1. No category

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
g bølger
g i relation til sporjustering
p j
g
• Snæver sporvidde
• Overfladefejl på skinner
• Skinneslibning,
Skinneslibning udførelse
Introduktion
Introduktion af Bo Nielsen
• Uddannet bygningsingeniør i 1990
• Arbejdet
j ved DSB,, Banestyrelsen,
y
, Atkins ogg Banedanmark,, som projektleder,
p j
,
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
hj l/ ki
Rifler og bølger i relation til støj
Rifl og korte
Rifler
k t bølger,
b l
dybde
d bd ca. 0,05
0 05 mm, bølgelængde
b l l
d ~ 40-60
40 60 mm
Typiske rifler og
bølger på ret spor
og i kurver
k r er
Giver anledning
til
il støjj
Rifler og bølger i relation til støj
Rifl og korte
Rifler
k t bølger,
b l
dybde
d bd ca. 0,3-0,5
0 3 0 5 mm, bbølgelængde
l l
d ~ 100 mm
Kraftige rifler og
bølger opstår i
meget skarpe
kurver ff.eks.
eks ved
København H
Megett begrænset
M
b
t
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
Hovedbaner, skønnet fejlklassefordeling
Udvikling i rifler og korte bølger
0%
0,10
20%
40%
60%
80%
100%
Riffeldybde i mm
Fejlklasse 4
Nuværende
Figur 4. Principskitse for udvikling af rifler og korte bølger ved
eksisterende og alternativ 2 slibestrategi
0,08
Fejlklasse 3
0,06
Fejlklasse 2
0,04
Fejlkl. 2
Alternativ 1
F jlkl 3
Fejlkl.
Fejlklasse 1
0,02
0,00
Alternativ 2
0
Fejlkl. 1
50
100
150
Belastning
g (mio.
(
brutto tons togvægt)
g g)
Figur 3. Udvikling af rifler og korte bølger som funktion af
belastningen i millioner brutto tons togvægt.
Figur 5. Skønnet fejlklassefordeling for hovedbaner
Fejlkl. >3
Rifler og bølger i relation til støj
Resultater fra ”Skinneslibning som støjbeskyttelse”, Banestyrelsen Rådgivning, 2001
Støjbelastning LAeq, 24h 50 m fra spor
Støjbelastning 50 m fra spor,
ækvivalent over 24 timer
Fejlklasse 2-3
63
64
65
Fejlklasse 0-3
66
67
68
Fejlklasse 0-1
69
70
71
dB(A)
Børkop
Figur 4. PrincipskitseFjenneslev
for udvikling af rifler og korte bølger ved
eksisterende og alternativ 2 slibestrategi
Gelsted
Figur 11.
11 Grafisk præsentation af beregningsresultater
beregningsresultater, der viser støjbelastningen
LAeq, 24h 50 meter fra nærmeste spor for Børkop, Fjenneslev og Gelsted.
Rifler og bølger i relation til støj
Ski
Skinneslibning
lib i kkontra
t støjskærme
t jk
Prisoverslag, støjskærme:
 Etablering 1 side, 1 km, ~ 10.000.000 kr/30 år
~ 333.000 kr./år
Pi
Prisoverslag,
l skinneslibning:
ki
lib 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.
pga rifler og bølger,
bølger historik
Sporregler 1987,
bør iværksættes
Grundlag for
ændring
Slibepolitik
1995
Banenorm
BN2-47-1,, 2007
Banenormsudkast
BN2-47-2a (inkl. forebyg.
støjbekæmpelse)
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
V≤120 km/h
0,10 mm
0,08 mm
0,06 mm
0,03-0,04mm
(Hver 25-30 MGT)
Regional- & Lokalbaner
120<V≤160 km/h
0,10 mm
0,08 mm
0,06 mm
0,06 mm
Regional- & Lokalbaner 100≤V≤120
km/h
0,10 mm
0,10 mm
0,08 mm
0,08 mm
Lokalbaner
V<100 km/h
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.
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
jjernbanens naboer ogg passagererne.
p
g
Resultatkrav 2010-2012
3.4.3.a
85 % aff sporafsnittene
f itt
påå HovedH d og S-baner
Sb
har
h ujævnheder
j
h d medd en dybde
d bd påå mindre
i d
end 0,06 mm. Dette skal, som følge af en øget skinneslibningsfrekvens i perioden 20102012, reduceres til mindre end 0,04 mm.
Rifler og bølger i relation til sporjustering
A l
Analyse
aff sammenhæng
h
mellem
ll rifler
ifl og bølger
b l
samtt behov
b h for
f sporjustering
j t i
Illustration af
sporkvalitet uden
skinneslibning
Illustration af
betydningen af
sporkvaliteten efter
skinneslibning
Rifler og bølger i relation til sporjustering
A l
Analyse
aff sammenhæng
h
mellem
ll rifler
ifl og bølger
b l
samtt behov
b h for
f sporjustering
j t i
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
Udvikling af sporvedligeholdelsesprocesser i Banedanmark
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
Eft l b vedr.
Efterslæb
d sporvedligeholdelse,
dli h ld l udbedret
db d t i perioden
i d 20072007 2008
Spor med 2-blok sveller er bygget med
en sporvidde på 1432 mm i mange år
mod den normale sporvidde
spor idde på 1435 mm
Ultimo 2006 ca. 6.500 steder a 5 - 20 m
påå landsplan
l d l medd sporvidde
idd mindre
i d endd
1430 mm
Ideelle tekniske løsning ved korrektion
af sporvidden er udveksling af
befæstelser og
g mellemlæg,
g, men dyrt
y ogg
mandskabskrævende
Snæver sporvidde
Ski
Skinneslibning
lib i kontra
k t udveksling
d k li aff befæstelser
b f t l
Prisoverslag, udveksling af befæstelser:
 Udveksling af befæstelser i begge skinner, 1 km,
~ 600.000 kr.
Pi
Prisoverslag,
l skinneslibning/-fræsning/-høvling:
ki
lib i / f
i / h li
 Skinneslibning/-fræsning/-høvling, 1 km,
Skinneprofil efter skinneslibning/-fræsning,
som illustreret. Svarer til skinneprofil i
kurvers yderstreng.
Ved skinnehøvling kan skinnen reprofileres
svarende til en ny skinne indvendigt,
indvendigt
hvorfor skinnehøvling er bedste maskinelle
alternativ til en udveksling af befæstelserne.
~ 50.000 kr.
Overfladefejl på skinner
RCF (Rolling contact fatigue)
Ret spor
Kurver, høj/ydre skinnestreng
Overfladefejl på skinner
RCF (Rolling contact fatigue)
Kurver høj/ydre skinnestreng
Kurver,
skinnestreng, head checks
Overfladefejl på skinner
RCF (Rolling contact fatigue)
Overfladefejl på skinner
Ski
Skinneslibning
lib i kkontra
t skinneudveksling
ki
d k li
Eksempel 1, spor i kurve uden skinneslibning/-fræsning:
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
Ud k li aff yderstreng
d t
i kurve,
k
1 km,
k 900.000
900 000 kr/15
k /15 åår
~ 60.000
60 000 kkr./år
/å
 Slibning/-fræsning 1½ mm i kurve, 1 km, 90.000 kr/3 år
~ 30.000 kr./år
 Slibning/-fræsning + skinneudveksling, 1 km
~ 90.000 kr./år
Overfladefejl på skinner
Ski
Skinneslibning
lib i kkontra
t skinneudveksling
ki
d k li
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
Forbedring
F
b d i aff effekt
ff kt ved
d
planlægning af mere
tid/passager pr. sporstykke
60
Indført forebyggende
slibestrategi på kurverige
delstrækninger, hyppig og
lille metalfjernelse
80
70
68
50
40
30
18
20
13
10
2
0
Overfladefejl fjernet
Få overfladefejl tilbage
Mange overfladefejl tilbage
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
g 1-2
Antal ppassager:
~ 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,
(valsehud svejsninger,
svejsninger tværprofil)
Rifler og bølger
Rifler og bølger, forebyggende/støj
Forebyggende slibning pga. RCF/overfladefejl
Skinnefræser (metalfjernelse > 1 mm)
-
RCF/overfladefejl, udbedring
Skinnehøvl
ki h l (metalfjernelse
(
lfj
l > 3 mm))
-
Snæver sporvidde
Varierende sideslid pga.
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