Temperaturflöden i järnvägstunnlar Åsatunneln

RAPPORT Temperaturflöden i järnvägstunnlar Åsatunneln Statusrapport 21 [Skriv text]

Dokumenttitel: Temperaturflöden i järnvägstunnlar - Åsatunneln. Statusrapport 21 Skapat av: Anna Andrén Dokumentdatum: 212-3-3 Dokumenttyp: Rapport Publikationsnummer: 212:96 Ärendenummer: TRV 21/2693 Version:. Publiceringsdatum: Maj 212 Utgivare: Trafikverket Kontaktperson: Anna Andrén Uppdragsansvarig: Anna Andrén Tryck: Trafikverket Distributör: Trafikverket, 781 89 Borlänge, telefon: 771-921 921 ISBN: 978-91-7467-294-7

Innehåll Sammanfattning... 4 1 Inledning... 2 Tunnelobjekt... 3 Mätutrustning... 4 Resultat och diskussion... 4.1 Temperaturmätningar längs tunneln... 6 4.1.1 Luft- och yttemperaturmätningar... 6 4.1.2 Jämförelse med modellstudie... 7 4.2 Bergtemperaturer... 11 4.3 Vindhastighet i och utanför tunneln... 16 4.4 Vindriktning utanför tunneln... 18 4. Sekundmätningar... 18 Referenslista... 22 Bilaga 1 Årsmedeltemperatur... 23

Sammanfattning Under vinterhalvåret orsakar is stora problem i flera av Trafikverkets järnvägstunnlar. Vatten som fryser bildar istappar och ispelare som kan falla ned i spår samt växa till sådan storlek att de inkräktar på det fria rummet som tågen kräver för att passera genom tunneln. Belysningsarmaturer och kablar bryts sönder på grund av islast och spåren blir isbelagda på grund av takdropp och svallisbildning. Återkommande frysperioder kan medföra frostsprängning av berg och sprutbetong i tak och väggar som kan lossna och falla ner. För att upprätthålla säkerheten och förhindra trafikstörningar kräver många tunnlar omfattande underhållsinsatser. För att kunna reducera underhållet i tunnlarna, krävs förbättrad kunskap kring köldinträngning och effekterna av istryck på det bärande huvudsystemet. 22 utförde Högskolan i Gävle och KTH en modellstudie för att bestämma temperaturförhållanden i tunnlar. För att verifiera modellstudien genomförs nu mätningar i fält. Denna statusrapport redovisar de mätningar som utförts under 28-21 i Åsatunneln, mil söder om Göteborg. Mätningarna visar att kylan tränger längre in i tunnlarna än vad modellstudien visat. Trots att tunneln är 18 m lång, sker köldinträngning i hela tunnelns längd även vid några få minusgrader utanför tunneln. En bidragande orsak till att fältmätningarna och modellen inte överensstämmer är att modellstudien bygger på en helt oisolerad tunnel. I Åsatunneln finns en stor del frostisolerande dräner uppsatta. Deras funktion är att förhindra att inläckande vatten fryser till is, men isoleringen förhindrar inte bara kylan att tränga in till läckaget, den hindrar även bergvärmen från att komma ut i tunneln och värma upp den kalla uteluften. Isoleringen möjliggör för kylan att tränga längre in i tunneln. Mängden frostisolerande dräner och hur stor del av tunnels vägg- och takyta som är inklädd, täckningsgraden, påverkar därmed köldinträngningens längd. 4

1 Inledning Denna statusrapport är en uppföljning av rapporten Temperaturflöden i järnvägstunnlar Åsatunneln. Statusrapport 28 (Andrén, 28a) och redovisar resultaten av mätningarna utförda från hösten 28 till våren 21. För bakgrund, information om modellstudie och installation av mätutrustning hänvisas till den ovan nämnda rapporten. 2 Tunnelobjekt För att öka förståelsen och för att validera den modellstudie som utfördes av Högskolan i Gävle samt KTH under 22 (Sandberg, m.fl., 22), utförs nu fullskaleförsök genom fältmätningar i två befintliga järnvägstunnlar. På våren 26 installerades det första mätsystemet i Åsatunneln, mil söder om Göteborg och under början av år 27 installerades det andra mätsystemet i Glödbergstunneln vid Nyåker, 8 mil sydväst om Umeå. Mätningarna i Åsatunneln startades 26-4-13 och denna rapport behandlar endast Åsatunneln. Resultaten från mätningarna i Glödbergstunneln redovisas i en separat statusrapport (Andrén, 28b samt Andrén, 212). Åsatunneln är en dubbelspårstunnel med längden 18 m som ligger ca mil söder om Göteborg på bandel 627. Norra mynningen ligger på sektion km 46+41 och södra mynningen ligger på km 48+3. Tunneln ligger i en svacka med sin lågpunkt vid km 47+49. Tunneln lutar ned från den norra mynningen med ca 1, för att sedan stiga mot den södra mynningen med ca 12. Höjdskillnaden mellan den högre belägna norra och den lägre södra mynningen är endast ca 1 m, men svackan ligger ca 6-7 m lägre än den norra mynningen. Tunnelns höjd är 7,3 m ovan RÖK och bredden är 14 m. 3 Mätutrustning Den mätutrustning som finns installerad i Åsatunneln mäter luft-, yt- och bergtemperaturer, vindhastigheter samt lufttryck. Lufttemperatur mäts ca 1-2 cm ut från tunnelväggen, yttemperatur sitter installerad på tunnelväggen och bergtemperatur sitter installerad i borrhål på 1 cm djup. I tunneln sitter luft- och yttemperaturgivare installerade i nio sektioner längs tunnelsträckningen. Bergtemperatur mäts i fem sektioner längs tunneln, vindhastighet mäts i tre sektioner och lufttryck i två sektioner. En klimatstation finns uppsatt strax utanför tunnelns norra mynning. Där mäts lufttemperatur, vindhastighet, vindriktning och luftfuktighet. Information om mätutrustningen och fotografier från installationen finns i rapporten Temperaturflöden i järnvägstunnlar Åsatunneln. Statusrapport 28 (Andrén, 28a). 4 Resultat och diskussion Mätningarna startades 26-4-13. De flesta diagram i denna rapport redovisar mätningar mellan datumen 28-1-1 till 29--1 samt 29-1-1 till 21--1, för att redovisa hela vinterperioder. Redovisning av mätningar för vinterperioderna 26/27 och 27/28 finns i rapporten Temperaturflöden i järnvägstunnlar Åsatunneln. Statusrapport 28 (Andrén, 28a).

4.1 Temperaturmätningar längs tunneln 4.1.1 Luft- och yttemperaturmätningar Temperaturer har mätts i nio sektioner längs tunneln och nedan redovisas utvalda mätserier. I Figur 4.1 visas lufttemperaturmätningarna från starten 26-4-13 till 21--1 och i Figur 4.2 visas yttemperaturmätningarna för motsvarande tidsperiod. De enskilda mätserierna är svåra att urskilja i diagrammen, men de ger en bild av hur temperaturen har varierat över åren. Mätningarna visar att temperaturerna var lägst under vintern 29/21. Lufttemperaturer Åsatunneln 26-21 3 2 2 1 1-6-4-13 6-8-13 6-12-13 7-4-13 7-8-13 7-12-13 8-4-13 8-8-13 8-12-13 9-4-13 9-8-13 9-12-13 1-4-13-1 -1-2 Temperatur utanför tunneln Km 46+ ( m in från Norr) Km 46+ (1 m in från Norr) Km 46+6 (2 m in från Norr) Km 47+492 (Mitt) Km 47+42 ( m söder om Mitt) Km 47+391 (1 m norr om Mitt) Km 48+2 ( m in från Söder) Km 48+2 (1 m in från Söder) Km 48+1 (2 m in från Söder) Figur 4.1 Lufttemperaturer i Åsatunneln från 26-4-13 till 21--1 6

Yttemperaturer Åsatunneln 26-21 3 2 2 1 1-6-4-13 6-8-13 6-12-13 7-4-13 7-8-13 7-12-13 8-4-13 8-8-13 8-12-13 9-4-13 9-8-13 9-12-13 1-4-13-1 -1-2 Temperatur utanför tunneln Yttemp km 46+ ( m in från Norr) Km 46+ (1 m in från Norr) Yttemp km 46+6 (2 m in från norr) Km 47+ (Mitt) Km 47+ ( m söder om Mitt) Km 47+4 (1 m norr om Mitt) Km 48+2 ( m in från Söder) Km 48+2 (1 m in från Söder) Km 48+1 (2 m in från Söder) Figur 4.2 Yttemperaturer i Åsatunneln från 26-4-13 till 21--1 4.1.2 Jämförelse med modellstudie Slutrapporten för modellstudien (Sandberg m.fl., 22) visade att den dominerande orsaken till köldinträngning i de flesta tunnlar är det ständigt pågående termiskt genererade luftflödet. Detta luftflöde uppstår på grund av att berget har en annan temperatur än uteluftens temperatur och värmer upp tunnelluften. Tunnelluften blir varmare och lättare än utomhusluften och på så sätt uppstår en tryckskillnad som genererar ett luftflöde (skorstenseffekten). I Figur 4.3a visas temperaturfördelningen längs en tunnel. Sträckan för köldinträngningen (X ) beror bland annat av lufttemperaturen utanför tunneln (T ) och bergets temperatur (T B). I slutrapporten presenteras ett flertal diagram som visar hur sträckan för köldinträngningen varierar (Figur 4.3b). 2-2 -2-1 -1 - a) b) Figur 4.3 a) Temperaturfördelning längs en tunnel (Sandberg m.fl., 22) b) Köldinträngning vid den lägre belägna tunnelmynningen för en lutande tunnel (Sandberg m.fl., 22) X [m] 6 4 3 T =+8 C B T =+3 C B T =+ C B Utomhustemperatur T [ C] 7

I Figur 4.4 visas lufttemperaturen vid de olika mätstationerna in längs tunneln vid några kalla dagar i januari 21. Till vänster ligger den högre belägna norra tunnelmynningen och till höger finns den lägre södra mynningen. Tunnelns längd är 18 m och finns angiven på x-axeln. Den temperatur som anges vid de båda mynningarna är den temperatur som har mätts vid masten utanför den norra mynningen. Norra mynningen Lufttemperatur in längs Åsatunneln 4 2 2 4 6 8 1 12 14 16 18-2 -4 Södra mynningen 21-1-2 21-1-21 21-1-22 21-1-23 21-1-24 21-1-2 21-1-26-6 -8-1 Antal meter in längs Åsatunneln (norra tunnelmynningen till vänster) Figur 4.4 Lufttemperatur in längs Åsatunneln några kalla dagar i januari 21 Kylan tränger in längre från den lägre belägna södra mynningen, som ligger ca 1 m lägre än den norra mynningen. Svackan i mitten av tunneln ligger ca 6-7 m lägre än mynningarna. Mätningarna visar att den varma tunnelluften stiger uppåt, mot den norra tunnelmynningen (vänster sida i diagrammet). Den kalla uteluften rinner ned mot svackan från båda mynningarna. I svackan sker en viss uppvärmning av uteluften och den uppvärmda luften stiger uppåt mot mynningarna och speciellt mot den norra mynningen. Mätningarna visar att tunnelluften är varmast i den del av tunneln som ligger vid den högre belägna tunnelmynningen, vilket förklaras med skorstenseffekten. Detta har även visats i figurerna över olika luftströmningsmönster som togs fram i modellstudien (Figur 4., Figur 4.6 och Figur 4.7). I modellstudien delas tunnlarna in i olika klasser efter förhållandet mellan den totala höjdskillnaden mellan tunnelns mynningar, ΔH, och tunnelsektionens höjd, H, enligt; Klass I Nästan horisontell tunnel ΔH < H/2 Klass II Något lutande tunnel H/2 ΔH < 2H Klass III Lutande tunnel ΔH 2H Då Åsatunnelns totala höjdskillnad ΔH = 1 m och tunnelsektionens höjd H = 7,3 m tillhör den enligt modellstudien Klass I (Figur 4.), men då skillnaden mellan svackans nivå och tunnelmynningarna är ΔH 6-7 m blir tillhörigheten enligt modellstudien Klass II, då H/2 ΔH < 2H (Figur 4.6 och Figur 4.7). 8

Figur 4. Luftströmningsmönster och temperaturdiagram för båda mynningarna för Klass I (Sandberg m.fl., 22) Figur 4.6 Luftströmningsmönster för Klass II (Sandberg m.fl., 22) Figur 4.7 Luftströmningsmönster och temperaturdiagram för den lägre mynningen för Klass III (Sandberg m.fl., 22) 9

Det finns inget separat temperaturdiagram för Klass II, utan för att få fram ett värde på köldinträngningen för den lägre belägna tunnelmynningen tas ett medelvärde mellan Klass I (Figur 4.) och Klass III (Figur 4.7) fram. För den högre belägna mynningen sätts avståndet på köldinträngningen till 2 m, vilket i modellstudien är det så kallade säkerhetsavståndet. För samtliga diagram är minsta värdet på köldinträngningen satt till säkerhetsavståndet 2 m (det lägsta värdet på y-axeln i diagrammen). Om de verkliga mätvärdena inte når in i diagrammet, väljs köldinträngningen enligt modellstudien till just detta säkerhetsavstånd = 2 m (Sandberg m.fl., 22). För att göra en enkel jämförelse mellan de verkliga mätningarna och den tidigare utförda modellstudien så plockas utetemperaturen från temperaturkurvan i Figur 4.4. Om Åsatunneln anses tillhöra Klass I och värdena på utetemperatur är -6 C (den temperatur i Figur 4.4 där temperaturen i hela tunneln ligger under C) och bergtemperatur är +7 C (årsmedeltemperaturen för område där Åsatunneln ligger se Bilaga 1) visar Figur 4.8a att nollisotermen kommer att ligga på det så kallade säkerhetsavståndet 2 m in från både lägre och högre tunnelmynningen, då mätvärdena för den lägre belägna mynningen inte når in i diagrammet. Om tunneln istället klassas i Klass II blir köldinträningen ett medelvärde av resultaten från Figur 4.8a (2 m) och Figur 4.8b (32 m), det vill säga att köldinträningen bör ligga kring 26 m in från den lägre belägna tunnelmynningen. För den högre belägna tunnelmynningen i Klass II, är köldinträngningen lika med säkerhetsavståndet 2 m. I fältmätningen visas dock att tunneln har negativa temperaturer i hela sin längd (Figur 4.4). a) b) Aktuella mätvärden från Figur 4.4 och Bilaga 1 Figur 4.8 Köldinträngning i Åsatunnelns lägre belägna mynning är medelvärdet av resultatet från diagram a) Klass I och diagram b) Klass III (modifierad från Sandberg m.fl., 22) Mätresultaten i Figur 4.4 visar att trots att tunneln är 18 m lång, sker köldinträngningen i hela tunnelns längd även vid några få minusgrader utanför tunneln. En bidragande orsak till att fältmätningarna och modellen inte överensstämmer är att modellstudien bygger på en helt oisolerad tunnel. I Åsatunneln finns en del frostisolerande dräner uppsatta. Deras funktion är att förhindra att inläckande vatten fryser till is, men isoleringen förhindrar inte bara kylan att tränga in till läckaget, den hindrar även bergvärmen från att komma ut i tunneln och värma upp den kalla uteluften. Isoleringen möjliggör för kylan att tränga längre in i tunneln. Mängden 1

frostisolerande dräner och hur stor del av tunnels vägg- och takyta som är inklädd, täckningsgraden, påverkar därmed köldinträngningens längd. 4.2 Bergtemperaturer Bergtemperatur 1 cm in i berget mäts i fem sektioner längs tunneln. I efterföljande diagram visas luft-, yt- och bergtemperatur för de fem sektionerna vid de två olika vinterperioderna 28/29 och 29/21. I vissa figurer visar mätningarna avbrott i mätserierna och orsaken är problem i loggern. Åsa Norr km 46+ ( m in från norr) 28/29 1 1-8-1-1 8-11-1 8-12-1 9-1-1 9-2-1 9-3-1 9-4-1 9--1-1 -1 Lufttemperatur Yttemperatur Bergtemperatur Figur 4.9 Luft-, yt- och bergtemperatur vid m in från norra mynningen under perioden 28-1-1 till 29--1 Åsa Norr km 46+ ( m in från norr) 29/21 1 1-9-1-1 9-11-1 9-12-1 1-1-1 1-2-1 1-3-1 1-4-1 1--1-1 -1 Lufttemperatur Yttemperatur Bergtemperatur Figur 4.1 Luft-, yt- och bergtemperatur vid m in från norra mynningen under perioden 29-1-1 till 21--1 11

Åsa Norr km 46+6 (2 m in från norr) 28/29 12 8 4 8-1-1 8-11-1 8-12-1 9-1-1 9-2-1 9-3-1 9-4-1 9--1-4 -8 Lufttemperatur Yttemperatur Bergtemperatur Figur 4.11 Luft-, yt- och bergtemperatur vid 2 m in från norra mynningen under perioden 28-1-1 till 29--1 Åsa Norr km 46+6 (2 m in från norr) 29/21 12 8 4 9-1-1 9-11-1 9-12-1 1-1-1 1-2-1 1-3-1 1-4-1 1--1-4 -8 Lufttemperatur Yttemperatur Bergtemperatur Figur 4.12 Luft-, yt- och bergtemperatur vid 2 m in från norra mynningen under perioden 29-1-1 till 21--1 12

Åsa Mitt km 47+ (svackan) 28/29 12 9 6 3 8-1-1 8-11-1 8-12-1 9-1-1 9-2-1 9-3-1 9-4-1 9--1-3 -6 Lufttemperatur Yttemperatur Bergtemperatur Figur 4.13 Luft-, yt- och bergtemperatur vid svackan i mitten av tunneln under perioden 28-1-1 till 29--1 Åsa Mitt km 47+ (svackan) 29/21 12 9 6 3 9-1-1 9-11-1 9-12-1 1-1-1 1-2-1 1-3-1 1-4-1 1--1-3 -6 Lufttemperatur Yttemperatur Bergtemperatur Figur 4.14 Luft-, yt- och bergtemperatur vid svackan i mitten av tunneln under perioden 29-1-1 till 21--1 13

Åsa Söder km 48+1 (2 m in från söder) 28/29 1 1 8-1-1 8-11-1 8-12-1 9-1-1 9-2-1 9-3-1 9-4-1 9--1 - -1 Lufttemperatur Yttemperatur Bergtemperatur Figur 4.1 Luft-, yt- och bergtemperatur vid 2 m in från södra mynningen under perioden 28-1-1 till 29--1 Åsa Söder km 48+1 (2 m in från söder) 29/21 1 1 9-1-1 9-11-1 9-12-1 1-1-1 1-2-1 1-3-1 1-4-1 1--1 - -1 Lufttemperatur Yttemperatur Bergtemperatur Figur 4.16 Luft-, yt- och bergtemperatur vid 2 m in från södra mynningen under perioden 29-1-1 till 21--1 14

Åsa Söder km 48+2 ( m in från söder) 28/29 1 1 8-1-1 8-11-1 8-12-1 9-1-1 9-2-1 9-3-1 9-4-1 9--1 - -1 Lufttemperatur Yttemperatur Bergtemperatur Figur 4.17 Luft-, yt- och bergtemperatur vid m in från södra mynningen under perioden 28-1-1 till 29--1 Åsa Söder km 48+2 ( m in från söder) 29/21 1 1 9-1-1 9-11-1 9-12-1 1-1-1 1-2-1 1-3-1 1-4-1 1--1 - -1 Lufttemperatur Yttemperatur Bergtemperatur Figur 4.18 Luft-, yt- och bergtemperatur vid m in från södra mynningen under perioden 29-1-1 till 21--1 Vid den södra mätstationen 2 m in från den södra mynningen (Figur 4.1 och Figur 4.16) visar yttemperaturgivaren ibland märkliga mätvärden. Tekniker har varit på plats för att kontrollera ifall något fel kunde upptäckas på givaren, men utan resultat. Även 1

bergtemperaturgivaren vid 2 m in från norra mynningen beter sig underligt utan att någon förklaring kunnat ges (Figur 4.11 och Figur 4.12). 4.3 Vindhastighet i och utanför tunneln I Figur 4.19 visas vindhastigheten i och utanför tunneln. Mätningarna visar att vindhastigheten utanför tunneln inte nämnvärt påverkar vindhastigheten i tunneln. Vid den mittersta mätstationen i svackan (grön kurva) är vindhastigheten lägre än vid mynningarna och vid den norra mätstationen (rosa kurva) är vindhastigheten högst. Att det är högst vindhastighet i den norra mätstationen kan bero på att det är den högre belägna mynningen. Hit stiger den varma luften vilket orsakar mer luftrörelser än i den lägre belägna mynningen i söder (blå kurva). Vindhastigheter i och utanför Åsatunneln (28-1-1 till 21--1) 12 1 8 6 4 2 8-1-1 8-11-1 8-12-1 9-1-1 Vindhastighet m/s 9-2-1 9-3-1 9-4-1 9--1 9-6-1 9-7-1 9-8-1 9-9-1 9-1-1 9-11-1 9-12-1 1-1-1 1-2-1 1-3-1 1-4-1 1--1 Vindhastighet utanför tunneln Vindhastighet norr km 46+46 Vindhastighet svackan 47+ Vindhastighet söder km 48+29 Figur 4.19 Vindhastighet i och utanför Åsatunneln under perioden 28-1-1 till 21--1 En jämförelse med mätningarna i Glödbergstunneln (Andrén, 28b och 212) visar att vindhastigheten är högre i Åsatunnelns mittersta mätstation än i motsvarande station vid Glödbergstunneln, jämför de gröna kurvorna i Figur 4.2 och Figur 4.21. En orsak kan vara att Åsatunnelns mätstation ligger i en svacka, vilket orsakar att luft både strömmar ned till svackan (kall luft som sjunker) och lämnar svackan (uppvärmd luft som stiger mot mynningarna). I Glödberget har tunneln en konstant lutning, vilket ger ett konstant flöde i tunnelns mittersta delar. Figur 4.6 och Figur 4.7 visar luftströmningsmönstret i Klass II respektive Klass III från modellstudien och de visar på en ökad luftrörelse i tunnelns högre belägna mynning, som i Åsatunnelns fall är den norra mynningen. Detta syns i Figur 4.2 där den rosa kurvan (norra mynningen) ligger något över den blå kurvan (södra mynningen). 16

Vindhastighet i och utanför Åsatunneln 14 12 1 8 6 4 2 26-3-3 26-6-3 26-9-3 26-12-31 Vindhastighet (m/s) 27-3-31 27-6-3 27-9-3 27-12-31 28-3-31 28-6-3 28-9-3 28-12-31 29-3-31 29-6-3 29-9-3 29-12-31 21-3-31 Vindhastighet utanför tunneln Vindhastighet norr km 46+46 Vindhastighet svackan 47+ Vindhastighet söder km 48+29 Figur 4.2 Vindhastighet i och utanför Åsatunneln under perioden 26-3-3 till 21--1 Vindhastigheter i och utanför Glödbergstunneln 8 7 6 4 3 2 1 7-2-24 7--24 7-8-24 7-11-24 Vindhastighet m/s 8-2-24 8--24 8-8-24 8-11-24 9-2-24 9--24 9-8-24 9-11-24 1-2-24 1--24 Vindhastighet utanför tunneln Vindhastighet söder km 816+17 Vindhastighet mitt km 817+ Vindhastighet norr km 817+83 Figur 4.21 Vindhastighet i och utanför Glödbergstunneln under perioden 27-2-24 till 21-6-1 (Andrén, 212) Mätningarna för hela mätperioden 26-3-3 till 21--1 som redovisas i Figur 4.2 visar på en något ökad vindhastighet under vinterperioderna. För den mittersta mätstationen (grön kurva) är vindhastigheten lägre än både den norra (rosa kurva) och den södra (blå kurva) mätstationen under sommarperioderna. Den ökade vindhastigheten under vinterperioderna vid den mittersta mätstationen tyder på ökade luftrörelser genom hela tunnelns längd under denna period. Detta är logiskt med tanke på att temperaturskillnaderna mellan uteluft och tunnelluft är större under vinterperioden, vilket driver på skorstenseffekten. 17

4.4 Vindriktning utanför tunneln I Figur 4.22 visas dominerande vindriktningar vid Åsatunneln. De utgörs dels av sydvästliga vindar som ligger mellan 21-23, dels nordöstliga mellan 6-8. I diagrammet finns även tunnelns sträckning i förhållande till norr inritad. Tunnelmynningarna ligger 1 och 33 från norr och eftersom den dominerande vindriktningen inte ligger i tunnelns sträckning, så påverkar vinden troligtvis inte luftrörelserna i tunnelluften till någon större del. Dominerande vindriktning Åsatunneln 3 34 33 32 31 3 29 36 1 2 3 4 6 7 28 27 26 2 8 9 1 11 Dominerande vindriktning Tunnelns sträckning 24 23 22 21 2 19 18 12 13 14 1 16 17 Figur 4.22 Den dominerande vindriktningen vid Åsatunneln från mars 26 till maj 21 4. Sekundmätningar För de mätstationer som sitter i spårtunneln kan en programslinga aktiveras, som loggar mätvärden varje/varannan sekund. De värden som lagras är lufttemperatur, vindhastighet och lufttryck. Programslingan startas manuellt från Campbells program LoggerNet och används för att studera vad som händer i tunnelluften när ett tåg passerar genom tunneln. Nedan redovisas den mätserie från 21-1-26. Under mätserien passerade fem tåg, enligt Tabell 4.1. Tabell 4.1 Tåg genom Åsatunneln 21-1-26 Kl Tågnr Tågslag Riktning Vikt ton Längd m Hastighet km/h 8.2 13928 resandetåg Norrgående 13 79 18 8.3 611 godståg Södergående 9 314 1 8.3 484 X2 Norrgående 318 14 2 8. 118 resandetåg Norrgående 13 79 18 9.1 111 resandetåg Södergående 36 19 18 Den andra passagen skiljer sig från de övriga då det var ett godsåg. Detta tåg hade en lägre hastighet och därför uppstod en mindre störning på vindlaster och tryck (se ca kl. 8:3 i Figur 4.23, Figur 4.24 och Figur 4.2). 18

Vid den södra mätstationen höjs temperaturen vid tågpassage för de södergående tågen (ca kl 8:3 och 9:1), medan det för de norrgående tågen inte sker så stora temperaturförändring enligt Figur 4.23. Faktum är att tunnelluften vid den norra delen av tunneln är något varmare än tunnelluften i den södra delen (Fel! Hittar inte referenskälla.), eftersom den norra tunnelmynningen ligger högre än den södra mynningen. Orsaken till att temperaturskillnaden vid de norrgående tågen inte är så stor vid södra mätstationen är att de drar med sig kall uteluft när de kör in i den södra tunnelmynningen. Den lilla temperaturökning som sker kan bero på att den något varmare tunnelluften vid den södra mätstationen rörs om vid tågpassagen. För de södergående tågen hinner den kalla uteluften från norr blanda sig med den varmare tunnelluften längs hela tunneln. Så när tåget passerar den södra mätstationen, strax innan tåget passerar ut ur tunneln, är lufttemperaturen varmare än normaltemperaturen vid södra mätstationen. norrgående södergående norrgående Södra stationen Åsatunneln 21-1-26 norrgående södergående 1 16 1 1 Temperatur / Vindhastighet - 8:21: 8:33: 8:4: 9:37: 9:9: 9:21: 14 13 12 Lufttryck -1 11-1 Tid 1 Lufttemp km 48+2 ( m in från söder) Lufttemp km 48+2 (1 m in från söder) Lufttemp km 48+1 (2 m in från söder) Vindhastighet km 48+29 (1 m in från söder) Utetemperatur Lufttryck Figur 4.23 Fem tågpassager genom Åsatunneln, Södra mätstationen 21-1-26 19

På samma sätt höjs lufttemperaturen i den norra mätstationen för de norrgående tågen, det vill säga att de drar med sig varmare luft från tunnelns inre delar under sin passage genom tunneln. De södergående tågen (ca kl. 8:3 och 9:1) drar med sig kall luft utifrån, vilket leder till temperatursänkning eller en mindre temperaturhöjning då tunnelluften rörs om i sektionen under tågpassagen. Norra stationen Åsatunneln 21-1-26 södergående norrgående norrgående norrgående södergående 1 16 1 1 Temperatur / Vindhastighet - 8:21: 8:33: 8:4: 8:7: 9:9: 9:21: 14 13 12 Lufttryck -1 11-1 Tid 1 Lufttemp km 46+ ( m in från norr) Lufttemp km 46+ (1 m in från norr) Lufttemp km 46+6 (2 m in från norr) Vindhastighet km 46+46 (1 m in från norr) Utetemperatur Lufttryck Figur 4.24 Fem tågpassager genom Åsatunneln, Norra mätstationen 21-1-26 2

Vid den mittersta mätstationen sker en sänkning av lufttemperaturen, vilket troligtvis beror på att tågen drar med sig kallare luft från mynningarna (Figur 4.2). Mittersta stationen Åsatunneln 21-1-26 södergående norrgående norrgående norrgående 1 södergående 1 Temperatur / Vindhastighet - 8:21: 8:33: 8:4: 8:7: 9:9: 9:21: -1-1 Tid Lufttemp km 47+492 (svackan) Lufttemp km 47+42 ( m söder om svackan) Lufttemp km 47+391 (1 m norr om svackan) Vindhastighet km 47+492 (svackan) Utetemperatur Figur 4.2 Fem tågpassager genom Åsatunneln, Mittersta mätstationen 21-1-26 Figur 4.23, Figur 4.24 och Figur 4.2 visar att lufttemperaturen vid de olika mätstationerna under tiden för de fem tågpassagerna. Lufttemperaturen återgår relativt snabbt till sitt ursprungsvärde efter att tågen har passerat. Det är högst temperatur i svackan (ca - C), trots att det är den lägsta punkten i tunneln och hit sjunker den kalla uteluften från mynningarna. Dock sker en kontinuerlig uppvärmning av tunnelluften på grund av bergets lagrade värme. Luften värms upp i svackan och stiger sedan uppåt och då den norra tunnelmynningen är högre än den södra, blir lufttemperaturen högre i norr (strax över -1 C jämfört med strax under -1 C i söder). 21

Referenslista Andrén, A., 28a. Temperaturflöden i järnvägstunnlar Åsatunneln. Statusrapport 28. Borlänge: Banverket XTBG. Andrén, A., 28b. Temperaturflöden i järnvägstunnlar Glödbergstunneln. Statusrapport 28. Borlänge: Banverket XTBG. Andrén, A., 212. Temperaturflöden i järnvägstunnlar Glödbergstunneln. Statusrapport 21. Borlänge: Trafikverket. Sandberg, M., m.fl., 22. Köldinträngning i järnvägstunnlar. Utveckling av ett projekteringsverktyg. Gävle: Högskolan Gävle, KTH, Banverket. SMHI (www.smhi.se) 22

Bilaga 1 Årsmedeltemperatur 23

Trafikverket, 781 89 Borlänge. Besöksadress: Röda vägen 1. Telefon: 771-921 921, Texttelefon: 243-7 9 www.trafikverket.se