Effektivisering af sporvedligehold med skinneslibning 11.05.2011 Præsenteret ved BaneBranchens Jernbanekonference af Bo Nielsen
Emner Introduktion Rifler og bølger i relation til støj Rifler og bølger i relation til sporjustering Snæver sporvidde Overfladefejl på skinner Skinneslibning, udførelse
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
Rifler og bølger i relation til støj Rifler og korte bølger, dybde ca. 0,05 05 mm, bølgelængde l ~ 40-60 mm Typiske rifler og bølger på ret spor ogik kurver Giver anledning til støj
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
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 0,00 0 50 100 150 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
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 0-1 63 64 65 66 67 68 69 70 71 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.
Rifler og bølger i relation til støj Skinneslibning i kontra støjskærme Prisoverslag, støjskærme: Etablering 1 side, 1 km, ~ 10.000.000 kr/30 år ~ 333.000 kr./år Prisoverslag, skinneslibning: i Slibning, 1 km, belastning 10 MGT pr. år ~ 20.000 kr./ 2 år ~ 10.000 kr./år Støjmæssig effekt, støjskærme: ~ 5 db for naboer, men ingen (negativ) effekt for passagerer Støjmæssig effekt, skinneslibning: ~ 1-3-5 (10) db af hjul/skinne støj, for naboer og passagerer
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 25-30 MGT) S-baner 0,10 mm 0,08 mm 0,06 mm 0,03-0,04mm V 120 km/h (Hver 25-30 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
Rifler og bølger i relation til støj Resultatlønskontrakt mellem Bdk og Trafikministeriets departement 2010-2014 3.4.3. 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 2010-2012 3.4.3.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 2010-2012, reduceres til mindre end 0,04 mm.
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
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
Snæver sporvidde Efterslæb vedr. sporvedligeholdelse, ld l udbedret d i perioden 2007-2008 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. 6.500 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
Snæver sporvidde Skinneslibning libi kontra udveksling kli af fbf befæstelser tl Prisoverslag, udveksling af befæstelser: Udveksling af befæstelser i begge skinner, 1 km, ~ 600.000 kr. Prisoverslag, skinneslibning/-fræsning/-høvling: i i / Skinneslibning/-fræsning/-høvling, 1 km, ~ 50.000 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.
Overfladefejl på skinner RCF (Rolling contact fatigue) Ret spor Kurver, høj/ydre skinnestreng
Overfladefejl på skinner RCF (Rolling contact fatigue) Kurver, høj/ydre skinnestreng, head checks
Overfladefejl på skinner RCF (Rolling contact fatigue)
Overfladefejl på skinner Skinneslibning i kontra skinneudveksling k Eksempel 1, spor i kurve uden skinneslibning/-fræsning: Udveksling af yderstreng i kurve, 1 km, 900.000 kr/4 år ~ 225.000 kr./år Eksempel 2, spor i kurver med skinneslibning/-fræsning: Udveksling af yderstreng i kurve, 1 km, 900.000 000 kr/15 år ~ 60.000000 kr./år Slibning/-fræsning 1½ mm i kurve, 1 km, 90.000 kr/3 år Slibning/-fræsning + skinneudveksling, 1 km ~ 30.000 kr./år ~ 90.000 kr./år
Overfladefejl på skinner Skinneslibning i kontra skinneudveksling k Vanskeligt at måle dybden af overfladefejl % Opfølgning på effekt af udført skinnefræsning nov/dec 2010 100 Fræsekampagne 2010 baseret på 1 passage ~1½ mm 90 80 70 68 Forbedring af effekt ved 50 planlægning af mere 40 tid/passager pr. sporstykke 30 60 Indført forebyggende slibestrategi på kurverige delstrækninger, hyppig og lille metalfjernelse 20 10 0 18 Overfladefejl fjernet Få overfladefejl tilbage Mange overfladefejl tilbage 13 2 Alvorlige overfladefejl tilbage
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: 700-1500 m/h færdigslebet spor
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: 300-700 m/h færdigt spor
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
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
Skinneslibning, udførelse Resultat efter udført arbejde Baseret på krav i EN13231-3 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