Lergrund med risk för sättningar kombinerad med höga bullerkrav. Västlänken-tunneln i Göteborg skapar stora utmaningar. I en förstudie har Vossloh identifierat en unik men robust lösningskombination med standardkomponenter.
För att göra resandet genom Göteborg enklare, snabbare och med färre byten byggs Västlänken, en ballastfri järnvägsförbindelse genom de centrala delarna av staden som är åtta kilometer lång, varav sex kilometer i en tunnel. En av de stora utmaningarna med bygget är att det råder ganska speciella förutsättningar: Lergrunden under staden kan skapa sättningar. Samtidigt ställs det höga krav på bullerdämpning där tunneln löper intill ljudkänslig verksamhet, bland annat Göteborgsoperan.
Detta sammantaget gör att man inte kan använda standardlösningar i Västlänkens spårväxlar. Därför bad Trafikverket Vossloh att i ett tidigt skede, innan entreprenören för byggnationen upphandlats, göra en detaljerad förstudie som utvärderar vilka ballastfria spårlösningar som kan hantera förutsättningarna.
I förstudien simulerade Vossloh olika lösningar samtidigt som man analyserade dess komplexitet och kostnadseffektivitet. Slutresultatet blev en unik kombination av två väletablerade tekniker: Vosslohs befästningssystem 300W för anpassning efter sättningar och LVT-block med dämpande skikt för vibrationsdämpningar.
Höjdjusteringar med plattor
Tunnelns beräknade drifttid är 80 till 100 år. Under denna tid räknar man med att den leriga marken kommer att sätta sig. Trafikverket har därför som krav att spårväxlarna i Västlänken ska kunna justeras 50 millimeter på höjden. Vosslohs befästningssystem 300W, som är utvecklat för spårväxlar, klarar av just detta.
– 300W kan höjdjusteras och klarar samtidigt bullerkraven. Modellen har aldrig tidigare använts i Sverige eftersom behovet inte funnits här. Men den är standard i Tyskland, både i höghastighetsväxlar och i ballastfria spår, säger Ralf Krüger Lundberg, teknisk ansvarig för spårväxlar på Vossloh.
Höjden kan justeras i 300W-systemet genom att man lägger in stål- och/eller plastplattor med olika tjocklekar – 10, 6, 3 och 2 millimeter – ovanför slipern, precis under rälen och befästningsplattan.
– Man lossar på skruven i klämman och sedan kan man trycka upp rälen med en domkraft för att till sist skjuta in plattor från sidan. Vid stora justeringar krävs en kombination av stål- och plastplattor, medan plastplattor kan räcka vid mindre justeringar.
Befästningen kan dessutom även styras i sidled med hjälp av plattor, som i detta fall placeras mellan vinkelstyrplattan och stödvinkeln.
– Genom att placera en tjockare spårreguleringsinsats på ena sidan och en tunnare på andra så kan man styra åt vilket håll rälerna ska gå med en marginal på plus/minus 8 millimeter.
Gummiskor runt sliprar
Längs med spåret har Trafikverket valt en kostnadseffektiv metod för att minimera vibrationer, så kallade LVT-block (Low Vibration Track). Detta är en lösning där sliprarna placeras på ett vibrationsdämpande elastiskt elastomer-mellanlägg samtidigt som en gummisko omsluter slipern.
– Det är en beprövad komponent som i spårväxlar ofta används tillsammans med ett enkelt befästningssystem. Systemet används till exempel i Citytunneln i Malmö.
”LVT-block tillsammans med 300W är en unik kombination som ger en robust lösning.”
Men i spårväxlar kan man inte tillåta lika stora rörelser som i spåret, och därför var dämpade LVT-block inte ett självklart val i växlarna. Av denna anledning undersökte Vossloh om lösningen är möjlig även i spårväxlarna. Svaret är ja.
– LVT-block ger dämpning i de frekvensområden där det är viktigt att få bort störande ljud, så det ser ut som om att de ska fungera, säger Ralf Krüger Lundberg och fortsätter:
– LVT-block tillsammans med 300W är en unik kombination som ger en robust lösning eftersom båda systemen är etablerade och välbeprövade standardtekniker.
Vibrationer kontrollmäts innan installation
För att vara helt på den säkra sidan att LVT-block fungerar i Västlänkens spårväxlar kommer man dock att göra ytterligare undersökningar.
– När tunneln är färdig så kommer man mäta och se hur ljud sprider sig upp mot ytan, och se vilka dämpningsbehov som föreligger. Då kan man se om LVT-systemets dämpning är tillräcklig eller inte.
Om mätningarna visar att LVT-blocken inte lämpar sig för användning inom vissa avsnitt i Västlänken-tunneln så kommer man istället använda en dyrare lösning som gör dräneringen mer komplicerad: En elastisk matta som placeras mellan tunnelbottnen och gjutbetongen på vilken spåret ligger, ett så kallat massa-fjäder-system (MFS).
Dämpning på ett ställe
Mellanlägget som är aktuellt på LVT-blocken i Västlänkens spårväxlar är förhållandevis styvt jämfört med vanliga mellanlägg. Detta för att undvika resonans mellan mellanlägget och den elastiska mattan under LVT-blocket. Eftersom olika material har olika egenfrekvenser undviker man nämligen att dämpa på flera ställen – i värsta fall kan det till och med förstärka vibrationer istället för att dämpa dem.
– Vill man dämpa något gör man det i ett skikt, annars blir beräkningarna för komplexa eftersom olika boogieavstånd och hastighet på fordonen ger olika vibrationer och många lastfall som behöver undersökas.
Av samma anledning använder man inte både dämpade LVT-block i kombination med MFS-system i samma spår.
Leverans 2025
Västlänken i Göteborg
Uppdrag: Förstudie av spårväxellösning som kan hantera buller och sättningar.
Plats: Göteborg
Kund: Trafikverket
Vossloh har börjat jobba med konstruktionen, men kommer inte att leverera växlar förrän någon gång runt år 2025.
– Exakt när det blir beror på om entreprenören vill lägga spår eller växlar först. Och upphandlingen av entreprenören är inte klar än.
Totalt kommer Vossloh att leverera 32 spårväxlar till projektet (om man räknar ingående delar i kryssväxlarna separat) – 12 enkelväxlar (elva stycken EV-760 och en EV-1200) samt fem kryssväxlar (tre Kryssvx-300-1:9 och två Kryssvx-760-1:15).