Höghastighetsbana

Från Rilpedia

Hoppa till: navigering, sök
Wikipedia_letter_w.pngTexten från svenska WikipediaWikipedialogo_12pt.gif
rpsv.header.diskuteraikon2.gif
icon_anmal.gif
rp-wp-sv.gif

Höghastighetsbana är ett järnvägsspår byggd för höghastighetståg, det vill säga tåg som som kan gå minst 200–250 kilometer per timme (gränsen varierar lite).

Innehåll

Kännetecken för höghastighetsbanor

Begreppet höghastighetsbana används många gånger på ett mycket generellt sätt. Det är inte alltid helt klart vad som egentligen menas. Men det finns ändå några genomgående kännetecken för nybyggda höghastighetsbanor (max hastighet 250...330 km/h) i Japan och Västeuropa. Enligt en EU-lag (EU-direktiv) definieras begreppet som antingen nybyggda banor som tillåter minst 250 km/h, eller äldre banor som tillåter minst 200 km/h[1].

Generellt

  • Dubbelspår (inte nödvändigtvis, Botniabanan har enkelspår).
  • Inga plankorsningar med vägar.
  • Svaga kurvor, särskilt på nybyggda banor.
  • Sällan nya höghastighetsbanor genom tätbebyggelse (lägre hastighetsgräns på grund av buller).

Trafik

  • Höghastighetsbanor byggs normalt för topphastigheter i intervallet 250...360 km/h (Banverket sätter (2008) gränsen 320 km/h för Götalandsbanan och 250 km/h för andra nybyggen). Ett EU-direktiv kräver 250 km/h tillåtet för nybyggen[1], åtminstone längs TEN (I Sverige är det triangeln Stockholm-Malmö-Oslo-Stockholm).
  • Höghastighetsbanor lämpar sig mindre bra för godståg. Godståg sliter på spåret (skapar dåligt spårläge och tryckskador på inre räl) och passar ej in i snabb trafikrytm. Dessutom byggs ofta nya höghastighetsbanor med lutningar som inte passar tunga godståg. Lätta godståg (sådana med axelvikt och totalvikt som liknar persontåg) förekommer på natten.
  • Regional persontrafik är ovanlig (liknar trafikmässigt godståg), men i Sverige planeras det på Götalandsbanan och Ostlänken. I så fall måste man ha glesare stopp för regionaltågen.
  • Höghastighetståg med lutningsbara vagnskorgar är ovanligt, de är avsedda för gamla banor. I princip "bättre att bygga rakare banor, om man ändå bygger".
  • Axellast max 17 ton (Tyskland dock 20 ton).

Byggsystem

  • Styva spår med tunga betongslipers, helsvetsade räler (60 kg/m), fjädrande befästning [2] och grov ballast.
  • Väl underhållen ballast (grov makadam), välkomprimerad och full profil.
  • I vissa fall ersätts betongslipers med betongplattespår[3] (mycket stabilt spårläge men bullrig och dyr konstruktion, komplicerad att reparera vid eventuell urspårning, betongen vittrar).
  • Större höjd/bredd på tunnlar för att motverka tryckvåg (100 kvadratmeter tvärsnitt önskvärt för dubbelspår i Västeuropa).
  • Hyttsignalsystem (föraren har svårt att i hög hastighet hinna uppfatta fasta ljussignaler).

Spårgeometri

  • Normalspårvidd, även i länder med sedan tidigare andra spårvidder (Japan från 1.067 mm, Spanien från 1.668 mm). Undantag bl.a. Ryssland och Finland som behåller sin spårvidd.
  • Större kurvradier, t ex 4.700 (4.030) meter vid 320 km/h (neråt 300 m vanligt vid gamla banor).
  • Större lutningar tillåts av kostnadsskäl tack vare starka och lätta tåg, likt motorvägar och tunnelbanor (upp till 40 promille, Banverket 35‰[4]), Se spårgeometri.
  • Större vertikalradie (mjukare övergång mellan olika lutningar). Banverket anger minst 23.000 m och rekommenderat 44.000 m. 44.000 m innebär cirka 25‰ lutningsändring per km. Om man inte tog hänsyn till vertikalradie kunde man gå över en 12 m hög 1 km bred ås. Nu måste man gå genom den.
  • Stort spåravstånd, minst 4,2 m (Japan), 4,5 (Sverige)[4] till 4,7 m (Tyskland) och 5,0 m (Italien) för att motverka besvärande tryckvåg vid tågmöten.

Kraftmatning

  • Elektrifiering med hög kontaktledningsspänning (15 eller 25 kV AC) för att minska transmissionsförlusterna, det finns dock höghastighetstrafik med låg spänning också (t ex 3 kV i Italien).
  • Kontaktledning extra hårt inspänd samt svängningsdämpande "kedjeverk" mellan bärlina och kontaktledning (minskar ljusbåge).
  • Kortare avstånd mellan kontaktledningsstolpar (Tyskland max 60 m avstånd vid 300 km/h, 80 m vid 200 km/h).
  • Högre effektmatning per mil bana (mätt i Megavoltampere (MVA) per matarstation).
  • Endast elektriskt drivna tåg, från 3 MW för korta tåg, upp till 12 MW för de snabbaste längsta tågen. Se elektrifierad järnväg.

Alternativa tekniker

Det finns även alternativa tekniker till stålhjul på stålräls:

Marknadskonsekvenser

Bedömningarna 2008 (se referens nedan) var:

  • Ger restidsminskningar på 30 - 55% jämfört med konventionella banor.
  • Tar marknadsandelar från flyget inom vissa restider. Andelen flyg/tåg bedöms vara:
    • 5/95% vid restider < 2 timmar.
    • 50/50% vid restider 3-4 timmar
    • 95/5% vid restider >7 timmar
    • Vid korta restider för tågen flyger nästan bara de som ska byta till andra flyg. Siffrorna bygger på att en sådan storflygplats finns i ena staden.
  • Tar marknadsandelar från personbiltrafiken. Storleken dock mer osäker än för flyget.
    • Beror delvis på vägkvalitet och andel affärsresenärer. Privatresenärer tar gärna bilen eftersom de oftast reser flera ihop och då blir bilen billig per person.
  • Tar marknadsandelar från lastbilstrafiken genom att de konventionella banorna får mindre skillnad på tåghastigheter vilket ger fler tåglägen och kortare frakttider. Idag måste godståg ofta stanna för att släppa fram snabba persontåg.
  • Förstorar arbetsmarknadsregioner.
  • Minskad energiåtgång och miljöpåverkan av trafiken. Visserligen ökar luftmotståndet vid 300 km/h, men är ändå lågt jämfört med flyg och vägtrafik (per person).

Alternativ till byggandet av nya höghastighetsbanor

Att förbättra äldre banor

Om behovet av drastiskt förkortade restider på järnväg är stort är den naturliga lösningen att bygga ett nytt dubbelspår för topphastigheter kring 250-300 km/h. Detta är dock en dyr lösning (50...100 mkr per bankilometer) och är persontrafiken förhållandevis liten är satsningen inte lönsam. Utmaningen blir då istället att sänka restiderna genom att tågen kör snabbare längs den gamla banan. Man får dock inte glömma att det krävs rejält långa avstånd för att medelhastigheten skall närma sig topphastigheten; för den 4 mil långa Arlanda-banan tar det 20 minuter att åka hela vägen (inga mellanstopp), vilket innebär en snitthastighet av endast 120 km/h (tågen går 200 km/h mer än halva vägen).

Det finns många gånger en stor potential att få förkortade restider på gamla banor. Dock har på de viktigaste äldre banorna mycket redan gjorts. Men ökade transporter i högre farter ökar påfrestningarna snabbt. Följande tekniska utmaningar ur tillförlitlighetssynpunkt uppstår ofta inom följande delsystem:

  • Spår: skarvfritt spår är att föredra (mindre risk för solkurvor, snabbare kurvhastigheter möjligt)
  • Kontaktledning: ofta måste effektmatningen ökas (= fler transformatorer) då snabbare och fler tåg drar mer energi, vid högre hastigheter måste även kontaktledningen spännas hårdare och upphängningen både göras mjukare (infästning) och konstruktionen utformas som ett kedjeverk (för att dämpa svängningar)
  • Dagens signalsystem och förekomsten av plankorsningar begränsar hastigheten. Det finns planer på att höja hastigheten över 200 km/h. Då måste ett bättre system (ERTMS) installeras och plankorsningar byggas bort.
  • Fordon: ökade hastigheter ger större påfrestningar på såväl boggier som spår. Mjuka boggier (= hjulaxlarna kan röra sig mer i tågets färdriktning), lägre oavfjädrad massa (= hjulsats och axelboxar), lägre primäravfjädrdad massa samt lägre axellast är några "knep", Speciellt fokus på utmattningsproblem (fjädrar, hjulsatser)
    • Lutande tåg ger möjlighet till högre hastighet, dock ganska dyra tåg.
    • Starkare tåg ger bättre acceleration.
    • Bromsar: högre hastighet kräver effektivare bromsar, speciellt om de gamla signalsystemen (bromssträckor) inte skall behöva modifieras i hög utsträckning. Ofta kompletteras boggierna med högeffektiva magnetskenebromsar. Reglerna kräver sådana i många länder om hastigheten ska vara över 160 km/h, i annat fall installerar man dem inte då de är dyra. Om drivaxlarna kan utnyttjas som motorbroms minskar bromsslitaget. Nya tåg har redan dessa system.

Generellt:

  • Ofta eftersträvar politikerna både kortare restider och högre transportkapacitet (= "fler vagnar och tätare mellan tågen")
  • Vill politikerna att fler skall resa med tåget är det effektivare att sänka biljettpriset, koppla på fler vagnar (upp till 16 stycken per tåg) och ha tätare tidtabell (30 min). Men längre tåg kräver längre perronger, idag är max 12 st utom till övre Norrland. Tätare tidtabell innebär längre restid på enkelspår, fler tågmöten. Är linjen till Stockholm söderifrån finns inte kapacitet på banan i Stockholm. Är linjen till Göteborg eller Malmö finns det ont om kapacitet på stationen.
  • Nya järnvägar tar lång tid att bygga; i Italien finns exempel som tog 50 år att bygga

För att förbättra tillförlitligheten (= färre förseningar) är följande åtgärder intressanta för gamla banor:

  • helsvetsade betongsliperspår (färre rälsbrott, färre spårledningsfel, färre solkurvor)
  • stabil banunderbyggnad (färre tjälskott, inga bortspolade banvallar etc)
  • inga plankorsningar (= färre kollisioner)
  • signalsystem med reservsystem
  • stabilare kraftmatningssystem (ej spänningslöst)
  • fler mötesspår, ev utbyggnad bitvis till dubbelspår
  • dubbelspår kan få bitvis fyrspår om det är pendeltåg eller många godståg.

För- och nackdelar dito jmf nya höghastighetsbanor:

Fördelar:

  • utbyggnaden kostar betydligt mindre och kan ske etappvis.
  • Lägre energiförbrukning (ett snabbtåg som ökar hastigheten från 160 km/h till 320 km/h drar 300% mer energi per km)

Nackdel:

  • Tidsvinsterna blir lägre. Eftersom mycket redan är gjort är det svårt att göra så mycket mer.
  • Kapacitetsbrist. Om inte nya banor byggs kan fler tåg ofta inte köras.
  • Prestigeförlust ("men alla andra i Europa bygger ju snabbtåg")

Utbyggnad av gamla dubbelspår till 4-spår:

  • På vissa delsträckor föredras istället nybygge av parallellt dubbelspår, pga tätort (buller), kurvighet mm
  • 4-spår bör ha en längd motsvarade minst 5 minuter restid för pendeltåg (5 km) annars får dessa vänta i samband med omkörning.

Fördel:

  • Fördelar att befintliga markområden kan utnyttjas och att kapaciteten ökar

Nackdel:

  • Störningar sker under utbyggnadstiden och att samma restidsvinster ej nås.
  • Mindre restidsvinst (p g a ofta snävare kurvradier => lägre hastigheter)

Flyg

Flyg finns redan, och är en stor konkurrent på långa sträckor. Om man vill resa snabbt på medellånga sträckor så går flyget oftast fortare än höghastighetståg. Restiden är en viktig faktor för resenärerna att välja färdmedel, och då dörr till dörr. Särskilt för affärsresenärer är det så. Mellan en bostad i utkanten av en större stad till en valfri plats i en annan stad kommer man på 2-2½ timmar med bil/flyg/taxi. Det är svårt att slå med tåg. På riktigt långa sträckor, över 1000 km, anses nog flyget en övermäktig konkurrent till höghastighetståg. Höghastighetståg bör ta under tre timmar för att konkurrera restidsmässigt, och då tillkommer anslutningar. En kortare flygresa utan byten anses ta cirka 2½ timmar med anslutningar och väntetider. Tillräckligt hög turtäthet är en viktig faktor, eftersom affärsresenärer ofta har fasta tider inplanerade, plus att hemresan kan bli försenad. De vill inte vänta för mycket på att det ska bli en avgång. Normalt planeras en turtäthet på minst varje timme för en höghastighetsbana och extraturer i rusning. Är det inte nog med resenärer för det är det nog inte underlag för banan.

Historik och framtid

Den första höghastighetsbanan togs i drift i Japan mellan Tokyo och Osaka 1964. I Europa var Frankrike först mellan Paris och Lyon 1981. 2008 fanns 5500 km i drift i Europa.

I Sverige började höghastighetsbanor debatteras först under 1990-talet. Frågan har utretts under nästan två decennier men få höghastighetsbanor har tagits i bruk. Under 2008 begärde regeringen en utredning från Banverket, som publicerade "Svenska höghastighetsbanor" med referenser till en utredning från KTH och en oberoende granskning från Tyskland (se referenser nedan). I korthet konstateras att en Götalandsbana och en Europabana tillsammans med Ostlänken är de intressantaste alternativen. Götalandsbanan skulle avse en ny bana Linköping-Göteborg (som dock tidigare kan utbyggas regionalt Göteborg-Borås). Ostlänken (Järna-Linköping) skulle byggas först av alla svenska höghastighetsbanor, klar runt 2020. Europabanan avser sträckan Jönköping-Helsingborg-Köpenhamn. Det har från svensk sida talats om fortsättningen Köpenhamn-Hamburg via en Fehmarn Bält-bro, även om detta kommer att bli en vanlig stambana med blandat person/godstrafik och max 200 km/h, så småningom kanske lite mer.

Tidigaste drift i Sverige beräknas vara på Ostlänken 2020-2025. Man skissar på två-tre tåg i timmen i bägge riktningarna, ett direkt mot Malmö och de andra mot Linköping med upphåll i mellanstäder. När Götalandsbanan är i drift planeras snarare fyra tåg per timme. Enligt Banverket planeras banorna för 320 km/h i toppfart, men 300 km/h där det ger klara kostnadsminskningar och lägre i speciella fall.

Referenser

  • Nelldal, Bo-Lennart: Höghastighetsbanor i Sverige – Götalandsbanan och Europabanan. KTH Järnvägsgruppen. 2008 05 30
  • Schubert, Markus: Granskning av rapporten ”Höghastighetsbanor i Sverige – Götalandsbanan och Europabanan”. Intraplan Consult GmbH, München 29 maj 2008
  • Banverkets rapport Svenska Höghastighetsbanor 2008
  1. ↑ 1,0 1,1 http://europa.eu/scadplus/leg/en/lvb/l24095.htm Council Directive 96/48/EC. Interoperability of the trans-European high-speed rail system.
  2. ↑ vanligast globalt sett är rälsbefästningen Pandrol, kännetecknas av hög vridstyvhet, god fjädring samt enkel konstruktion, i Tyskland används vid höghastighetsjärnvägar ofta W-befästning, dock en komplicerad konstruktion med åtskilliga delar som skruvas samman på plats.
  3. ↑ vanligt i Japan, i Sverige används den av SL (tunnelbanan) vid bron vid Vårby gård och av Göteborgs spårvägar vid bron vid Slottskogen (för att minska vikten). Förekommer även i långa höghastighetstunnlar i Tyskland samt i tunnelbanan i Nürnberg.
  4. ↑ 4,0 4,1 http://www.banverket.se/pages/14911/Gemensamma%20riktlinjer%20Gotalandsbanan.pdf Gemensamma riktlinjer för Götalandsbanan

Se även

Hämtad från "https://sv.rilpedia.org/wiki/H%C3%B6ghastighetsbana"
Personliga verktyg
På andra språk