Työssä tarkastellaan junan nopeuden vaikutusta raskaan rautatieliikenteen aiheuttamaan tärinään. Junan nopeuden rajoittaminen on tällä hetkellä tärkein keino ehkäistä tärinähaittoja Suomessa, ja tärinästä johtuvia nopeusrajoituksia on rataverkolla 18. Nopeusrajoitusta asetettaessa junan nopeus on yleensä laskettu ensin nopeuteen 60 km/h, ja jos tämä ei ole toiminut, on rajoitusta laskettu nopeuteen 40 km/h. Nopeuden vaikutusta tärinään ei ole kuitenkaan usein tarkemmin tutkittu. Työn tavoitteena oli selvittää, miten junan nopeuden laskeminen vaikuttaa rautatieliikenteen aiheuttaman tärinän suuruuteen ja taajuussisältöön. Oletuksena oli, että junan nopeuden laskiessa myös tärinä pienenee.
Työtä varten suoritettiin liikennetärinämittauksia Limingan kunnassa Pohjanmaan radan varressa. Kohteeksi valittiin alue, jossa asukkaat olivat valittaneet tärinästä. Radan ja asuinrakennuksen väliin asennettiin neljän mittarin mittalinja, joka mittasi tärinää maaperässä Lisäksi kaksi mittaria asennettiin mittalinjan päähän asuinrakennukseen. Mittalinja oli pidempi kuin liikennetärinämittauksissa yleensä, ja ulottui noin 600 m päähän radasta. Mittarit mittasivat kaikkia kolmea tärinän suuntakomponenttia kolmen viikon ajan. Tänä aikana raskaat tavarajunat ohjeistettiin ajamaan kohteen ohi eri nopeuksilla, jotka vaihtelivat välillä 40–70 km/h. Tarkasteltaviksi valittiin mahdollisimman samanpainoisia junia. Mittaustuloksia tarkasteltiin värähtelyn heilahdusnopeuden huippuarvon sekä värähtelyn hallitsevan taajuuden kautta.
Mittausten perusteella todettiin, että junan nopeuden alentaminen vaikuttaa tärinän suuruuteen laskevasti. Kuitenkin nopeuksilla 58–60 km/h tärinä yllättäen kasvoi muodostaen paikallisen tärinähuipun. Etäisyyden kasvaessa liian suureksi yhteyttä ei voitu enää havaita, sillä tärinä oli hyvin vähäistä. Rakennuksesta mitatut tärinän arvot olivat hyvin alhaisia. Junan nopeudella oli myös selkeä yhteys tärinän hallitsevaan taajuuteen. Junan nopeuden kasvaessa tärinän hallitseva taajuus muuttui korkeammaksi. Yhteys oli nähtävissä myös kauempana radasta, ja näkyi myös rakennuksesta mitatussa tärinässä. Tärinän taajuus pysyi samana etäisyyden kasvaessa.
Junan nopeuden rajoittaminen vähentää tärinähaittaa työn perusteella useimmissa tapauksissa. Nopeusrajoitusta asetettaessa on kuitenkin otettava huomioon, että ns. kriittisen nopeuden kohdalla ilmenevän tärinähuipun esiintyminen on muissakin kohteissa mahdollista. Kriittinen nopeus on todennäköisesti kohteelle ominainen, eikä tässä työssä löydetty nopeus ole yleistettävissä kaikille kohteille. Pienelläkin muutoksella junan nopeudessa voi kuitenkin olla yllättävän suuri merkitys tärinän suuruuteen. / The thesis concentrates on train-induced vibration caused by heavy freight trains. Limiting the train speed is the most important mitigation measure of train-induced vibration in Finland at the moment. There are 18 sites with speed limits due to vibration on the Finnish railway network. Speed limits are usually set by first limiting the speed to 60 km/h. If the 60 km/h speed limit seems to have no effect on the vibration the speed is limited to 40 km/h. However, the effects of restricting train speed are rarely studied further. The aim of this research was to find out how restricting train speed affects vibration magnitude and frequency. The hypothesis was that restricting train speed would mitigate vibration.
Traffic vibration levels were measured at a test site in Liminka for this research. The site was chosen due to complaints about vibration from the residents. A survey line with four vibration monitors was installed on the ground between the track and a dwelling. In addition, two monitors measured vibration in the house. The survey line was 600 m long. The monitors recorded vibration in all three dimensions for three weeks. During the measurements the passing trains were instructed to drive at different speed in the speed range of 40–70 km/h. The trains in the same weight range were chosen to be studied. The results were evaluated by examining particle vibration velocity and dominant frequency.
According to the measurements, restricting the train speed mitigates vibration. However, when the train speed was 58–60 km/h the vibration level grew suddenly higher forming a vibration peak. As the distance from the track grew, the effect of train speed could not be observed due to low vibrations levels. The vibration level in the dwelling house was also low. The train speed had a clear relation to the dominant frequency of the vibration. Increasing the train speed made the frequency higher. This relation could be observed also at longer distances from the track and it be observed in the house as well. The frequency did not depend on the distance.
Limiting the train speed mitigates vibration in most cases according to the study. However, when setting the speed limit the possibility of vibration peak occurring at a critical speed should be taken into account. The critical speed is likely to depend on the site. Thus the critical speed found in this study cannot be generalized. Nevertheless, even small changes of the train speed could have significant effects on the vibration.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:oulo.fi/oai:oulu.fi:nbnfioulu-201605041614 |
| Date | 09 May 2016 |
| Creators | Sutela, P. (Pauliina) |
| Publisher | University of Oulu |
| Source Sets | University of Oulu |
| Language | Finnish |
| Detected Language | Finnish |
| Type | info:eu-repo/semantics/masterThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, © Pauliina Sutela, 2016 |
Page generated in 0.0068 seconds