Vaihteen sähköiset lumensulatusjärjestelmät
Korpela, Mikko (2014)
Korpela, Mikko
Tampereen ammattikorkeakoulu
2014
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2014052910850
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2014052910850
Tiivistelmä
Tämä tutkintotyö on tehty Tampereen ammattikorkeakoulun ylemmän ammattikorkeakoulun koulutusohjelman ja VR Track Oy:n yhteistyössä.
Rautatievaihteiden lumensulatus on suurin rautatiejärjestelmän energiankulutta. Jos sähkönkulutusta verrataan sähköisen junakaluston ja rautatiejärjestelmän kokonaisenergiankulutukseen, on vaihteiden lumensulatuksen osuus noin 10 %. Samaan aikaan lumen ja jään aiheuttamat ongelmat ovat nousseet merkittäväksi rautatieliikenteen myöhästelyjä aiheuttavaksi tekijäksi talvella.
Tämän tutkintotyön tavoite on tarkastella tällä hetkellä Suomessa käytössä olevaa rautatievaihteiden lumensulatusjärjestelmää ja pyrkiä määrittämään lumensulatuksen kannalta optimaalisimpia ratkaisuja. Lumensulatustarvetta tarkastellaan erikseen vaihteen eri
osissa ja esimerkinomaisesti määritetään yhden Suomen yleisimmän vaihdetyypin lumensulatustarve. Tämän lisäksi tarkastellaan vaihteen lumensulatusjärjestelmän hyötysuhdetta ja verrataan sitä sulatustarpeeseen.
Tutkintotyö perustuu olemassa olevaan kirjallisuuteen, omiin kokemuksiin, joita 10 vuoden työ rautateiden sähkötekniikan parissa on tuonut sekä lämmönjohtavuuden ja sulamisprosessin fysiikan malleihin. Kirjallisuus koostuu lähinnä Liikenneviraston julkaisuista ja tutkintotyön aikana havaitsin, että teoreettisia tutkimuksia vaihteiden
lumesulatuksesta löytyi yksi. Teoreettisen fysiikan tueksi tarkasteltiin yhtä yleisimmän rautatievaihteen rakennetta.
Työn tuloksena voidaan todeta, että Suomessa käytössä olevat rautatievaihteiden lumensulatusratkaisut omaavat huonon hyötysuhteen ja todennäköisesti niiden kyky sulattaa lunta perustuu pitkään teholliseen aikaan. Työn tuloksena voidaan määrittää vaihteen lumensulatustarve teoreettisesta. Kuitenkin työssä pystyttiin määrittämään vain joitakin tehostamisehdotuksia, joiden vaikutus on todennäköisesti hyötysuhdetta nostava. Työ ei pysty aukottomasti todentamaan vaihteen lumensulatuksen prosessia, jonka tarkentaminen vaatii vaihteeseen syntyvien lämpövirtojen tarkempaa mittaamista.
Rautatievaihteiden lumensulatus on suurin rautatiejärjestelmän energiankulutta. Jos sähkönkulutusta verrataan sähköisen junakaluston ja rautatiejärjestelmän kokonaisenergiankulutukseen, on vaihteiden lumensulatuksen osuus noin 10 %. Samaan aikaan lumen ja jään aiheuttamat ongelmat ovat nousseet merkittäväksi rautatieliikenteen myöhästelyjä aiheuttavaksi tekijäksi talvella.
Tämän tutkintotyön tavoite on tarkastella tällä hetkellä Suomessa käytössä olevaa rautatievaihteiden lumensulatusjärjestelmää ja pyrkiä määrittämään lumensulatuksen kannalta optimaalisimpia ratkaisuja. Lumensulatustarvetta tarkastellaan erikseen vaihteen eri
osissa ja esimerkinomaisesti määritetään yhden Suomen yleisimmän vaihdetyypin lumensulatustarve. Tämän lisäksi tarkastellaan vaihteen lumensulatusjärjestelmän hyötysuhdetta ja verrataan sitä sulatustarpeeseen.
Tutkintotyö perustuu olemassa olevaan kirjallisuuteen, omiin kokemuksiin, joita 10 vuoden työ rautateiden sähkötekniikan parissa on tuonut sekä lämmönjohtavuuden ja sulamisprosessin fysiikan malleihin. Kirjallisuus koostuu lähinnä Liikenneviraston julkaisuista ja tutkintotyön aikana havaitsin, että teoreettisia tutkimuksia vaihteiden
lumesulatuksesta löytyi yksi. Teoreettisen fysiikan tueksi tarkasteltiin yhtä yleisimmän rautatievaihteen rakennetta.
Työn tuloksena voidaan todeta, että Suomessa käytössä olevat rautatievaihteiden lumensulatusratkaisut omaavat huonon hyötysuhteen ja todennäköisesti niiden kyky sulattaa lunta perustuu pitkään teholliseen aikaan. Työn tuloksena voidaan määrittää vaihteen lumensulatustarve teoreettisesta. Kuitenkin työssä pystyttiin määrittämään vain joitakin tehostamisehdotuksia, joiden vaikutus on todennäköisesti hyötysuhdetta nostava. Työ ei pysty aukottomasti todentamaan vaihteen lumensulatuksen prosessia, jonka tarkentaminen vaatii vaihteeseen syntyvien lämpövirtojen tarkempaa mittaamista.