Förutsättningar för elektrifiering av det svenska huvudvägnätet
Innehåll 1. Vägnät... 2 1.1 Vägnätets förutsättningar för elektrifiering... 2 1.2 Sträcka möjlig att elektrifiera... 2 1.3 Typsektioner... 3 1.3.1 Motorväg... 3 1.3.2 Mötesfria landsvägar... 7 1.3.3 Av- och påfart på motorväg/mototrafikled... 10 1.4 Regler och standarder för vägutrymme... 10 1.4.1 Fria rummet... 10 1.4.2 Bropassager... 13 1.4.3 Dispenstransporter... 13 1.4.4 Förutsättningar/krav avseende el/kraftförsöjning... 13 1.5 Förutsättningar för elektrifiering beroende av tjällyft... 13 1.6 Erfarenheter från kontaktledning järnväg... 13 1.7 Trafiksäkerhet... 14 1.7.1 Säkerhetszon... 14 1.7.2 Funktionella krav på stolpar... 14 1.7.3 Krockskydd... 16 1.8 Tekniska lösningar... 17 1.8.1 Slitage på vägkonstruktionen... 17 1.8.2 Påverkan från drift och underhåll... 17 1.8.3 Grundläggning av stolpar... 17 1.8.4 Placering av stolpar... 18 1.9 Anläggningskostnader... 23 1.9.1 Vägkonstruktion... 23 1.9.2 Stolpar och infästning... 23 1.10 Underhållsbehov... 23 1.10.1 Vägkonstruktion... 23 1.10.2 Stolpar och infästning... 23 1.11 Debitering elanvändning... 24 1.11.1 Belastning på elnätet... 24 1.11.2 Affärs- och betalningsmodell... 25 1.11.3 Styrmedel... 25 1
1. Vägnät 1.1 Vägnätets förutsättningar för elektrifiering Skiljer sig möjligheten att elektrifiera vägarna mot att elektrifiera en järnväg? Ja, den största skillnaden är kanske att vägen är allmän medan järnvägen inte är det plus att all trafik på järnvägen är styrd i sidled av spåren vilket vägtrafiken inte är. De här skillnaderna behöver beaktas vid en elektrifiering av vägarna. Elanläggningen behöver skyddas från fordon som hamnar utanför vägbanan. Konsekvenserna av att ett fordon river ned kontaktledningen eller av att kontaktledningen av annan anledning tränger in i vägens utrymme för trafiken (fria rummet) behöver studeras mer. Vad är lämpliga åtgärder för att minska t.ex. den direkta risken att fordon fastnar i den nedrivna kontaktledningen? Vad är en acceptabel tid för återställande av elanläggningen efter en nedrivning som helt eller delvis blockerar vägtrafiken? Svaret på de här frågorna påverkar hur anläggningen bör utformas. En elektrifiering av delar av vägnätet innebär att fordonen redan från början måste vara utformade så att de kan ta sig fram både där vägen är elektrifierad och där den inte är det. Det är en fördel ur elektrifieringssynvinkel av vägen eftersom tekniskt svåra (dyra) vägavsnitt då inte behöver elektrifieras. Exempel på sådana platser är vägkorsningar och cirkulationsplatser (rondeller). Andra hinder kan vara viadukter eller tunnlar där det handlar om att kontaktledningsanläggningen ska få plats utan att inkräkta på vägens lastprofil. Att bygga en kontaktledningsanläggning i en stadsmiljö, som dessutom antagligen är befintlig, är förstås en större teknisk och ekonomisk utmaning än att elektrifiera en landsväg. Frågan är vad som är optimalt i ett helhetsperspektiv och då blir fordonens utformning en viktig aspekt. Fordonen behöver mer effekt (dragkraft hastighet) på landsvägen än i stadsmiljön och detsamma kan gälla energin. Sannolikt bör en elektrifiering av vägarna koncentreras till landsvägen och större leder i statsmiljön. 1.2 Sträcka möjlig att elektrifiera Med beaktande av aspekten att en elektrifiering av vägar bör koncentreras till vägnät utanför urban miljö bör man i ett initialskede inrikta sig på exempelvis näringar i samhället som idag har en omfattande transport av gods på fordon från källa till omlastning för vidare transport på befintlig järnväg och/eller där en utbyggnad av järnvägsnät inte är ekonomiskt försvarbart. I ett vidare perspektiv har man önskemål om att i en framtid kunna elektrifiera en längre nationell sträcka på det statliga vägnätet. Ett förslag på möjliga utbyggbara sträckor är Södertälje Jönköping Malmö och Helsingborg Göteborg Jönköping. Nedan följer en sammanställning av några av de hinder som kan vara av betydelse vid en elektrifiering av föreslagna sträckor. Observera att nedan angivna data är hämtade från Trafikverkets trafikdata, men är i detta läge endast grovt uppskattade, de kan dock ses som en indikation på omfattningen av hinder som bör överbryggas. Total sträcka: ca 1 000 km Södertälje - Jönköping Jönköping - Göteborg Göteborg Malmö Malmö - Jönköping 291 km (E4) 147 km (Rv 40) 270 km (E6) 292 km (E4) Antal Broar: 150 st (Bro trafik passerar ovanpå en konstruktion - bro) Antal Portar: 120 st (Portar trafik passerar under en konstruktion - ex. bro, GC-väg, etc.) Antal Grenar(Ramper): 1 880 st 2
En översiktlig geografisk fördelning av fordon och tunga transporter på respektive delsträcka: Delsträcka/Trafikplatser ÅDT Fordon Lastbilar Södertälje Jönköping (E4) Tpl Södertälje syd 18 090 2 023 Tpl Hölö 13 860 1 843 Tpl Åby 11 721 1 540 Tpl Ryd 7 213 397 Tpl Gränna 8 062 1 892 Tpl Ryhov 19 064 2 483 Jönköping Göteborg (Rv 40) Tpl Hulta 11 186 1 053 Göteborg Malmö (E6) Tpl Lindomemotet 23 566 2 249 Tpl Varberg 10 781 1 854 Tpl Halmstad 12 300 2 359 Tpl Väla 18 578 1 171 Tpl Sege 22 108 1 456 Malmö Jönköping (E4) Tpl Landskrona 17 710 3 014 Tpl Markaryd 5 699 1 606 Tpl Ljungby 5 810 1 860 Tpl Värnamo 5 564 1 762 Tpl Vaggeryd 6 436 1 576 ÅDT Årsdygnstrafik, data från mätningar utförda 2006 och 2010. 1.3 Typsektioner Beteckningar: V= Vägren, K= Körbana, M= Mittremsa 1.3.1 Motorväg 1.3.1.1 TV124 1975 Det äldre motorvägsbeståndet hade en bredare vägren och något smalare körfält än vad som kom senare. Smal mittremsa (0,8 m) utrustades med dubbla räcken med tvärbalk. Bredare mittremsa utrustades med enkelsidiga räcken på båda sidor. Då mittremsa 12 meter kunde vägräcket slopas. Sidoräcken placerades direkt i anslutning till asfaltkanten, ofta äldre typ av räcken (typ Kolsva) på betongstolpar. Dessa är på många håll utbytta till den modernare Europabalken (EU-balk) på stålstolpar. Stödremsan var 0,25 m och innerslänten 1:3. V3,0+K3,5+K3,5+V1,5+ M 0,8-12,0+V1,5+K3,5+K3,5+V3,0 = 23,8-35 Av- och påfartsramper V1,0+K4,0+V3,0 = 8,0 1.3.1.2 Vägutformning -94 (VU94) I och med att VU94 infördes tillkom två nya typer av motorvägssektioner. En för tätortsförhållanden max 70 km/h och en för landsbygd med max 90 km/h. Dessa är inte särskilt ofta förkommande. De flesta motorvägar är utbyggda enligt typsektion för 110 km/h. Mittremsan bredd ökades till minimum 2 meter eller bredare med mitträcken och 13 meter kunde mitträcke slopas. Räcken är till övervägande del av typen EU-balk. Sidoräcken placerades antingen direkt i anslutning till asfaltkant men kunde placeras 3
närmre skyddsobjekten om innersläntlutningen är 1:6. Innerslänten var i vissa fall brutna d.v.s lutning 1:6 i min 6 m bredd för att sedan få lutning 1:3 till bankfot eller bankdike. Bakom sidoräcken var innersläntlutningen 1:2. Under vissa förhållanden (mindre trafikbelastning och goda sidoområden) har man tillåtit max 120 km/h. Tätort 70 km/h V2,0+K3,5+K3,5+V0,25+M2,0-13,0+V0,25+K3,5+K3,5+V2,0 = 20,5-31,5 Av- och påfartsramper V1,0+K4,0+V1,0 = 6,0 Landsbygd 90 km/h V2,0+K3,75+K3,75+V0,5+M2,0-13,0+V0,5+K3,75+K3,75+V2,0 = 22,0-33,0 Av- och påfartsramper V2,0+K4,0+V1,0 = 7,0 Landsbygd 110 km/h V2,75+K3,75+K3,75+V1,0+M2,0-13,0+V1,0+K3,75+K3,75+V2,75 = 24,5 35,5 Av- och påfartsramper V2,0+K4,0+V2,0 = 8,0 1.3.1.3 VGU 2004 Med Vägar och gators vägutformning 2004 VGU togs motorvägssektionen för tätort 70 km/h och landsbygd 90 km/h bort och ersattes av fyrfältsvägar 90 110 km/h. Dessa försågs ofta med enklare typ av trafikplatser. Körfälten minskades till 3,25 meter och vägrenen till 1 meter även om 2 meter förekommer. Sektionen återfinns i tätort men mer sällan på landsbygd. På landsbygd finns kortare sträckor på E6 i Bohuslän. Sektionen togs sedan bort då det visade sig att olycksbelastningen blev hög på landsbygd. Motorvägssektionerna indelades i två typer: normal standard och låg standard. Förändringen mot VU94 var att körfälten minskade till 3,5 meter och vägrenen till 2 meter vid normal standard och körfält 3,25 meter och vägren 2 meter vid låg standard. Mittremsan minskades till smal mittremsa med mitträcke. Vid högtrafikerade vägar kan vägren och mittremsa breddas. Brutna slänter har efter en bussolycka utanför Arboga tagits bort och ersatts av släntlutning 1:4 och släntlutning 1:6 eller flackare utförs bara där förhållanden är goda eller av estetiska skäl. 4
1.3.1.4 Sektioner fyrfältsvägar 90 110 km/h V1,0 2,0+K3,25+K3,25+M1,5 2,5+K3,25+K3,25+V1,0 2,0 = 16,5 18,5 Av- och påfartsramper V1,0+K4,0+V1,0 = 6,0 5
1.3.1.5 Sektion motorväg 110 120 km/h Normal standard V2,0-2,75+K3,5+K3,5+V0,5+M2,5+V0,5+K3,5+K3,5+V2,0 2,75 = 21,5 23 Av- och påfartsramper V1,0+K4,0+V1,0 = 6,0 1.3.1.6 Sektion låg standard 110 km/h V2,0+K3,25+K3,25+M1,5+K3,25+K3,25+V2,0 = 18,5 Av- och påfartsramper V1,0+K4,0+V1,0 = 6,0 6
1.3.2 Mötesfria landsvägar I senare version av VU94 (S2) infördes sektion för mötesfri motortrafikled. Sektionen genomfördes främst på dåvarande motortrafikleder som försöksverksamhet men efter goda resultat med minskat antal döda och svårt skadade kom de även att tillämpas på landsvägar med breda vägrenar (13-metersvägarna). Ombyggnad befintliga 13-metersvägar 100 km/h oskyddade är få eller är förbjudna liksom långsamtgående fordon (motortrafikled med planskilda korsningar) V0,5+K3,25+K3,25+M1,75(0,65+1.1)+K3,75+V0,5 = 13 (kanalbredd 1-fältsdel 5,3m) Av- och påfartsramper: V0,5+K3,25+V1,0 = 4,75 Ombyggnad befintliga 13-metersvägar 100 km/h oskyddade och långsamtgående fordon förekommer V0,75+K3,25+3,25+M1,55(0,65+0,9)+K3,5+V0,75 =13 (kanalbredd 1-fältsdel 5m) Av- och påfartsramper är sällan förekommande. Oftast enklare korsningar i plan. Nybyggnad 7
V1,0+K3,25+K3,25+M1,75(0,65+1,1)+K3,75+V1,0 = 14 (kanalbredd 1-fältsdel 5,8m) 1+1 sträckor V1,0+K3,75+M2,2(1,1+1,1)+K3,75+V1,0 = 11,7 (kanalbredd 1-fältsdel 5,8m) Av- och påfartsramper V1,0+K3,25+V1,0 = 5,25 VGU Supplement Säker framkomlighet som ersätter tidigare typsektioner för mötesfri landsväg. Ombyggnad befintlig väg, 2+1 med räcke V0,75+K3,25+K3,25+M1,0(0,5+0,5)+K3,25+V0,75 = 12,25 (kanalbredd 1-fältsdel 4,5m) 8
Ombyggnad befintlig väg 1+1 med räcke V0,75+K3,25+M1,0(0,5+0,5)+K3,25+V0,75 = 9,0 (kanalbredd 1-fältsdel 4,5m) Av- och påfartsramper V1,0+K3,25+V1,0 = 5,25 Nybyggnad väg 2+1 med räcke V0,75+K3,25+K3,25+M1,5(0,75+0,75)+K3,25+V0,75 = 12,75 (kanalbredd 1-fältsdel 4,75m) Ny väg 1+1 med räcke V0,75+K3,25+M1,5(0,75+0,75)+K3,25+V0,75 = 9,5 (kanalbredd 1-fältsdel 4,75m) Av- och påfartsramper V1,0+K3,25+V1,0 = 5,25 9
1.3.3 Av- och påfart på motorväg/mototrafikled Avfart kan utformas i två varianter: kilavfart eller parallellavfart. Kilavfarten varierar i längd beroende på om det är en höger eller vänsterkurva samt huvudvägen horisontalgeometri. Sträckan för själva avfarten (där vägkanten börjar flyttas ut till att rampen börjar) kan i snitt räknas till 200 300 meter. Yttre vägren är samma som på huvudvägen, oftast 2 3 meter. Kilavfarten skyltas ofta med två förberedande upplysningstavlor (1000 m respektive 500 m före avfart) och en avfartsvisare. Vid höga trafiksiffror sätts dessa skyltar ofta på portaler. Parallellavfarten på raksträcka har en minimilängd av 500 meter från start breddökning till där rampen börjar. Yttre vägren oftast en meter. Skyltning vid parallellavfart placeras oftast på portal. Påfartens minimilängd är 350 meter. Yttre vägren är oftast en meter. 1.4 Regler och standarder för vägutrymme 1.4.1 Fria rummet 1.4.1.1 Fri höjd 10
1.4.1.2 Hinderfri bredd Hinderfri bredd är 1,5 m från körfält vid 90 km/h och 2,0 m från körfält vid 110 km/h När det gäller motorväg är vägrenen tillräckligt bred för att uppfylla hinderfri bredd men föremål (påkörningsvänliga) högre än 0,2 m måste placeras 0,5 meter från asfaltkant. Undantag är vägräcken som kan placeras direkt vid asfaltkant. För mötesfri landsväg gäller samma avstånd från körfält vilket kan innebära att påkörningsvänliga föremål måste stå minst en meter från asfaltkant vid 90 km/h om vägrenen är 0,5 m och 1,5 från asfaltkant vid 110 km/h. Räcken kan stå vid asfaltkant men placeras ofta en meter från asfaltkant på den enfältiga väghalvan för att uppfylla kraven för breda dispenstransporter. 1.4.1.3 Säkerhetszon Säkerhetszonen räknas olika beroende på sidområdets utformning av slänterna. I huvudsak kan man räkna med 9-11 meter från vägkant vid 90 km/h och 11-13 m vid 110 km/h. Fasta föremål får inte förekomma inom säkerhetszonen om det inte skyddas med räcke. Fasta föremål är icke påkörningsvänliga föremål som exempelvis träd, el-, tele- eller belysningsstolpar, jordfast sten över 0,3 m. 1.4.1.4 Vägräcken 1.4.1.4.1 Kapacitet och arbetsbredd De vanligast förekommande sidoräckena är EU-balk eller stållina. Vägräcket kan skydda personbilar från att köra in i sidoområdet. Räcket är inte styvt utan böjs ut vid påkörning till en arbetsbredd på ungefär 1,5 meter. Därför måste fasta föremål placeras utanför räckets arbetsbredd. För särskilda riskobjekt som elanläggningar, järnväg, vattentäkter, underliggande allmänna vägar, broar eller större vattendrag måste räcket kunna klara tunga fordon från att köra av vägen. Dessa räcken är av högre kapacitet. Räckets arbetsbredd ligger mellan 1,7 2 meter. För att minska arbetsbredden måste annan typ av räcke användas exempelvis betongelement som har arbetsbredd på cirka 0,6 meter. 1.4.1.4.2 Placering Normalt placeras vägräcket i asfaltkant på motorvägar med 0,35 0,5 meters stödremsa bakom räcket. På mötesfria vägar kan inte räcket alltid placeras i asfaltkant eftersom kanalbredden på enfältiga väghalvan då inskränker framkomligheten för bredare transporter. Vanligtvis placeras räcket då en meter från asfaltkant. Placeras vägräcket en meter från asfaltkant breddas stödremsan motsvarande eller placeras det i innerslänten. 11
Normal släntlutning utanför vägräcke 1:2 men kan i extremfall vara 1:1,5 när vägbanken är uppbyggd av sorterad sprängsten. I det senare fallet brukar vägräcket vara ett högkapacitetsräcke eftersom vägbanken ofta är extra hög för att det skall löna sig att lägga möda på att ha brant släntlutning. 12
1.4.2 Bropassager Vid de broar och viadukter där utrymme finns ser Trafikverket inga hinder för att kontaktledningen får fortsätta in under bron, även att den då kommer lägre än 5,5 m. Kontaktledningen får dock inte vara strömsatt vid dessa partier, men det finns en möjlighet att strömavtagaren inte behöver fällas ner vid passagen med en sådan lösning. För de broar och viadukter där man inte anser att utrymme finns, t.ex. för att ge plats för kommande asfaltslager, måste kontaktledningen upphöra förbi viadukten och strömavtagaren fällas ner. Vid större korsningar och plankorsningar kan på- och avfarter göra att kontaktledningsstolparna måste placeras så långt ifrån den egentliga vägbanan att det inte blir en rimlig lösning att fortsätta med kontaktledning igenom korsningen. Det finns även en risk att skymma skyltar med kontaktlednigsstolarna, vilket sammantaget ger att den troligaste lösningen för trafikplatser blir att upphöra med kontaktledningen ca 1500 m genom korsningen. Hur många trafikplatser som hamnar i de olika kategorierna är inte vidare utrett i det här stadiet, men ca hälften av de befintliga broarna har idag mindre avstånd från det garanterade 4,5 m till brotaket (4,7 m). Passage över broar (lite längre) blir också problematiska eftersom Trafikverket inte har dimensionerat kantbalkarna för att hålla för elstolparna. 1.4.3 Dispenstransporter Dispens behövs ej för fri höjd utan det är upp till transportören att förvissa sig om att höjden inte innebär problem. I de dispensansökningar som Trafikverket får anges dock höjd på transporten. På ett år aug 2010 - aug 2011 godkändes det ca 100 dispenser där höjden angavs till minst 5 m. De flesta av dessa är korta transporter och inte på det nationella vägnätet. Det förekommer höga transporter på triangeln Malmö-Göteborg-Stockholm dock oftast på korta sträckor. Höga transporter undviker redan idag vägar med planskilda korsningar, varför ett införande av kontaktledningar inte borde påverka transporter in någon stor utsträckning. Enstaka transporter kan dock komma att påverkas. 1.4.4 Förutsättningar/krav avseende el/kraftförsöjning Det kommer sannolikt att behövas ett parallellt nät för 50 Hz längs med vägen och kontaktledningen. Anledningen till det är dels att det helt enkelt kan saknas ett lämpligt 50 Hz högspänningsnät att hämta matningen ifrån och dels att matningen måste vara tillräckligt stark för den aktuella belastningen. Belastningen får inte sänka spänningen för mycket i det matande nätet och lastens generering av övertoner får inte störa andra laster. Starkare nät och bättre (dyrare) strömriktare minskar risken för störningar av andra elutrustningar. 1.5 Förutsättningar för elektrifiering beroende av tjällyft De nybyggnadsregler som gäller för tjällyft är 10-50 mm för den typen av vägar som utgör triangeln Södertälje - Jönköping - Malmö, Helsingborg - Göteborg - Jönköping. Högre tjällyft än 50 mm skulle därför inte vara aktuellt för ett tidigt stadie av nationell utbyggnad av elvägar. På mindre vägar med en dimensionerande hastighet på 80 km/h tillåts dock tjällyft på 100 mm, vilket kan vara aktuellt i mindre demonstrationsprojekt för elvägar. 1.6 Erfarenheter från kontaktledning järnväg Erfarenheterna av kontaktledningar på järnvägarna är övervägande goda. Kontaktledningssystemen har successivt genom åren utvecklats för högre hastigheter och lägre drift- och underhållskostnader. Utmaningarna som järnvägen främst har med kontaktledningssystemen idag handlar om en åldrande anläggning och underhållet av kontaktledningarna och fordonens strömavtagare. Det senare kan bli en ännu större 13
utmaning på vägarna eftersom strömavtagarna där blir mer avancerade (de ska kunna hitta en kontaktledning själv och automatiskt koppla till och från kontaktledningen) och antalet fordon där blir fler än på järnvägen. Underhållet av strömavtagarna blir viktigt för en fungerande trafik på den elektrifierade vägen. Kontaktledningssystem för järnväg utformas så att kontaktledningen spänns i en zick-zackform mellan de bärande stolparna. Zick-zack används för att få ett jämnt slitage på strömavtagaren och därmed en bättre strömavtagning. Det ökar också sidostabiliteten i kontakttrådens läge (spänns i sidled med 70 900 Newton). Framförallt ger dragkraften i sidled som zick-zacken innebär att man får en ökad vertikal stabilitet (elasticitet). Om zickzack inte används så kan det ersättas med t.ex. fjädrar för att få rätt elasticitet. 1.7 Trafiksäkerhet 1.7.1 Säkerhetszon För att minska skadeföljden vid avkörning ska vägens sidoområde dels vara så utformat att en avkörande personbil inte slår runt, dels, inom vad som kallas vägens säkerhetszon, inte innehålla farliga föremål som stenar, grova träd och stolpar eller andra faror typ stup och djupt vatten. Om sådana faror finns och inte till rimlig kostnad avlägsnas eller göras mindre farliga att köra på är det vanligt att installera räcken vid vägkanten. Vanliga vägräcken dimensioneras för att hålla tillbaka personbil. Den eftersträvade utsträckningen av säkerhetszonen kan grovt sett sägas motsvara så många meter som fås om skyltad hastighet divideras med tio, t ex 90 km/h ger 9 m. Vissa slänter bedöms så branta att de inte får räknas med, viss kompensation för skarpa kurvor kan förekomma. Väganordningar av typ belysnings- och vägmärkesstolpar som placeras i säkerhetszonen utan att skyddas av räcke ska ha sådana egenskaper att de vid påkörning med personbil inte utsätter åkande för farliga påfrestningar (vara eftergivliga). Motsvarande effekt kan uppnås genom att montera krockdämpare framför ett farligt föremål t ex en bropelare. 1.7.2 Funktionella krav på stolpar 1.7.2.1 Eftergivliga stolpar Eftergivlighet hos stolpar provas enligt SS-EN 12767, senaste utgåvan är från 2007, standarden är stödjande standard till produktstandarder för belysningsstolpar enligt EN 40- serien och för vägmärken. Enligt standarden kan även utility posts provas. Eftergivliga stolpars funktion bestäms genom kollisionsprovning med liten bil vid dels låg hastighet (35 km/h) och dels vid benämningsfarten för hastighetsklassen, typiskt 100 km/h på landsbygd. Vid provningarna mäts skaderisk (accelerationer o islagshastigheter hos åkande) och utgångshastighet (energiabsorption). Eftergivliga stolpar kan ur funktionssynpunkt indelas i tre typer: Uppfångande (energy absorbing) stolpar, ska vid påkörning märkbart reducera påkörande fordons hastighet, ofta utförda som tunnplåtsskal, ev med inre förstärkningar, plattas vid påkörning till av bilens front och bilen kör över, kräver relativt långa stolpar för att fungera i högre hastigheter, förutom tunnplåt även svagare fackverkskonstruktioner, vanliga som belysningsstolpar, två grader av energiabsorption, High respektive Low energy absorbing, HE/LE, beteckning t. ex. 100HE2 där tvåan betecknar skaderiskklass. Icke uppfångande stolpar, ska släppa igenom påkörande fordon utan nämnvärd hastighetsminskning, ofta utförda som relativt styva stolpar (stålrör, fackverk med styva 14
ramstänger) monterade på brottled strax ovan markytan, vid påkörning skjuts stolpen ur brottleden och roterar runt sin tyngdpunkt eller tröghetscentrum varvid bilen passerar under, även stolpar som vid påkörning går av vid markytan eller splittras räknas hit, alternativet till eftergivliga belysningsstolpar av uppfångande typ, utförande med brottled dominerande för eftergivliga vägmärkesstolpar, klassning Non Energy absorbing, NE. Stolpar med brottled kan vara känsliga för träffpunktens läge vid påkörning och användning i branta slänter rekommenderas inte (stor sannolikhet att avkörande fordon flyger). Typiska material är stål och aluminium men även plastkompositer förekommer. För att kunna bära mycket last med en enda stolpe är förmodligen fackverksstolpar med brottled den mest framkomliga vägen. En eftergivlig stolpe är oftast något dyrare än motsvarande oftergivliga stolpe. 1.7.2.2 Eftergivliga stolpar och luftledning Där strömförsörjning till belysningsanläggning med eftergivliga stolpar utförs med luftledning tas hänsyn till belysningsstolpens verkningssätt ur eftergivlighetssynpunkt. Det finns två principiellt olika lösningar med det gemensamma att de ska sitta fast i en ände och släppa i den andra. För stolpar som är konstruerade att deformeras under energiupptagning ansluts kabeln så att den lossnar från stolpen vid påkörning, roten på stolpen sitter fast i fundamentet och stolpens topp med armar o armaturer kan röra sig fritt. Stolpar med brottled kan gärna sitta fast i luftledningen eftersom de släpper från fundamentet när brottleden löses ut. I fallet med kontaktledning placerad mitt över ett körfält och bärare i form av stolpe med lång enkelarm, kanske närmast att jämföra med L-portal, förefaller inget alternativ vara bra, om stolpen vid påkörning släpper från grundläggningen (brottled) men sitter kvar i kontaktledningen kommer den att hänga ner mitt i körfältet, om den hålls kvar i grundläggningen men rycks bort från kontaktledningen kommer armen med stor sannolikhet att falla ner på vägbanan. Ett alternativ kunde vara att spänna en kraftig lina mellan stolptopparna och hoppas på att avkörda stolpar blir hängande i den. Stolpar som ska ha linor/kablar ska krockprovas med sådant utförande. Om kontaktledningarna ska hållas spända m h a motvikter som hänger längs sidan av en stolpe blir det nog helt omöjligt att göra en sådan stolpe eftergivlig. Det verkar som att det skulle vara svårt att lösa trafiksäkerheten m h a eftergivliga stolpar. 1.7.2.3 Dimensionering av stolpar Stolpar ska dimensioneras för att bära egentyngd, vindlast mot såväl stolpe - arm och linor, last av linor inklusive spännkraften i systemet, eventuellt ska isbeläggning förutsättas på linorna, det ger dels en last av själva tyngden hos isen dels en ökad vindlast i form av större yta hos linan. Vindens återkomstid bör sättas till 50 år. Man bör notera att vid placering på bro bestäms exponeringsfaktorn utgående från höjd över underliggande vatten/mark. Om islast ska beaktas bör karakteristisk islast antas vara tyngden av en 10 mm tjock isbeläggning med tyngden 9 kn/m 3 på alla ytor. För kablar med diametern högst 30 mm kan karakteristisk islast 10 N/m antas. För stolpar som står längs stor väg på landsbygd bör även last av plogsnö mot själva stolpen antas, vid bestämning av plogsnölasten bör hög plogningshastighet förutsättas och lasten kunnas sättas till 4 kn/m 2 (antag att stolpen står inom tre meter från vägbanekant), last av plogsnö ska placeras i ogynnsammaste läge, stolpar av fackverkstyp ska i detta sammanhang betraktas som konstruktion med hel yta. Dimensionering ska göras enligt 15
relevanta delar av Eurocode, nationella val beträffande t ex vindlast o temperaturer ska göras enligt Boverkets föreskrift EKS. Anordningar som vid haveri faller på vägbanan hänförs till säkerhetsklass 2, se kap 2 i Vägverkets föreskrift 2004:31 om bärförmåga, stadga och beständighet hos byggnadsverk vid byggande av vägar och gator. 1.7.3 Krockskydd 1.7.3.1 Krockdämpare 1.7.3.2 Räcken Krockdämpare är skyddsanordningar (släkt med räcken) som minskar en framifrån påkörande personbils hastighet genom att under deformation ta hand om rörelseenergin. Det finns olika hastighetsklasser, raka och koniska utföranden (bredare baktill) och sådana som vid påkörning på sidan som fungerar som räcken (riktningsgivande/redirective) eller inte. För permanent användning ska en krockdämpare vara riktningsgivande. Krockdämpare längs huvudvägnätet bör uppfylla krav för hastighetsklass 110, krav på fordonsrörelseklass och deformation beror på placering och trafiksituation. Krockdämpare i hastighetsklass 110 provas med 1500 kg personbil för att bestämma energiupptagande kapacitet och med liten bil för att avgöra skaderisken. Krockdämpare är relativt kostsamma, de ska placeras på plan mark vilket kan försvåra användning där stolpar placeras i slänt och de kräver viss tillsyn, t ex rengöring, för att behålla sin funktion. Krockdämpare provas enligt SS-EN 1317-3, aktuell utgåva är från år 2010, krockdämpare omfattas av krav på CE-märkning enligt SS-EN 1317-5. Krockdämpare kan i samband med elvägar förmodligen inte användas som generell lösning men kanske kan används för stolpar placerade t ex i rampnosar. Kvar blir att skydda stolparna m h a längsgående räcken, om hänsyn enbart tas till trafikanter i avkörande personbilar torde räcken med kapacitetsklass N2 vara tillräckligt, om anläggningsägaren bedtraktar anläggningen som någon form av skyddsobjekt och önskar skydda stolparna från att bli nerkörda av tunga fordon bör kanske kapacitetsklass H2 eller högre väljas, vid höga flöden av lastbilar med släp, t ex mer än 1000 per dygn, kan man fundera på att välja räcken med kapacitetsklass H4 om man betraktar nedkörda stolpar som helt oacceptabelt. Stolparna ska placeras utanför räckets arbetsbredd eller, formulerat på annat sätt, räcket bör specificeras med sådan arbetsbredd att så att det inte kommer i konflikt med stolparna. Vanliga arbetsbredder är mellan 1 och 2 meter, den mäts från räckets trafiksida och ut till maximal utböjning vid kapacitetsklass bestämmande prov vid typprovning, i arbetsbredden ingår räckets egenbredd. För H-klassade räcken (H1 till H4) har i senaste utgåvan av provningsstandarden, SS-EN 1317-2 från 2010, införts ett begrepp fordonsinträngning som anger hur mycket ett tungt fordon lutar sig ut över räcket vid typprovning, fordonsinträngning för lastbil mäts på höjden 4 m över marken. Prisnivån för räcken varierar kraftigt, den beror dels på räckestypen (betongräcken dyrast, stållineräcken billigast) och dels på kapacitetsklassen (det går åt mycket mer material för att håla tillbaka tunga fordon), från några hundralappar upp till kanske två tusenlappar per meter. 16
1000 Bilaga 1 1.8 Tekniska lösningar 1.8.1 Slitage på vägkonstruktionen Elvägar påverkar troligen kanaliseringen och därmed slitaget i liten utsträckning då fordonen inte är fixerade i sidled. Kanaliseringen påverkas i större utsträckning av räcken placerade nära vägbanan. 1.8.2 Påverkan från drift och underhåll Kontaktledningarna kan vara i vägen vid asfalteringsarbeten, men då de är planerade och på dessa vägar oftast relativt omfattande så borde det inte vara några problem att stänga strömmen vid dessa tillfällen och anpassa arbetet så att flaken inte tar i ledningen. Viss försiktighet kommer att krävas och vissa lastbilar är mer olämpliga än andra. Kostnadsfördyring? Ja troligen men mycket marginell. Förstärkt vägkonstruktion ska inte behövas. 1.8.3 Grundläggning av stolpar När nya fundament för kontaktledningsstolpar ska anläggas på befintlig bana så försöker Trafikverket att undvika att röra i banvallen så mycket som möjligt. Anledningen till det är att då minskas risken för oönskade rörelser i banvallen och av spårets läge. Metoder som används är då borrade hål eller nedvibrerade/nedtryckta rör som fundament. När man borrar för man endera samtidigt med borrningen ned ett rör som sedan fylls med betong eller så för man ned ett prefabricerat fundament i det färdiga hålet. Vid anläggning av kontaktledningsstolpar och dess fundament i en vägkonstruktion ska beaktas att det generellt kan finnas olika typer av ledningar förlagda i innerslänt. 1.8.3.1 Dräneringsledning Ledningar för dränering av överbyggnaden kan förekomma i vägkonstruktion och ska minst ligga 0,3 m under terrassnivån, se figur. min 2:1 Tätt material 200 Terrassyta 200 min D i 100 Beroende på tjocklek på överbyggnaden kan man uppskatta att dränering är placerad mellan 0,5-1,0 m från beläggningskant i innerslänt. 1.8.3.2 Fiberkabel o dyl. I innerslänt och ytterslänt kan det även förekomma olika typer av fiberkablar (optokabel, bredbandskabel, etc.) nedlagda. Exakt var dessa är förlagda i förhållande till beläggningskant bör kontrolleras vid grundläggning av kontaktledningsstolpar. 100 17
1.8.4 Placering av stolpar Körfält Vägren Mitt körfält till Elstolpe Motorvägar max och min 3,75-3,25 3,0-2,0 6,75-5,63 Mötesfri landsväg 3,75-3,25 1,0-0,5 5,13-4,13 4-fältsväg (ej motorväg) 3,25 2,0 5,63 TV124 (1975) Körbana 3,5 Vägren 3,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 6,75 Körbana 3,5 Ramp 4,0 Vägren 3,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 10,75 VU 94 70 km/h Körbana 3,5 Vägren 2,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 5,75 Körbana 3,5 Ramp 4,0 Vägren 1,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 8,75 18
VU 94 90 km/h Körbana 3,75 Vägren 2,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 5,88 Körbana 3,75 Ramp 4,0 Vägren 1,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 7,88 VU 94 110 km/h Körbana 3,75 Vägren 2,75 Avstånd körbanemitt elstolpe = 6,63 Körbana 3,75 Ramp 4,0 Vägren 2,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 9,88 19
VU 94 Mötesfri landsväg befintlig 13 m 100 km/h Vägren 1,1 Körbana 3,75 Vägren 0,5 Avstånd körbanemitt elstolpe = 4,38 Vägren 0,65 Körbana 3,25 Körfält 3,25 Vägren 0,5 Avstånd körbanemitt elstolpe = 4,13 VU 94 Mötesfri landsväg Ny väg 100 km/h Vägren 1,1 Körbana 3,75 Vägren 1,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 4,88 Vägren 0,65 Körbana 3,25 Körfält 3,25 Vägren 1,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 4,63 20
VGU Fyrfältsväg Körbana 3,25 Vägren 1,0 2,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 4,63-5,63 Körbana 3,25 Ramp 4,0 Vägren 1,0-2,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 6,63 7,63 VGU Motorväg normal standard Körbana 3,5 Vägren 2,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 5,75 Körbana 3, 5 Ramp 4,0 Vägren 1,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 8,75 21
VGU Motorväg låg standard Körbana 3,25 Vägren 2,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 5,63 Körbana 3,25 Ramp 4,0 Vägren 1,0 Avstånd körbanemitt elstolpe = 8,63 VGU Mötesfri landsväg Säker framkomlighet befintlig 9 13 m 100 km/h Vägren 0,5 Körbana 3,25 Vägren 0,75 Slänträcke 0,75 Avstånd körbanemitt elstolpe = 5,13 Vägren 0,5 Körbana 3,25 Körbana 3,25 Vägren 0,75 Slänträcke 0,75 Avstånd körbanemitt elstolpe = 5,13 22
VGU Mötesfri landsväg Säker framkomlighet Ny väg 9 13 m 100 km/h Vägren 0,75 Körbana 3,25 Vägren 0,75 Slänträcke 0,75 Avstånd körbanemitt elstolpe = 5,13 Vägren 0,75 Körbana 3,25 Körbana 3,25 Vägren 0,75 Slänträcke 0,75 Avstånd körbanemitt elstolpe = 5,13 1.9 Anläggningskostnader 1.9.1 Vägkonstruktion Trafikverket bedömer att det inte kommer att bli något betydande extra slitage på vägen på grund av kontaktledningen, därför tillkommer det heller inga extra kostnader för vägkonstruktion. 1.9.2 Stolpar och infästning Vid järnvägsutbyggnad är kostnaden för stolpar ca 13-20 000 kr/stolpe inkl fundament, livslängd är då 50 år. 1.10 Underhållsbehov 1.10.1 Vägkonstruktion Elvägar påverkar troligen kanaliseringen och därmed slitaget i liten utsträckning då fordonen inte är fixerade i sidled. Kanaliseringen påverkas i större utsträckning av räcken placerade nära vägbanan. 1.10.2 Stolpar och infästning Kontaktledningarna på järnvägen byts genomsnittligt vart 50 60:e år på vanliga linjer och vart 30:e 40:e år i storstäder med omgivning. Bytet orsakas av åldring av materialet beroende på miljön och i viss grad av antalet strömavtagarpassager. Vanliga linjer i Norrland har ca 30 strömavtagarpassager per dygn och i Stockholm kan det vara 300 dito. Underhållskostnaden är genomsnittligt årligen cirka 20 tkr/km. 23
1.11 Debitering elanvändning 1.11.1 Belastning på elnätet 24
1.11.2 Affärs- och betalningsmodell Debiteringen av använd elenergi borde kunna göras på samma sätt som sker på järnvägen. De järnvägsföretag som inte har elmätare installerad ska månadsvis rapportera utfört transportarbete per fordonstyp. Denna energimängd används som underlag för debitering. Järnvägsföretag som har elmätare installerade i sina fordon sänder månadsvis in uppgifter om förbrukad energi per fordon. För järnvägsföretag som har Trafikverkets mätare med tidsupplösning, sänder mätaren alla mätdata direkt till Trafikverkets avräkningssystem. Förlustpåslag för överföringen av elenergin från 50 Hz -nätet till fordonet görs beroende på fordonstyp. Huvudinriktningen för ett nytt system borde vara att alla fordonen har energimätare för direkt överföring av mätdata till Trafikverkets avräkningssystem. Någon större risk för tjuvåkare på väg än på järnväg borde inte finnas. Speciellt om det blir krav på energimätare på alla fordonen. 1.11.3 Styrmedel Liknande styrmetoder som finns och är under utveckling på järnvägssidan borde kunna användas på vägarna. Förändringar av järnvägslagen innebär att avgifter ska användas i verksamhetsstyrningen av tågtrafiken, vilket i sin tur leder till att Trafikverket och järnvägsföretagen inför kvalitetsavgifter. Den part som orsakar avvikelser från tågplan och trafikeringsavtal ska betala en på förhand bestämd kvalitetsavgift till sin motpart. Avgiften ska bidra till ökad punktlighet och höja kvaliteten i järnvägssystemet. 25