Effektivisering af sporvedligehold med skinneslibning Præsenteret ved BaneBranchens Jernbanekonference af Bo Nielsen

Transkript

1 Effektivisering af sporvedligehold med skinneslibning Præsenteret ved BaneBranchens Jernbanekonference af Bo Nielsen

2 Emner Introduktion Rifler og bølger i relation til støj Rifler og bølger i relation til sporjustering Snæver sporvidde Overfladefejl på skinner Skinneslibning, udførelse

3 Introduktion Introduktion af Bo Nielsen Uddannet bygningsingeniør i 1990 Arbejdet ved DSB, Banestyrelsen, Atkins og Banedanmark, som projektleder, fagprojektleder og specialist vedr. bl.a.: Sporkvalitet og målevogne Skinneslibning og sporjustering Sporets linjeføring og hastighedsprofiler Hjul/skinneforhold herunder accept af rullende materiel Har arbejdet siden 2005 i Banedanmark som Teknisk System Ansvarlig for Spor og hjul/skinne

4 Rifler og bølger i relation til støj Rifler og korte bølger, dybde ca. 0,05 05 mm, bølgelængde l ~ mm Typiske rifler og bølger på ret spor ogik kurver Giver anledning til støj

5 Rifler og bølger i relation til støj Rifler og korte bølger, dybde ca. 0,3-0,5 0 mm, bølgelængde l ~ 100 mm Kraftige rifler og bølger opstår i meget skarpe kurver f.eks. ved København H Meget tbegrænset omfang Giver anledning til kraftig støj

6 Rifler og bølger i relation til støj Resultater fra Skinneslibning som støjbeskyttelse, Banestyrelsen Rådgivning, 2001 Nuværende : Indgreb 0,08 mm Alternativ 1: Indgreb 0,06 mm Alternativ 2: Indgreb 0,03-0,04 mm Vurdering af resultat mht. fejlklassefordeling 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 Udvikling i rifler og korte bølger Riffeldybde i mm Fejlklasse 4 Fejlklasse 3 Fejlklasse 2 Fejlklasse 1 Nuværende Figur 4. Principskitse for udvikling af rifler og korte bølger ved eksisterende og alternativ 2 slibestrategi Hovedbaner, skønnet fejlklassefordeling 0% 20% 40% 60% 80% 100% Alternativ 1 Fejlkl. 1 Fejlkl. 2 Fjlkl Fejlkl. 3 0, Alternativ 2 Fejlkl. >3 Belastning g( (mio. brutto tons togvægt) g) Figur 3. Udvikling af rifler og korte bølger som funktion af belastningen i millioner brutto tons togvægt. Figur 5. Skønnet fejlklassefordeling for hovedbaner

7 Rifler og bølger i relation til støj Resultater fra Skinneslibning som støjbeskyttelse, Banestyrelsen Rådgivning, 2001 Støjbelastning 50 m fra spor, ækvivalent over 24 timer Støjbelastning L Aeq, 24h 50 m fra spor Fejlklasse 2-3 Fejlklasse 0-3 Fejlklasse db(a) Børkop Figur 4. Principskitse Fjenneslev for udvikling af rifler og korte bølger ved eksisterende og alternativ 2 slibestrategi Gelsted Figur 11 Grafisk præsentation af beregningsresultater der viser støjbelastningen Figur 11. Grafisk præsentation af beregningsresultater, der viser støjbelastningen L Aeq, 24h 50 meter fra nærmeste spor for Børkop, Fjenneslev og Gelsted.

8 Rifler og bølger i relation til støj Skinneslibning i kontra støjskærme Prisoverslag, støjskærme: Etablering 1 side, 1 km, ~ kr/30 år ~ kr./år Prisoverslag, skinneslibning: i Slibning, 1 km, belastning 10 MGT pr. år ~ kr./ 2 år ~ kr./år Støjmæssig effekt, støjskærme: ~ 5 db for naboer, men ingen (negativ) effekt for passagerer Støjmæssig effekt, skinneslibning: ~ (10) db af hjul/skinne støj, for naboer og passagerer

9 Rifler og bølger i relation til støj Kriterier for iværksættelse af skinneslibning pga. rifler og bølger, historik Sporregler 1987, bør iværksættes Slibepolitik 1995 Banenorm BN2-47-1, 2007 Banenormsudkast BN2-47-2a (inkl. forebyg. støjbekæmpelse) Grundlag for ændring Hjul/skinnestøjs projekt 1992 Sporanalyse 2003 benchmarking Analyser vedr. slib/støj aftalt med ministeriet 2009 Hovedbaner 120<V 200 km/h 0,10 mm 0,08 mm 0,06 mm 0,03-0,04 mm (Hver MGT) S-baner 0,10 mm 0,08 mm 0,06 mm 0,03-0,04mm V 120 km/h (Hver MGT) Regional- & Lokalbaner 120<V 160 km/h Regional- & Lokalbaner 100 V 120 km/h Lokalbaner V<100 km/h 0,10 mm 0,08 mm 0,06 mm 0,06 mm 0,10 mm 0,10 mm 0,08 mm 0,08 mm 0,10 mm 0,15 mm 0,08 mm 0,08 mm

10 Rifler og bølger i relation til støj Resultatlønskontrakt mellem Bdk og Trafikministeriets departement Krav til støjreduktion Banedanmark udfører systematisk skinneslibning. Udover at være en vedligeholdelsesaktivitet har øget skinneslibning til formål at øge indsatsen med at reducere støjen fra togtrafikken, idet skinneslibning er et effektivt middel til reduktion af støj ved kilden. Støjreduktion er til gavn for jernbanens naboer og gpassagererne. Resultatkrav a 85 % af sporafsnittene på Hoved- og S-baner har ujævnheder med en dybde på mindre end 0,06 mm. Dette skal, som følge af en øget skinneslibningsfrekvens i perioden , reduceres til mindre end 0,04 mm.

11 Rifler og bølger i relation til sporjustering Analyse af sammenhæng mellem rifler og bølger samt behov for sporjustering Illustration af sporkvalitet uden skinneslibning Illustration af betydningen af sporkvaliteten efter skinneslibning

12 Rifler og bølger i relation til sporjustering Analyse af sammenhæng mellem rifler og bølger samt behov for sporjustering Internationale undersøgelser udført bl.a. af Plasser & Theurer og Speno International viser: At øget skinneslibning har et positiv indvirkning på behovet for sporjustering Vanskeligt at finde rapporter, hvor alle objektive data vedr. undersøgelserne er beskrevet detaljeret, så resultaterne kan konverteres direkte til en beregning af den mest effektive indbyrdes strategi for slibning og sporjustering Resultater fra kandidatafhandling Udvikling af sporvedligeholdelsesprocesser i Banedanmark udført af Peter Juel Jensen og René Fongemie, nu Banedanmark viser: At øget skinneslibning har en positiv betydning for behovet for sporjustering At det med udgangspunkt i slibestrategien fra 2007 for nogle strækninger med stor sandsynlighed kan betale sig, at øge slibeindsatsen At prisen og intervallet mellem hhv. sporjustering og slibning har væsentlig betydning for resultatet

13 Snæver sporvidde Efterslæb vedr. sporvedligeholdelse, ld l udbedret d i perioden Spor med 2-blok sveller er bygget med en sporvidde på 1432 mm i mange år mod den normale sporvidde på 1435 mm Ultimo 2006 ca steder a 5-20 m på ålandsplan l med sporvidde mindre end 1430 mm Ideelle tekniske løsning ved korrektion af sporvidden er udveksling af befæstelser og mellemlæg, men dyrt og mandskabskrævende

14 Snæver sporvidde Skinneslibning libi kontra udveksling kli af fbf befæstelser tl Prisoverslag, udveksling af befæstelser: Udveksling af befæstelser i begge skinner, 1 km, ~ kr. Prisoverslag, skinneslibning/-fræsning/-høvling: i i / Skinneslibning/-fræsning/-høvling, 1 km, ~ kr. Skinneprofil efter skinneslibning/-fræsning, som illustreret. Svarer til skinneprofil i kurvers yderstreng. Ved skinnehøvling kan skinnen reprofileres svarende til en ny skinne indvendigt, hvorfor skinnehøvling er bedste maskinelle alternativ til en udveksling af befæstelserne.

15 Overfladefejl på skinner RCF (Rolling contact fatigue) Ret spor Kurver, høj/ydre skinnestreng

16 Overfladefejl på skinner RCF (Rolling contact fatigue) Kurver, høj/ydre skinnestreng, head checks

17 Overfladefejl på skinner RCF (Rolling contact fatigue)

18 Overfladefejl på skinner Skinneslibning i kontra skinneudveksling k Eksempel 1, spor i kurve uden skinneslibning/-fræsning: Udveksling af yderstreng i kurve, 1 km, kr/4 år ~ kr./år Eksempel 2, spor i kurver med skinneslibning/-fræsning: Udveksling af yderstreng i kurve, 1 km, kr/15 år ~ kr./år Slibning/-fræsning 1½ mm i kurve, 1 km, kr/3 år Slibning/-fræsning + skinneudveksling, 1 km ~ kr./år ~ kr./år

19 Overfladefejl på skinner Skinneslibning i kontra skinneudveksling k Vanskeligt at måle dybden af overfladefejl % Opfølgning på effekt af udført skinnefræsning nov/dec Fræsekampagne 2010 baseret på 1 passage ~1½ mm Forbedring af effekt ved 50 planlægning af mere 40 tid/passager pr. sporstykke Indført forebyggende slibestrategi på kurverige delstrækninger, hyppig og lille metalfjernelse Overfladefejl fjernet Få overfladefejl tilbage Mange overfladefejl tilbage 13 2 Alvorlige overfladefejl tilbage

20 Skinneslibning, udførelse Skinneslibning udføres med slibetog Slibesten: 32 eller 48 Hastighed: 4-9 km/h Antal passager: 3-7 ~ 0,10 mm metalfjernelse pr. passage Kapacitet: m/h færdigslebet spor

21 Skinneslibning, udførelse Alternativt kan udføres skinnefræsning Skinnefræser: 2 fræsehjul og 1 slibehjul Hastighed: ~ 1 km/h Antal passager: 1-2 ~ 1,5 mm metalfjernelse pr. passage Kapacitet: m/h færdigt spor

22 Skinneslibning, udførelse Specielle slibetog til udførelse af slibning i sporskifter 16 eller 24 slibesten Hastighed: 3-4 km/h Antal passager: 6-10 i hver gren af sporskifte Rensning og smøring af sporskiftets bevægelige dele Kapacitet: 1 spsk/h

23 Skinneslibning, udførelse Skinneslibetog, traditionelt med roterende slibesten (metalfjernelse indtil ~ 1 mm) - Initial slibning af nye skinner (valsehud, svejsninger, tværprofil) - Rifler og bølger - Rifler og bølger, forebyggende/støj - Forebyggende slibning pga. RCF/overfladefejl Skinnefræser (metalfjernelse > 1 mm) - RCF/overfladefejl, udbedring Skinnehøvl l( (metalfjernelse l > 3 mm) - Snæver sporvidde - Varierende sideslid pga. sinuskørsel

24 Skinneslibning, udførelse Resultat efter udført arbejde Baseret på krav i EN Acceptance of rail grinding, milling and planing work in track Dybde af rifler og bølger med bølgelængde indtil 300 mm: 0,02 mm Ruhed fra slibesten: ~ 5 μm Skinnens tværprofil: ± 0,3 / ± 0,5 / ± 0,8 mm afhængigt af tilladelig hastighed i sporet