TUTCRIS - Tampereen teknillinen yliopisto

TUTCRIS

Radan kokonaisjäykkyyden mittaaminen ja modifiointi

Tutkimustuotos

Yksityiskohdat

AlkuperäiskieliSuomi
JulkaisupaikkaHelsinki
KustantajaLiikennevirasto
Sivumäärä108
ISBN (elektroninen)978-952-317-079-7
TilaJulkaistu - 15 maaliskuuta 2015
OKM-julkaisutyyppiD4 Julkaistu kehittämis- tai tutkimusraportti taikka -selvitys

Julkaisusarja

NimiLiikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä
Vuosikerta19/2015
ISSN (painettu)1798-6664

Tiivistelmä

Tässä tutkimuksessa käsitellään radan kokonaisjäykkyyden mittaamista ja modifiointia. Pääpaino tämän raportin osalta on projektissa kehitetyn jatkuvan radan jäykkyyden mittalaitteen (”Stiffmaster”) ominaisuuksissa ja mittaustuloksissa sekä radan jäykkyyden modifioinnissa. Projektista on aikaisemmin kirjoitettu väliraportti ”Radan pystysuuntainen jäykkyys ja sen pistemäinen mittaaminen”, joka on julkaistu Liikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä sarjassa 6/2013.

Radan kuormituskestävyys on monen tekijän summa, mutta radan kokonaisjäykkyys on yksi selkeimmistä kuormituskestävyyden indikaattoreista. Tutkimuksessa kehitettiin kiskoilla työkoneella vedettävä jatkuvasti mittaava mittalaite Stiffmaster, joka mittaa kiskon palautuvaa painumaa. Mittaustulosten avulla voidaan arvioida radan kuormituskestävyyttä. Mittalaite mittaa radan pystysuuntaisen geometrian sekä kuormitettuna että ilman kuormaa. Mittaukset tehdään samalla ajolla ja kuormana käytetään TKA7:n 140 kN painoista akselia. Radan taipuma, palautuva painuma tai kokonaisjäykkyys saadaan selville kuormitetun ja kuormittamattoman mittauksen erotuksena. Mittaus tehdään kevyiden akseleiden avulla, jotka muodostavat mittapisteverkon ja kuormittavat rataa vain vähän.

Mittaustulosten perusteella on havaittu raidetyypin vaikuttavan eniten palautuvan painuman suuruuteen. Puupölkkyraiteella palautuva painuma on selvästi betonipölkkyraidetta suurempi. Lisäksi ohuet rakennekerrokset lisäävät pohjamaasta peräisin olevaa palautuvaa painumaa. Useat epäjatkuvuuskohdat, kuten roikkuvat pölkyt, kiskojatkokset ja siltapäädyt näkyvät mittaustuloksissa. Sen sijaan pääraiteilla, joilla rakennekerrokset ovat paksut, pehmeiköt eivät sel-
keästi erotu mittaustuloksissa, mutta matalat kallioleikkaukset saattavat näkyä. Palautuvassa painumassa on vaihtelua myös pääraiteilla, mutta vaihtelu liittyy useimmiten yksittäisiin epäjatkuvuuskohtiin. Jäykkyyden muutoskohdat, kuten siltapäädyt tai routalevyjen alkamiskohdat, aiheuttavat paitsi tasoeron palautuvaan painumaan, usein myös paikallisen tuennan heikkenemisen, joka näkyy suurena paikallisena palautuvana painumana ja yleensä myös geometrian
heikkenemisenä. Tuennan heikkeneminen ja geometriaongelmat ovat näissä kohdissa seurausta radan joustomuutoksen aiheuttamasta liikkuvan kaluston dynaamisen kuormituksen korostumisesta. Ongelma on siten itseään kiihdyttävä ilmiö.

Radan jäykkyyden modifiointiosuudessa kuvataan menetelmiä, joilla radan jäykkyyttä voidaan muokata. Osuudessa on myös esitetty arvioita siitä, miten paljon kuhunkin rakenneosaan kohdistuva toimenpide saattaisi jäykkyyttä muuttaa. Arviot perustuvat osin tehtyihin mittaushavaintoihin, osin kirjallisuuslähteisiin ja yksinkertaisiin käsin tehtyihin laskelmiin. Selvästi suurin potentiaali jäykkyyden kasvattamisessa on vähäliikenteisten ohutrakenteisten ratojen osalta rakennekerrosten lisäämisessä, jolloin pohjamaan osuus palautuvasta painumasta vähenee merkittävästi. Sidekiskojatkosten poistamisella voidaan vähentää jäykkyysvaihtelua ja epätasaisuutta ratkaisevasti. Pääraiteilla huomio tulee kiinnittää jäykkyyden muutoskohtiin, kuten siltapäätyihin. Näihin paikkoihin olisi kirjallisuuslähteiden mukaan perusteltua käyttää esimerkiksi geokomposiittia muodonmuutostason pienentämiseksi tai pohjaimia palautuvan painuman tasoittamiseksi. Pohjaimilla voidaan vähentää myös runkomelua kallioleikkauksissa ja tunneleissa.

Tutkimusalat

Tilastokeskuksen tieteenalat