4.6. Vaihteet
4.6.1. Yleistä
Vaihteet ovat välttämättömiä raiteen osia, joihin kohdistuu kalustosta suurimmat rasitukset, mutta rakenteellisesti ne ovat raiteen kaikkien hauraimpia ja helpoiten vikaantuvia osia. Merkittävä osa raitiotien kunnossapitotöistä ja ongelmista kohdistuu vaihteisiin. Tästä syystä vaihteiden sijainnin ja geometrian suunnitteluun tulee kiinnittää erityistä huomiota.
4.6.2. Vaihdetyypit
Tampereella käytetään yksinkertaisia standardivaihteita, joissa toinen raide menee suoraan, kiskotyyppi on 60R2 tai 49E1 ja kaarresäde on R = 50 m ja varikolla mahdollisesti R = 25 m. Vaihtoehtoina on loivempi vaihde (poikkeava raide ristikossa geometrialtaan suora) ja jyrkempi vaihde (poikkeva raide ristikossa geometrialtaan jatkuva kaarre). Geometrioiltaan periaatteessa samanlaisten vaihteiden mitat ovat eri kiskotyypeillä hieman toisistaan poikkeavia. Raitiotieväylällä ja sekaliikenneväylällä käytetään 60R2 vaihteita, viherraiteella ja sepeliraiteella käytetään 49E1 vaihteita.
Linjaraiteiden haarautumisessa käytetään R = 50 vaihteita. Linjavaihteiden tyyppi ja kätisyys tulee valita niin, että pääkulkusuuntaan ajettaessa vaihde ei rajoita linjanopeutta. Tavoitteena on, että vaihteen pääkulkusuunta on vaihteen suora haara.
Nykyisten vaihdetyyppien lisäksi voi harkita mahdollisuutta käyttää R=100 1:7 vaihteita raiteiden haarautumiskohdissa, jolloin poikkeavalle haaralle voisi ajaa 30 km/h, jos tästä on merkittävää hyötyä liikennöinnin kannalta. Lisäksi voi harkita eteenvedetyn kielisovituksen käyttämistä, jos vaihteen kielien saaminen pois ajoneuvoliikenteen alueelta ei onnistu muilla vaihdetyypeillä. Lisäksi voi harkita sovitetun raideristeyksen, eli kahden eripuolisen raiteenvaihtopaikan sijoittamista päällekkäin, käyttämistä jos tilaa ei ole sijoittaa raiteenvaihtopaikkoja perättäin.
Tampereella käytettävät vaihteet ja niiden mitat (kuva 4.6.2. a) – h) ):
- 60R2-50-1:6
- 60R2-50-1:3,25
- 49E1-50-1:6
- 49E1-50-1:3,26
- 60R2-25-1:4 (vain varikolla)
- 60R2-25-1:2,28 (vain varikolla)
- 49E1-25-1:4 (vain varikolla)
- 49E1-25-1:2,18 (vain varikolla)
4.6.3. Raidegeometria vaihteissa
Raiteen vaakageometria vaihteen kohdalla määrittyy vaihteen sisäisten geometriamittojen mukaisesti. Pituuskaltevuuden tulee olla vaihteen kohdalla suora, ääriarvo pyöristyskaaren säteelle on R = 5000 m. Pituuskaltevuuden suositusarvo vaihteen kohdalla on 0,0…0,5 %. Normaaliarvo on 0,0…1,0 %. Ääriarvo pituuskaltevuudelle on korkeintaan 3,0 %. Vaihteen kielien edessä tulee raiteen vaakageometrian olla suora normaalisti vähintään 10 m tai ääriarvona 3 m matkalla, että kieliin ajettaessa vaunun kulku olisi mahdollisimman tasaista.
4.6.4. Vaihteiden sijoittaminen
Vaihteiden ja raideristeysten tulisi sijaita omalla väylällään, ei sekaliikennealueella. Vaihteiden sijoittaminen sekaliikennealueille on kirjattava suunnitteluperusteisiin. Sekaliikennekaistalla sijaitseviin vaihteisiin kulkeutuu muista ajoneuvoista likaa ja lunta, jotka voivat tukkia vaihteen kielet. Katua ei voida hiekoittaa vaihteiden kohdalta, etteivät vaihteen kielet mene tukkoon. Tästä aiheutuvan liukastumisriskin vuoksi vaihteita, etenkään vaihteen kieltä, ei tule sijoittaa alueelle, jolla kävellään kuten suojatielle tai ylityspaikalle. Sekaliikennealueilla kadulla oleva lumi ja sohjo voivat tamppaantua ajoneuvoliikenteen vaikutuksesta vaihteen liikkuvien osien väliin estäen vaihteen toiminnan. Sijoitettaessa vaihteita sekaliikennealueille, tulee vaihteiden sulanapitojärjestelmä ja kuivatus suunnitella niin, että vaihteet toimivat luotettavasti ottaen huomioon ajoneuvoliikenteen aiheuttama lisääntynyt kuormitus.
Raiteenvaihtopaikat suunnitellaan siten, että normaalitilanteessa raiteenvaihtopaikkojen vaihteisiin ajetaan myötävaihteeseen. Raiteenvaihtopaikan vaihteiden tyyppi tulee valita niin, että linjaliikenteen vaunujen ei tarvitse hidastaa raiteenvaihdon kohdalla normaaliliikenteessä.
Vaihteet pyritään suunnittelemaan vähintään 50 m etäisyydelle liittymäalueista, etteivät vaihteet vahingoittuisi mahdollisissa hätäjarrutustilanteissa, joissa käytetään kiskojarrua. Vaihteet pyritään suunnittelemaan sellaisiin kohtiin, että niihin ei päädy viereiseltä väylältä aurauslumia. Mahdollisista aurauslumista aiheutuvaa haittaa voidaan vähentää vaihteiden ja viereisen väylän väliin toteutettavilla lumisuojilla.
Vaihteita tarvitaan:
- päätepysäkkien yhteydessä vaunun kulkusuunnan vaihtoa varten
- raiteenvaihtopaikoilla, joissa voidaan poikkeustilanteissa vaihtaa puolta toiselle raiteelle
- linjaraiteiden haarautuessa
- varikolla
Normaaliliikenteessä raitiovaunujen suunnan muutos tehdään ensisijaisesti päätepysäkin läheisyydessä olevilla vaihteilla. Lisäksi päätepysäkeillä on hyvä olla normaalin liikennöinnin kannalta ylimääräisiä vaihdeyhteyksiä, että vaunujen suunnan muutos onnistuu myös poikkeustilanteissa, jos vaunuja on päätepysäkillä yhtä aikaa enemmän kuin yksi tai jos jokin vaihde on hetkellisesti vikaantunut. Päätepysäkkien yhteydessä tulee olla kääntymistila vähintään kahdelle raitiovaunulle. Vaihteita voi olla joko pysäkin edessä tai takana tai molemmin puolin. Pysäkin edessä olisi hyvä olla kaksi tai ainakin yksi raiteenvaihtopaikkaa. Päätepysäkin vaihteet tulee sijoittaa niin, että ainakin yhdelle kääntöraiteelle tulee pituutta 100 m, jolloin toisiinsa kytketyt vaunut mahtuvat vaihtamaan siinä suuntaa. Kääntöraiteiden tulisi olla vaakageometrialtaan mahdollisimman suoria.
Päätepysäkin suunnittelulle on esitetty neljä vaihtoehtoista perusratkaisua (kuvat 4.6.4 a) – d)), mutta myös muunlaiset suunnitteluratkaisut ovat mahdollisia. Vaihtoehdot on esitetty keskilaiturilla, mutta ne voi toteuttaa myös sivulaitureilla.
Vaihtoehdoissa on esitetty kääntöraiteiden pituudet. Laiturien esteettömyysvaatimusten vuoksi vaihteiden ja kaarteiden etäisyys laiturista tulee olla vähintään esitetty 25 m. Vaihteiden etäisyys laiturista saa olla korkeintaan 200 m, että laituriraiteiden kapasiteetti on riittävä. Vaihteet tulee kuitenkin sijoittaa niin lähelle pysäkkilaituria kuin muiden reunaehtojen osalta on mahdollista. Vaihteilta tulee olla näkemä pysäkille.
Vaunun kääntämiseen tarvittava raiteen pituus on esitetty kuvissa yleispituutena 50 m, mutta todellinen vaadittu raiteen pituus on suunniteltava tapauskohtaisesti. Ohjeellinen mitoitus seuraavasti:
- Vaunun käännön tapahtuessa mekaanisen vaihteen vastavaihteen puolella, raiteen pituuden tulee olla vähintään 51 m laskettuna vaihteen etujatkoksesta raiteen loppuun. Koska linjaliikenteen kääntöpaikoilla ei käytetä mekaanisia vastavaihteita, koskee tämä vaatimus vain poikkeusliikenteen puolenvaihtopaikkoja, joissa 51 m raiteen pituus tulee toteutua pysähtymiseen soveltuvalle alueelle, eli tällä matkalle ei saa olla esimerkiksi liittymää tai ylityspaikkaa.
- Kääntöraiteen sijaitessa sähköisesti ohjattavan vaihteen vastavaihteen puolella, käytetään lähtökohtaisesti raidevirtapiirejä, jolloin raiteen pituuden tulee olla lähtökohtaisesti vähintään 64 m vaihteen etujatkokselta. Poikkeustapauksessa käytettäessä akselinlaskentaa riittää raiteen pituudeksi vähintään 55 m
- Kääntöraiteen sijaitessa sähköisesti ohjattavan vaihteen myötävaihteen puolella, tulee raiteen pituuden olla vaihteen rajamerkistä vähintään 53 m
- Jos raiteen pituuden vaatimus on 100 m, lisätään näihin pituuksiin +48 m
Päätepysäkkien välillä raiteenvaihtopaikkoja tarvitaan poikkeustilanteiden liikenteen hoitoon, kun on tarvetta vaunujen ja kunnossapitokaluston kulkusuunnan vaihtoon linjalla (kuva 4.6.4 e)). Linjaliikenteen vaunut eivät normaalitilanteessa tarvitse näitä raiteenvaihtopaikkoja. Ensisijaisesti raiteenvaihtopaikat kannattaa sijoittaa pysäkkien yhteyteen, jolloin kyseistä pysäkkiä voidaan käyttää linjan väliaikaisena päätepysäkkinä. Erityisesti raiteenvaihtopaikat kannattaa sijoittaa vaihtopysäkkien yhteyteen, jolloin poikkeustilanteissa korvaavan liikenteen suunnittelu ja järjestäminen ovat helpointa. Raiteenvaihdon sijainti ajosuuntaan pysäkin takana toimii joustavammin väliaikaisena päätepysäkkinä. Päätepysäkkien lisäksi myös linjaraiteen raiteenvaihtopaikkojen kummallakin puolella tulisi olla vapaata vaunujen seisontatilaa kahden raitiovaunun verran, jotta rikkinäisen vaunun kääntäminen voidaan tehdä muita kulkumuotoja häiritsemättä.
Päättyvien raiteiden päähän suunnitellaan päätypuskimet. Niiden raiteiden, joita ei tulevaisuudessa aiota jatkaa, päähän suunnitellaan kiinteät päätypuskimet kuvan 4.6.4 f) mukaisesti. Raiteiden, joita aiotaan jatkaa tulevaisuudessa, päähän suunnitellaan päätypuskimet tapauskohtaisesti kevyemmillä rakenneratkaisuilla.
4.6.5. Raideristeykset
Kaksiraiteisten raitioteiden haarautuessa kaksi raidetta risteää keskenään raideristeyksessä. Raideristeys sisältää neljä kiskojen risteämiskohtaa. Vastaavasti vaihteessa on aina yksi kohta, jossa kiskot risteävät.
Kiskojen risteämiskohdat voivat raitioteillä yleisesti ottaen olla syväuraisia tai matalauraisia. Syväuraisissa risteyksissä pyörä kulkee koko ajan pyörän kehän kulkupinnalla kiskon kulkupintaa (hamaraa) pitkin. Matalauraisissa raideristeyksissä urakiskon uran syvyyttä madalletaan, ja pyörä kulkee risteyksen yli pyörän laipan varassa uran pohjaa pitkin. Tampereen raitiotielle suunnitellaan kaikista raideristeyksistä syväuraisia. Syväuraisten kiskojen risteämiskohdissa tulee risteävien raiteiden geometrioiden olla tarpeeksi loivapiirteisiä ja kiskojen risteyskulmien tulee olla riittävän loivia.
Raideristeyksessä on suositeltavaa molempien raiteiden olla vaakageometrialtaan suoria ja risteyskulman mahdollisimman pieni. Toisen risteävän raiteen ollessa suora, saa toisen kaarresäde olla korkeintaan R=50 m. Toisen raiteen ollessa R=150 m saa toinen raide olla korkeintaan R=80 m. Kiskojen kulkupintojen risteämiskohdassa on risteyskulman normaali maksimi 25 goonia. Risteyskulman ääriarvo on 31 goonia, jolloin kunnossapitokustannukset ovat suuremmat. Kuvassa 4.6.5 jokainen kiskojen risteys on ympyröity, kaikkien näiden risteyskulmien tulee olla alle 31 goonia. Raideristeyksen uloimpana oleva kiskoristeys, jonka risteyskulmaksi on merkitty α, on tavallisesti jyrkin risteyskulmaltaan.
Raiteen pystygeometriassa ei saa olla pystykaarretta raideristeyksen kohdalla, ja raiteen pituuskaltevuuden tulee olla mahdollisimman loiva. Suunnittelussa tulee ottaa huomioon, että raideristeyksessä kaikkien raiteiden tulee olla samassa tasossa eli käytännössä, jos raiteilla on pituuskaltevuutta, muodostuu poikkeaville raiteille hieman sivukallistusta.
4.6.6. Vaihteenohjausjärjestelmä
Raitioliikenteen vaihteet voi ohjausperiaatteeltaan jakaa sähköisesti ohjattaviin ja manuaalisiin vaihteisiin. Sähköisesti ohjattavia vaihteita kuljettaja pystyy kääntämään painamalla nappia vaunun ohjaamosta vaihdetta ennen olevan maassa olevan vaihteenohjaussilmukan kohdalla. Manuaalisia vaihteita pystyy kääntämään pelkästään paikallisesti kääntöraudalla, joka edellyttää kuljettajalta poistumista vaunun ohjaamosta.
Sähköisesti ohjattuja vaihteita käytetään, jos vaihteesta ajetaan normaalisti vastavaihteeseen (kielien suunnasta) molempiin haaroihin. Sähköisesti ohjattua vaihdetta voidaan käyttää tarpeen mukaan muuallakin, jos liikennöintiolosuhteet sitä vaativat. Vaihteet, joihin ajetaan ainoastaan myötävaihteeseen (vaihteen risteyksen suunnasta) tai joihin ajetaan vastavaihteeseen pelkästään toiselle haaralle, voivat olla manuaalisia, koska kuljettajan ei tarvitse päättää mihin haaralle vaihteesta haluavat ajaa.
Vaihteiden kääntölaitteet voivat olla lukittavia tai lukitsemattomia. Lukitus voidaan tehdä sähköisesti tai manuaalisesti. Kääntölaitteen lukko on aina mekaaninen. Tämä estää ulkoisesta voimasta (esim. vaunun oman paino) aiheutuvan vaihteen kielten liikkumisen kaluston alla. Vaihde pysyy mekaanisesti lukittuna, vaikka sähköt menevät poikki. Mekaaninen lukitus aukeaa aina, kun vaihdetta käännetään. Toisessa pääteasennossa vaihde lukittuu uudestaan mekaanisesti.
Ohjausjärjestelmällä vaihde voidaan kääntää ja lukita sähköisesti, jolloin vaunu voi turvallisesti ylittää vaihteen. Tämä estää vaihteen sähköisen kääntämisen toisesta vaunusta, painikkeista tai kaapelin vikaantumisen seurauksena vaunun edessä tai alla. Ohjausjärjestelmällä varustetun vaihteen tila näytetään kuljettajalle opasteilla.
Linjalla ensisijaisesti käytetään aina mekaanisella lukolla varustettuja sähkökääntölaitteita. On myös mahdollista, että sähkökääntölaitetta ei varusteta mekaanisella lukolla (esim. varikon vaihteet), jolloin se voidaan tarvittaessa ajaa auki myötävaihteeseen. Auki ajaminen tarkoittaa lukitsemattomaan vaihteeseen ajamista myötävaihteeseen kielten asennosta riippumatta, jolloin kiinni olevat kielet työntyvät auki pyörien voimasta. Lukittua vaihdetta ei voi ajaa auki.
Mekaanisesti lukitusta vaihteesta voi ajaa suoraan muutoinkin sallittua suurinta nopeutta. Poikkeavalle raiteelle voi ajaa geometrian sallimaa nopeuttaa. Mekaanisesti lukitun manuaalivaihteen lukon avaamisen jälkeen vaihteeseen pätevät lukitsemattoman vaihteen nopeusrajoitukset.
Kaikissa manuaalisesti käännettävissä vaihteissa jousi pitää vaihteen kielet paikallaan. Jos vaihde ei ole lukittu, myötävaihteeseen voidaan ajaa kielten asennosta riippumatta. Aukiajon jälkeinen kielten toiminta on määritettävissä vaihteessa: joko kielten jousipalautus perusasentoon tai vaihde jää uuteen asentoon. Manuaalinen vaihde voidaan ajaa myötävaihteeseen auki suoralta puolelta 25 km/h ja poikkeavalta puolelta vaihteen geometrian sallimaa nopeutta. Vastavaihteeseen ajettaessa kuljettaja varmistaa näkemällä manuaalisen vaihteen kielien asennon ja nopeusrajoitus on 15 km/h. Manuaaliset vaihteet on mahdollista varustaa asennon valvonnalla ja opastimella joka kertoo kielien asennon. Nämä avustavat kuljettajaa, mutta eivät vaikuta ajonopeuteen.
Mekaanisesti lukittavia manuaalisia vaihteita voidaan käyttää raiteenvaihtopaikoilla ja poikkeustilanteissa lukot avataan. Jousipalautteista manuaalikääntölaitetta voidaan käyttää, kun vastavaihteeseen ajettaessa halutaan kääntyä aina samalle haaralle ja ajonopeus on 15 km/h. Jos vaihdetta liikennöidään ainoastaan myötävaihteen suunnasta kielien aukiajon jälkeistä jousipalautusta ei tyypillisesti käytetä. Mekaanisesti lukitsemattomia manuaalikääntölaitteita ei saa käyttää linjaraiteilla kun normaali liikennöintisuunta on vastavaihteeseen.
Vaihteisiin ja opastimiin pitää aina toteutua pysähtymisnäkemä. Vaihteenlukitussilmukan kohdalta pitää olla näkemä vaihteeseen.
Muokattu viimeksi:
Muutoshistoria:
4.6.2. Vaihdetyypit
19.02.2024 Korjattu virheellisesti kirjattuja vaihdetyyppien jyrkkyyksiä
4.6.4. Vaihteiden sijoittaminen
27.04.2026 Päivitetty raiteiden pituusvaatimuksia ja lisätty päätepuskimen tiedot
4.6.6. Vaihteenohjausjärjestelmä
30.04.2026 Poistettu ohjeistus jousipalautteisten manuaalikääntölaitteiden käytöstä linjan päässä. Lisätty ohjeistus, että mekaanisesti lukitsemattomia manuaalikääntölaitteita ei saa käyttää linjaraiteilla kun normaali liikennöintisuunta on vastavaihteeseen.