Ballastfria spår minskar underhåll

Arbetet på Getingmidjan är inget långt projekt men det är fruktansvärt komplext.   

 

Paul Abrahamsson, teknikansvarig för spårsystem på Vossloh Nordic Switch Systems

Den nya järnvägsbron över Norrström i Stockholm är unik på många sätt och både projektering och byggande har bjudit på betydande utmaningar.

”Det var som att bygga järnväg på ett fartygsdäck”, säger Paul Abrahamsson, teknikansvarig för spårsystem på Vossloh Nordic Switch Systems.

Teknikkonsultföretaget Sweco och Vossloh har jobbat med utformningen av spår och växlar på de nya broarna över Söderström och Norrström nästan lika länge som Trafikverket som planerat och projekterat Nya Getingmidjan.

2018 genomfördes mindre arbeten, bland annat spårbyten inne på Stockholm Central. Sommaren 2019 byttes bron över Söderström och sommaren 2020 byttes Norrströmsbron.

”Arbetet på Getingmidjan är inget långt projekt men det är fruktansvärt komplext”, säger Paul Abrahamsson.

Ovanligt med spårväxlar på broar

”I vanliga fall lägger man aldrig spårväxlar på en bro då det blir onödigt komplext eftersom broar rör på sig samtidigt som det finns skarvar mellan brons olika sektioner. Det är helt enkelt svårt att bygga.”

”Men här måste växlarna placeras på bron om tågtrafiken till och från Stockholm C ska fungera, Norrströmsbron är en del av Stockholm C och växlarna får helt enkelt inte plats på fast mark.”

Spåren på nya Norrströmsbron är liksom spåren på Söderströmsbron och på Nya Årstabron fästa direkt i bron utan sliprar.

På Nya Årstabron är underlaget betong, på broarna mellan Södermalm och Tegelbacken är underlaget stål.

Växlar och spår har monterats på stålbrons däck med ett befästningssystem för direkt befästning, Vossloh DFF 300.

”Befästningssystemet ersätter sliprar och makadam”, säger Abrahamsson. ”Varje platta blir rätt stor då de skall tåla stora belastningar från tågen och samtidigt ha plats för ett dämpande skikt som ersätter makadamens elastiska egenskaper.”

Stålplattorna dämpar vibrationerna

Stålplattorna fungerar även ljud- och vibrationsdämpande.  Spåret på stålbroarna har i princip samma egenskaper som ett spår i makadam.

”Det gäller att ta hänsyn till spårets elasticitet i övergången från bron, där man använder ballastfria spår, till fast mark där man använder makadam”, säger Paul Abrahamsson.

Förr tog man liten eller ingen hänsyn till skillnaderna i elasticitet och använde vanliga befästningar på spåret på bron. Det gjorde spåret väldigt stumt.

Vid övergången till spår i makadam får spåret abrupt en mycket högre elasticitet vilket leder till slitage på ballasten som i sin tur leder till ökat underhåll samtidigt som skapar en hel del ljud och vibrationer.

”Om man skapar en övergångszon med befästningar med olika elasticitet så minskar behovet av underhåll av spåret”, säger Abrahamsson. ”Det blir ingen stöt från tågen när de passerar broskarvarna, det reducerar stomljuden som annars uppstår i konstruktionen och sprids till omgivningen.”

”Vi får en jämn elasticitet eller en elasticitet i spåret som förändras långsammare vid övergångarna mellan spåret på stålbroarna och spåren på betongsliprar i makadam eller på träsliprar som i en av växlarna.”

Om man skapar en övergångszon med befästningar med olika elasticitet så minskar behovet av underhåll av spåret. Det blir ingen stöt från tågen när de passerar broskarvarna, det reducerar stomljuden som annars uppstår i konstruktionen och sprids till omgivningen.

 

Paul Abrahamsson, teknikansvarig för spårsystem på Vossloh Nordic Switch Systems

Nygammal växel på träsliprar

Växeln som utgör förbindelse mellan spår 18 och 19 på Stockholm C ligger delvis på nya Norrströmsbron och delvis på en kompletterande stålbro som byggdes i början på 2000-talet. Denna bro har inte ersatts med en ny.

Växeln byggdes då på träsliprar med samma befästningssystem som på dåvarande Norrströmsbron.

Den nya Norrströmsbron fick därför på en kort sträcka byggas med uttag för träsliprar på den västligaste delen närmast centralstationen.

De två sektionerna för bron över Norrström byggdes, liksom bron över Söderström, i Tallinn och kördes på pråm till Stockholm via Södertälje kanal och Mälaren.

Men för att klara det ansträngda tidsschemat för att få de nya bron på plats och få igång tågtrafiken monterades spår och växlar på bron i Tallinn. Räler och växelsektioner kördes till Tallinn på lastbil från Vosslohs verkstäder i Ystad.

”En av de stora svårigheterna med att prefabricera en bro med förmonterade växlar är att brobyggarna arbetar med en tolerans i sidled på en decimeter medan toleransen i spåren mäts i millimeter”, säger Abrahamsson.

”Vi använde därför vår befästning DFF300 som har justeringsmarginal i sid- och höjdled så att spåret går att fästa in korrekt även om bron inte är helt rak.”

Bro och räler utvidgas olika

Bron över Norrström, liksom andra stålbroar, utvidgar sig i värme och krymper i kyla. Även rälerna blir längre eller kortare beroende på temperaturen.  Men längdförändringarna sker inte riktigt i samma takt för bro och räler.

Eftersom det är skarvfritt spår på Getingmidjan, och på de flesta andra banor i Sverige, kan inte rälerna röra sig i längdled. I stället förändras spänningarna i spåret och växlarna.

Dessutom har flera växlar placerats över broskarvar som har egna rörelsemönster.

Precis över skarven mellan bro och landfästen används Vosslohs extra kraftiga befästningar DFF 44, för första gången i Sverige. Spåret är kraftigt infäst över skarven men kan röra sig något på ömse sidor. Därefter har rälerna närmast broskarvarna en speciell infästning med reducerad klämkraft. Det innebär att bron skall kunna röra sig längs med spåret utan att överföra alltför höga spänningar till spåret.

”Det är inga långa sträckor men det är komplicerat att få ihop allting”.

Norrströmsbron har, liksom resten av den renoverade Getingmidjan, 60E1-räler och växlarna på Norrströmsbron har 60E-växlar, räler med vikten 60 kg/meter. Det är genomgående Vossloh befästningssystem i både växlar och spår.

På Getingmidjan tillåts nu 80 km/h för alla tåg, 60 km/h vid spårbyte i växlar, och 25 tons axellast.