tågets hastighet, axel följd, brons dynamiska egenskaper m.m. I flera rapporter har det visat sig att tågets fjädringsegenskaper är av mindre betydelse. Dock kan design av nya vagnar som inkluderar dessa nya fjädringar i kombination med ett axelavstånd som ger upphov till samma eller mindre vikt per meter än dagens vagnar vara intressanta. Sådana vagnar hade tagits fram som en idé från TGOJ i kombination med ABC-NACO. De kallade systemet MP 2000 och det borde vara ett intressant alternativ även ur en bros perspektiv. Konceptet har drivits fram, fast av andra aktörer, i form av en timmervagn som använder en singelaxel baserad på ABC-NACOs Unitruck löpverk (numera ägd av Powell Duffryn). Idén med dessa vagnar var att i stället för boggier ha flera enskilda axlar som var utspridda för att därmed undvika flera koncentrerade axlar på korta avstånd, vilket är fördelaktig även från en bros synpunkt. Ett möjligt problem kan däremot förekomma om axelavstånden är sådana som kan sätta igång egensvängningar hos broarna, men detta skulle kunna studeras och de nya föreslagna vagnarna utgör en intressant utveckling som borde undersökas mera ingående. 9 UIC. (1979). Leaflet UIC 776-1R. Loads to be considered in the design of railway bridges. Teknisk rapport, International Union of Railways. 10 Abbot, J. Heavier loads with less track wear, European Rail Review (1999), Vol. 5, nr. 2.

7 8 Kapitelnamn 7 De låga vertikala dynamiska påkänningarna från dessa nya mjuka löpverk borde också vara gynnsamma för broar med små spännvidder där en stor del av den dynamiska förstoringsfaktorn uppkommer p.g.a. rälsojämnheter. Detta borde även vara fallet för tvärbalkar i broar, även i de fall där sliprarna är fästade direkt på den bärande konstruktionen. Antal spänningscyklar i längsgående balkar kanske också ökar vilket är ogynnsamt vid utmattning, men blir antagligen på en lägre nivå som är gynnsam. Utmattningseffekter på broar borde därmed studeras men behöver inte vara ett problem. Allmänt kan man säga att för längre spannvidd broar är största tillåtna vikt per meter mest avgörande medan för kortare spann broar är påverkan av individuella axlar och boggier av stor betydelse. Modern forskning, se t.ex. 11 visar också att regler i normer för hänsynstagande till risk för utmattning i betongkonstruktioner kan vara onödigt konservativa Överlast Analys av data från en mätstation belägen nära Hallsberg visar att överlastning av godsvagnar förekommer 12. På en fyra månaders period var drygt 9100 av de över axlarna större än den tillåtna på 22,5 ton. I några av de värsta fallen var axeltrycket ca. 30 ton. Förekomsten av överlast måste beaktas vid dimensionering och är en osäkerhetsfaktor. Vägning av vagnar innan de trafikerar det svenska järnvägsnätet skulle minska osäkerheten och möjligtvis leda till ökade tillåtna axellaster. Detta har gjorts med fördel t.ex. på Malmbanan där en säkerhetsanalys genomfördes 13 och lägre säkerhetskoefficienter var föreslagna på trafiklasterna, förutsatt att alla malmvagnar vägdes innan de trafikerade banorna. Överlast av en enskild axel eller boggi är av stor betydelse för broar med små spännvidder och antagligen även för sekundärbalkar. Den karakteristiska lasten för broar är vanligtvis definierad som den last som har en 2 % risk att den överskrids per år. Eller alternativt uttryckt, den karakteristiska lasten är den last som återkommer med i genomsnitt 50-års mellanrum. Om man antar att den karakteristiska trafiklasten på en järnvägsbro är starkt beroende av trycket från en enskild axel eller boggi, kommer den fördelningen som beskriver denna variation att ha stor påverkan på den karakteristiska lasten. Om man definierar det årliga maximala axeltrycket som en stokastisk variabel Y som har fördelningsfunktionen F Y (y) och att det enskilda axeltrycket beskrivs av en stokastisk variabel X som har fördelningsfunktionen F X (x) då är förhållandet mellan dessa två fördelningar givet av: Y [ F ( x ] n F ( y) = ) (1) X där n är antal enskilda axlar per år. I ekvation (1) antas att observationerna i x är oberoende (inom en vagn är detta inte fallet). Det karakteristiska axeltrycket y k kan fås från (1) och är givet genom: y k 1 1 1/ n = F (0,98) = F (0,98 ) (2) Y X Siffran 0,98 kommer från (1-0,02) d.v.s. från definitionen av den karakteristiska lasten (2 % risk att den överskrids per år). 11 Johansson U., Sundquist H., Fatigue tests of reinforced concrete deck models, IABSE Symposium, Melbourn James, G. Analysis of Traffic Load Effects on Railway Bridges (2003), PhD. thesis, TRITA-BKN Bulletin Se bilaga till Nilsson, M., Ohlsson, U. and Elfgren, L. (1999). Partialkoefficienter för hållfasthet i betongbroar längs Malmbanan. Teknisk rapport 1999:03

8 8 Kapitelnamn 8 Karakteristik axellast /t N(22.5,2.5) N(22.5,1.0) Antal axlar per år x Karakteristik axellast /t N(22.5,2.5) N(22.5,1.0) Antal axlar per år Figur 4 Den karakteristiska axellasten som funktion av antal axlar per år under antagandet att den ursprungliga fördelningen av trycket från en enskild axel kan beskrivas av en normal fördelning N(µ, σ). Båda diagrammen visar samma sak fast den nedre har en log skala i x - led. I det ena fallet har det antagits att fördelningen för en enskild axel är en normalfördelning med medelvärdet 22,5 t och en standardavvikelse på 2,5 t medan i det andra fallet har standardavvikelsen minskat till 1,0 t. Man ser från diagrammen att antal axlar per år är av mindre betydelse i att det snabbt öka för att sedan öka relativt långsamt. Axeltryckets antagna spridning är däremot av stor betydelse vid beräkning av den karakteristiska lasten. Vägning av vagnar skulle därför minska osäkerheten och leda till minskade partialkoefficienter. Figur 4 visar den beräknade karakteristiska lasten för olika antaganden av den enskilda axelfördelningen och för olika antal axlar per år som trafikerar en viss sträcka. I båda fallen är det antaget att variationen av en enskild axel kan beskrivas som normalfördelad med medel värdet, µ = 22,5 t och i det ena fallet med en standardavvikelse, σ = 2,5 t och i det andra fallet en mindre variation med σ = 1,0 t. Man ser från diagrammen att spridningen av axeltrycket har stor betydelse när man ska räkna fram den karakteristiska lasten. Med ökad kunskap och ökad kontroll av de verkliga axellasterna på broar och banor finns det en möjlighet att minska osäkerheten i trafiklasterna på broar och banor. Vägning av vagnar skulle ge ett närmast deterministisk värde på axellasten med kvarstående osäkerhet av lasteffekten som huvudsakligen härstammar från den dynamiska förstoringsfaktorn, axel avstånd och modellosäkerhet Trafiklaster på svenska järnvägsbroar Som kommenterats tidigare är det möjligt att uppgradera en bro för högre tillåtna axellaster genom en ökad kunskap av de verkliga trafiklasterna. På vägbrosidan har det använts trafikdata från s.k. Weigh-in-Motion (WIM) mätningar för att kunna räkna fram en förnyad karakteristisk trafiklast eller för att kalibrera trafiklasterna eller säkerhets-

9 8 Kapitelnamn 9 faktorerna från de relevanta bronormerna. De förnyade lasterna är specifika för en viss bro med mätningar gjorda nära självaste bron eller är mera anknutna till en region eller en sträcka. Sådana tekniker har haft begränsad användning inom järnvägsbranschen. Det finns mätstationer i Banverkets ägo som har använts för att kunna öka kunskaperna om verkliga axeltryck och verklig tågsammansättning 12. En mätstation belägen nära Hallsberg avsedd för att kunna upptäcka hjulplattor ger också information om axellaster, tåghastighet och lok- och vagn- typer som passerar mätstationen. Trots ganska höga enskilda axel- eller boggi- laster, har simulering av de mätta tågens passage över en bro visat relativt låga mitt-fält moment jämfört med lasterna från bronormens 14 UIC 71 lastmodell. Figur 5 visar ett histogram med resultat av simuleringar baserade på 4 månader av mätdata som har använts som grund för ingångsdata till simuleringen. Som man kan observera från figuren är mittfältmomentet som högst bara 78 % av det motsvarande mitt fält moment man får av att applicera UIC 71 lastmodellen. Liknande resultat erhålls för broar med större spännvidd medan något högre moment fås för broar med mindre spännvidd. Den karakteristiska trafiklasten ska representera den last som, i genomsnitt, återkommer vart 50 år och därefter den såkallade 50 års lasten. Histogrammet är baserat på det dagliga maximala momentet fast extrapolering förbi tillgängliga data med hjälp av extremvärdesteori ger, förutom för den minsta studerade spännvidden av 4 meter, lägre värden än den från UIC 71 lastmodellen. Det är också av intresse att notera att spridning av de beräknade lasteffekterna är liten, vilket är av betydelse när man räknar fram sannolikheten att en stor trafiklast ska inträffa GEV Gumbel M/M UIC71Φ Figur 5 Histogram av den dagliga maximala momentkvoten från simulerad trafik på en 10 meter fritt upplagd bro. Resultaten är baserade på 4 månader av kontinuerliga mätningar av verklig tågtrafik och verkliga axeltryck. De högsta simulerade dynamiska momenten under tiden var bara 78 % av den från UIC 71 lastmodellen 14 Banverket. BV BRO, Banverkets ändringar och tillägg till Vägverkets BRO 94. Utgåva 4. Banverkets kopieringscentralen, Borlänge.

10 8 Kapitelnamn 10 inklusive dynamisk förstoringsfaktor. Resultaten har anpassats till extremvärdesfördelningar, Gumbel fördelningen och Generalised Extreme Value fördelningen (GEV). Tabell 1visar de erhållna 50-års lasterna för trafiken som en bråkdel av lasteffekten från de olika studerade lastmodellerna för olika spännvidder. Som man ser från tabellen är det broar med små spännvidder som har mest svårt att klara en tänkt ökning till 25 ton tillåten axellast (förhållandet är större än ett). Broar dimensionerade till Lastmodell A från 1940 ligger för det mesta precis på gränsen till ett och skulle därför antagligen tåla en ökning till 25 ton förutsatt att spännvidden är 8 meter eller större. Lastmodell A från 1901 verkar, från detta betraktelsesätt, svår att räkna hem och detsamma gäller samtliga 4 meters broar. Det sistnämnda kan vara på grund av att ett högt värde var antaget för den dynamiska effekten av rälsojämnheter för småspannbroar. Dock, var det också beroende på effekten av, enlig mätdata, överlastade boggier och axlar.

11 8 Kapitelnamn 11 Tabell 1 Beräknad 50-års lasteffekt (momentet i spannmitt) satt i förhållande till lasteffekt från lastmodellen UIC71/SW2 för de studerade spännvidderna. Hänsyn har tagits till en tänkt ökad tillåten axellast på 25 ton och siffrorna inkluderar dynamisk förstoringsfaktor. Tabellen presenterar data för några av de olika lastmodellerna från en del av 1900-talets normer. En faktor större än ett är på den osäkra sidan. Trafik lastmodell och approximativt årtal Spann L 1970 UIC71/SW Lastmodell F 1940 Lastmodell A 1901 Lastmodell A 4 1,3047 1,1637 1,3156 1, ,9916 0,8212 1,0388 1, ,9416 0,7540 0,9962 1, ,7986 0,6203 0,8671 1, ,8289 0,7507 1,1162 1, ,6854 0,6061 0,9499 1,1497 Det finns vissa problem med mätstationen i Hallsberg i att den inte har kalibrerats nyligen och därmed kan man ifrågasätta noggrannheten hos data. Men försök till kalibrering tyder på att oväntat höga värden kan fås och därmed överskattar man troligen dessa extrema värden som sedan används i analys och därmed erhåller man en konservativ skattning av de extrema lasterna. Dock är 4 månaders trafik en relativt liten tid jämfört med extrapolering till 50 år och därmed introducerar man osäkerhet i skattningen. Det skulle vara önskvärt att kalibrera denna station och göra en ny analys av resulterande data. Det finns ordentliga WIM stationer på Malmbanan, dock kan data från dessa stationer inte beskrivas som representativa för det svenska järnvägsnätet och är därmed av begränsat intresse vad gäller vanlig trafik. En enkel tillförlitlighetsanalys i brottgränstillstånd har gjorts där man använder resultat av uppmätta axellaster 12. Detta gav liknande resultat som en betraktelse enbart av 50 års laster, nämligen att kort spann broar av 4 meter och broar dimensionerade till byggnormen från 1901 var svåra att räkna hem. Medan broarna byggda till Last modell F 2 tålde en tänkt ökning av tillåtna axellaster, åtminstone för vanligt förekommande 2- och 4-axliga vagnar. Studier visade att i vissa fall en ökning även till 27,5 och 30 ton var genomförbara. Även broar byggda efter Lastmodell A från ungefär 1940 visade sig tåla en ökning till 25 ton om man är beredd att acceptera ett lägre säkerhetsindex av 3.7. Ett målsäkerhetsindex av 3.7 rekommenderas av The Joint Committee of Structural Safety 15 när den relativa kostnaden för att öka säkerheten är hög samtidigt som konsekvensen av ett brott är också hög, vilket gäller utifall man är tvungen att förstärka en existerande bro. Studien har bara betraktat brottgränstillståndet och en fortsatt analys av bruksgränstillstånd krävs. Av speciellt intresse är utmattning av broar till följd av de högre axellasterna. Emellertid är detta enkelt att inkludera i modellen beskriven i studien men kräver specifika data om aktuella brotvärsnitt och analyser kan vara tidskrävande. 15 Joint Committee of Structural Safety (2001). Probabilistic Model Code. Tillgänglig från World Wide Web : den 13:e augusti 2002.

12 8 Kapitelnamn 12 Egentligen är det inte enbart lasterna som ska betraktas, man borde ta hänsyn till de ursprungliga dimensioneringsreglerna för de olika normerna. Före 1970 talet var bronormerna baserade på den tillåtna påkänningsmetoden. I det normformatet hade man en enda säkerhetsfaktor som man använde för att reducerade materialparametrarna. Säkerhetsfaktorn var oberoende av typ av last och hur säkert man kunde fastställa lastens värde. Säkerhetsfaktorn var därmed relativt stor för att kunna omfatta flera olika lastfall och brott-typer. Ingen skillnad fanns mellan en bro som huvudsakligen skulle bära sin egentyngd (vilken kan fastställas ganska exakt) och en vars last huvudsakligen var en trafiklast (av vilken storleken är mer oviss). Detta borde innebära att broar med stor andel egentyngd som t.ex. betongbroar och broar med ballast borde ha extra kapacitet som kan utnyttjas förutsatt att tjockleken av betong eller ballast fastställs. I USA har man lyckats uppgradera sina järnvägsbroar till höga tillåtna axellaster och ända upp till omkring 33 ton. Liksom den situation som råder i Sverige var det de gamla ångloken som var dimensionerande för äldre järnvägsbroar. Men utan specifik information som gamla dokumentationer, gamla USA normer och gamla lastmodeller är det svårt att jämföra de två länderna. Trots detta skulle det vara intressant att försöka dra nytta av den amerikanska erfarenheten och göra en studie av deras gamla normer, deras lastmodeller, och deras dynamiska förstoringsfaktorer. Av speciellt intresse skulle vara deras rekommendationer angående vilka broar d.v.s. vilken lastmodell och bronorm som anses vara tillräcklig för att kunna tillåta en axellast på 33 ton. Det finns mängder av rapporter 16 skrivna av Transportation Technology Center, Inc i samband med Association of American Railroads (AAR) som behandlar diverse ämne inom järnvägsteknik och mycket har skrivits om effekt av ökade laster. Dessa rapporter är emellanåt väldigt dyra för icke-medlemmar av AAR. En begränsad jämförelse av litteratur från 30- talet från Sverige och USA visar att de amerikanska trafiklasterna redan då var betydligt högre än de svenska. I en studie gjord på 30-talet i USA som behandlar förstoringsfaktorn för järnvägsbroar finns tabeller med axellaster och axelavstånd för olika ånglok 17. För de inhemska ånglok avsedda för transportering av gods finns det många exempel på axeltryck på 28,4 ton. Ett sådant ånglok med beteckning H7-E hade 4 axlar på 28,4 ton var med ett avstånd mellan dem på 1,68 meter. Detta kan jämföras med den största av lastmodellerna från den svenska normen 18 av 1940 som hade ett axeltryck på 20 ton och 4 sådana axlar på ett avstånd på 1,5 meter som är betydligt lättare än det amerikanska loket. I rapporten 17 visas axeltryck på 32,7 ton fast det står att det gäller utländska lok och det är osäkert om de trafikerade det amerikanska nätet då. Estniska järnvägar ska tillåta ett lok med 30,5 ton axellaster att trafikera sina broar efter en studie gjord av amerikanska och ryska ingenjörer 19. Det är oklart från artikeln om denna ökning bara gäller detta lok eller trafiken allmänt. Skillnaden mellan att tillåta en axellastökning på enbart alla lok kontra all godstrafik är att i lokens fall är axellasterna väl kända och nära deterministiska, medan i fallet av trafik allmänt, blir variationen i de faktiska axellasterna mera osäker att fastställa. Den gamla tillåtna axellasten var 22,5 ton och innebar en rejäl ökning. Detta fall skulle också vara av intresse att följa och etablera de gamla normerna, lastmodellerna m.m. Det faktum att landet ligger nära 16 Se t.ex. den ( ). 17 Hunley, J. B. (1935). Impact in steel railway bridges of simple span. American Railway Engineering Association, Bulletin, Vol. 37, No. 380, Oktober 18 Kommunikationsdepartementet (1948). Normalbestämmelser för järnkonstruktioner till byggnadsverk. Statens offentliga utredningar 1938: Edward A. Burkhardt, (2002). Estonian Railways One Year Later. European Rail Review, Oktober, pp

13 8 Kapitelnamn 13 skulle underlätta en sådan studie. Försök till kontakt har tagits med den ansvarige amerikanska ingenjören, via Edward Burkhardt, men tyvärr utan resultat. 1.2 Kostnadseffektivare industrispår Järnvägsinspektionen är tillsynsmyndighet för godkännande av nya och ombyggda järnvägar. De tillämpar Banverkets handböcker och föreskrifter vad gäller godkännandet av nya och ombyggda spår och därmed är det dessa föreskrifter som är gällande. Dock saknas gällande regelverk för byggande av industrispår och det verkar vara praxis att referera till, i vissa fall, gamla banverksnormer och -skrifter Kostnader Allmänt Kostnaden för att bygga ett industrispår är starkt beroende av terräng- och markförhållanden. Generellt är det tämligen billigt att bygga i ett glesbygdsområde jämfört med ett tätortsområde. Det senare på grund av faktorer som dyrare marklösen, behov av bullerskydd för intilliggande bostadsområden, behov av att korsa hinder som vägar och andra järnvägar. Alla dessa möjliga faktorer driver upp kostnaden radikalt. Figur 6 visar variationer i kostnader för en dubbelspårs järnvägsbana av modern standard. I figuren visas exempel på kostnadsvariationer främst orsakade av ökad mängd konstbyggnader och av tilläggskostnader som uppstår p.g.a. marklösen, bullerskydd och liknade i tättbebyggda områden. Som framgår av figuren, kan kostnaderna mångdubblas vid mer komplicerade förhållanden. Medan de här siffrorna inte gäller för industrispår visar de åtminstone parametrar som kan vara kostnadsdrivande. För att undvika dessa höga kostnader krävs en flexibel linjeföring så att banan kan följa topografin och därmed kringgå behovet av dyra åtgärder som bergskärningar, konstbyggnader och tunnlar. Med linjeföring menas de horisontella och vertikala radierna och lutningarna hos en bana, d.v.s. banans vertikala och horisontella profil. Emellertid finns det vissa tekniska krav på linjeföring som begränsar dess flexibilitet. Industrispår Kostnader för att bygga ett enkelspårigt industrispår är under gynnsamma förhållanden c:a kr/m. Detta kan jämföras med ett elektrifierat enkelspårig bana av modern hög klass som kostar minst c:a kr/m också under gynnsamma förhållanden. Industrispår byggs ofta med begagnade material och tillgången till begagnade varor verkar vara relativt god. Detta kan förstås ändras och tillgång till billigt begagnat material kan vara beroende av regionala förhållanden. Ett praktexempel på ett industrispår är det som är byggt i Svenstavik. Tabell 2 visar kostnader för det nyligen byggda industrispåret, med en total längd av 7 km, vid Svenstavik i Bergs kommun. Kostnader i Tabell 2 inkluderar flera växlar och en plankorsning med riksväg 45. Om man bedömer kostnaden för växlar, plankorsning m.m. till c:a 7 MSEK får man en kostnad för själva banan per meter på ungefär 4000 SEK. Denna kostnad överensstämmer med den tidigare angivna.

14 8 Kapitelnamn 14 Bankostnad/m/KKr Markarbeten exkl. konstbyggnader Konstbyggnader Banöverbyggnad inkl. växlar El inkl. matning Signal och tele Maxvärde Minvärde Marklösen, bullerskydd, omläggn vägar, intrång m.m. Stationer och byggnader Administration Figur 6 Exempel på variation av kostnader för dubbelspårs järnvägsbana. Angivna maxvärden kan överskridas mångdubbelt och järnväg i tunnel kan t.ex. kosta uppåt kr/m och ändå mer för tunnlar i jord. Tabell 2 Finansiering av industrispår vid Svenstavik, totalt längd c:a 7 km. Finansiär Insats MSEK Bergs kommun 10,0 Staten 7,5 Arbetsmarknadsstöd 3,0 Inlandsbana AB 14,5 Totalt 35,0 Överbyggnaden är byggd med begagnat järnvägsmaterial och består av träslipers cc 600 mm, en 43 kg/m räls på den större delen av banan och 50 kg/m på en annan, den senare p.g.a. en stark lutning. Priset av en plankorsning med riksväg 45 var ungefär 1 MSEK, helbom, ljud- och ljussignaler. Det var ganska unikt att få lov att bygga en plankorsning med en riksväg till skillnad från en planskild korsning.

15 8 Kapitelnamn 15 Tabell 3 Exempel på kostnader för byggandet av ett enkelspårigt industrispår. Kostnaderna varierar starkt beroende på terräng, kvalité av åtgärd m.m. Kostnad Kr/m Överbyggnad (grus/makadam, begagnade 43 kg/m räl och begagnade sliprar) priset inkluderar ett visst enkelt markarbete Bullerplank Markförstärkning Buller- och vibrationsdämpande matta mellan ballast och terrass ca: 300 kr/m Liten okomplicerad bro Kostnad MKr Vägskyddsanläggning: plankorsning, signal ljud, ljus och halvbom 0,5-1,0 Anslutningsanläggning 0,3-5,0 Det kan nämnas t.ex. att det nybyggda industrispåret i Svenstavik har en maximal lutning på 27 promille, en största tillåtna hastighet på 30 km/h och en minsta horisontell radie på 160 m. Banan var i inledningsstadiet projekterad av Inlands Bana AB, (IBAB). Tabell 3 visar ungefärliga kostnader för byggandet av ett industrispår, siffrorna ska tolkas som mycket approximativa och kan variera starkt. Man ser från tabellen att själva kostnaden av överbanan (inklusive ett minimalt markarbete) är relativt billig medan åtgärder som markförstärkning, bergskärning och konstbyggande driver upp kostnaderna oerhört. Lite generellt kan man säga att alla dessa åtgärder kan förknippas med linjeföring och en stel linjeföring medför allmänt ökade behov av dessa dyrbara åtgärder. Med en mera flexibel linjeföring har man möjlighet att undvika sådana problem. Emellanåt har man vissa begränsningar på hur flexibel en bana får vara som är bestämd av den tillåtna spårgeometrin. Anslutningsväxlar och behov av plankorsningar kräver också stora investeringar och drift- och underhållkostnader på dessa anläggningar är betydande. Man kan köpa 75 m spår till samma kostnad som den enklaste anslutningsanläggningen (skyddsväxel plus anslutningsväxel). Några andra åtgärder som bullerplank, vibrationsdämpande mattor som möjligen behövs vid byggandet intill bostäder är också dyra åtgärder, fast det senare är kanske överkurs för ett industrispår. Ett bullerplank kostar lika mycket per meter som ett industrispårs överbyggnad, t.o.m. något mera Anslutning till statens spåranläggning En stor kostnadspost för en industrispårägare, förutom investerings- och underhållskostnad av själva industrispåret, är investerings och underhållskostnader för anslutning

16 8 Kapitelnamn 16 till statens (eller någon annans) spåranläggning. Banverket har en föreskrift 20 som beskriver det grundläggande regelverk som ska tillämpas vid avtal mellan Banverket och en industrispårägare. Till föreskriften kommer en bilaga 21 som innehåller de aktuella avgifterna för underhåll av olika typer av växlar samt ett underlag till dessa kostnader. Tabell 4 Drift- och underhållskostnader för olika typer av växlar, från 21. I vissa fall ska 100 % av dessa kostnader betalas, medan om växeln ingår i definitionen övrig järnväg (det kapillära bannät som förvaltas av Banverket) ska enbart 30 % betalas. Se 20 för olika typfall och deras tillhörande kostnadsförhållanden. Typ av växel Benämning Kostnad/år kkr Växel i huvudspår på linje med Sth > 95 km/h för tåg typ A Typ I 75 Skyddsväxel, sidotågspårsväxel, samt växel i huvudspår Typ II 50 på linje med Sth < 95 km/h för tåg typ A Sidospårsväxel utan signalanordning och elvärme Typ III 20 Kostnaderna är beräknade som en genomsnittskostnad för de olika växeltyperna och baseras på ett underlag från en av Banverkets Planeringsavdelnings rapporter. Kostnaderna ska därmed inte representera kostnader för en specifik växel, men för en medelväxel av samma typ med kostnadsbild tagen från drift- och underhållskostnader för hela den typen av växelsamling. Kostnaderna är dessutom ett medeltal baserat på uppgifter från flera års drift. En mera detaljerad bild av de olika kostnadsposterna kan fås från 21 och finns i en förkortad version i Tabell 5. Direkt anslutning till stomjärnväg Med stomjärnväg menas de spår och anläggningar som överfördes till Banverket när den bildades 1988, se 20. Från de olika typfallen av anslutning beskrivna i 20, verkar det som att om en industrispårägare är tvungen att ansluta sig direkt till ett huvudtågspår eller ett spår som ingår i stomjärnväg, ska han/hon betala en årlig brukaravgift som motsvarar 100 % av de kostnader som står i Tabell 4. Dessutom är det dessa typer av anslutningar som antagligen kräver en högre standard växel (Typ I eller II) i och med att det sannolikt anslutas till en bana av högre standard. 20 Banverket (2002). BVF 828 Anslutning till statens spåranläggningar och avgifter för nyttjande av övrig järnväg Grundläggande regelverk. 21 Banverket (2003). BVK Anslutning till statens spåranläggningar och avgifter för nyttjande av övrig järnväg Avgifter 2004.

17 8 Kapitelnamn 17 Tabell 5. Komponent uppdelning av drift och underhållskostnader angivna i Tabell 4, från 21. Kostnader per år och växel i kkr. Kostnadspost Växel Typ I Växel Typ II Växel Typ III Underhåll (underhåll med periodicitet < 1 år) 18,8 14,1 4,7 Snöröjning 10,0 8,0 3,0 Periodiskt underhåll (underhåll med periodicitet > 1 år): förenklat beräknad på utbyte av hela växeln 40,0 (25 år) 23,3 (30 år) 10,0 (30 år) (utbytesintervall anges inom parentes) Ta ur bruk och driftsättning 6,3 3,8 1,7 Totalkostnad/år/växel i kkr 75,0 49,2 19,4 Direkt anslutning till övrig järnväg Med övrig järnväg menas det kapillära bannät som förvaltas av Banverket. Om ett industrispår ansluter sig till ett spår som ingår i övrig järnväg ska 30 % av de årliga avgifterna angivna i tabellen betalas. En avgift ska betalas för alla växlar som används inom sin produktion. Detta enligt en regeringsproposition, 22 där det står att brukaravgifter för utnyttjandet av övrig järnväg ska motsvara 30 % av drift och underhållskostnader. Om flera användare ska nyttja samma anläggning, t.ex. en växel, ska den totala avgiften motsvara 30 % av de årliga drift- och underhållsavgifterna angivna i Tabell 4. Det är oklart om avgiften delas efter antal operatörer eller efter grad av användning. Direkt anslutning till industristamspår Med industristamspår menas ett industrispår som sammanbinder ett industriområde, med ett eller flera industrispår, till statens spår. Vanligtvis är ett industristamspår ägt av kommunen. I det fall att ett industrispår ansluter sig till ett industristamspår ska en avgift på 100 % av de angivna i Tabell 4 betalas till industristamspårsägaren. Ny anslutningspunkt Om det inte finns en befintlig anläggning i form av växel och skyddsväxel kan en industrispårsägare vara tvungen att betala för en ny anläggning. I värsta fall kan en industrispårsägare vara tvungen att betala den fulla kostnaden för anläggningen, men det finns möjligheter att få ett statligt anläggningsbidrag. Dock finns det inga styrande regler över hur mycket bidrag som kan fås och det avgörs från fall till fall. Därefter ska det betalas en årlig avgift som ska täcka drift- och underhållskostnader som tas ut som 100 % eller 30 %, beroende på spårdefinitionen, av värdena enligt Tabell 4. Det kanske känns tungt för en industrispårägare som är tvungen att betala hela anläggningskostnaden själv för att sedan omedelbart börjar betala av nästa växel som kostnadspost 22 Regeringens proposition 1997/98:56. Transportpolitik för en hållbar utveckling.

18 8 Kapitelnamn 18 periodiskt underhåll tillsammans med ta ur bruk och driftsättning (se Tabell 5). Om det företag som har frågat efter växeln, å andra sidan, upphör med sin järnvägsverksamhet efter bara några få år är Banverket (eller den aktuella spårägaren) tvungen att betala drift- och underhållskostnader fram tills det att växeln är borttagen. Tiden för planeringen och byggandet av en anslutningspunkt kan ta ett par år, i synnerhet om man ska ansluta sig till ett huvudspår. Detta är antagligen oundvikligt men utgör ett hinder för en eventuell järnvägskund. Allmänna synpunkter och kommentarer Om ett företag är lyckligt lottad och har en verksamhet som kan anslutas eller redan är anslutet till det som är övrig järnväg är kostnadsbilden för godstransporter betydligt lättare än den som är belägen så att det enda alternativet är att ansluta sig till stamjärnväg. Samma fördelaktiga villkor gäller ett företag som är ansluten till ett industristamspår som i sin tur är ansluten till övrig järnväg. Detta kan vara ett bra sätt för kommunerna att styra de företag som ska transportera gods med järnväg genom att samla resurser till ett visst industriområde. Detta minskar dessutom antalet dyra och underhållskrävande växlar i huvudspåren. Detta sätt att hantera lokaliseringen av industrier och därmed även anslutningspunkter kan också vara fördelaktig vad gäller störning för omgivningen, t.ex. bostadsområden. Därmed kan dyrbara åtgärder undvikas som bullerplank, vibrationsdämpande mattor m.m. Det är emellertid knappast troligt att de som redan har byggt upp en fungerande verksamhet och nu vill välja att frakta med järnväg men är belägna på fel plats väljer att flytta företaget enbart för transportkedjans skull. Ett järnvägsalternativ som ansluter sig till stomjärnväg med sina höga anläggnings- och avgiftkostnader är troligen inget lättköpt alternativ. Att använda sig av containrar som ska omlastas till järnväg är inte alltid lämpligt, beroende på typ av verksamhet och typ av gods som ska fraktas. Om godset dessutom väl är lastat till en långtradare så fortsätter man ofta hela transportsträckan på väg. För ett stort företag med stora flöden är dessa utgifter möjliga att berättiga på ett företagsekonomiskt synsätt, men för mindre företag med mindre flöden kan dessa kostnader vara för höga att försvara och det enda alternativet är därmed vägtransport. Vägtransporter är förstås inte belagda med anslutningsavgifter till vägnätet i det att deras anslutningspunkter är tämligen billiga både att bygga och underhålla. Det är förstås ett dilemma för järnvägar som är tyngda med höga anläggningskostnader. Det skulle vara önsvärt att hitta en enkel och billig tekniskt lösning till anslutningspunkten som förslagsvis kan accepteras vid små flöden Spårgeometri Den tillåtna spårgeometrin, i stort, bestäms av tillåten hastighet, dragkraft, bromskraft samt total tågvikt. På industrispår, allmänt, tillåts en snävare linjeföring än på vanliga spår detta p.g.a. en minskad tillåten hastighet. Största tillåtna hastighet är ofta bara 30 à 40 km/h vilket medför att för en horisontalkurva är den minsta radien 180 m och i undantagsfall 150 m. Den största tillåtna lutningen beror på dragkraften hos loken men brukar ligga runt promille. Alltför snäva kurvor kan begränsa den typ av fordon som kan trafikera banan. Lutningsgraden begränsas även av bromskapacitet i relation till tågvikt.

19 8 Kapitelnamn 19 Tågmotståndet växer med växande stigningstal, växande tågvikt och växer också med avtagande kurvradie. Man ska vara medveten om att brantare lutningar och skarpa kurvor medför ökad driftskostnad och slitage på banan, men för små anläggningar, är dessa kostnader antagligen små jämfört med de initiala besparingarna för själva anläggningen. För banteknisk del i byggandet av ett industrispår gäller flera handböcker och föreskrifter, utgivna av Banverket 23, 24. Utgångspunkt i dessa skrifter är att i byggande av sidotågspår/sidospår m.h.t. geometri, eftersträvas att om möjligt uppfylla de krav som ställs på linjen och huvudtågspåret. Men i praktiken finns det många undantag för sidospår som är en direkt följd av den vanligt förekommande begränsningen av tillåten hastighet på linjen, typiskt km/h. Tabell 6 Geometriska nyckeltal för byggandet av sidospår V<40 km/h. Egenskap Gränsvärdet Undantag 1 Undantag 2 Min. radie horisontell 180 m 150 m m Min. radie vertikal 500 m Max. lutning (godståg) 10,0 12,5 30,0 Även dessa värden är förhandlingsbara. Den horisontella radien kan gå ner till 100 m och t.ex. SL använder sig av 80 m. Men en mindre radie betyder att alla fordon inte kan trafikera linjen och dessutom ökar friktionen vilket kan ha betydelse beroende på dragkraften hos loken och den last som ska dras. Liknande typ av undantag gäller maximal tillåten lutning som kan uppgå till 30. Omigen är det hänsyn till praktiska, säkerhets och trafikeringsproblem som är avgörande, t.ex. kan man kanske inte tillåta en brant lutning ner till en växel eller stoppsignal Projektering av ett industrispår Mycket besvär och onödiga kostnader kan undvikas i ett tidigt stadium genom korrekt och genomtänkt projektering. Projektering av ett industrispår kräver special kompetens som kan saknas hos kommuner och beställare. Detta kanske är fallet just nu när järnvägsbyggandet har ändrat karaktär från att vara ett nästan enbart statligt engagemang med SJ som aktören till en mer öppen marknad. Det finns flera entreprenörer som har speciell kompetens för järnvägsbyggande och de flesta stora byggentreprenörer har specialiserade avdelningar för sådana projekt. Tidig kontakt borde tas med Banverket som ändå måste kontaktas för anslutning till statens spåranläggning och även Järnvägsinspektionen som måste godkänna spåret. Kontakt borde också tas med en tänkt operatör så att man kan försäkra att någon faktiskt är beredd att hämta upp godset. Någon typ av vägledning och allmänna råd, som de beskrivna ovan, skulle kunna samlas i en skrift som sedan kunde lämnas ut till blivande industrispårsägare. Det saknas en handbok om byggandet av industrispår som skulle 23 Banverket (1996). BVH Spårgeometrihandboken. 24 Banverket (1996). BVF Tillåten hastighet mht spårets geometriska form.

20 8 Kapitelnamn 20 vara till hjälp vid planering. Något som liknar en gammal skrift utgiven av SJ 25 skulle antagligen vara till nytta. Mycket av det som finns i denna skrift är gammalt och behöver uppdateras, emellertid, finns det mycket som är värdefullt. Det finns planer hos Banverket att se över denna skrift och ge ut en ny uppdaterad version av handboken men jag har inte fått något klart besked om när den ska vara klar. Val av den allokerade platsen för ett eventuellt nytt industriområde eller godsterminal borde vara väl genomtänkt, så att möjliga dyra kostnader kan undvikas. Man borde tänka på vilken typ av spåranslutning som krävs, närheten till existerande spår, att man undviker behov av bullerplank och andra dyrbara ljudisoleringsåtgärder genom ett val av en isolerad plats som har inga eller få bostäder och som helst kan tolerera en verksamhet som pågår dygnet runt. Detta är typiskt den typ av planering som ingår i kommuns ansvar Behålla befintligt industrispår Industrispårsanläggningar som terminaler, sidospår, lastnings- och lossningsanläggningar är hjärtat bakom ett levande vagnslasttrafik och ju flera av dessa sekundära anläggningar som behålls i bruk desto lättare och billigare är det för nya aktörer att etablera sig och frakta deras gods med järnvägar. Detta gör att man hamnar i en god eller ond cirkel. Tyvärr är det så att många industrispårsanläggningar hotas av nedläggningar eller har rivits och man befinner sig i en ond cirkel. Flera rapporter har visat att om ett spår blir nedlagt, blir det oerhört svårt att ta det i bruk vid ett senare tillfälle. Det gäller att behålla de befintliga matarbanorna helst i bruk och helst ekonomiskt försvarbara. Ett problem för dessa anläggningar kan vara att de finns mitt i städerna där marken är attraktiv och möjligen omgiven av bostäder vilkas invånare klagar över bullernivå och barriäreffekt. Försäljning av delar av området för byggandet t.ex. av bostäder har därmed lett fram till försämrade villkor för att behålla kvarstående delar. Det anses därför viktig för en fungerande framtids vagnslast trafik att behålla dessa anläggningar. I England visade det sig väldigt svårt att bygga upp den kapillära infrastrukturen efter att den hade försvunnit Geoteknik för högre laster Inledning Projektet med att höja Största tillåten axellast, Stax, och Största tillåten vikt per meter, Stvm, började med ett projekt med att höja axellaster och metervikt på Malmbanan. De geotekniska förutsättningarna, fältförsök och utredningar kan hittas i en mängd rapporter se t.ex. 27, 28, 29, 30, 31. Tillvägagångssättet för Malmbanan kan ses som typisk för järnvägsnätet som helhet. 25 SJ Centralförvaltning, Banavdelning, bantekniska sektionen (1978). Industrispår: Handledning för konsulter och industrispårsägare. SJF Haywood, R. (1999). Land development implications of the British rail freight renaissance. Journal of Transport Geography 7, pp Banverket (1996). 30 ton på Malmbanan, Rapport 3.0. Infrastruktur: Broar och geoteknik. 28 Banverket (1996). 30 ton på Malmbanan, Rapport 3.4. Infrastruktur: Geoteknisk inventering. 29 Banverket (1996). 30 ton på Malmbanan, Rapport 3.5. Infrastruktur: Stabilitetsutredning. 30 Banverket (1996). 30 ton på Malmbanan, Rapport 3.7. Infrastruktur: Geoteknisk åtgärder.

21 8 Kapitelnamn Projektet Stax 25 Banverket är i en process av att gradvis uppgradera olika bandelar till Stax 25 d.v.s. till en tillåten axellast på 25 ton och tillåten vikt per meter av 8 ton/meter. Efter en inledande fas där mycket var styrt av huvudkontoret, är projektet med att uppgradera bandelar till Stax 25 numera utdelat till regionnivå. Som i fallet för broar kräver en bedömning av de geotekniska förhållandena flera steg av undersökningar och åtgärder. Man kan dela upp de olika fasen till de följande: 1. Inventeringsfasen med provtagning och besiktning. 2. Identifiering av problem områden och behov av mera ingående studier. 3. Framtagning av åtgärdsprogram (kort- och långsiktiga åtgärder). 4. Fullborda åtgärderna. Varje bandel kommer att ha sina egna problem beroende på markförhållanden och byggnadsteknik och -kvalité vid ursprunglig byggnation av banan eller tidigare förstärkningsåtgärder. Det första är att göra en geoteknisk inventering över den betraktade bandelen. Detta innebär en okular besiktning, provtagning m.m. Ett problem som har varit genomgående i arbetet har varit att det inte har stämt mellan Banverkets informationsdatabas, Ban- Information-System (BIS) och det som har funnits på bandelen. T.ex. fanns trummor som fanns i BIS inte i verkligheten och vice versa. Åtgärder som ballastrening har ofta identifierats som ett behov men man har väntat med åtgärderna och har gjort dem i samband med andra vanliga underhållsarbeten som t.ex. spårbyte. Makadamballast på de Svenska bandelarna har allmänt varit av god kvalité och har bedömts klara en höjd axellast till både 25 och 30 ton, men förstås med en snabbare nedbrytning för de högre axellasterna. Däremot har underballasten ibland varit nästan obefintlig eller undermålig, t.ex. bestående av sandigt grus istället för siktad makadamballast som är vanligt vid nybyggnation. Diskussionen om 27,5 ton har inte behandlats men däremot har man haft en axellast på 30 ton i bakhuvud när man har varit tvungen att åtgärda ett problem. Nytt åtgärdsarbete under spår, som t.ex. förstärkning med kalk-cement pelare, har i de flesta fallen dimensionerats till 30 ton, med resonemanget att är man väl tvungen att störa trafiken är extra kostnader lite från att uppgradera till 25 eller 30 ton. Det har funnits undantag till detta som om det är tänkt att godstrafik inom en kort tid ska flyttas till en annan sträcka så har det bedömts att behovet inte finns. Åtgärder vid sidan av spåret, som inte stör trafiken, t.ex. stabilisering av bankar genom tryckbankar, har däremot bara gjorts till 25 tons axellaster och ekonomiska medel har inte räckt till alla önskvärda åtgärder och prioritering av behoven har måst göras. Dessa åtgärder kommer att göras successivt. I vissa fall har man varit tvungen att begränsa hastigheten och därmed minska de dynamiska påkänningarna tills det att de förslagna insatserna har genomförts. Uppgradering till 30 ton bedöms som fullt tekniskt möjligt men är en fråga om resurser. De geotekniska åtgärderna som har föreslagits vid inventering av bandelar till Stax 25 är inte klara även för bandelar som i dagens läge tillåter 25 tons axellaster. Åtgärderna görs successivt beroende på behov, tillgång till resurser och underhållsbehov i övrigt för banregionen i frågan. 31 Westerberg, B. och Viklander, P. (2001). Ballastrening och bankettrensning på Malmbanan: en fält- och laboratoriestudie. Teknisk rapport, Luleå Tekniska Universitet, Avd. för Geoteknink.