Rautatievaihteen siipikiskon korotus on mahdollista korvata risteyskärjen madalluksella

Rautatievaihteet ovat olennainen osa rataverkkoa, sillä niiden avulla mahdollistetaan liiken-
teen kannalta välttämätön siirtyminen raiteelta toiselle. Rautatievaihteen toimivuus ei kuitenkaan ole aivan yksiselitteinen asia, sillä junakaluston ja vaihteen vuorovaikutukseen vaikuttaa suuri määrä erilaisia tekijöitä. Tästä syystä vaihteen rakenteiden optimointi on varsin haastavaa.

Erkka Lindstedtin diplomityön lähtökohtana oli vaihteen risteyksen toiminnallinen tarkastelu ja uuden YV54-200N-1:9 risteystyypin toimivuuden arviointi. Vertailukohtana käytettiin perinteisiä, siipikiskon korotustaonnalla varustettuja risteyksiä ja koeristeyksinä toimivat uuden tyyppiset risteykset, joissa siipikiskon korotustaonta on korvattu risteyskärjen suuremmalla madallushionnalla. Siipikiskon korotustaontaa käytetään varmistamaan pyörän sulava kulku risteyskärjen yli. Taonta kuitenkin lisää risteyksen valmistuksen monimutkaisuutta ja vaikeuttaa risteyksen kunnossapitoa. Tarkastelun tavoitteena oli selvittää, saadaanko siipikiskon korotustaontaa vastaava vaikutus aikaan risteyskärkeä madaltamalla.

Rataverkolle oli vuosien 2018 ja 2019 aikana asennettu kuusi kappaletta uuden risteystyypin mukaisia koeristeyksiä. Osana työtä suoritettiin koeristeyksien kenttämittauksia, joissa risteysten geometria mitattiin muun muassa profiilimittausten avulla ja lisäksi niiden kuntoa ja kulumista arvioitiin. Kenttätutkimusten perusteella voitiin havaita, että koeristeyksissä pyörän kontakti siirtyy siipikiskolta risteyskärjelle varsin aikaisessa vaiheessa.

Mitatuista risteyksistä luotiin risteysmallit ja niiden toimivuutta vertailtiin simuloimalla kaluston kulkua risteysten yli. Koe- ja vertailuristeysten välillä pystyttiin löytämään selkeitä eroja junan kulussa, vaikka erot risteystyyppien geometriassa olivat suhteellisen vähäisiä. Jo pienetkin muutokset risteyksen, siipikiskon tai pyörän profiilissa vaikuttavat merkittävästi pyörä-kisko-kontaktissa syntyviin voimiin ja niillä on siten myös suora yhteys kaluston ja radan vaurioitumiseen. Koeristeyksissä havaittiin risteyskärkeen kohdistuva dynaaminen iskuvoima, jonka suuruus oli vahvasti riippuvainen kaluston nopeudesta.

Tutkimuksen lopputuloksena voitiin todeta, että koeristeyksen käytölle perinteisen risteystyypin sijasta ei ole estettä, kun osuuden nopeusrajoitus on korkeintaan 80 km/h. Nopeusrajoituksen käyttö ei lähtökohtaisesti rajoita merkittävästi koerakenteen mukaisen risteystyypin käyttöä, sillä ne sijoittuvat tyypillisesti liikennepaikoille ja matalamman nopeuden osuuksille.

Erkka Lindstedtin diplomityö: Siipikiskon korotuksen korvaaminen risteyskärjen madalluksella