Ny metode lytter sig til fejl på togskinner

Målemetoden, som Sweco har udviklet, skal finde ruheden på overfladen af skinnerne. Illustration: Banedanmark

Forsinkede tog og støj fra sporene er to af de største irritationsmomenter ved trafikken på skinner. Og forklaringen er ofte enkel: Skinnerne er for ru. Derfor har Banedanmark længe haft et ønske om at registrere ruheden på tognettets skinner for at kunne kortlægge og bekæmpe nabostøj. Nu har Swecos akustik-afdeling Acoustica udviklet en metode, der kan måle den ruhed, der kan være et tegn på, at skinnerne er under nedbrydning.

»Når vi kan komme ud og udbedre fejlen tidligere og hurtigere, får vi bedre regularitet og mindre støj,« siger miljømedarbejder hos Banedanmark, Lisette Mortensen.

Banedanmark anvender allerede målingsmetoder som ultralyd, hvirvelstrøm og lasersensorer til at finde fejl i skinnerne. Disse metoder er begrænsede i forhold til deres måleområder i skinnen og måleusikkerheder. Den nye målemetode skal fungere som et supplerende værktøj til at lokalisere specielt små fejl på overfladen af skinnerne, og dermed give Banedanmark mulighed for at slibe eller fræse dem væk, inden fejlen udvikler sig til et større og dyrere problem.

Testvognen

Specialudgave af vogntypen Sggmrs(s)90, her set i Padborg. Den to-leddede godsvogn med tre bogier har fået påmonteret skivebremser, så den kan anvendes som testvogn for den nye målemetode. Illustration: Sweco

Målemetoden, som Sweco har udviklet, er en videreudvikling af et forskningsarbejde, som den hollandske organisation TNO udførte for EU frem til 2003. Videreudviklingen har ført til en metode, som ved hjælp af støjmålinger gør det muligt at kortlægge ruheden på Banedanmarks skinner landet over.
På en plade under testvognen, en såkaldt ”pocket-vogn”, er der monteret en mikrofon fra det danske firma GRAS. Mikrofonen reducerer støj fra vinden og opfanger den støj, som forårsages af den samlede ruhed på hjul og skinne. Hjulets bidrag til støjen er ikke relevant for Banedanmark, så Sweco anvender nyafdrejede, glatte hjul på vognen for at isolere støjen fra skinnerne. Pocket-vognen har en samlet længde på 30 meter og er en to-leddet godsvogn med tre bogier. Mikrofonen monteres på den midterste af de tre bogier, hvorfra den måler støjen. De nærmeste aksler er i god stand, så de ikke påvirker lyden, mens testvognens skivebremser sikrer, at hjulene forbliver i god stand under målingerne.

På testvognen er der monteret en mikrofon på en plade. Mikrofonen opfanger den samlede støj fra hjulet og skinnen. Illustration: Sweco

Det er dog ikke tilstrækkeligt blot at måle støjen, fordi resultaterne i givet fald er alt for afhængige af den hastighed, som testvognen kører med. Indflydelsen fra togets hastighed forsvinder, når støjen konverteres til skinneruhed. Så længe togets hastighed ligger i intervallet 50 – 120 km/t, kan målingerne gennemføres med tilstrækkelig nøjagtighed til en måling og en kortlægning af skinneruheden.

Kalibrering af systemet

Systemet skal kalibreres, før man kan omsætte støjsignalet til skinneruhed. Til dette har Sweco anvendt udvalgte tværsnit, hvor skinneruheden måles med et accelerometer under skinnen. Testvognen måler støjen, når den passerer accelerometeret, samtidig med at en måletekniker måler ruheden. De samtidige målinger bestemmer overføringsfunktionen fra ruhed til støj – om dermed også omvendt fra den målte støj til skinneruhed. Det fastlægger sammenhængen mellem ruheden og støjen.

»Ved hjælp af accelerometeret på skinnen får vi ruheden i de udvalgte tværsnit. Når vi kombinerer det med det støjsignal, som testvognens mikrofon måler, når den passerer tværsnittene, kan vi beregne overføringsfunktionen fra ruhed til støj. Vi er nødt til at måle en række forskellige tværsnit for at se, hvor meget de adskiller sig fra hinanden,« siger Stig Junge, projektleder hos Sweco.

De forskellige tværsnit udvælges blandt tre forskellige sportyper, som tilsammen dækker størstedelen af Banedanmarks net. Overføringsfunktionen mellem ruhed og støj varierer i de tre forskellige sportyper, men ifølge Stig Junge er variationen ikke større, end at man kan anvende en generel overføringsfunktion til hele spornettet. Den generelle overføringsfunktion er middelværdien fra alle tværsnittene fra de tre forskellige sportyper, og den kan anvendes til at lokalisere fejl på spornettet over hele Danmark.

»Vi fandt ud af, at det var så sammenligneligt at man godt kunne overføre det til hele spornettet. Med det i hånden har vi draget landet rundt for at lave den første kortlægning,« siger Stig Junge.

Eksempel på skinneruhed Illustration: Banedanmark

Overblik over hele spornettet

Banedanmark anvender metoden til at lave en kortlægning over hele landets spornet. Tanken med kortet var i første omgang at lokalisere og give overblik over de primære kilder til nabostøj og dokumentere effekten af støjbekæmpelsen.

»Jo mere vi kan få digitaliseret sådanne målemetoder, des bedre. Disse resultater bliver lagt ind i vores spordatasystem, og så kan vi gå ind og f.eks. finde sammenhænge omkring skinnerne, vi anvender, eller sporskiftene, vi har. Vi får muligheden for at se nogle tendenser på, hvad der giver fejl på sporene og større støjudbredelse,« siger Lisette Mortensen.

Inden for de næste 14 dage er de nye data i Banedanmarks databasesystem IRISSYS, som gemmer målinger og observationer om alle spor. Herefter begynder selskabet at arbejde med resultaterne fra kortlægningen af ruheden. Næste kortlægning er planlagt til april 2018, og derefter kan Banedanmark begynde at sammenligne kortlægningerne. Deres fokus vil især være på dokumentation af støj og tiltag til vedligeholdelse, f.eks. slibning eller fræsning af skinner med fejl.

»Mest miljø for pengene«

Senere i år vil miljøteamet undersøge de nuværende resultater og begynde at planlægge tiltag, der reducerer støj i prioriterede områder. Med selskabets egne ord er det i de områder, hvor de får »mest miljø for pengene«.

»Ved hjælp af den nye metode kan vi gå ind og fange støjudbredelserne, og så ser vi på, om det ligger i et tætbebygget område eller ude på landet. Hvis fejlen ligger i et tætbebygget område, og vi går ud og udbedrer den. Så hjælper vi et større antal mennesker. Det giver meget mere støjreduktion for pengene. Vi kan altså prioritere vores indsats langt, langt bedre end når vi ikke har et kort over støjudbredelserne,« siger Lisette Mortensen.

Sporingeniør hos Banedanmark er optimistisk og tror på, at målemetoden kan udnyttes som forebyggende redskab.

»Det virker meget lovende, og jeg håber, at vi kan bruge det som et rigtig godt og supplerende værktøj til at finde fejl i skinnerne på et tidligere stadie,« siger Carsten Jørn Rasmussen.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Kunne de ikke bare køre en tur med IC4 ?

Skinnestøjen i IC4 er i klasse for sig selv og det lyder for mig som følsomheden for ujævnheder i skinneoverfladen er i særklasse ?

  • 6
  • 4

....undret mig over at skinner af i dag får flere seriøse fejl i kørefladerne end tidligere. Skyldes det dårligere stålkvalitet, eller sliber skinneslibervognene en fabrikshærdning af ,som de ikke retablerer med opvarmning og vandkøling ??

  • 0
  • 0

Tog er fejlkonstruerede derhen, at hjulene er fastmonterede på en fælles aksel. Kører en lastvogn med spærret differentiale på fast underlag, knækker en aksel. toget har så stærke aksler at de ikke knækker, men problemet er så flyttet til mellem hjul og underlag (skinne).

  • 0
  • 3

Fastmonterede hjul er den optimale konstruktion, har over 100 års erfaring vist, selv med de ulemper som det medfører.

Det er faktisk ikke rigtigt.

Da DB for 10-20 år siden overvejede rigtige højhastighedstog fandt de ud af at det var bedre at klippe akslen.

Grunden til den gennemgående aksel var lejebelastningen, de første tog havde glidelejer og bøsningslejer og de har det ikke godt med vrid og det forhindrede den gennemgående aksel. De koniske hjul kom i første omgang helt af sig selv, senere gik man over til at præproducere dem.

Idag bruger vi kugle- og rullelejer og de kan godt holde til belastningen.

DB viste at de også kunne bruges uden tværgående aksel "op til mindst 510 km/h" i en prototypeopstilling på et rullefelt der kun kunne køre op til 510 km/h.

  • 2
  • 0

Svar til Bjarne Mønnike

Skyldes det dårligere stålkvalitet, eller sliber skinneslibervognene en fabrikshærdning af

Artiklen beskæftiger sig ikke med HVORFOR skinnen nedbrydes af trafikken. Et af fotografierne viser hvordan kørefladen er nedbrudt. Dette skyldes at det høje fladetryk fremkalder et udmattelsesbrud af kørefladen. Der anvendes højkvalitetsstål til fremstilling af skinner, men skinnen bliver ikke hærdet. Andre har nok mere præcis viden om detaljerne ved fremstilling af skinner.

  • 0
  • 0

....undret mig over at skinner af i dag får flere seriøse fejl i kørefladerne end tidligere. Skyldes det dårligere stålkvalitet, eller sliber skinneslibervognene en fabrikshærdning af ,som de ikke retablerer med opvarmning og vandkøling ??

Hurtigere og bedre tog. De røde vogne kørte kun 120 km/t, i dag køres 180 km/t. I de røde vogne var der så megen forskellig støj, så skinne støj ikke skilte sig ud i samme grad.

Hvis der var en særlig overfladehærdning der blev slebet væk ved gentagne skinneslibninger, ville den blive slidt af selv om man undlod at slibe skinnerne.

Koniske hjul på faste aksler har vist sig at køre stabilt på "lange skinner" op til i hvert fald 574 km/t, https://www.youtube.com/watch?v=xEX8vADhncU Den største forskel på TGV og BaneDanmark spor er kurveradier og kvalitetsnormer for sporopretning og køreledninger. Her til lands diskuterer man om man skal køre 250 km/t

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten