Sandkasse hakon

Fra Lærebøker i jernbaneteknikk
Hopp til navigering Hopp til søk

Hastigheter, veileder

Hensikt

Denne veilederen er ment å være et hjelpemiddel som kan benyttes ved prosjektering av hastigheter. Ved å følge retningslinjene som er oppgitt her, sikres det at det resulterende hastighetsprofilet er i tråd med allerede eksisterende hastighetsprofiler. Bla, bla, bla

Hastighet over lengre strekninger

Fastsettelse av hastighet kan deles inn i to trinn. Det første trinnet innebærer å samle all nødvendig data knyttet til sporets trasé. Med dette tilgjengelig, kan det utarbeides et hastighetsprofil på elementnivå: et profil som viser hvilken hastighet som kan tillates for hvert enkelte element. Et eksempel på et slik profil er vist under (merk at det endelige profilet tar hensyn til flere faktorer).

Hastighetsprofil, elementnivå Hastighetsprofil, elementnivå, aggregert



Trinn to omhandler utjevning av profilet på elementnivå, slik at det oppnås et hastighetsprofil som både tillater utnyttelse av hastighetspotensialet og også sikrer kjørekomfort for lokfører og kjøreøkonomi?.
De to trinnene er dekket i henholdsvis Beregningsgrunnlag og Utjevning av profiler.

Beregningsgrunnlag

Det er flere faktorer som må tas hensyn til når hastigheten over en strekning skal vurderes. Punktlisten som følger, kan i så måte fungere som en sjekkliste.
Forhold som påvirker tillatt hastighet, er:

  • Horisontalkurvatur
  • Vertikalkurvatur
  • Kontaktledningsanlegg
  • Overbygningsklasse
  • Planoverganger uten teknisk sikring
  • Fastpunkter
  • Hastighetsovervåkning
  • Sportype
  • Plattformer
  • Sporveksler
  • Lokale forhold

Horisontalkurvatur

Horisontalkurvaturen er på mange måter selve grunnlaget for tillatt hastighet. Basert på radius, overhøyde og lengde i sirkel- og overgangskurver, kan det beregnes en teoretisk hastighet ved bruk av parametre som definert i Horisontaltrasé. Det må beregnes en teoretisk hastighet for hvert element på den aktuelle strekningen; et element kan være en rettlinje, en sirkelkurve eller en overgangskurve.

Fastpunkter

Fastpunkter i sporet kan være en begrensende faktor, avhengig av togkategori og plassering. Trasé gjennom kurveveksler og bruer uten ballast kan føre til skjerpede grenseverdier (se Horisontaltrasé), og effekten kan være en lavere hastighet enn hva som ville vært tilfellet uten fastpunkt i sporet.

Vertikalkurvatur

Selv om horisontalkurvaturen er langt mer førende for hastigheten, finnes det også begrensninger knyttet til vertikalkurvatur. Se Vertikalkurver i regelverket.
I tillegg påvirker stigning og fall togets akselerasjon og retardasjon, og får dermed betydning når hastighetsprofilet skal utjevnes.

Overbygningsklasse

Avhengig av kvaliteten på overbygningen kategoriseres en strekning innenfor en overbygningsklasse (se Overbygningsklasser). Disse klassene stiller krav til skinnestørrelse og svilleavstand. For hver overbygningsklasse er det angitt maksimale hastigheter som ikke skal overskrides.

Sporveksler

I Hastighet i sporveksler er det oppgitt maksimalhastigheter som gjelder for noen typer sporveksler.

Kontaktledningsanlegg

Dersom jernbanestrekningen er elektrifisert, kan det være hastighetsbegrensninger knyttet til kontaktledningsanlegget. Eldre kontaktledningssystemer, som f.eks. Tabell 54 og System 35MS har en mekanisk utforming som ikke tåler de samme hastighetene som nyere systemer, som S25. Se Mekaniske utforminger for en oversikt over kontaktledningsanlegg med tilhørende maksimalhastigheter.

Hastighetsovervåkning

For strekninger med delvis automatisk hastighetsovervåkning (DATC) begrenses hastigheten til 130 km/t (se DATC, Generelt).

Sportype

Krav i regelverket kan avhenge av hva slags sportype det er snakk om. Eksempelvis er det ulike grenseverdier for sprang i manglende overhøyde avhengig av sportypen (se Kurver uten overgangskurver.

Plattformer

Manglende bredde på sikkerhetssone kan begrense hastigheten. For en oversikt over hvilken bredde på sikkerhetssonen som kreves for ulike hastigheter henvises det til Sikkerhetssone. Vær også klar over at det stilles krav til varsling av passerende tog, og at disse avhenger av hastighet (se Varsling av tog).

Planoverganger uten teknisk sikring

Det stilles krav til sikttid for hver planovergang som ikke anses som sikret/bevoktet. Denne sikttiden medfører at det, avhengig av hvilke siktlengder som kan oppnås på de enkelte planovergangene, vil være en begrensning i hastighet. For grundigere forklaring henvises det til Siktkrav.

Lokale forhold

I tillegg til de nevnte punktene, kan det være lokale forhold som også legger føringer for tillatt hastighet. En oversikt over slike strekninger ligger i Strekningsbeskrivelse for jernbanenettet under Operativt regelverk (ORV): Togets kjørehastighet. For flere banestrekninger er det en overhengende rasfare. For slike strekninger kan hastigheten være permanent nedsatt, med den hensikt å redusere konsekvensen dersom det skulle ha gått ras (se Hastighet grunnet rasfare). Det kan også være forhold utenom dem nevnt i strekningsbeskrivelsen som påvirker hastigheten. For fullstendig oversikt anbefales det å ta kontakt med områdeansvarlig.


Utjevning av profiler

Dette trinnet innebærer å transformere et hastighetsprofil på elementnivå til et profil som oppleves som logisk av den som skal kjøre etter det. Med andre ord inneholder et slikt profil langt færre hastighetsendringer enn et profil som ikke er utjevnet. Et hastighetsprofil vil stort sett alltid bestå av topper, bunner og trappetrinn (se under).

Et generisk hastighetsprofil

Bunner skyldes gjerne krappe kurver, planoverganger med utilstrekkelig sikt eller lokale forhold. Hvor dette er tilfellet må toget uansett ned i hastighet. Etter at en slik hastighetsbegrensning er passert, vil det være naturlig å tillate hastighetsøkning igjen. Derfor kan bunnene være meget korte linjer i hastighetsprofilet. For toppene er situasjonen en annen. Et hastighetsprofil med korte topper fører til hyppige hastighetsendringer, noe som kan oppleves stressende for lokførerne som skal kjøre etter disse hastighetene. Samtidig er ikke gevinsten like stor av å sette opp hastigheten i det øvrige sjiktet av hastighetsprofilet som i det lavere sjiktet. Eksempelvis vil en økning fra 60 til 80 km/t over 500 meter gi en tidsgevinst på 7.5 sekunder. Til sammenligning gir en økning fra 110 til 130 km/t over samme distanse, en tidsbesparelse på 2.6 sekunder. Fjerne? Når det gjelder trappetrinnene mellom topper og bunner i profilet, gjelder følgende anbefaling: Det anbefales at lengden på trappetrinnet er tilstrekkelig for at togene rekker å gjennomføre hele akselerasjonen/retardasjonen innenfor dette aktuelle trappetrinnet.
I denne veilederen gis det anbefalinger for hvordan hastighetsprofiler kan jevnes ut for å oppnå et profil der tidsbesparelse og kjørekomfort er godt balansert. Følgelig er det ikke et krav at hastighetene jevnes ut med denne metodikken. I tett traffikerte områder, der det er ønskelig å utnytte potensialet som ligger i kurvaturen til det ytterste, kan det være hensiktsmessig å tillate kortere topper i hastighetsprofilet enn hva som anbefales her.

Faktorer

Når hastighetsprofilet skal jevnes ut, er det flere faktorer som spiller inn. I en forenklet modell kan det antas at de viktigste parametrene er:

  • Hastighet før økning
  • Ønsket hastighet
  • Hastighet etter økning
  • Antatt akselerasjon
  • Antatt retardasjon
  • Anbefalt tid i konstant hastighet
  • Gradient
  • (Lengde på tog)

Formler og metodikk

I dette underkapittelet forklares det hva som ligger bak de anbefalte distansene som er oppgitt i ( Lenke til tabeller?). Det er kun sett på dimensjonering av lengde på topper i hastighetsprofil.
For å komme frem til anbefalt distanse som tillater hastighetsøkning, er det benyttet formler for sammenheng mellom hastighet og distanse, gitt konstant akselerasjon/retardasjon. Konstante verdier for akselerasjon og retardasjon er en tilnærming som gjerne benyttes i forbindelse med beregninger innen jernbanetekniske fag. Blant annet, baserer bremsekurvene som benyttes av ATC-systemet seg på en slik tilnærming (ATC Handbok, BVH 544.30004).

Distansen det tar å akselerere fra en hastighet til en annen med konstant akslerasjon er:


, der s er distanse , er utgangshastighet, er målhastighet og a er akselerasjon .

Ved å sette en anbefalt minsteverdi for tiden et tog skal holde målhastigheten i en hastighetstopp, er det mulig å regne ut nødvendig distanse:



Generisk hastighetsøkning


Dersom en velger å se bort ifra stigning/fall i sporet og eventuelt toglengde, kan formlene over benyttes direkte med fornuftige valg av akslerasjon, a, retardasjon, r, og tid i konstant hastighet i profiltopp, t.

Gradientkorreksjon

Stigning og fall ute i sporet vil virke inn på togets akselerasjons- og retardasjonsevne. Fall fører til raskere akselerasjon og tregere oppbremsing, stigning the motsatte. En god tilnærming er å enten legge til eller trekke fra gradienten(i promille)/100, avhengig av om det er stigning eller fall. Deretter benyttes denne korrigerte akslerasjons- og retardasjonsverdien videre i beregningene.
Formelen for korrigert akselerasjon og retardasjon blir:

Feil i matematikken (Konverteringsfeil. Tjeneren («cli») rapporterte: «SyntaxError: Expected "-", "[", "\\", "\\begin", "\\begin{", "]", "^", "_", "{", "}", [ \t\n\r], [%$], [().], [,:;?!'], [/|], [0-9], [><~], [\-+*=], or [a-zA-Z] but "‰" found.in 2:29»): {\displaystyle a_{korrigert} = a - \frac{G[‰]}{100} }

Feil i matematikken (Konverteringsfeil. Tjeneren («cli») rapporterte: «SyntaxError: Expected "-", "[", "\\", "\\begin", "\\begin{", "]", "^", "_", "{", "}", [ \t\n\r], [%$], [().], [,:;?!'], [/|], [0-9], [><~], [\-+*=], or [a-zA-Z] but "‰" found.in 2:29»): {\displaystyle r_{korrigert} = r + \frac{G[‰]}{100} }



OBS: Fall er definert som negativ verdi.
I mange tilfeller vil ikke stigningen eller fallet være identisk over hele strekningen for akselerasjon eller oppbremsing. Det kan da benyttes en gjennomsnittlig verdi som rundes til nærmeste 5 ‰, i den retningen som gir lengst akselerasjons-/bremsesone Unødvendig?

Akselerasjon og retardasjon, togtyper

Algoritmen presentert her avhenger av akselerasjon og retardasjon. Dette introduserer usikkerhet. For det første er både akselerasjonen og retardasjonen antatt å være tilnærmet konstant. I realiteten er ikke dette helt korrekt, da begge verdier synker med økende hastighet. For det andre er det vanskelig å anslå hvilke akslerasjons- og retardasjonsverdier som best gjenspeiler normal rutekjøring, hvilket vil være det mest naturlige å justere distanse etter. Dette kan blant annet avhenge av togtype og rutetabeller. Det er en forutsetning at anbefalingene gitt i denne veilederen fører til hastighetsprofiler som oppleves logiske uavhengig av slike forskjeller.

Bremsekurve, 100 til 60 km/t

Når det gjelder retardasjonen, er det naturlig å benytte bremsekurvene som brukes av ERTMS som utgangspunkt. Det er sannsynlig at lokførere kommer til å ligge nær kurven med navnet "Permitted", altså tillatt hastighet. For et tog med bremseprosent


Akselerasjon togtyper (maks)

Tabell ?: Utvalgte togtyper og maksimal akselerasjon/ bremseprosent.
Togtype Egenvekt [tonn] Maksimal trekkraft [kN] Faktor for roterende masse Maks akselerasjon [m/s2] Bremseprosent [%]
Type 72 164 186 1.05 1.08 151
Type 74 218 240 1.05 1.05 151
Type 75 218 240 1.05 1.05 152
UIC Retardasjon(hastighet)

Anbefalte parameterverdier

Anbefalte verdier for forskjellige togkategorier er presentert i tabell under:

Tabell ?: Anbefalte verdier for parametere, hastighetsutjevning
Symbol Beskrivelse Konvensjonelt materiell Plussmateriell Krengetogsmateriell
a akselerasjon [m/s2] 0.2 0.5 0.5
r retardasjon [m/s2] 0.4 0.7 0.7
t tid i hastighetstopp [s] 40 30 30



Formel

(Javascipt) sett inn formel på formen: Lenke til formel


<inputbox> type=search2 width=24 labeltext=Search for:
</inputbox>

Distansetabeller

Eksempler på distansetabeller vedlagt. På grunn av mengde parametere som kan justeres, vil det bli mange slike tabeller. Det kan kanskje være enklere å forholde seg til formellinje à la Formel. Når det er sagt, skrift og tabeller tar liten plass, relativt uproblematisk å inkludere på et vis.




Ny hastighet: 100 km/t, akselerasjon: 0.6 m/s^2, retardasjon: 0.7 m/s^2, tid i ny hastighet: 30 sekunder
G(AB) = -20 ‰ G(BC) = 0 ‰
Hastighet etter [km/t]
404550556065707580859095
Hastighet før [km/t] 40171016801660163016001560152014801440140013501300
45169016601640161015801540150014601420138013301280
50166016401610158015501520148014401400135013001250
55164016101590156015301490146014201370133012801230
60161015901560153015001470143013901350130012501200
65158015601530150014701440140013601320127012201170
70155015201500147014401400137013301280124011901140
75151014901460143014001370133012901250120011501100
80147014501430140013601330129012501210116011201070
85144014101390136013201290125012101170113010801030
9013901370134013101280125012101170113010801030980
951350132013001270124012001170113010801040990940




Ny hastighet: 100 km/t, akselerasjon: 0.6 m/s^2, retardasjon: 0.7 m/s^2, tid i ny hastighet: 30 sekunder
G(AB) = -10 ‰ G(BC) = 0 ‰
Hastighet etter [km/t]
404550556065707580859095
Hastighet før [km/t] 40176017401710169016501620158015401500145014101360
45174017201690166016301600156015201480143013801330
50171016901670164016001570153014901450140013601310
55169016601640161015801540150014601420138013301280
60165016301600158015401510147014301390134013001240
65162016001570154015101470144014001360131012601210
70158015601530150014701440140013601320127012201170
75154015201490146014301400136013201280123011801130
80150014801450142013901360132012801240119011401090
85145014301400138013401310127012301190114011001050
90141013801360133013001260122011801140110010501000
9513601330131012801240121011701130109010501000950




Ny hastighet: 100 km/t, akselerasjon: 0.6 m/s^2, retardasjon: 0.7 m/s^2, tid i ny hastighet: 30 sekunder
G(AB) = 0 ‰ G(BC) = 0 ‰
Hastighet etter [km/t]
404550556065707580859095
Hastighet før [km/t] 40184018201790176017301700166016201580153014801430
45181017901760174017001670163015901550150014601400
50178017601730171016701640160015601520147014301370
55175017301700167016401610157015301490144013901340
60171016901660163016001570153014901450140013501300
65167016501620159015601530149014501410136013101260
70163016101580155015201480145014101360132012701220
75158015601530150014701440140013601320127012201170
80153015101480145014201390135013101270122011701120
85148014601430140013701340130012601220117011201070
90142014001370134013101280124012001160111010701010
9513601340131012901250122011801140110010501010950




Ny hastighet: 100 km/t, akselerasjon: 0.6 m/s^2, retardasjon: 0.7 m/s^2, tid i ny hastighet: 30 sekunder
G(AB) = 10 ‰ G(BC) = 0 ‰
Hastighet etter [km/t]
404550556065707580859095
Hastighet før [km/t] 40195019301900187018401800177017301680164015901540
45192018901870184018101770173016901650161015601510
50188018601830180017701740170016601620157015201470
55184018201790176017301690166016201570153014801430
60180017701750172016801650161015701530149014401390
65175017201700167016401600157015301480144013901340
70169016701650162015801550151014701430138013401290
75164016201590156015301490146014201370133012801230
80158015601530150014701430140013601310127012201170
85152014901470144014101370133012901250121011601110
90145014201400137013401300127012301180114010901040
9513801350133013001270123011901150111010701020970




Ny hastighet: 100 km/t, akselerasjon: 0.6 m/s^2, retardasjon: 0.7 m/s^2, tid i ny hastighet: 30 sekunder
G(AB) = 20 ‰ G(BC) = 0 ‰
Hastighet etter [km/t]
404550556065707580859095
Hastighet før [km/t] 40211020902060203020001970193018901850180017501700
45207020502020199019601930189018501810176017101660
50202020001980195019101880184018001760171016701620
55197019501920190018601830179017501710166016201560
60192019001870184018101770174017001650161015601510
65186018301810178017501710168016401590155015001450
70179017701740171016801650161015701530148014301380
75172017001670164016101580154015001460141013701310
80165016301600157015401500147014301380134012901240
85157015501520149014601420139013501300126012101160
90148014601430141013701340130012601220117011301080
9514001370135013201290125012101170113010901040990