Lærebok i jernbaneteknikk L533. Befestigelse

Transkript

1 Lærebok i jernbaneteknikk L533 Befestigelse Utgitt:

2 1. INNLEDNING 3 2. GENERELT OM BEFESTIGELSESTYPER 4 3. BEFESTIGELSENS OPPGAVER MOTSTAND MOT SKINNEVANDRING SPORVIDDE UTKNEKKING AV SPORET VERTIKALE KREFTER ELEKTRISK ISOLASJON 9 4. BESKRIVELSE AV DE ENKELTE KOMPONENTER INNSTØPT ANKER ELLER SKRUER INNSATT I INNSTØPTE DYBLER KLEMFJÆRER MELLOMLEGG ISOLATORER BEFESTIGELSE PÅ TRESVILLER BEFESTIGELSE PÅ SPORVEKSLER BEFESTIGELSE I BALLASTFRITT SPOR BEFESTIGELSESSYSTEMER SPESIELLE BEFESTIGELSESTYPER 25

3 1. INNLEDNING Skinnebefestigelsen forbinder skinnen med svillen. Skinnebefestigelsens primære oppgave er å sikre sporvidden. Videre skal den overføre krefter fra skinnen til svillen og bidra til motstand mot utknekking av sporet. De krefter som påvirker befestigelsen, er laterale og vertikale krefter på grunn av framføring av det rullende materiell samt langsgående krefter som oppstår ved temperaturendringer. Ved akselerasjon og bremsing av rullende materiell i sporet oppstår også langsgående krefter Befestigelse 3

4 2. GENERELT OM BEFESTIGELSESTYPER Det skilles mellom direkte og indirekte, og mellom fjærende og ikke fjærende befestigelsestyper. Underlagsplater benyttes på tresviller for å redusere flatetrykket og dermed minske slitasjen på svillen. I et direkte feste festes skinnen direkte til svillen. I et indirekte feste festes skinnen til en underlagsplate og deretter underlagsplaten til svillen. Skinnespiker og Pandrol-befestigelse er eksempler på den første typen, Hey- Back og K-befestigelse på den siste. Figur 1 Til venstre direkte ikke-fjærende befestigelse ( K -befestigelse), til høyre indirekte fjærende befestigelse (Hey-Back). Ikke-fjærende befestigelser gir en stiv forbindelse mellom skinne og sville. Dette betyr store spissbelastninger i festet ved togpasseringer og at slitasjen og dermed vedlikeholdet blir stort. På grunn av de store belastningene mister den ikke-fjærende befestigelse kontakten med skinnene og de fastholdes derfor bare i sideretning. Dette medfører problemer med skinnevandring. Skinnespiker og skruer er eksempler på denne type befestigelse. I en fjærende befestigelse holdes skinnene på plass ved hjelp av klemfjærer med stor holdekraft. Disse kan ta opp store belastninger uten å bli ødelagt og holder skinnen på plass både i lengde- og sideretning. Samtidig tillater den fjærende befestigelse skinnen å fjære noe opp og ned ved togpassering. Klemkraften i en elastisk befestigelse opprettholdes selv om skinnen beveger seg noe vertikalt i forhold til svillen. Mellom skinnen og betongsvillen benyttes et mer eller mindre elastisk mellomlegg som skal sørge for økt motstand mot skinnevandring, hindre slitasje (på betongsviller uten underlagsplate) og minske spissbelastningen på svillene. For å sørge for elektrisk isolasjon er det på betongsviller også montert plastisolatorer mellom klemfjær og skinne samt mellom ankeret eller skruene og skinnen Befestigelse 4

5 En elastisk befestigelse er en forutsetning for å kunne helsveise sporet siden bare denne kan hindre skinnevandring (som medfører større fare for solslyng) og begrense størrelsen på åpningene ved skinnebrudd om vinteren. For lasket spor på lavt trafikkerte baner stilles ikke samme strenge krav til befestigelsen og eventuelt kan benyttes en enkel spikerbefestigelse. Nedenfor er vist eksempel på en moderne høyelastisk befestigelse på betongsville. Befestigelsen består av følgende komponenter: innstøpt anker (skulder) i betongsville elastisk mellomlegg i gummi mellom skinne og betongsville isolatorer mellom skinne og klemfjær samt mellom anker og skinne klemfjær Figur 2 Eksempel på en moderne høyelastisk skinnebefestigelse montert på betongsville (Pandrol FastClip) På tresviller må det benyttes skruet forbindelse og underlagsplate i stål mellom skinne og sville. For å sikre tilstrekkelig friksjon mellom skinne og underlagsplate bør befestigelsen ha et tynt mellomlegg mellom disse komponentene. De sportekniske kravene kan i prinsippet deles inn i fire deler: opprettholde tilstrekkelig motstand mot skinnevandring sikre sporvidden hindre utknekking av skinner overføre de vertikale og horisontale krefter fra skinne til sville I tillegg kommer krav som gjelder montasje og vedlikehold samt elektrisk isolering Befestigelse 5

6 t Jernbaneverket 3. BEFESTIGELSENS OPPGAVER 3.1 Motstand mot skinnevandring Den motstand som en skinnebefestigelse kan utøve mot skinnevandring, er et mål på hvordan den vil kunne ta opp de langsgående krefter i skinnene. De langsgående kreftene oppstår pga. temperaturvariasjoner og ved akselerasjon eller bremsing av tog. Befestigelsen må motvirke de langsgående kreftene i sporet slik at solslyng ikke oppstår. I helsveist spor kreves det normalt at befestigelsens skinnevandringsmotstand er to ganger større enn ballastens evne til å ta opp langsgående krefter. Det innebærer at svillen vil bevege seg i ballasten før skinnen beveger seg i forhold til svillen. Ballastens lengdeforskyvningsmotstand settes vanligvis til 5 kn for en halvsville. Dette er en lav verdi som gjelder for et nyjustert spor med pukkballast. På vinteren med frossen ballast er ballastmotstanden flere ganger høyere og overstiger befestigelsens motstand. Figur 3 Pusteparti Befestigelsens skinnevandringsmotstand avgjør lengden av pustepartiene i begge ender av et helsveist spor. Denne lengden avgjør igjen hvor mye skinnene beveger seg. Faktorer som påvirker skinnevandringsmotstanden er: klemkraft til befestigelsen friksjon mellom skinne og mellomlegg friksjon mellom mellomlegg og sville eller underlagsplate friksjon mellom skinnefotens overside og fjæren i befestigelsen Størst betydning har klemkraften. Denne er på 7 15 kn/fjær i de tilgjengelige befestigelsessystemer som er på markedet i dag Befestigelse 6

7 TSI Infrastruktur og EN stiller krav til lengdeforskyvningsmotstand til befestigelse. Dette defineres som den minste langsgående kraft som medfører permanent forskyvning av skinnen i lengderetning for et befestigelsespunkt. For høyhastighetsbaner og tungtransportbaner skal denne være 9 kn, mens kravet er 7 kn for andre baner Ved valg av skinnebefestigelsessystem er det viktig å vurdere hva som skjer med klemkraften ved slitasje på isolatorer eller mellomlegg. Generelt gjelder at klemkraften opprettholdes mye bedre i en befestigelse med lang oppspenningsvei enn i en befestigelse med kort oppspenningsvei. I sistnevnte tilfelle kan klemkraften gå mot null selv ved relativt liten slitasje. 3.2 Sporvidde Som nevnt tidligere er en av skinnebefestigelsens primære oppgaver å sikre sporvidden. Den skal klare å ta opp de laterale (tverrgående) og vertikale krefter uten at sporvidden påvirkes. Det vanligste problemet er for stor sporvidde. Årsaken til dette kan være: skinneslitasje slitasje av isolatorer at skinnen ruller i forhold til svillen Figur 4 Rulling av skinnen under påvirkning av vertikale og laterale krefter. Nedgraving av underlagsplatene på tresviller i kurver forårsakes av råte og de laterale og vertikale kreftene. Dette fenomenet gir også økning av sporvidde. Ved manglende vedlikehold eller utskifting av mellomlegg på betongsviller kan det oppstå tilsvarende problemer. 3.3 Utknekking av sporet Skinnebefestigelsen skal bidra til den totale motstanden mot utknekking av sporet sideveis (solslyng). Den vridningsmotstand som befestigelsen kan utøve i skinneleiet og skinnenes bøyestivhet gir til sammen sporets rammestivhet Befestigelse 7

8 Figur 5 Vridningsmotstand for Hey-Back og Pandrol PR befestigelse. Faktorer som påvirker vridningsmotstanden til en befestigelse, er: Klemkraft Opplagerbetingelser til skinnen i lateral retning mot underlagsplate eller skulder (punktformet eller linjeformet) Materiale i mellomlegget Størrelsen på oppleggsflaten De faktorene som har størst betydning, er klemkraften og skinnens laterale opplagsbetingelser i befestigelsen. 3.4 Vertikale krefter Skinnebefestigelsen skal ta opp de vertikale krefter som oppstår ved framføring av det rullende materiell på sporet. Videre skal kreftene overføres fra skinne til sville. Disse er både statiske og dynamiske. De vertikale bevegelsene er oppadrettede og nedadrettede. Befestigelsen må derfor være elastisk for å kunne følge bevegelsene som kreftene forårsaker. For å kunne oppta de statiske kreftene monteres det f.eks. underlagsplater på tresviller. Dette gjøres for å oppnå større lastflate på tresvillen. På betongsvillene monteres et mellomlegg for å få et lastutjevnende lag og dermed unngå spenningskonsentrasjoner Befestigelse 8

9 Det dynamiske tillegget til vertikalkreftene er stort. Hjulslag, urunde hjul, sluresår, høye eller lave sveiser, skjøter, bølger og rifler på skinnene er noen av de faktorer som øker det dynamiske tillegget ytterligere. Skinnebefestigelsens oppgave er å dempe virkningen av de dynamiske tilleggskreftene. Dette er hovedsakelig mellomleggets oppgave. På grunn av materialets stivhet eller karakteristikker er betongsvillene mer følsomme overfor de dynamiske virkninger enn tresviller. Kravene til mellomlegget har derfor økt da betongsvillene har blitt mer vanlig i sporet. Betongsvillene krever et elastisk mellomlegget for å oppnå god levetid. Inntil for noen få år siden var det vanlig å betrakte mellomlegget som et lastutjevnende lag og som beskyttelse mot direkte slitasje av betongsvillen. 5 mm tykke mellomlegg i EVA var det vanlige. Med de økte kravene nevnt ovenfor og økt forståelse for det som hender i sporet, har jernbanene gått over til mer elastiske mellomlegg. I f.eks. de nordiske land er det innført et 10 mm mellomlegg i gummi. SNCF har i lengre tid benyttet 9 mm mellomlegg i gummi og også DB har innført elastiske mellomlegg på sine høyhastighetsbaner. 3.5 Elektrisk isolasjon Figur 5 Isolasjonsdelene i en Pandrol e-befestigelse. Betongsvillene er elektrisk ledende. Siden skinnene bl.a. brukes som ledere for signalstrømmer, må skinnene isoleres fra svillen. I Norden er kravet at avledningen skal være mindre enn 0,5 S/km. Det innebærer at hver sville skal ha en motstand større enn 3080 Ohm Befestigelse 9

10 4. BESKRIVELSE AV DE ENKELTE KOMPONENTER Innledningsvis er allerede nevnt at en moderne elastisk befestigelse på betongsville består av følgende komponenter: innstøpt anker (skulder) i betongsville eller skruer i innstøpte dybler elastisk mellomlegg i gummi mellom skinne og betongsville isolatorer mellom skinne og betongsville og mellom anker og skinne klemfjærer De nyeste befestigelsessystemer på tresviller består av følgende komponenter: skruer underlagsplate i stål mellomlegg mellom skinne og underlagsplate klemfjærer Befestigelsessystemet må være dimensjonert og bygget på en slik måte at de enkelte komponenter kan utføre de oppgaver som er nødvendige for å ivareta en sikker framføring av det rullende materiell. Videre må systemet kunne opptre som en enhet. Dette medfører f.eks. at innstøpt anker eller skruer samt klemfjærer i betongsviller i en sporveksel er kraftigere dimensjonert enn tilsvarende komponenter på den åpne linje. Dette er nødvendig da betongsvillene i en sporveksel er tyngre enn øvrige betongsviller. Dermed blir det unngått at f.eks. en klemfjær blir varig deformert ved løft av sporvekselen. I det etterfølgende skal beskrives egenskaper og karakteristikker til de enkelte komponenter med utgangspunkt i befestigelsessystemet til Pandrol. Det forutsettes at befestigelsen er montert på betongsville. 4.1 Innstøpt anker eller skruer innsatt i innstøpte dybler Befestigelsen monteres på betongsvillen ved et innstøpt anker eller ved svilleskruer som skrus i stilling i innstøpte dybler. Pandrol befestigelsessystem på åpent spor forutsetter innstøpt anker i betongsviller. Andre befestigelsestyper som f.eks. det tyske Vossloh eller det franske NABLA benytter svilleskruer som skrus i endelig stilling i innstøpte dybler i svillen. I sporvekselsviller benyttes både innstøpt anker og svilleskruer for Pandrol befestigelse. Dette har sammenheng med at befestigelse med innstøpt anker er mer plasskrevende og derfor må utelukkes på bestemte partier i sporvekselområdet Befestigelse 10

11 Figur 6 I bildet til høyre over er vist ankeret til bruk på åpen linje. Til venstre er vist det ankeret som benyttes i sporvekselområder. Dette ankeret er konstruert for ekstra stort mothold for fjæren. 4.2 Klemfjærer I Jernbaneverket anvendes 3 typer Pandrol klemfjærer i det vanlige åpne sporet: PR 341 A med svart farge som er 1. generasjon e 1877 med blå farge som er 2. generasjon Fastclip med rød farge som er 3 generasjon I diagrammet nedenfor er vist fjærkarakteristikken for alle 3 fjærene. Det framgår at PR 341 A har en nominell klemkraft på 10 kn ved en oppspenningsvei på 12 mm. Denne oppspenningsveien legger til grunn nye, ikke slitte komponenter i befestigelsen. Dette gjelder isolatorene og mellomlegget. Ved slitte komponenter reduseres klemkraften. Men på grunn av den lange oppspenningsveien opprettholdes tilstrekkelig klemkraft også ved slitte isolatorer. Den høye klemkraften betyr også at hele sporkonstruksjonen kan løftes uten at fjærene blir varig deformert under forutsetning av at svilleavstanden ikke er større enn ca. 700 mm. e 1877 har tilsvarende en nominell klemkraft på ca. 9,0 kn ved samme oppspenningsvei (12 mm). Pandrol Fastclip har en nominell klemkraft på 10,0 kn ved en oppspenningsvei lik 12 mm Befestigelse 11

12 Figur 7 Fjærkarakteristikker for ulike Pandrol fjærer Figur 8 Bildet viser fjæren i befestigelsen Pandrol Fastclip 4.3 Mellomlegg Det elastiske mellomlegget mellom skinne og sville har til oppgave å redusere spissbelastningene på sporets komponenter ved passering av det rullende materiell. Mellomleggene har gjennomgått store forbedringer mht. å minske disse belastningene. Jo mykere det elastiske mellomlegget er, jo mer blir spissbelastningene dempet når det rullende materiell passerer. Hvor mykt mellomlegget kan være, er avhengig av de 2 parameterne aksellast og hastighet. Dette har sammenheng med at klemfjærene i befestigelsen vil bli påvirket av Befestigelse 12

13 oppadrettede og nedadrettede bevegelser. For å hindre utmatting av klemfjærene må størrelsen på amplitudebevegelsene begrenses. Videre må nedbøyningen av skinnen begrenses da for store elastiske deformasjoner over tid vil føre til utmatting. Mellomlegget bør være laget av elastisk material og utformet på en slik måte det blir god friksjon mellom mellomlegget og skinne. Dette for å hindre skinnevandring. Nedenunder er vist Pandrol mellomlegg i 10 mm gummi i knottet utførelse. Figur 9 Mellomlegg i gummi i knottet utførelse med tykkelse 10 mm i befestigelsessystemet til Pandrol. 4.4 Isolatorer Isolatoren skal sørge for elektrisk isolasjon mellom skinne og klemfjær samt mellom skinne og det innstøpte ankeret i betongsvillen. Dessuten skal den hindre slitasje av stålkomponenter i befestigelsessystemet ved at disse komponentene ikke skal berøre hverandre. Slike komponenter er skinne (skinnefot), ankeret og klemfjærer. Elektrisk isolasjon av skinnene er nødvendig da disse benyttes som ledere for signalsystemet. I eldre typer av Pandrol befestigelse (PR 341 A, e ) er det bare en isolatordel. Denne har funksjon som tåisolator mellom klemfjær og skinnefot og som sideisolator mellom det innstøpte ankeret i betongsville og sideflaten på skinnefoten. I den nyeste befestigelse til Pandrol (Pandrol Fastclip) består isolatoren av 2 komponenter. Fotisolatoren er mellom det innstøpte ankeret og overkant av skinnefot. Denne delen blir derfor utsatt for store spissbelastninger Befestigelse 13

14 Sideisolatoren er mellom ankeret og sideflaten på skinnefoten. Sideflaten på denne isolatoren er gjort meget stor og utformet på en slik måte at den bidrar til stor rammevirkning i befestigelsessystemet. Isolatoren er også elastisk slik at den gir litt etter før den kommer i anlegg i befestigelsen ved passering av det rullende materiell i kurver. På den måten reduseres slitasjen på alle komponenter. Endelig er det benyttede materialet meget slitesterkt. Figur 10 Øverst sideisolator og underst tåisolator i Pandrol Fastclip FC Befestigelse 14

15 4.5 Befestigelse på tresviller Tresvillene er elastiske og oppbyggingen av befestigelse på disse svillene atskiller seg derfor noe fra den type befestigelse som brukes på betongsviller. Det må benyttes skruet forbindelse. Mellom skinne og sville er det som regel en underlagsplate i stål for fordeling av de vertikale krefter på svillen. Skruene skrus i forborede hull i svillen gjennom hull i underlagsplaten. De fleste befestigelsestyper har 4 skruer. Dette gjelder f.eks. Pandrol og Hey-Back typene. Det franske Nabla benytter bare 2 skruer. Svilleskruene må ha fjærringer og muttere. Etterskruing av svilleskruene er nødvendig. For å sikre tilstrekkelig friksjon mellom skinne og underlagsplate kan det være fordelaktig å sette inn et friksjonsmateriale mellom disse komponentene. Det er verdt å legge merke til at i den franske Nabla befestigelsen monteres skinnen direkte på tresvillen i et nedsenket parti uten bruk av underlagsplate. Skinnen hviler dermed mot en sidekant slik at svillen kan ta opp de laterale krefter fra befestigelsen. Endelig benyttes klemfjærer for feste av skinne til underlagsplate. Det franske Nabla systemet har et såkalt fjærblad. Figur 11 Eksempel på befestigelse (Hey-Back) på tresviller. Befestigelsen består av 4 svilleskruer med mutter og fjærringer, underlagsplate, 2 fjærer og et tynt mellomlegg mellom skinne og underlagsplate Befestigelse 15

16 4.6 Befestigelse på sporveksler Oppbyggingen av en befestigelse på betongsville i en sporveksel er i prinsippet den samme som for en betongsville på åpen linje. Det er i enkelte partier i sporvekselen nødvendig å bruke mellomleggsplater i stål. Dette gjelder spesielt i den bevegelige delen av tunge i tungepartiet. I partier hvor skinnene for hovedsporet og avvikesporet ligger meget nær hverandre (fast installasjon), er det av plasshensyn til befestigelsen også nødvendig med underlagsplate. Dette gjelder både i resterende del av tungepartiet og i mellompartiet. I figuren under er vist konstruksjonen i overgangen fra tungepartiet til mellompartiet i en sporveksel. Figur 12 Befestigelse på betongsville for sporveksel i overgangen fra tungepartiet til mellompartiet. I eldre Pandrol befestigelser benyttes et kraftig støpejernsanker innstøpt i betongsville. En sterkere klemfjær enn på vanlig spor er også montert i befestigelsen. Dette er nødvendig da betongsvillene og sporet for øvrig er tyngre i sporvekselområdet enn på åpen linje. Hensikten er å hindre varig deformasjon av klemfjæren ved løft av sporveksel. I nyere befestigelse på sporveksler anvendes Pandrol Fastclip hvor ankeret har en såkalt secondary stiffness, dvs. det er bygget en forsterkning på ankeret som gir ekstra mothold for fjæren. Figur 13 Ankeret i Pandrol Fastclip befestigelse. Det er konstruert med en såkalt secondary stiffness for ekstra mothold for fjæren Befestigelse 16

17 4.7 Befestigelse i ballastfritt spor På grunn av en relativt hard konstruksjon i et ballastfritt spor må skinnebefestigelsen være høyelastisk. Det er utviklet flere varianter. VOSSLOH Ioarv 300 er en befestigelse som er justerbar i høyde og side. Skinnen ligger på et mellomlegg av gummi. Under dette mellomlegget finnes en stålplate og under denne igjen et nytt mellomlegg i gummi. Det siste mellomlegget er lagt direkte på betongsvillen. I befestigelsen finnes 2 klemfjærer som må tåle bevegelser vertikalt for 2 mellomlegg. De vertikale amplitudene blir dermed meget store og det er derfor muligheter for utmatting. For øvrig eksisterer også befestigelse med til sammen 4 fjærer, dvs. 2 fjærer på hver side av skinnen. Dette medfører at hver klemfjær behøver bare å ta opp bevegelser fra et mellomlegg. De vertikale amplitudene blir derfor ikke så store og faren for utmatting reduseres. Figur 14 Moderne høyelastisk skinnebefestigelse av type VOSSLOH Ioarv 300 som benyttes på de ballastfrie spor på høyhastighetsstrekningene i Tyskland. De 2 fjærene må ta opp bevegelsene av begge mellomleggene Befestigelse 17

18 5. BEFESTIGELSESSYSTEMER Det eksisterer flere typer befestigelsessystemer på markedet til bruk både på betongsviller og tresviller. De dominerende leverandører er: PANDROL Ltd (engelsk) VOSSLOH (tysk) NABLA (fransk) Under er en kort beskrivelse av de mest vanlige befestigelsessystemer Pandrol PR Pandrol befestigelse forekommer i ulike varianter i sporet på banestrekninger til Jernbaneverket. Generelt består denne befestigelsen av innstøpte ankere (skuldre) i betongsville, mellomlegg i plast eller gummi, isolatorer og fjærer. De ulike Pandrol befestigelsesystemene på betongsviller har ingen skrudde forbindelser. Det finnes derfor ingen mulighet for justering av f.eks. klemkraften i klemfjæren ved tiltrekking av skruer eller muttere. Men de enkelte komponentene utøver residente egenskaper som sikrer liten slitasje og dermed lang brukstid ved belastning i sporet. Pandrol PR fjæren kjennetegnes ved at den har 2 fjærtopper. Fjæren må monteres i sporet i skinnens lengderetning. Figur 15 Pandrol PR befestigelse Pandrol e Neste generasjon Pandrol fjærer fikk betegnelse e Den mest vanlige varianten i JBV sine spor er e Den kjennetegnes ved bare en fjærtopp. Også denne fjæren monteres i sporet i skinnens lengderetning. En annen variant er en noe kraftigere fjær som har fått navnet e-plus Befestigelse 18

19 Figur 16 Pandrol e-plus befestigelse Både Pandrol PR og Pandrol e består av komponenter som ikke kan formonteres på betongsvillefabrikk. Ved utlegging av spor må monteringen av alle komponentene i befestigelsen utføres på anleggsstedet. Pandrol Fastclip Pandrol Fastclip er konstruert som en kompakt lav profil enhet med liten byggehøyde. Dette betyr at muligheten for skader på befestigelsessystemet ved tilfeldige støt (f.eks. ved avsporing) og fra arbeidsmaskiner i forbindelse med sporarbeider er liten. Systemet er tilpasset formontering av alle komponenter i betongsvillefabrikk og har ingen skrudde forbindelser. Systemet er tilrettelagt for maskinell installasjon i nytt spor samt maskinell uttrekking og innsetting av fjærer ved ulike typer sporarbeider Figur 17 Pandrol Fastclip FC formontert på sville Befestigelse 19

20 Ved utslitte komponenter utøver klemfjæren en nominell klemkraft på ca. 10,0 kn. Dette sikrer høy klemkraft også ved slitte komponenter. Dette gjelder spesielt for slitte isolatorer. Pandrol Fastclip er et befstigelsessystem som designet med tanke på maskinell betjening. Alle delene blir montert på svillefabrikken. Selve fjæren i systemet har en meget viktig funksjon. Denne kan låses i 3 forskjellige posisjoner ved hjelp av 3 hakk i fjærstålet. Disse posisjonene er: posisjon helt ute: posisjon halvveis ute: posisjon helt inne: posisjon ved skifte av sideisolator posisjon hvor fjæren framkaller 50 % av nominell klemkraft og er den posisjon som befestigelsessystemet får ved avsluttet formontering i betongsvillefabrikk samt ved innlegging av skinner og ved nøytraliseringsarbeider posisjon hvor befestigelsesytemet er ferdig montert i sporet I posisjon halvveis ute blir alle komponentene i befestigelsessystemet holdt på plass. Dette gjelder også mellomlegget. Denne behøver derfor ikke å limes på betongsvillen. Dette medfører at betongsvillen med befestigelsessystemet i denne posisjonen kan lagres, transporteres og installeres i sporet uten fare for å miste komponenter. De 3 posisjonene er vist på figurene under Befestigelse 20

21 Posisjon helt inne, dvs. ferdig montert i sporet Posisjon halvveis ute, dvs. den stilling som fjæren ved avsluttet montering i fabrikk Posisjon helt ute, dvs. stilling fjæren har ved skifte av isolator Figur 18 De 3 posisjonene i Pandrol Fastclip befestigelsessystemet Befestigelse 21

22 I 2012 ble en ny variant av Fastclip befestigelsen introdusert i Jernbaneverket; Fastclip FE. Den nye FE utgaven skiller seg fra FC utgaven ved at fjæren har noe lavere profil og at svilleankeret ligger lavere i forhold til svillens overkant. Sideisolatoren har også en annen utforming ved at den nå ligger som en krage rundt hele svilleankeret. Figur 19 Pandrol Fastclip FE En av fordelene med det nye Fastclip FE systemet er muligheten for å tilpasse til ulike skinneprofiler i samme sville. Dette utføres ved å anvende sideisolatorer med ulik bredde. I bildet under vises en JBV54 sville for 54E3 skinneprofil (fotbredde 125 mm) hvor man anvender bredere sideisolatorer slik at de mindre skinneprofilene 35,7kg og NSB 40 (fotbredde 110 mm) kan monteres i denne svilletypen. Dersom man senere ønsker å skifte ut 35,7kg / NSB40 skinner med 54E3 skinner kan dette utføres uten å bytte sviller ved at man bytter til standard sideisolatorer tilpasset fotbredden til dette profilet. Figur 20 Pandrol Fastclip FE Dual rail Befestigelse 22

23 Vossloh W Vossloh befestigelsessystemer et tysk fabrikat og typene benyttes i stor utstrekning på banene til DB AG. Det finnes flere varianter også av dette systemet i takt med krav og utvikling. I et konvensjonelt klassisk ballastspor med betongsviller består denne befestigelsen vanligvis av følgende komponenter: 2 dybler innstøpt i betongsviller 2 skruer som skrus inn i dyblene i endelig stilling 2 klemfjærer 2 vinkelunderlagsplater som lateralt hviler mot skulder i betongsville 1 elastisk mellomlegg I figuren under er vist befestigelsen som benyttes i det konvensjonelle sporet. Figur 21 Nyere Vossloh W befestigelse på betongsviller. Nabla Nabla befestigelse er fransk og benyttes bl.a. på høyhastighetsbaner i Frankrike. Nabla kan benyttes både på betongsviller og tresviller. Montert på betongsville består denne befestigelsen av følgende komponenter: 2 dybler innstøpt i betongsville 2 skruer tilbehør (mutter og mutter-ring) som skrus inn i dyblene i endelig stilling 2 klemblader 2 isolerplater som også tjener som opplegg for klembladene elastisk mellomlegg. Det legges merke til at fjærringen i befestigelsen blir tatt vare på med klemblader. Disse har en meget kort oppspenningsvei som er 4 mm. Klemkraften som får karakter av flatebelastning, er på ca. 12,0 kn. Dette medfører hurtig tap av klemkraft ved slitte komponenter Befestigelse 23

24 Figur 22 NABLA-befestigelse på betongsviller Hey-Back Hey-Back befestigelse på tresviller er mye brukt i Norge. Med unntak av fjærer produseres den ikke lenger. Ved sporomlegging eller ved legging av nytt spor med tresviller benyttes i dag Pandrol Fastclip på underlagsplate Hey-Back befestigelsen består av følgende komponenter: 4 svilleskruer med fjærringer og muttere 1 underlagsplate 2 fjærer et mellomlegg mellom skinne og underlagsplate Mellomlegget tjener til å øke friksjonen mellom skinne og sville. Den gir dermed et bidrag mot skinnevandring. Figur 23 Hey-Back befestigelse Befestigelse 24

25 5.1 Spesielle befestigelsestyper I enkelte sporavsnitt er det behov for å anvende spesielle befestigelsessystemer. Dette kan være på bruer, i områder som krever ekstra god isolering mot støy og i ballastfrie spor. Under er vist noen eksempler på spesielle befestigelsessystemer. Pandrol Railfree Dette er befestigelse som benyttes på bruer der det ikke tillates at sporet overfører langsgående krefter til brua. Befestigelsen må da tillate at skinna kan gli relativt fritt i forhold til brusviller/underlagsplater. Dette sikres ved at fjæren ikke klemmer direkte på skinna, men på en plate som sitter på svilleankeret. Figur 24 Pandrol "Rail free" befestigelse som benyttes på bruer hvor det er nødvendig at skinnene ligger løst i forhold til svillene. Pandrol VIPA Pandrol Vipa er et befestigelsessystem med ekstra lav vertikal stivhet for å dempe støy og vibrasjoner. Dette systemet er bl.a brukt på Nidelv bru i Trondheim. Den lave stivheten besørges av en dobbel underlagsplate med et elastisk gummi mellomlegg mellom de to stålplatene. Pandrol «VIPA» kan også leveres i «Rail free» utgave Befestigelse 25

26 Figur 25 Pandrol "VIPA" på Nidelv bru i Trondheim Pandrol Vanguard I likhet med Pandrol VIPA er Vanguard et befestigelsessystem for bruk i områder som krever ekstra demping av vibrasjoner. I Vanguard er ikke skinnen festet i skinnefoten men i skinnesteget. Dette tillater svært lav vertikal stivhet samtidig som rulling av skinnen minimeres Befestigelse 26

27 Figur 26 Pandrol "Vanguard" Figur 27 Pandrol "Vanguard" ved Asker Befestigelse 27

28 Lærebøker i Jernbaneteknikk LITTERATURHENVISNINGER 1. Allan M Zarembski - Rail replacement criteria, Railway Track & Structures, (oct 1993) 2. Helmut Maak - Der Oberbau-ein wichtiger Teil des Fahrweges, Eisenbahningenieur 40 (1989) 3. Per Herman Sørli - Overbygningens komponenter - Befestigelse, Kompendium ved NBIU (1994) 4. Report no PANDROL FASTCLIP Befesstigelse 28

29 Lærebøker i Jernbaneteknikk STIKKORDREGISTER A anker 5; 10 avsporing 19 B ballastfrie spor 17 ballastfritt spor 17 betongsville 5; 10; 13; 16; 18; 22 betongsviller 4; 7; 10; 15; 18; 22; 23 bølger 8 D dybler 22 E e ; 18 elektrisk isolering 5 Etterskruing 15 F Fastclip 11; 12; 13; 14; 16; 19; 21 fjærblad 15 fjærende befestigelse 4 fjærringer 15; 23 H helsveist spor 6 Hey-Back 4; 7; 8; 15; 23 Hjulslag 8 I Ikke-fjærende befestigelser 4 innstøpt anker 5; 10 innstøpte dybler 10 isolator 21 isolatorer 5; 7; 10; 11; 18; 20 K K-befestigelse 4 klemfjærer 4; 10; 11; 13; 15; 17; 22 klemkraft 6; 7; 8; 11; 20; 22 L langsgående krefter 3; 6 lasket spor 5 laterale krefter 7; 15 M mellomlegg 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 13; 15; 17; 18; 22; 23 mellompartiet 16 N NABLA 10; 18; 23 O oppspenningsvei 7; 11; 22 P Pandrol 4; 5; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 18; 19; 21; 24; 25; 26 PANDROL 18; 27 PR 341 A 11; 13 pustepartiene 6 R rammestivhet 7 rifler 8 rullende materiell 3; 8; 10; 12; 14 S secondary stiffness 16 sideisolator 13; 14; 20 signalsystemet 13 skinne 4; 5; 6; 8; 10; 12; 13; 15; 23 skinnebrudd Sviller 29

30 Lærebøker i Jernbaneteknikk skinneslitasje 7 Skinnespiker 4 skinnevandring 4; 5; 6; 13; 23 skinnevandringsmotstand 6; 7 skruer 4; 10; 15; 18; 22 sluresår 8 solslyng 5; 6 spikerbefestigelse 5 sporvekselsviller 10 sporveksler 16 sporvidde 7 støpejernsanker 16 støt 19 svilleskruer 10; 15; 23 T tresviller 4; 5; 7; 8; 9; 10; 15; 18; 22; 23 tungepartiet 16 tåisolator 13; 14 U underlagsplate 4; 5; 6; 8; 10; 15; 16; 23 Underlagsplater 4 utknekking 3; 5; 7 V vertikale krefter 3; 7; 8; 15 Vossloh 10; 22 VOSSLOH 17; 18 vridningsmotstand Sviller 30