Structure Renewal Options for Low-Traffic Railroads in Finland

Abstract

Vähäliikenteisillä radoilla, joilla vuotuinen kuljetusmäärä on alle 500 000 bruttotonnia, kulkee pääasiassa tavaraliikenteen kuljetuksia. Suomen rataverkon pituudesta noin kuudesosa on vähäliikenteisiä. Ratahallintokeskuksen saama vuotuinen rahoitus on riittänyt pitämään näitä ratoja vain välttävänsä kunnossa ja lähitulevaisuudessa useaa rataosaa uhkaa liikenteen lakkauttaminen ilman päällysrakenteen kunnostustoimenpiteitä. Ratojen kunnostaminen tukisi myös Euroopan Unionin tavoitetta lisätä rautatiekuljetusten osuutta liikennejärjestelmässä, joten uusille, nykyistä edullisemmille ratkaisuille on tarve.

Tässä työssä on selvitetty vähäliikenteisille radoille soveltuvia päällysrakennevaihtoehtoja teknisen toiminnallisuuden ja taloudellisuuden kannalta. Päällysrakenteen komponentteja ovat kiskot, pölkyt ja tukikerros. Työn alkuosassa on esitetty radan päällysrakenteessa käytetyt komponentit, rakenteeseen kohdistuvat voimat ja niiden jakautuminen rakenteessa. Lisäksi on selvitetty radan rakentamiseen ja kunnossapitoon käytettyjä menetelmiä Suomessa.

Päällysrakenteiden teknistä tarkastelua varten on työssä määritelty teoreettinen malli, joka perustuu Zimmermannin ja Eisenmannin teorioihin. Mallin perusteella voidaan arvioida päällysrakenteen jännitystilaa. Radan komponenttien sallimien jännitysten avulla voidaan päällysrakennevaihtoehdoille määrittää sallitut akselipainot eri nopeuksilla.

Vähäliikenteisten ratojen nykytilan selvitys perustuu maastotutkimuksiin ja Ratahallintokeskuksen aikaisempiin tutkimuksiin. Maastotutkimuksissa katselmoitiin rataosat Lahti-Loviisa, Huutokoski-Savonlinna ja Porokylä-Vuokatti. Maastokäyntien yhteydessä otettiin radoilta näytteitä puupölkyistä ja tukikerroksesta. Puupölkyistä tutkittiin kyllästysaineen, kreosoottiöljyn, määrää. Tukikerrosnäytteistä tutkittiin materiaalin rakeisuus ja routivuus.

Päällysrakennevaihtoehtojen muuttujina olivat tukikerrosmateriaali, tukikerroksen paksuus, pölkkytyyppi ja -väli sekä kiskoprofiili. Tarkastelua varten muodostettiin kymmenen rakennevaihtoehtoa, joille määritettiin sallitut akselipainot, rakentamismenetelmä sekä rakennus- ja materiaalikustannukset. Sallittuihin akselipainoihin suurin vaikutus oli kiskoprofiililla. Lisäksi suuri vaikutus on tukikerroksella ja radan kunnolla. Päällysrakenteen suositellut komponentit ovat 54E1-kisko, raidesepeli ja betonipölkyt. Tukikerros voidaan toteuttaa 35 cm paksuisena, jolloin saavutetaan merkittäviä kustannussäästöjä. Akselipainojen nosto on mahdollista tihentämällä pölkkyväliä.