Järnvägsväxel

Från Rilpedia

Texten från svenska Wikipedia

En järnvägsväxel är en förgrening av ett järnvägsspår.

Princip

Principen för en högerväxel.

En järnvägsväxel består dels av två rörliga växeltungor, som styr in flänshjulen till det ena eller andra spåret. Och dels av ett växelkryss eller hjärtstycke, där den ena grenens räls korsar korsar den andra grenens räls. Växeltungorna manövreras vanligen av ett motoriserat växeldriv som även innehåller detektorer som bekräftar till säkerhetssystemet att växeltungorna verkligen ligger i rätt läge.

Dubbel korsningsväxel med 4 hopbyggda växlar

Typer

Vanligen har en växel ett rakläge och ett avgrenat vänster- eller högerläge. Vidare förekommer korsningsväxlar, där två rakspår möts och där man från vardera hållet kan växla över till det korsande spåret - således 4 sammanbyggda växlar. På rangerbangårdar där man ska sprida ut sig på många spår (i Hallsberg t.ex. 32 stycken) finns även symmetriska växlar där både vänster- och högerlägena är kurvor.

Man skiljer på motväxel, där man närmar sig växeltungornas spetsar (från A i figuren), och medväxel där man kommer från en förgrening (från B eller C i figuren) och kör in på det gemensamma spåret.

Användning

Triangelknut med avgrening åt bägge hållen

• Vid järnvägsknutar där en avgrening sker till en helt annan bana. En avgrening kan gå i endast en riktning, som i Herrljunga, där tågen från Borås svänger in mot Göteborgshållet på västra stambanan men leds vidare åt Stockholmshållet när det ska ut på banan mot Uddevalla - dvs tåget måste byta körriktning. Men avgreningen kan även gå åt bägge hållen som i Laxå där Karlstadstågen direkt kan svänga mot antingen Göteborg eller Hallsberg.
• På bangårdar där spåren typiskt förgrenar sig på ett antal parallella sidospår som sedan åter grenar ihop sig.

Krysstation

• Vid krysstationer som finns på dubbelspår för att tillfälligt kunna köra på enkelspår vid banunderhåll eller högerspår vid omkörningar på vänstra spåret). En krysstation har vanligen först en motväxel mot högerspåret, sedan en medväxel in på högerspåret, sedan en motväxel åter mot vänsterspåret och slutligen en medväxel in på vänsterspåret. När utrymmet är dåligt låter man de två övergångarna korsa varandra. Se även figur under I-räl och S-räl nedan.
• Som skyddsväxel vid anslutning av sidotågspår till huvudtågspår för att hindra att tåg oavsiktligt kan rulla ut på huvudspåret, där trafik förekommer. Skyddsväxeln leder ut till ett kort säkerhetsspår som avslutas med en stoppbock.

Antalet växlar i Sverige var 2007 ca 12000.

Animerad växelomläggning

Växeltungorna

Växeltungorna är böjliga i sidled (rälsfoten är lite smalare och rälslivet lite lägre) och avsmalnande, så att de sluter väl an mot rakspårets rälsar. Växeltungorna glider i sidled på plattor på rälsbefästningen. Glidytorna måste regelbundet smörjas. På moderna växlar vilar rälstungorna istället på permanentsmorda rullar. Avståndet mellan tungorna hålls konstant med en eller flera stänger. Detta avstånd mellan tungorna, skall vara så mycket mindre än spårvidden, så att inte ett flänshjul kan rulla in på fel sida. Växeltungorna manövreras antingen manuellt - klotväxel - eller maskinellt med ett eller flera växeldriv.

Om ett tåg råkar "köra upp" i en fellagd medväxel, så spårar det ej ur, därför att fästet mellan växeltungan och styrstången från växeldrivet ska brista. En uppkörd växel måste därför repareras.

För att förhindra fastfrysning av växeltungorna eller att snö och is hindrar sidorörelserna, så förser man växeltungorna och moträlerna med elektrisk växelvärmning. Vidare monterar man vintertid plasthuvar över dragstängerna samt boardskivor och presenningsskydd utmed rälssidorna för att dels hindra snö att blåsa in och dels isolera mot värmeförluster.

Höghastighetsväxel med 4 växeldriv. Observera skivorna som skyddar mot snö och is.

Krökningsradie

En växel ges en viss krökningsradie (se spårgeometri) och därmed en viss högsta tillåtna hastighet STH genom den krökta grenen av växeln. Tidigare växlar hade en fast krökningsradie, vilket ger stora påkänningar, speciellt vid växeltungorna. Moderna växlar har linjärt förändrade radier, klotoidväxlar, vilka ger mindre påkänningar (se spårgeometri). Vid korta krökningsradier, t.ex. på bangårdar, räcker det med endast ett växeldriv. Vid längre radier behövs två eller fyra växeldriv för att manövrera de längre växeltungorna, så att krökningen ansluter väl och stämmer med linjärförändringen av radien. Vid de två stationer som ansluter Arlandabanan till norra stambanan (Skavstaby och Myrbacken) tillåts mycket hög hastighet och därför användes långa tungor med 4 växeldriv och flera parallellstänger. På höghastighetsspåren nere i Europa kan växlarna ha upp till 6 växeldriv. Eftersom spåren ej kan lutas i en växel så ställer det större krav på krökningsradien. I Tyskland förekommer växlar godkända för 300 km/h på rakspåret och 200 km/h på kurvspåret^[1].

Växelkorsning med styrskena

Rörlig korsningstunga vid höghastighetsväxel där Arlandabanan och Norra stambanan möts (Skavstaby). Observera att det är två tungor som dras av varsitt driv.

Växelkryss/Hjärtstycke

Växelkorsningen eller Hjärtstycket (engelska frog), där rälerna korsas, måste ha en viss korsningsvinkel för att flänshjulen ej ska kunna gå fel väg. Som extra säkerhet förser man växlarna med en styrskena, kallad moträl, utmed den motsatta rälen. På den korsande rälen finns också en styrskena kallad vingräl. Styrskenan sitter utanför hjulets fläns och tvingar hjulflänsen mot rälen och hindrar därmed det andra hjulet att hamna fel i krysset.

Vid lång krökningsradie och därmed höga hastigheter är vinkeln mellan de korsande rälerna för liten. I dessa fall används rörliga korsningstungor som eliminerar krysset. De rörliga korsningstungorna manövreras också med växeldriv - vanligen två stycken.

Växlar utsätts för höga påkänningar (sidokrafter). Befästningen är därför kraftigare än på rakspår (gröna e-clips i stället för röda). Stålet är vanligen manganlegerat för att få en mjuk stomme och en självhärdande yta (se järnvägsräls).

Isolerskarv med Z-koppling där S-räl och I-räl byter sida.

I-räl och S-räl

Exempel på elektrisk koppling av S-räler och I-räler i en krysstation

En växel måste ha isolerskarvar (se järnvägsräls) kring växelkryssets räler och rälstungorna liksom mot de anslutande spåren för att spårledningarna (I-räl) och drivströmmen (S-räl) ska fungera. På figuren till vänster visas ett exempel på elektrisk hopkoppling av S-rälerna och I-rälerna i en krysstation:

• Vid anslutningarna mellan linjens dubbelspår (uppspåret och nedspåret) och krysstationen så låter man S-räl och I-räl byta sida. Det sker genom två kablar som korsar varandra (Z-koppling).
• Mellan växeltungorna och hjärtstyckena (växelkryssen) har man ännu en isolerskarv där S-räl och I-räl åter byta sida men utan någon Z-koppling.
• Mellan upp- och nedspårens växlar finns nästa isolerskarv, men med Z-koppling.
• Kopplingen betyder att en drivaxel alltid har kontakt med en S-räl för återledning av drivströmmen.
• Vidare kan säkerhetssystemets ställverk känna av vilka delar av krysstationen, där ett tåg befinner sig genom att olika spårledningar kortslutes av hjulaxlarna:
  • Den övre blåa I-rälen för tåg på nedspåret.
  • Den undre blåa I-rälen för tåg på uppspåret.
  • De två blåa I-rälerna till vänster mellan upp- och nedspåren för tåg genom den vänstra delen av krysstationen.
  • De två blåa I-rälerna till höger mellan upp- och nedspåren för tåg genom den högra delen av krysstationen.
• Vardera växeltungan är förbunden med sin anslutande räl med en kopparfläta för att garantera god elektrisk ledning (framgår ej av bilden).

Det finns dock många varianter på detta. Finessen är att säkerhetssystemet alltid har en extra spårledning i krysset och därför kan få information om att en växel just passeras av ett tåg.

Detektorer

Den lilla lådan är en detektor som känner av växeltungans läge. Observera "borstarna" som ska skydda mot snödrev i det utsatta läget vid Grundbro mellan Läggesta och Strängnäs.

I växeldriven finns detektorer som bekräftar till säkerhetssystemet och ställverket att växeltungan ligger i rätt läge. På nyare växlar har man dessutom detektorer placerade på växeltungan en bit ifrån växeldriven. De har en permanentmagnet på växeltungan som sluter en kontakt på underläggsplattan. Dessa detektorer ger ytterligare säkerhet mot urspårningar.

Längdutvidgning

En spärr mot längdutvidgning av rälsen.

För att förhindra skador på växeln finns spärrar mot längdförflyttning av rälsarna vid temperaturändringar.

Montering

Moderna växlar levereras förmonterade från fabrik, lutande på högkant på speciella järnvägsvagnar. Vid utbyte lastas den gamla växeln på samma vagn och kan ofta renoveras. Växlar har historiskt varit en källa till urspårningar. Moderna växlar är avsevärt säkrare. Men fortfarande krävs regelbundet underhåll och kontrollmätningar.

Tillförlitlighet

Växlar står för över 25% av förseningarna i tågtrafiken. Mest fel gäller detektorerna och växeldriven. Underhållet blir dyrt eftersom tidsfönstren är korta på högbelastade linjer. Se vidare

Referenser

1. ↑ de:Eisenbahnweiche

• Banverkets underhållspecifikation: [[1]]
• Banverkets handbok om rörliga krysstungor: [[2]]
• Detektor (järnväg)
• Lånsiktigt spårväxelunderhåll, Risberg/Mitropoulos, Lunds tekniska högskola: [[3]]