RATATEKNISET MÄÄRÄYKSET JA OHJEET

Transkriptio

1 RATAHALLINTO- KESKUS BANFÖRVALTNINGS- CENTRALEN /731/00 RATATEKNISET MÄÄRÄYKSET JA OHJEET Ratahallintokeskus on hyväksynyt RAMO:n osan 4 Vaihteet. Ylijohtaja Ossi Niemimuukko Teknisen yksikön päällikkö Markku Nummelin Korvaa edellisen RAMO:n osan 4 Vaihteet Rto 1/340/90. Voimassa lukien ehdollisena siten, että määräystä voidaan Euroopan yhteisöjen vaatimuksesta tarvittaessa muuttaa notifiointimenettelyn aikana.

2 1 RAMO 4 Sisältö Sisältö 4 VAIHTEET Johdanto Määritelmät ja nimitykset Vaihteen osat Vaihteen raiteet, kulkusuunnat ja puolisuus Vaihdemuodot Yksinkertaiset vaihteet Kaksoisvaihteet Risteysvaihteet Raideristeykset Vaihteiden merkintä Ratakiskojen tunnukset Vaihteen alue ja vaihdealue Vaihteiden mitoitusperusteet Yleiset mitoitusperusteet Vaihteiden geometrian mitoitusperusteet Raideleveydet vaihteissa Poikittaiskiihtyvyys ja nykäys Kaarregeometria Kisko-pyöräyhteys Risteyssuhteet Vaihteiden päämitat Vaihteissa sallitut nopeudet Vaihteiden rakenne Yleiset perusteet Kiskot Kiinnitykset Kiinnitystyypit Kiinnitysosat Vaihdealuslevyt Välilevyt Kielisovitukset Joustokiskokantaiset kielet Joustokantaiset kielet Nivelkantaiset kielet Risteykset kärkiset risteykset Taotusta kärkiosasta valmistetut 1-kärkiset risteykset Yhtenäisellä ylimenoalueella olevat 1-kärkiset risteykset Täyskiskosta valmistetut 1-kärkiset risteykset Kiskosta valmistetut 1-kärkiset risteykset Mangaaniteräksestä valmistetut 1-kärkiset risteykset Kääntyväkärkiset 1-kärkiset risteykset... 36

3 2 RAMO 4 Sisältö kärkiset risteykset Täyskiskosta ja taotusta kärkiosasta valmistetut 2-kärkiset risteykset Mangaaniteräksestä valmistetut 2-kärkiset risteykset Kiskoista valmistetut 2-kärkiset risteykset Vastakiskosovitukset Vastakiskosovituksen tehtävä Erikoismuototeräksestä valmistetut vastakiskot Kulmateräksestä valmistetut vastakiskot Välikiskot Välikiskojen taivutus Välikiskojen kiinnitys Vaihteenkääntölaitteet Vaihteenasetin Vaihteenlukot Sähkökääntölaitteen sisäänrakennettu lukko Kiilalukko Hakalukko Nivellukko Kielisalpa Vaihteenlukitsin Vaihteiden kärki- ja välivahvistukset Asetinpölkkyjen yhdyslevyt Vaihteiden lumisuojat ja lumensulatus Vaihteiden lumisuojat Vaihteiden lumensulatus Vaihteen lumenohjain Vaihteiden liittäminen raiteeseen Liityntä ja pölkytysten yleiskuvat Vaihteisiin liittyviä käsitteitä ja määritelmiä Vaihteen liityntäpölkytykset ja liityntäkiskot Linjakuvion mukaiset etu- ja takajatkosalueen pölkyt Välialueen pölkyt Liityntäkiskot ja -hitsit Raideleveyden levityksen tasaus sekä vaihde- ja ratapölkkyjen poraus Kiskonjalan lepopinnan kaltevuuden muutos Teollisuusraiteiden vaihteet Normaaliraiteiset vaihteet Erikoisvaihteet Aukiajettavat vaihteet Urakiskovaihteet Viitteet... 65

4 3 RAMO 4 Liiteluettelo Liiteluettelo 1 Hankittavien vaihteiden tyypit ja päämitat 2 Käytössä olevien ja kierrätettävien vaihteiden, joita ei hankita uusina, tyypit ja päämitat 3 Yksinkertaisten vaihteiden 1-kärkisten risteysten risteyskulmat Kaksoisvaihteen 1-kärkisten risteyksien risteyskulmat ja puolisuudet Risteysvaihteiden 1- ja 2-kärkisten risteysten risteyskulmat Raideristeysten 1- ja 2-kärkisten risteysten risteyskulmat 4 Yksinkertaisten vaihteiden vastakiskot, pituus ja laippauran leveys Kaksoisvaihteiden vastakiskot, pituus ja laippauran leveys Risteysvaihteiden vastakiskot, pituus ja laippauran leveys Raideristeysten vastakiskot, pituus ja laippauran leveys

5 4 RAMO 4

6 5 RAMO 4.1 Johdanto 4 VAIHTEET Ratatekniset määräykset ja ohjeet (RAMO) osassa Vaihteet esitetään perusteet Suomen rautateillä käytettävien vaihteiden mitoituksesta ja rakenteesta. Ilmoitettu Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivin 98/34/EY, muut. 98/48/EY mukaisesti. Ratahallintokeskus seuraa alan eurooppalaista standardisointia ja muuttaa määräykset ja ohjeet eurooppalaisten standardien mukaisiksi niiden valmistuttua. 4.1 Johdanto Vaihde on raiteiden liityntäkohta, jossa liikenne voidaan ohjata raiteelta toiselle. Vaihteiden erilaisilla matemaattisilla ratkaisuilla voidaan aikaansaada erilaisia yhteyksiä ja nopeuksia raiteiden välille. Ilman vaihteita ei voida harjoittaa tarkoituksenmukaista rautatieliikennettä. Rakenteellisesti vaihteet kuuluvat päällysrakenteeseen. Yleistavoitteena vaihteiden rakenteelle ja geometrialle on sallia turvallinen liikennöinti ilman akselipainorajoituksia ja linjanopeus yhdellä liikennesuunnalla erikoistapauksia lukuun ottamatta.

7 6 RAMO 4

8 7 RAMO 4.2 Määritelmät ja nimitykset 4.2 Määritelmät ja nimitykset Vaihteen osat Vaihteen pääosat ovat kielisovitus, vaihteen asetin, välikiskot, 1-kärkinen risteys ja vastakiskosovitukset (kuva 4.2:1). VAIHTEEN PITUUS KIELISOVITUS (A-B= kielisovituksen puolikas) A B VÄLIKISKOT 1 -KÄRKINEN RISTEYS (E-F) VASTAKISKO - SOVITUS (C-D) C D B M E H F A VAIHTEEN ASETIN E D F TAKAJATKOKSET ETUJATKOKSET C M = MATEMAATTINEN KESKIPISTE = RISTEYSKULMA Kuva 4.2:1 Vaihteen pääosat. Kuvan 4.2:1 mukaisen vaihteen muut osat ovat seuraavat: A = tukikiskot B = kielet (tukikiskot ja kielet muodostavat yhdessä kielisovituksen) C = vastakiskojen tukikiskot D = vastakiskot (vastakiskon tukikisko ja vastakisko muodostavat yhdessä vastakiskosovituksen) E = siipikiskot F = kärkikiskot kärkikiskot muodostuvat risteyksen kärkiosasta ja siihen hitsatuista jatkekiskoista siipikiskot ja kärkikiskot muodostavat 1-kärkisen risteyksen M = vaihteen matemaattinen keskipiste H = risteyksen matemaattinen risteyspiste, risteyksen kulkureunojen leikkauspiste α = risteyskulma, joka ilmaistaan usein tangenttina, esim. 1:9 Poikkeavan raiteen kaari voi päättyä ennen risteystä (kuva 4.2:2) tai risteyksen jälkeen (kuva 4.2:3). Mikäli kaari päättyy ennen risteystä, on vaihteen kulma yhtä suuri kuin risteyksen kulma. Tällöin vaihteiden risteys on suora sekä suoran että poikkeavan raiteen puolella. Mikäli kaari päättyy risteyksen jälkeen (vaihteen takajatkoksessa), on vaihteen kulma risteyksen takajatkoksen kohdalle piirretyn tangentin ja suoran raiteen välinen kulma. Vaihteen risteys on tällöin käyrä poikkeavan raiteen puolella ja vaihteen

9 8 RAMO 4.2 Määritelmät ja nimitykset rakennepituus on kuvan tapausta lyhyempi. Vaihteen kulma ja risteyksen kulma ovat eri suuret. M R R = oo Kuva 4.2:2 Vaihteen kaari päättyy ennen risteystä. M R R = oo Kuva 4.2:3 Vaihteen kaari päättyy risteyksen jälkeen Vaihteen raiteet, kulkusuunnat ja puolisuus Yksinkertaisessa vaihteessa on suora ja poikkeava raide (kuva 4.2:4). Suora raide Poikkeava raide Kuva 4.2:4 Vaihteen suora ja poikkeava raide.

10 9 RAMO 4.2 Määritelmät ja nimitykset Vaihteiden yhteydessä esiintyvät käsitteet ajo myötävaihteeseen ja ajo vastavaihteeseen. Vaihteissa liikennöitäessä ajo myötävaihteeseen ja vastavaihteeseen tapahtuu kuvan 4.2:5 mukaan. Ajo vastavaihteeseen Ajo myötävaihteeseen Kuva 4.2:5 Ajo myötävaihteeseen ja vastavaihteeseen. Oikeanpuolinen vaihde (O) on vaihde, joka vastavaihteeseen katsottuna poikkeaa oikealle. Vasemmanpuolinen vaihde (V) poikkeaa vastaavasti vasemmalle. Kaksikirjaimisia tunnuksia käytetään mm. yksittäisten vaihteen osien tilauksissa. Tällöin ensimmäinen kirjain määrittelee vaihteen puolisuuden ja jälkimmäinen kummalla puolella vaihdetta osa sijaitsee. Tietyn vaihteen OV-vastakiskosovitus on oikeanpuolisen vaihteen vasemmanpuolinen vastakiskosovitus Vaihdemuodot Suomessa on käytössä neljä vaihdemuotoa: yksinkertaiset vaihteet (lyhenne YV), kaksoisvaihteet (KV), risteysvaihteet (yksipuolinen YRV ja kaksipuolinen KRV) ja raideristeykset (RR). Yksinkertaisiin vaihteisiin kuuluvat myös kaarrevaihteet (sisäkaarrevaihde SKV ja ulkokaarrevaihde UKV) ja tasapuoliset vaihteet (TYV). Tavallisimpia vaihteita ovat suorat yksinkertaiset vaihteet. Raideristeykset kuuluvat vaihteisiin, vaikka niiden kulkutiet ovat kiinteät. Seuraavissa kohdissa on esitetty eri vaihdemuodot ja niiden merkitsemisperiaate Yksinkertaiset vaihteet Yksinkertaiset vaihteet jaetaan suoriin vaihteisiin (yleisin), tasapuolisiin vaihteisiin ja kaarrevaihteisiin. Risteyssuhteen ja poikkeavan raiteen kaarresäteen perusteella yksinkertaiset vaihteet jaetaan lyhyisiin ja pitkiin vaihteisiin. Mikäli poikkeavan raiteen kaarresäde on > 300 m, on vaihde pitkä, muuten lyhyt. Kuvassa 4.2:6 on oikeanpuolinen yksinkertainen vaihde ja kuvassa 4.2:7 vasemmanpuolinen yksinkertainen vaihde. Kuvassa 4.2:8 on tasapuolinen yksinkertainen vaihde, jossa molemmat raiteet ovat yhtä paljon poikkeavia ja suoraa raidetta ei täten ole. Kuvassa 4.2:9 on sisäkaarrevaihde ja kuvassa 4.2:10 ulkokaarrevaihde. Kaarrevaihteet ovat harvinaisia ja niiden käyttö on erikseen perusteltava.

11 10 RAMO 4.2 Määritelmät ja nimitykset M Piirustusmerkintä Kuva 4.2:6 Oikeanpuolinen yksinkertainen vaihde. M Piirustusmerkintä Kuva 4.2:7 Vasemmanpuolinen yksinkertainen vaihde. M Piirustusmerkintä Kuva 4.2:8 Tasapuolinen yksinkertainen vaihde.

12 11 RAMO 4.2 Määritelmät ja nimitykset Piirustusmerkintä Kuva 4.2:9 Yksinkertainen sisäkaarrevaihde. Piirustusmerkintä Kuva 4.2:10 Yksinkertainen ulkokaarrevaihde Kaksoisvaihteet Kaksoisvaihteessa (KV) on kaksi yksinkertaista vaihdetta kytketty sisäkkäin ja puolisuus määräytyy ensimmäisen poikkeavan raiteen mukaan. Perusratkaisu on kuvassa 4.2:11. M M Piirustusmerkintä Kuva 4.2:11 Vasemmanpuolinen kaksoisvaihde.

13 12 RAMO 4.2 Määritelmät ja nimitykset Risteysvaihteet Risteysvaihteet on muodostettu raideristeyksistä, johon on asennettu neljä (KRV) tai kaksi (YRV) kielisovitusta. Tällöin saadaan vastaavasti kaksi (KRV) tai yksi (YRV) poikkeavaa raideyhteyttä raideristeysten risteävien raiteiden välille. Kaksipuolisessa risteysvaihteessa on siis neljä kulkumahdollisuutta ja yksipuolisessa kolme. Kuvissa 4.2:12 ja 4.2:13 on esitetty kaksipuolisen ja yksipuolisen risteysvaihteen perusratkaisut. M Piirustusmerkintä Kuva 4.2:12 Kaksipuolinen risteysvaihde. M Piirustusmerkintä Kuva 4.2:13 Yksipuolinen risteysvaihde. Kaksipuolisissa risteysvaihteissa on neljän tyyppisiä kielisovituksia. Kielisovituksen puolikkaat on nimetty numeroilla I, II, III ja IV. Liikenteellisesti ovat vaihteen toisen pään kielisovitukset a ja b sekä toisen c ja d. Näitä merkintöjä tarvitaan hankittaessa ja vaihdettaessa osia kunnossapidossa (kuva 4.2:14).

14 13 RAMO 4.2 Määritelmät ja nimitykset d IV II M I III b c III I II IV a Kuva 4.2:14 Kaksipuolisen risteysvaihteen kielisovitusten numerointi Raideristeykset Raideristeyksellä (RR) tarkoitetaan kahden raiteen risteyskohtaa. Raideristeyksessä on neljä risteystä, joista kaksi on 2-kärkistä ja kaksi 1-kärkistä risteystä. Ensin mainitut esiintyvät vain risteysvaihteissa ja raideristeyksissä. Muissa vaihteissa, joissa raiteet erkanevat risteämättä toisiaan, on vain 1-kärkinen risteys. Kuvassa 4.2:15 on raideristeyksen perusratkaisu. Sovitettu raideristeys (SRR) on neljän vaihteen ja monien risteysten muodostama yhdistelmä, joka liittää kaksi vierekkäistä raidetta toisiinsa kahdella toisiaan risteävällä yhteydellä. Keskelle tätä yhdistelmää muodostuu raideristeys, jossa on 1- ja 2-kärkiset risteykset ja joiden kulmat ovat 2α, jossa α = risteyskulma. Sovitetun raideristeyksen normaalitapauksena pidetään yleisimmin esiintyvää 4800 mm raidevälille mitoitettua rakennetta. Kuvassa 4.2:16 on esitetty sovitetun raideristeyksen perusratkaisu. M Piirustusmerkintä Kuva 4.2:15 Raideristeys.

15 14 RAMO 4.2 Määritelmät ja nimitykset M M M Kuva 4.2:16 Sovitettu raideristeys. Piirustusmerkintä Vaihteiden merkintä Vaihteet merkitään seuraavasti: YV54-200N-1:9-O ëì í î ï ð ë = vaihdetyyppi (YV, TYV, KV, YRV, KRV, SKV, UKV, RR, SRR) ì = kiskopaino í = poikkeavan raiteen kaarresäde î = raideleveyden levitys (jos vaihdetyypillä on versioita sekä raideleveyden levityksellä että ilman sitä, N-kirjaimella ilmaistaan, ettei vaihteessa ole levitystä) ï = risteyssuhde = poikkeavan raiteen puolisuus Ratakiskojen tunnukset Eurooppalaisen standardointijärjestön CEN:n standardoimia kiskoprofiileja merkitään kiskon massan kokonaisina kilogrammoina metriä kohden ilmoittavalla luvulla, kirjaimella E ja asianomaisen standardin määrittävällä versioluvulla, esim 60E1. Muita kuin CEN:n standardoimia kiskoprofiileita merkitään K-kirjaimella ja numerolla, joka ilmoittaa kiskon massan [kg] metriä kohden pyöristettynä kokonaisluvuksi, esim. K43. Eri peruskiskoprofiilien muutokset merkitään lisäkirjaimilla ja versionumeroilla. Esimerkiksi 54E1-kiskon kieliprofiili on 54E1A1 (A=aiquille = ransk. vaihteen kieli). Täyskiskoprofiilit merkitään F-kirjaimella (F=ransk. fermée = umpi). Vastakiskoprofiilit merkitään taas C-kirjaimella, esim. 33C1 on 60E1-vaihteissa käytetty vastakisko (C=contre-rail = ransk. vastakisko).

16 15 RAMO 4.2 Määritelmät ja nimitykset Hankittavat kiskoprofiilit vanhoilla ja uusilla merkinnöillä on esitetty taulukossa 4.2:1. Taulukko 4.2:1 Hankittavat kiskoprofiilit. Nykyinen merkintä Massa [kg/m] Entinen merkintä Huom. 54E1 54,4 K54, UIC54 60E1 60,2 UIC60 54E1A1 68,9 UIC54B,A69,Kk54 54E1-vaihteen kieliprofiili 60E1A1 73,0 UIC60B, A73 60E1-vaihteen pystysuora kieliprofiili 60E1A5 70,0 UIC60D40 (UIC60D) 60E1-vaihteen 1:40 kallistettu kieliprofiili 54E1F1 98,0 Vo1-UIC54 Täyskisko 54E1 60E1F1 111,1 Vo1-60 Täyskisko 60E1 33C1 33,0 U69, UIC33, RI 1-60, V54 Vastakisko 48C1 48,3 RI 1-54 Vastakisko Vaihteen alue ja vaihdealue Vaihteen alue tarkoittaa etu- ja takajatkosten tai vaihteen äärimmäisten jatkosten sisäpuolelle jäävää aluetta. Vaihdealue tarkoittaa vaihteen aluetta ja vaihteen jatkosten ulkopuolella olevia alueita, joiden kaikkien suositeltava pituus on V/2 m, jossa V ilmoitetaan [km/h], ja vähintään 50 m.

17 16 RAMO 4

18 17 RAMO 4.3 Vaihteiden mitoitusperusteet 4.3 Vaihteiden mitoitusperusteet Yleiset mitoitusperusteet Vaihteet tulee mitoittaa staattisille akselipainoille junan nopeuden (V) mukaan seuraavasti: 60E1-vaihteet: 300 (+10 %) kn, kun 100 km/h 250 (+10 %) kn, kun 100 km/h < 120 km/h 220 (+10 %) kn, kun V > 120 km/h 54E1-vaihteet: 250 (+10 %) kn, kun V@ 120 km/h 220 (+10 %) kn, kun V >120 km/h Vaihteet on mitoitettu suurimmalle sallitulle nopeudelle seuraavasti: Lyhyiden 60E1-vaihteiden suora raide 220 km/h (+10 %) Pitkien 60E1-vaihteiden suora raide 220 km/h (+10 % kiinteä risteys) ja 300 km/h (+10 % kääntyväkärkinen risteys) 54E1-vaihteiden suora raide 160 km/h (+10 %) Lyhyiden vaihteiden poikkeava raide 40 km/h (+10 %) Pitkien vaihteiden poikkeava raide 80 km/h (+10 % 1:15,5- ja 1:18-vaihteet) 140 km/h (+10 % 1:26-vaihteet) Raideristeykset 100 km/h (+10 %). Vaihteen on toimittava kaikilta osiltaan lämpötila-alueella > bC. Rakenteet on suunniteltava niin, että lunta, jäätä tms. kerääviä kulmia tai onkaloita on mahdollisimman vähän. Vaihteisiin kohdistuu dynaamisia pysty- ja vaakasuoria voimia. Niiden suuruus voi olla kertainen staattisiin voimiin verrattuna. Vaihteiden kunto ja tukikerroksen laatu vaikuttavat em. voimien suuruuteen Vaihteiden geometrian mitoitusperusteet Raideleveydet vaihteissa Raideleveyksien tarkat mitat on esitetty vaihteen linjakuviossa. Vaihteiden suoran raiteen raideleveys on 1524 mm, mutta kaarrevaihteissa käytetään kaarresäteen vaatimaa raideleveyttä. TYV- ja KRV-vaihteiden käyrissä kielisovituksissa raideleveys on 1534 mm. Ennen vuotta 1996 valmistetuissa 60E1-vaihteissa raideleveys uutena on 1522 mm. Vaihteiden kielen kärkien alueella raideleveyttä on levitetty 1-14 mm vaihdemuodosta riippuen. Levitys on tasattu kunkin vaihteen linjakuvion osoittamalla matkalla. Vaihteiden poikkeavan raiteen raideleveyden levitykset on tehty yleensä kaarteen raideleveyttä koskevien määräysten mukaan. Ne on esitetty RAMO:n osassa 2 Radan geometria.

19 18 RAMO 4.3 Vaihteiden mitoitusperusteet Poikittaiskiihtyvyys ja nykäys Pääraiteen vaihteen suorassa raiteessa suurin sallittu nopeus on linjanopeus kohdan rajoituksin. Poikkeavalla raiteella ei yleensä ole siirtymäkaaria eikä raiteen kallistusta. Tämän vuoksi vaihteen kaarresäde rajoittaa nopeuden. Poikittaiskiihtyvyys lasketaan raidegeometriassa kaavan 4.3:1 mukaan. a q V 2 12,96R > h (4.3:1) 163 V = junan nopeus [km/h] R = kaarteen säde [m] h = raiteen kallistus [mm] Koska kaarrevaihteita lukuun ottamatta vaihteissa ei käytetä kallistusta, poikittaiskiihtyvyys lasketaan kallistamattomissa vaihteissa kaavan 4.3:2 mukaan. a q V 2 12,96R (4.3:2) Suurin sallittu poikittaiskiihtyvyys vaihteissa on 0,65 m/s 2. Tämä koskee kaikkea raiteella liikkuvaa kalustoa. Suurin sallittu nykäys vaihteissa on 1,1 m/s 3, joka on merkitsevä varsinkin pitkissä vaihteissa. Nykäys lasketaan kaavalla 4.3:3. da q /dt = a q /t = a q v/l t (4.3:3) da q /dt = nykäys [m/s 3 ] v = junan nopeus [m/s] L t = 17 m (telitappien välimatka) Kaarregeometria Vaihteiden geometria on esitetty linjakuviossa. Siinä esitetyt viivat kuvaavat kiskojen kulkureunoja 14 mm kiskon selän korkeutta alempana. Linjakuvioon on merkitty myös raiteen keskilinjat ja vaihteen matemaattinen keskipiste, joka on vaihteen kulman mukainen suoran ja poikkeavan raiteen keskilinjojen leikkauspiste. Vaihteen kaaren peruselementti on ympyrä. Poikkeavalla raiteella on yleensä yksi kaarresäde, mutta se on eräissä tapauksissa suunniteltu erisäteisistä peräkkäisistä kaarresäteistä. Eräissä pitkissä vaihteissa (1:26) on kaarregeometria suunniteltu myös siirtymäkaarilla ja ympyräkaarella. Poikkeavan raiteen kaaren säteellä tarkoitetaan 54E1- ja 60E1-vaihteissa raiteen keskilinjan sädettä. K30-, vanhoissa K43- (säde muu kuin 205 m) ja K60-vaihteiden tyyppimerkinnöissä ilmoitettu kaaren säde on käyrän kielen puoleisen kiskon kulkureunan säde.

20 19 RAMO 4.3 Vaihteiden mitoitusperusteet Kun vaihteen poikkeavan raiteen kaaressa käytetään ympyränkaarta, tietyn pisteen sijainti vaihteessa lasketaan kaavojen 4.3: :7 mukaan (kuva 4.3:1). y n R R 2 x n 2 (4.3:4) α 180L Rπ (4.3:5) x = R sinα (4.3:6) y = R(1>cosα) (4.3:7) R n R P n P 2 L L P 1 y 1 y 2 y n x n x 2 x 1 0,0 Kuva 4.3:1 Tietyn pisteen sijainti vaihteessa. Ympyränkaaren tai tietyn kaarikiskon tai kiskojonon pituus lasketaan kaavan 4.3:8 mukaan. l k α 360 2π(R± G 2 ) (4.3:8) l k = kaarikiskon pituus [m] α = asteluku R = vaihteen säde [m] G = raideleveys, +merkkiä käytetään, kun lasketaan sisäkiskojonon kaarikiskoja, >merkkiä käytetään, kun lasketaan ulkokiskojonon kaarikiskoja, joita laskettaessa on otettava huomioon mahdollinen raideleveyden lisäys. YV /2500-1:26-vaihteissa on kielisovitusalueella siirtymäkaari (klotoidi, A = 430). Se pidentää vaihdekielien pituutta 20 % ja pienentää nykäystä vaihteen alussa.

21 20 RAMO 4.3 Vaihteiden mitoitusperusteet Kisko-pyöräyhteys Linjalla pyöriä ohjaa ja pitää kiskoilla lähinnä pyörien kartiomainen muoto. Suoralla raiteella pyörien laipat toimivat lähinnä vain varmistuksena pyörien kiskoilta putoamista vastaan. Vaihteissa pyörien laipat ohjaavat junan kulkua. Erityisesti kielisovituksissa, vastakiskosovituksissa ja 2-kärkisissä risteyksissä pyörän ohjaus saadaan laipoista. Raideleveydelle 1524 mm (suomalaisvalmisteinen kalusto) ja raideleveydelle 1520 mm (venäläisvalmisteinen kalusto) valmistettujen pyöräkertojen ero aiheuttaa kompromissiratkaisuja erityisesti risteys-vastakiskosovituksissa. Pyöräkertojen pyörien välien ero on 5 mm. Vaihteet on mitoitettava siten, että molemmat pyöräkertatyypit kulkevat turvallisesti ja mahdollisimman tasaisesti. Vaihteen ulkopuolella kiskot on kallistettu sisään päin 1:40 tai 1:20 kaltevuuteen junan kulun vakavoittamiseksi. Ennen vuotta 1994 ei käytetty läpimenevää kiskon kallistusta vaihteissa. 60E1A5-kiskoprofiili tai kiskon hamaran koneistus mahdollistavat kallistuksen käyttämisen kielisovituksissa ja koko vaihteessa Risteyssuhteet Vaihteiden ja raideristeysten risteyssuhteella on pitkäaikainen vaikutus ratapihan vaihdekujiin ja niiden uusimiskustannuksiin, jos vaihteiden risteyskulmaa joudutaan muuttamaan. Koska vaihteiden käyttöikä on pitkä, on suositeltavaa suunnitella käyttökohteet yleisesti käytössä olevien risteyssuhteiden perusratkaisujen mukaan. Käytössä on vielä K30- ja K43-vaihteita, joiden risteyskulma on 1:9,514 tai 1:7 ja K60- vaihteita, joiden risteyssuhde on 1:10. Vuoden 1963 jälkeen on K43-vaihteissa ollut käytössä 1:9 risteyssuhde, joka on lyhyiden 54E1- ja 60E1-vaihteiden yleisesti käytössä oleva risteyssuhde. Vain tätä suhdetta on suositeltavaa käyttää perusratkaisuna lyhyisiin vaihteisiin perustuvassa ratapihasuunnittelussa. Pitkissä vaihteissa risteyssuhteiden perusratkaisut ovat 1:18, 1:15,5 ja 1:26. Muitakin suhteita on käytössä, mutta niiden käyttö on rajoitettua eikä suositella uusiin kohteisiin. Järjestelyratapihoilla vaihdekujat on saatava mahdollisimman lyhyiksi. Tämä vuoksi niissä käytetään tasapuolisia vaihteita. Niiden tyypit suunnitellaan tapauskohtaisesti kuten muidenkin erikoisvaihteiden tyypit.

22 21 RAMO 4.4 Vaihteiden päämitat 4.4 Vaihteiden päämitat Vaihteen päämitat ovat (kuva 4.4:1) A, B, L ja risteyskulma α. Mitta A on vaihteen etujatkoksesta matemaattiseen keskipisteeseen ja B vastaavasti siitä takajatkokseen. Mitta L on vaihteen pituus. Vaihteiden päämitat on esitetty liitteissä 1 ja 2. L A B M M = matemaattinen keskipiste Kuva 4.4:1 Vaihteen päämitat.

23 22 RAMO 4

24 23 RAMO 4.5 Vaihteissa sallitut nopeudet 4.5 Vaihteissa sallitut nopeudet Teoreettinen suurin sallittu nopeus vaihteen poikkeavalla raiteella voidaan laskea kaavalla (4.5:1). Vaihteen suurin sallittu nopeus määräytyy vaihdekaaren aiheuttaman nykäyksen ja vaihteen teknillistaloudellisten kunnossapitoseikkojen perusteella. V2,9 R (4.5:1) Suurin sallittu nopeus lyhyissä vaihteissa poikkeavalla raiteella ajettaessa on 35 km/h. Pitkissä vaihteissa sallitaan vastaavasti taulukon 4.5:1 mukaiset nopeudet. Taulukko 4.5:1 Junan nopeus pitkien vaihteiden poikkeavassa raiteessa. Vaihdetyyppi Nopeus poikkeavalle raiteelle ajettaessa [km/h] YV :12/1:15 70 YV :15,5 80 YV :15,5/1:18 80 YV : YV /2500-1: Kaarrevaihteiden suurin sallittu nopeus määritetään tapauskohtaisesti. Elleivät muut syyt toisin määrää, suurin sallittu nopeus vaihteen suoralla raiteella on taulukon 4.5:2 mukainen.

25 24 RAMO 4.5 Vaihteissa sallitut nopeudet Taulukko 4.5:2 Junan nopeus suoralla raiteella. Vaihteet Nopeus [km/h] Vaihteet Nopeus [km/h] K30-vaihteet 70 Pitkät 60E1-vaihteet > 200 K43-vaihteet 110 K60-vaihteet 50 Lyhyet 54E1-vaihteet 160 K43-, 54E1- ja 60E1- risteysvaihteet suoraan ajettaessa K43-, 54E1- ja 60E1- raideristeykset K30-risteysvaihteet ja raideristeykset Pitkät 54E1-vaihteet 140 Aukiajettavat vaihteet 30 54E1-kaksoisvaihteet 120 Varmuuslukitsematon vaihde 1) 50 Lyhyet 60E1-vaihteet 200 1) Lukuun ottamatta K30-risteysvaihteita ja aukiajettavia vaihteita.

26 25 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne 4.6 Vaihteiden rakenne Yleiset perusteet Vaihteen rakenteen tulee täyttää seuraavat perusvaatimukset: junan tulee kulkea vaihteessa kulkusuunnasta, nopeudesta ja akselipainosta riippumatta pehmeästi ja sysäyksettömästi kielien asennon tulee olla tukeva ja kielen on liityttävä tiukasti tukikiskoon myös junan kuormituksen alaisena pieni vaihteen virhe ei saa suistaa junaa radalta vaihteen on oltava käännettävissä tarpeellisella varmuudella ja riittävän kevyesti kaikissa olosuhteissa vaihteen osien tulee olla kestäviä ja pienin kustannuksin kunnossapidettävissä vaihteeseen tulee voida asentaa tarpeelliset varusteet ottaen huomioon myös talvikunnossapito Kiskot Kiskon kallistus on 60E1-vaihteissa 1:40 koko matkalla. Ennen vuotta 1994 valmistetuissa 60E1- ja muissa vaihteissa kiskot ovat pystysuorassa asennossa. Uusissa vaihteissa käytetään ainoastaan profiililtaan 54E1- ja 60E1- sekä laadultaan 260-kiskoja. Liikenteen kuormittavuudesta riippuen tulee harkita lämpökäsiteltyjen välikiskojen (350HT) käyttöä. Kielikiskoprofiilina käytetään 54E1-vaihteissa 54E1A1-profiilia ja 60E1-vaihteissa 60E1A1- (ei kiskon kallistusta) tai 60E1A5- (1:40 kiskon kallistus) profiilia. Kallistettu profiili voidaan tehdä myös koneistamalla 60E1A1-profiilista. K43-vaihteiden osia valmistetaan ainoastaan kunnossapitoa varten Kiinnitykset Kiinnitystyypit Vaihteissa käytettävät kiinnitykset ja ohjeelliset käyttöalueet on esitetty taulukossa 4.6:1.

27 26 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne Taulukko 4.6:1 Vaihteissa käytettävät kiinnitykset. Vaihde Kiinnitys Ohjeellinen käyttöalue 60E1-vaihteet Skl-kiinnitys Aina 54E1-vaihteet Skl-kiinnitys Raskaasti kuormitetut raiteet ja raiteet, joilla V A 120 km/h Pitkät 54E1-vaihteet Vinokiila- tai Sklkiinnitys Raiteet, joilla 140 km/h 60E1- ja 54E1-vaihteet IBAV-kiinnitys 60E1- ja 54E1-vaihteiden kielisovitusten tukikiskojen sisäp. 60E1- ja 54E1-vaihteet IFAV- tai Skl 12 -kiinnitys 60E1- ja 54E1-vaihteiden vastakiskojen tukikiskojen sisäp. 54E1- ja K43-vaihteet K-kiinnitys Raiteet, joilla V@ 120 km/h K43- ja K30-vaihteet JTR-kiinnitys Raiteet, joilla V@ 100 km/h K43- ja K30-vaihteet Suora raideruuvikiinnitys Raiteet, joilla 100 km/h K30-vaihteet Ratanaulakiinnitys Raiteet, joilla V@50 km/h Kiinnitysosat 60E1- ja 54E1-vaihteissa käytetään kolmea erilaista jousityyppiä: Skl 3 -jousi on vanhoissa vaihteissa yleinen jousityyppi Skl 3w -jousta käytetään ahtaissa paikoissa, joihin muut Skl-jouset eivät mahdu (esim. eritysjatkokset). Sen jousivoima on muita Skl-jousivoimia pienempi, jonka vuoksi sen käyttö on rajoitettava vain välttämättömiin kohtiin. Skl 12 -jousen tekniset ominaisuudet ovat paremmat kuin Skl 3 -jousen. Se voidaan asentaa samoihin paikkoihin kuin Skl 3 -jousi. Lisäksi edullisen rakenteen vuoksi sillä voidaan korvata osa Skl 3w -jousista. Sen erottaa Skl 3-jousesta suuremmasta pituudesta ja kapeammasta rakenteesta. Sama Skl 12 -jousi sopii sekä 54E1- että 60E1-kiskoille. Skl-kiinnityksissä jousen ja M22-kuusiomutterin väliin tulee ULS 6 -aluslaatta. Mutterin avainväli on 39 mm. Skl 12-jousen Nm kiristysvääntömomentilla

28 27 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne saadaan aikaan pysyvä noin 13 kn puristusvoima ja noin 14,5 mm joustoliike kiinnitystä kohden. Vanhoissa 54E1-vaihteissa on käytetty sekä K43-vaihteissa käytetään K-kiinnitystä. Siinä kiinnitys kiskoon tapahtuu puristuslaatan avulla. Sekä Skl- että K-kiinnityksessä käytetään erikoiskantaruuveja. Skl-kiinnityksen Hs ruuvit ovat lyhyempiä kuin K-kiinnityksen erikoisruuvit. Erikoisruuvien lujuusluokka on 5.6. K-kiinnityksessä puristuslaatan ja mutterin väliin tulee jousirengas no 13. Mutterin avainväli on 36 mm. Kun ruuvia kiristetään noin 30 kn voimalla, jousirenkaan kiristys on noin 7 mm. Tällöin 30 kn voimasta noin 15 kn vaikuttaa kiskon jalkaan jäykän puristuslaatan siltarakenteen takia, jonka keskellä ruuvi sijaitsee. Pitkissä 54E1-vaihteissa on käytetty vinokiilakiinnitystä. Nämä on kunnossapidon yhteydessä pyrittävä vaihtamaan Skl-kiinnitykseen. Suorassa raideruuvikiinnityksessä raideruuvin kanta puristaa kiskon jalkaa ja samalla sitoo aluslevyn vaihdepölkkyyn. Sitä käytetään korvaamaan ratanaulakiinnitys vanhoissa K30- ja K43-vaihteissa. JTR-kiinnityksessä koneistettuihin aluslevyihin asennetaan 24 mm raideruuvit ja JTRjoustolaatta. Tarvittaessa naulan reiät tapitetaan. Kiskon alle asennetaan 3,2 mm paksu korkkikumivälilevy. JTR-kiinnityksellä saavutetaan samaa suuruusluokkaa oleva läpivetovastus kuin 54E1-kiskon Hey Back-kiinnityksellä. Tätä kiinnitystä voidaan käyttää vain kunnossapidon yhteydessä vaihteen vahvistusmenetelmänä, kun naulakiinnitys ei enää riitä pitämään raideleveyttä vaatimusten mukaisena. JT-kiinnitys sopii myös korvaamaan kunnossapidon yhteydessä naulakiinnityksen. Se ei vaadi aluslevyjen koneistusta, koska kiinnityksessä käytettävä ruuvi on ohuempi kuin JTR-kiinnityksen ruuvi. Kielisovituksen tukikiskojen sisäpuolisena kiinnityksenä käytetään IBAV-kiinnitystä ja vastakiskojen tukikiskojen kiinnityksenä IFAV- tai Skl 12 -kiinnitystä. Näissä käytettävä Ssb 2 -jousi asennetaan paikoilleen ja tarvittaessa irrotetaan tätä varten suunnitellulla asennustangolla. 54E1-vaihteiden etu- ja takajatkosalueilla käytetään AJR54-aluslevyjä Hey Backkiinnityksellä, R3-aluslevyjä Skl-kiinnityksellä tai R3 80-aluslevyjä Skl-kiinnityksellä. Vaihdealueilla näillä levyillä käytetään J9-jousta. Aikaisemmin valmistetuissa vaihteissa on käytetty myös muita jousia. Ruuviliitoksissa tulee käyttää mahdollisuuksien mukaan itselukittuvia esim. Vargalmuttereita tai vastaavia. Nylonlukitteisia muttereita käytettäessä ne on aina avattaessa vaihdettava uusiin vastaaviin muttereihin. Vaihdealuslevyt kiinnitetään vaihdepölkkyihin R170 p-raideruuveilla. Raideruuvin tulee olla vähintään 5.6-laatua. Aluslevyn ja raideruuvin välissä käytetään FE6- jousirengasta. Raideruuvireikien tulee olla aluslevyissä 26±0,5 mm.

29 28 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne Vaihdealuslevyt Vaihdealuslevyt ovat valssattuja, taottuja tai valettuja. Valumateriaalin laadun tulee olla GGG40.3. Valssattujen levyjen tulee olla S275J0-laatua. Vaihdealuslevyt ja vaihdealueella käytettävät aluslevyt ovat seuraavat: AR43 K43 1:20 kallistettu raideruuvikiinnitteinen aluslevy AJR43 K43 1:40 kallistettu Hey Back-aluslevy AJR43-30 K43 1:30 kallistettu siirtymäaluslevy AJR43-60 K43 1:60 kallistettu siirtymäaluslevy KO K43-vaihteiden pystysuora ripa-aluslevy KO-4 K43-vastakiskon aluslevy AJR54 54E1-1:40 kallistettu Hey Back-aluslevy AJR E1-kallistettu siirtymäaluslevy R3 54E1-vaihteiden pystysuora ripa-aluslevy R E1-vaihteissa betonivaihdepölkyillä IBAV54 54E1-vaihteiden kielisovitusten aluslevy, jossa on toisella puolella Ssb 2 -jousikiinnitys. IFAV54 54E1-vaihteiden vastakiskosovitusten aluslevy, jossa on toisella puolella Ssb 2 -jousikiinnitys. RPH6 60E1-vaihteiden 1:40 kallistettu ripa-aluslevy. Käytetään raiteenvaihtopaikkojen välialueilla ennen vuotta 1994 valmistetuissa 1:9-, 1:15,5- ja 1:18-vaihteissa sekä kaikissa 1:26- betonipölkkyvaihteissa. KAL60 60E1-vaihteiden 1:40 kallistettu ripa-aluslevy. Käytetään vuoden 1994 jälkeen valmistetuissa 1:9-, 1:15,5- ja 1:18-vaihteissa, joissa myös kielisovitukset ja risteys on kallistettu 1:40. KAL60 A ja B Ahtaan paikan KAL60-levy, jossa yksi kulma on poistettu. A- ja B- levyissä poistettu kulma on eri kokoinen ja eri puolilla. Urp206 60E1-vaihteiden pystysuora ripa-aluslevy. Urp206A Ahtaan paikan Urp206A-levy, jossa yksi kulma on poistettu Urp207 60E1-vaihteiden siirtymäripa-aluslevy pystysuorasta kiskosta 1:40 kallistettuun kiskoon. Tässä levyssä kiskon kallistus on 1:80. IBAV60 60E1-vaihteiden kielisovitusten pystysuora aluslevy, jossa on toisella puolella sisäpuolinen Ssb 2 -jousikiinnitys. IBAV-KAL60 60E1-vaihteiden kielisovitusten 1:40 kallistettu aluslevy, jossa on toisella puolella sisäpuolinen Ssb-jousikiinnitys. IFAV60 60E1-vaihteiden vastakiskosovitusten pystysuora aluslevy, jossa on toisella puolella Ssb 2-jousikiinnitys. IFAV-KAL60 60E1-vaihteiden vastakiskosovitusten 1:40 kallistettu aluslevy, jossa on toisella puolella sisäpuolinen Ssb 2-jousikiinnitys. Naula-aluslevyjä on käytössä, mutta ne pyritään vaihtamaan kunnossapidon yhteydessä edellä sallittuihin aluslevyihin. K60-kiskolla voidaan käyttää 60E1-kiskon aluslevyjä. Aluslevymerkinnät on stanssattu tai valettu näkyville levyihin.

30 29 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne Siirtymäaluslevyjä käytetään siirryttäessä vaihteen kiskojen vaakasuorasta lepopinnasta kiskojen linjakaltevuuteen. 60E1- ja 54E1-kiskojen linjakaltevuus on 1:40. K43- raiteessa kiskon lepopinnan kaltevuus on 1:40 (Hey Back-kiinnitys) tai 1:20 (muut kiinnitykset). Siirtymälevyjen sijoituspaikat on esitetty linjakuviossa. Vuoden 1994 jälkeen valmistetuissa 60E1-vaihteissa ei ole siirtymäaluslevyjä, koska vaihteissa on 1:40 kaltevuus. 54E1-vaihteissa käytetään siirtymäaluslevyinä AJR54-80-levyjä (puupölkyillä) tai R3 80-levyjä (betonivaihdepölkyillä), joissa kaltevuus on 1:80. K43- vaihteessa käytettävät aluslevyt ovat AJR43-30 ja AJR43-60, joiden kaltevuudet ovat 1:30 ja 1:60. Ennen em. aluslevyjen käyttöä K43- ja 54E1-vaihteiden kaltevuuden muutokset on tehty viistämällä vaihdepölkkyihin ko. kaltevuudet. Kielialueella vaihdealuslevyt toimivat myös liukualusena. Hankittavissa vaihteissa aukiajettavia vaihteita lukuun ottamatta käytetään yleensä rullalaakerivaihdealuslevyjä (kuva 4.6:1) joka 3. ja 4. kielisovituksen liukualusella. Käsikääntöisissä YV60-1:9-vaihteissa ei käytetä rullalaakereita. Rullat kohottavat kielet noin 2 mm liukualusilta sekä pienentävät kitkaa ja siten tarvittavaa kääntövoimaa. Ennen em. rullalaakerilevyjen käyttöä rullat asennettiin vaihdepölkkyjen väliin. Rullien sijainti pukeissa on säädettävä siten, että kiinniolevan kielen lähtiessä aukeamaan se nousee muutaman millimetrin liikkeen jälkeen rullien päälle. Aukioleva kieli lepää koko ajan rullien päällä. Rullalaakereita ei saa asentaa siten, että kiinnioleva kieli lepää rullien päällä, koska rullat ei ole mitoitettu kantamaan junakuormia. Pölkkyjen välissä olevat rullat vaihdetaan kunnossapidon yhteydessä pölkkyjen päällä oleviin rulliin. Kuva 4.6:1 Rullalaakerivaihdealuslevy, 2 mallia. 54E1- ja 60E1-vaihteissa käytetään 110 mm pitkiä rullalaakerien akseleita. K43- vaihteissa akselin pituus on 136 mm. Rullat on aina suojattava sepelöinnin ajaksi.

31 30 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne Välilevyt Vaihteessa kiskon ja vaihdealuslevyn välissä käytetään välilevyjä kaikkialla paitsi kielisovituksissa kielen liikkuvalla alueella. 60E1-vaihteissa käytettävä levyn paksuus on 6 mm. 54E1- ja K43-vaihteissa levyn paksuus on 4 mm. Betonipölkkyvaihteissa käytetään lisäksi 4 mm paksuja korkkikumivälilevyjä kaikkien aluslevyjen ja betonipölkkyjen välissä Kielisovitukset Kielisovituksessa tukikiskon kielenpuoleinen osa työstetään kaltevaksi, jolloin kielen kärki voidaan tehdä paksummaksi. 54E1- ja 60E1-vaihteissa kielen liittyminen tukikiskoon on tangenttiaalinen. Kohtauskulma on 20-30b vaihdetyypistä riippuen. K43- ja K30-vaihteissa kohtauskulma on 41-52b. Kiinniolevan kielen tulee liittyä tukiskoon koko matkaltaan. Vaihteen lukitus ja valvonta sallii 2...< 4 mm välyksen kielen ja tukikiskon välille lämpöliikkeen, lumivaran ja kääntölaitteen ominaisuuksien vuoksi. Koneistetusta kärkiosasta kantaan päin kieli saa tukensa tukikiskoon kiinnitetyistä tukitönkistä. Nämä estävät kielen joustoliikkeet junan kulkiessa vaihteessa. 60E1-vaihteiden kielet ovat hitsaamattomia joustokieliä. 54E1-vaihteissa kielet ovat joustokiskokieliä. Lyhyissä vaihteissa aukiolevan kielen aukeaman tulee olla kiilalukollisten vaihteiden kielen kärjessä 170±2 mm ja muissa vaihteissa mm lukuun ottamatta TYV-vaihteita, joissa aukeaman tulee olla 140±2 mm. Pienin laippaura tukikiskon ja aukiolevan kielen välissä on 65±2 mm. Pitkissä vaihteissa kielen aukeaman tulee olla kielen kärjessä 143±2 mm ja aukeaman tulee tämän jälkeen pienentyä tasaisesti pienimpään sallittuun laippauraan (65 mm) kielen ja tukikiskon välillä. 60E1-vaihteiden 1:40 kallistetut kielisovitukset sopivat samoihin raideruuvireikiin kuin kallistamattomat kielisovitukset. Kaikki 60E1-vaihteiden kielisovitukset on lämpökäsiteltävä. 54E1-vaihteiden kielisovitukset lämpökäsitellään tarpeen mukaan. Tämä voi tulla kysymykseen, jos vaihde on raskaasti kuormitettu ja kuluminen normaalia suurempaa. Osaan vaihteista on kielen kärkien kohdalle tehty pistepuikkomerkinnät, joista kunnossapidon yhteydessä voidaan tarkastaa kärjen oikea sijainti tai mahdollinen vaeltaminen. Kielen kärjen kohdalle on ensimmäisiin aluslevyihin tehty pieni madallus, jotta pieni vaellus olisi mahdollista ilman takertumista kiinni aluslevyyn. Kielten kannat eivät saa vaeltaa tukikiskoihin nähden. Liikkeen rajoittimena käytetään kunkin kielisovituksen kielten kiinteällä osalla kahdella vaihteen aluslevyllä kielten jalkaan koneistettuihin reikiin tulevia matalia tappeja. Ne ovat samassa aluslevyssä sekä

32 31 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne kielen että tukikiskon alla (kuva 4.6:2). Pitkissä 60E1-vaihteissa ja vuoden 1994 alusta alkaen myös lyhyissä 60E1-vaihteissa käytetään liikkeenrajoittimia, joissa kieliin kiinnitetyt tapit tukeutuvat tukikiskoissa oleviin vastinosiin (kuva 4.6:2) Joustokiskokantaiset kielet Kaikissa 54E1-vaihteissa (kuva 4.6:2) sekä YV :9 ja 1:9,514-vaihteissa käytetään joustokiskokantaista kielirakennetta. Siinä kielikiskon pää on taottu normaalikiskon muotoon ja siihen leimuhitsauksella liitetään normaali jatkekisko. Kielen joustava osa tehdään jatkekiskoon kaventamalla sen jalkaa hamaran levyiseksi. Leimuhitsin kohta vahvennetaan varmistussidekiskolla. Jousto-osa A B A B A - A B - B Tapit, joilla estetään kielen pituusliike Kuva 4.6:2 Vaihteen YV54-200N-1:9-O kielisovitukset, joustokiskokantaiset kielet Joustokantaiset kielet Joustokantaista kielirakennetta käytetään 60E1- sekä YV :12 ja 1:15-vaihteissa. Joustokantaiset kielet ovat kokonaisuudessaan kielikiskoa eikä jatkekiskoa ole. Joustokantaisen kielen joustavan osuuden jalkaa on kavennettu kääntämiseen tarvittavan voiman pienentämiseksi. Kielen kantaosa taotaan normaalikiskon muotoon, jotta se voidaan liittää välikiskoon hitsaamalla tai sidekiskojatkoksella. Kuvassa 4.6:3 on esitetty 60E1-vaihteen kielisovitus.

33 32 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne Jousto-osa A - A B - B Kääntölaite Kosketin ja lukitsin Kääntölaite Kosketin ja lukitsin A - A B - B Kuva 4.6:3 Vaihteen YV :18-O kielisovitukset, joustokantaiset kielet Nivelkantaiset kielet Nivelkantaista kielirakennetta käytetään K30- ja K60-vaihteissa sekä osassa K43- vaiheita. Kielet on valmistettu valssatusta kielikiskosta, joka on normaalia matalampi. Vaihteen kielen nivelrakenteessa on kielen kantaan hitsattu niveltappi, joka kieltä käännettäessä kääntyy kantalaatassa olevassa holkissa. Holkki voidaan tarpeen vaatiessa vaihtaa. Kuvassa 4.6:4 on esitetty nivelkantainen kielisovitus. Nivelkantainen kielirakenne on merkittävästi lyhyempi kuin joustokantaisen tai joustokiskokantaisen kielirakenteen pituus. A - A A - A 4.6:4 Vaihteiden YV :9-O ja YV :9,514-O kielisovitukset, nivelkantaiset kielet.

34 33 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne Risteykset Risteykset jaetaan kiinteisiin 1- ja 2-kärkisiin risteyksiin sekä kääntyviin 1-kärkisiin risteyksiin. 1-kärkisiä risteyksiä (kuva 4.6:5) käytetään kaikissa vaihdemuodoissa. Risteysvaihteissa ja raideristeyksissä käytetään 2-kärkisiä risteyksiä (kuva 4.6:6). Ellei erikseen mainita, 1-kärkisellä risteyksellä tarkoitetaan kiinteitä risteyksiä. Kuva 4.6:5 Yksikärkinen risteys. L L Kuva 4.6:6 Raideristeyksen 2-kärkiset risteykset. L=ohjaukseton osuus. Risteyksissä kulkupinta katkeaa liikkuvan kaluston pyörien vaatiman laippauran takia. Kulkupinta saadaan jatkumaan katkeamattomana käyttämällä kääntyväkärkisiä risteyksiä. 2-kärkisessä risteyksessä syntyy liikkuvan kaluston pyörille ohjaukseton osuus, koska risteykset joudutaan asentamaan kohdakkain. Tämä osuus on pidettävä tietyissä rajoissa raiteelta suistumisvaaran takia. Vastakiskon korottamisella saadaan tarpeellinen varmuus ohjauksettomalle osuudelle aina risteyskulmaan 1:10 saakka. Vaikka 1- kärkisessä risteyksessä kulkupinta katkeaa risteyksen kärjen ja siipikiskon taitteen väliltä, vastakisko ohjaa pyörää risteysalueella. Siten 1-kärkisessä risteyksessä ei ole ohjauksetonta väliä. Liitteessä 1 on esitetty vaihteiden 1- ja 2-kärkisten risteyksien risteyskulmat tangentteina. Oikeanpuolisen risteyksen tunnistaa valmistajalaatan parillisesta ja vasemmanpuolisen parittomasta numerosta. Yleensä risteyksissä läpimenevien pulttien mutterit ovat poikkeavan raiteen puolella tunnistettavuuden vuoksi.

35 34 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne kärkiset risteykset Taotusta kärkiosasta valmistetut 1-kärkiset risteykset Osa 54E1-vaihteiden risteyksistä on tehty taotusta kärkiosasta, johon on leimu- tai kaarijatkoshitsattu jatkekiskot (kuva 4.6:7). Siipikiskoihin on tehty ylikorotus takomalla kiskon hamara. Korotettu siipikisko kantaa pyörää risteyksen kärjen yli. Siipikisko on kiinnitetty ruuviliitoksella kärkiosaan. Kärki- ja siipikiskojen kuluvat osat on lämpökäsitelty. Risteyksen kiinnityksessä pölkkyihin on käytetty erillisiä aluslevyjä A B C 3251 A B C Lämpökäsittelyaluealue A-A B-B C-C Kuva 4.6:7 Vaihteen YV54-200/200N-1:9 1-kärkinen risteys, taottu kärkiosa Yhtenäisellä ylimenoalueella olevat 1-kärkiset risteykset Osassa 54E1-vaihteissa on käytetty risteyksiä, joiden keskiosa, ts. kärkiosa siipikiskojen kanssa, on yhtenäistä rakennetta olevaa öljykarkaistua erikoisterästä. Keskiosaan on leimuhitsattu sekä kärki- että siipikiskojen jatkekiskot Täyskiskosta valmistetut 1-kärkiset risteykset Täyskiskosta valmistettua 1-kärkistä risteysrakennetta on käytetty K43-1:9-, 1:9,514- ja 1:12-risteyksissä, osassa K43-1:7-risteyksissä, osassa 54E1-risteyksissä sekä osassa 60E1-risteyksissä (kuva 4.6:8). Aluksi kärkiosa tehtiin kaarihitsaamalla kaksi täyskiskoa pituussuunnassa yhteen. Myöhemmin ns. pääkärki ja liityntäkisko on liitetty toisiinsa leimuhitsaamalla. Kärkikiskojen päät on koneistettu kiskon muotoon sidekiskoja varten. Siipikiskoihin on tehty ylikorotukset. Siipikiskot on kiinnitetty ruuviliitoksella kärkiosaan. Kiinnityksissä on erilliset aluslevyt.

36 35 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne Lämpökäsittelyalue 2989 A B A B 3841 Lämpökäsittelyalue A-A B-B Kuva 4.6:8 Vaihteen YV :9 täyskiskosta valmistettu 1-kärkinen risteys Kiskosta valmistetut 1-kärkiset risteykset Kiskosta valmistettua 1-kärkistä risteysrakennetta käytetään K30- ja K60- raideristeyksissä sekä osassa K43-raideristeyksiä (kuva 4.6:9). Siipi- ja kärkikiskot on yhdistetty valurautaisilla välitönkillä ja kuusioruuveilla. Risteys on asennettu yhtenäiselle risteyslevylle puristuslaattojen ja erikoiskantaruuvien tai niittien avulla L Kuva 4.6:9 Vaihteen YV :9,514 kiskoista valmistettu 1-kärkinen risteys. Liityntäkisko (L) on aina poikkeavan raiteen puolella Mangaaniteräksestä valmistetut 1-kärkiset risteykset 54E1- ja 60E1-vaihteissa on käytetty kokonaan mangaaniteräsristeyksiä (kuva 4.6:10). Niitä käytetään paremman kestävyyden vuoksi raskaasti kuormitetuilla sekä vilkkaasti

37 36 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne liikennöidyillä pääradoilla. Mangaaniteräksestä valettuun yhtenäiseen keskiosaan on leimuhitsaamalla yhdistetty jatkekiskot. Leimuhitseissä on välimateriaalina ruostumaton teräs. Eräissä YV43-vaihteissa risteyksen kärkiosa ja siipikiskojen kuluvat osat on valmistettu valssaamalla mangaaniteräksestä. Risteyksen kärkiosa on liitetty ruuveilla kiskosta valmistettuihin siipikiskoihin. Kuva 4.6:10 Vaihteen YV :9 mangaaniteräksinen 1-kärkinen risteys Kääntyväkärkiset 1-kärkiset risteykset Pitkissä 54E1- ja 60E1-vaihteissa, joiden risteyskulma on 1:25 tai loivempi, käytetään kääntyväkärkistä risteystä (kuvat 4:6:11 ja 4.6:12). Niissä risteyksen kärkeä käännetään kuten vaihteen kieltä siipikiskoa vasten. Tällöin kulkupinta saadaan jatkumaan katkeamattomana ja liikkuvan kaluston kulku on sysäyksetöntä. Kuva 4.6:11 Vaihteen YV /2500-1:26 kääntyväkärkinen risteys, 2 mallia.

38 37 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne A B C A B A-A B-B C-C C Kuva 4.6:12 Vaihteen YV :25 kääntyväkärkinen risteys kärkiset risteykset Täyskiskosta ja taotusta kärkiosasta valmistetut 2-kärkiset risteykset 54E1- ja 60E1-vaihteiden 2-kärkisissä risteyksissä käytetään taottua kärkiosaa tai kärkikiskot tehdään kokonaan täyskiskosta (kuva 4.6:13). K43-vaihteissa käytetään kärkikiskoina täyskiskoa. Risteys on kiinnitetty pölkkyihin erillisiä aluslevyjä käyttäen. Risteyksen kärki- ja polvikiskojen kuluvat osat on liekkikarkaistu tai perlitisöity kulutuskestävyyden lisäämiseksi. Vastakiskoina on käytetty vastakiskoterästä, joka on kiskoa korkeampi liikkuvan kaluston pyörien ohjauksen parantamiseksi risteysalueella. Kuva 4.6:13 Vaihteen KRV :9 2-kärkinen risteys, taottu kärkiosa, 2 mallia Mangaaniteräksestä valmistetut 2-kärkiset risteykset KRV :9-vaihteen 2-kärkisiä risteyksiä on valmistettu kokonaan 14 % mangaaniteräksestä (kuva 4.6:14).

39 38 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne A B A B A-A B-B Kuva 4.6:14 Vaihteen KRV :9 mangaaniteräksestä valmistettu 2-kärkinen risteys Kiskoista valmistetut 2-kärkiset risteykset K30-vaihteissa ja osassa K43-vaihteita 2-kärkisten risteyksien kärkikiskot sekä polvi- ja vastakisko on liitetty yhteen välitönkillä ja kuusioruuveilla. Risteys on kiinnitetty yhtenäiselle risteysaluslevylle puristuslaatoilla ja erikoiskantaruuveilla tai niiteillä (kuva 4.6:15). A B A B A-A B-B Kuva 4.6:15 Vaihteen KRV :9,514 2-kärkinen kiskoista valmistettu yhtenäiselle risteysaluslevylle kiinnitetty risteys Vastakiskosovitukset Vastakiskosovituksen tehtävä Vastakiskojen tarkoituksena on ohjata liikkuvan kaluston pyörät risteyksen kärjen ja siipikiskojen välisen ohjauksettoman alueen ohi. Vastakiskosovituksen toiminnan määräävät vastakiskon kulkureunan ja risteyksen kulkureunan välinen etäisyys sekä vastakiskojen

40 39 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne sisäänajokulma. Risteyksen kärjen ja vastakiskon kulkureunan välinen etäisyys f (kuva 4.6:16) ratkaisee vastakiskosovituksen toiminnan ja se on pidettävä tarkasti toleranssien sisällä. Liitteessä 3 on esitetty vaihteiden vastakiskojen pituudet ja laippauran leveydet. f f Kuva 4.6:16 Risteyksen ja vastakiskon välinen yhteys. 54E1- ja 60E1-vaihteissa käytetään joko valettuja tai hitsaamalla koottuja IFAVvastakiskotukia tai varustettuna Skl 12 -kiinnityksellä. K43-vaihteissa käytetään K- kiinnityksellä varustettuja vastakiskotukia Erikoismuototeräksestä valmistetut vastakiskot 60E1- ja 54E1-vaihteissa sekä K43-vaihteiden vastakiskosovituksia uusittaessa käytetään vastakiskoina 33C1-muototerästä. Vastakiskon vaatima tuki on joko hitsattu vastakiskon tukikiskon kiinnitykseen käytettävän aluslevyn jatkeelle tai vastakiskon tuki ja aluslevy on valettu yhtenäisenä kappaleena. 60E1- ja 54E1-vaihteissa käytetään kiinnityksinä Skl-kiinnitystä paitsi vastakiskojen kohdalla tukikiskojen sisäpuolisina kiinnityksinä IFAV- tai Skl 12 -kiinnityksiä (kuva 4.6:17). Muissa vaihteissa käytetään K-kiinnitystä. 33C1-erikoismuototeräs Skl-jousi IFAV-jousi Välilevy Kuva 4.6:17 Vaihteen YV :9 vastakiskosovituksen poikkileikkaus.

41 40 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne Kulmateräksestä valmistetut vastakiskot K30- ja K60-vaihteissa ja osassa muita vaihteita käytetään vastakiskoina erityistä vastakiskokulmaterästä. Vastakisko on liitetty tukikiskoon välitönkillä ja kuusioruuveilla. Vastakiskosovituksissa on käytetty kiinnityksinä laattateräksestä valmistettuja aluslevyjä ratakisko- tai vinonaulakiinnityksellä tai K43-vaihteissa myös K-kiinnityksellä (kuva 4.6:18). A A 4000 A-A Kuva 4.6:18 Vaihteiden YV :9 ja YV :9,514 vastakiskosovitus K- kiinnityksellä Välikiskot Välikiskojen taivutus Uusien lyhyiden 54E1-, 60E1- ja K43-vaihteiden välikiskot on taivutettava vaihteen linjakuviossa esitetyn määräsäteen mukaisesti Välikiskojen kiinnitys Kallistetuissa 60E1-vaihteissa käytetään Skl-kiinnitystä (kuva 4.6:19). 54E1-vaihteissa käytetään K- tai Skl-kiinnitystä. K43-vaihteissa käytetään yleensä K-kiinnitystä. K30- ja vanhoissa K43-vaihteissa käytetään ratanaula- tai jousinaulakiinnitystä, jolloin aluslevyjen lepopinnan kaltevuus on 1:20.

42 41 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne Välilevy Kuva 4.6:19 60E1-vaihteiden vaihdealuslevy Skl-kiinnityksellä Vaihteenkääntölaitteet Vaihteen kielien kääntämiseen pääteasentojensa välille käytetään joko käsikäyttöisiä mekaanisia, sähkömekaanisia tai sähköhydraulisia kääntölaitteita. Kääntölaite muodostuu vaihteen asettimesta, välitysmekanismista sekä vaihteen lukosta. Lisäksi siihen on usein yhdistetty vaihteen kielien pääteaseman varmistamiseksi lukitukseen ja valvontaan tarvittavat komponentit Vaihteenasetin Vaihteenasettimen mallia 22 (kuva 4.6:20) käytetään paikallisesti käsin asetettavassa vaihteessa sekä raiteensulun asettimena. Asetin kiinnitetään kielisovituksen asetinpölkkyyn. Vaihde käännetään vaihteenasettimella kääntämällä asettimen vivulla vastapaino toiseen pääteasentoonsa. Liike välittyy vivuston ja vetotangon välityksellä vaihteen kieliin joko vaihteen lukon kautta tai suoraan välitangon avulla kumpaankin kieleen. Asetin pitää vastapainon aiheuttamalla momentilla kielet pääteasemassa. Mikäli vaihteenasettimella varustettu vaihde liittyy turvalaitokseen, lukitaan vaihde perusasentoonsa asettimeen kiinnitettävällä varmistuslukolla. Asetin voidaan lukita myös lukitsemalla se haalla ja riippulukolla. Vaihteen opastin asennetaan asettimen jalustaan.

43 42 RAMO 4.6 Vaihteiden rakenne 6 1. VETOTANKO 2. JALUSTA 3. ASETINVIPU 4. VASTAPAINO 5. KÄÄNTÖVIPU 6. VAIHTEENOPASTIN 7. TUKIRAUTA Kuva 4.6:20 Vaihteenasetin Vaihteenlukot Vaihteenlukkoja käytetään kaikissa keskitetyissä vaihteissa ja vaihteissa, joissa on varmistettava kielien lukittuminen pääteasemaansa. Käytössä olevia lukkotyyppejä ovat kiila-, nivel- ja hakalukko sekä sähkökääntölaitteen sisäänrakennettu lukko. Vaihteenlukon on pystyttävä pitämään vaihteen kielet pääteasemassaan myös kuormitettuna esim. silloin, kun kaluston ja radan aiheuttamat kuormat pyrkivät siirtämään kieliä. Vaihteenlukko säädetään tyypistä riippuen siten, että kiinniolevan kielen ja tukikiskon välinen etäisyys ei pääse missään tilanteessa kasvamaan junaturvallisuuden kannalta liian suureksi. Vaihdetyypistä riippuen vaihteenlukkoja sijoitetaan kielisovitukseen yksi tai useampia. Vaihteen ulkoisen lukon käyttöä pyritään välttämään liikenteenhoidon kannalta tärkeissä vaihteissa, koska ulkoinen lukko vaatii varsinkin talviaikaan huomattavasti enemmän kunnossapitoa kuin sisäänrakennettu lukko Sähkökääntölaitteen sisäänrakennettu lukko Rataverkolla käytetään kahta sähkökääntölaitteiden perustyyppiä. Toisessa tyypissä ainoastaan vaihteen kääntäminen ja vaihteen valvonta on kääntölaitteessa ja vaihteenlukko on ulkoinen esim. kiilalukko. Toisessa yleisemmin käytetyssä sähkökääntölaitetyypissä on myös vaihteenlukko sijoitettu kääntölaitteeseen. Sisäänrakennetulla lukolla varustetuissa vaihteissa vaihteen kielien liikettä ja lukitusta ohjataan käyttötankojen avulla ja pääteasemaa valvotaan kahdella kumpaankin kieleen asennetulla valvontatangolla. Vaihteen sähkökääntölaitteita on sekä aukiajon kestäviä että ei aukiajoa kestäviä malleja. Aukiajo on kielletty ja aukiajon tapahtuessa on vaihde