Lyhyesti ratatekniikastaKirjoittanut Ismo Kirves
Suomessa leveäraiteisen radan raideleveys on 1524 mm (60 tuumaa = 5 jalkaa). Junan pyöräväli on suomalaisessa kalustossa 1510 mm ja se on sorvattu raideleveydelle 1524 mm. Pyörän ja kiskon välissä on näin ollen välystä 14 mm nimellismitoilla, jotta pyörät kulkisivat helposti ja kulumatta kiskojen välissä. Venäläisessä kalustossa, jota liikkuu Suomenkin rataverkolla, pyöräväli on 2 mm kapeampi (1508 mm). Ratapihoja lukuun ottamatta raidetta kallistetaan kaarteissa sivuttaiskiihtyvyyden ja raiteen ulkokiskon rasituksen vähentämiseksi. Tiukoissa alle 250 m kaarteissa raideväliä tarvitsee hieman leventää, jotta pitkän akselivälin omaavan vaunun pyörät eivät kuluttaisi raiteen sisäkiskoa.
Junan pyörän profiili on uutena hieman kartiomainen. Kartiomaisuuden tarkoituksena on keskittää pyöräkerta raiteeseen nähden sekä suoralla radalla että kaarteessa. Näin saadaan aikaan hyvät kulkuominaisuudet. Koska kartiopinnat kiskossa ja pyörässä eivät koskaan ole teoreettisen oikeita, syntyy sinikäyrän muotoinen aaltoliike, joka riittävän loivana pysyessään takaa kalustolle hyvät kulkuominaisuudet. Ajonopeuden kasvaessa käyrän aallonkorkeus kasvaa, mutta aallonpituus ei. Mikäli kiskon ja pyörän yhteenlaskettu kartiomaisuus on ajonopeuteen nähden liian suuri ja siten myös aallon korkeus tulee liian suureksi, ei kulkuvälys enää riitä ja laipat alkavat hakata kiskoja vasten ja juna kulkee epästabiilisti (ravistaa).
Raiteessa kiskot on kallistettu aluslevyillä sisäänpäin 1:20 tai 1:40 suhteessa. Kallistuksella saadaan kiskon asento paremmaksi: kohtisuoraan pyörän kartiota vasten. Näin sekä pyörä että kisko kuluvat tasaisemmin. Uuden muodossaan olevan kiskon profiili on hieman harjamainen, jotta pyörän ja kiskon kosketuspinta muodostuisi pieneksi. Junan kulkee pienemmällä energialla pyörän ja kiskon välisen kosketuksen ollessa pieni. Kun pyörät ja kiskot kuluvat, niiden kosketuspinta suurenee ja kulkuominaisuudet muuttuvat. Pyörän laipan muodolla ja kuluneisuudella on erityisesti merkitystä raiteen vaihteiden kielien kärjissä, jotta juna ei suistu raiteelta.
Veturin tai vaunun kulkuominaisuuksiin radalla vaikuttavat radan tasaisuuden lisäksi pyörästön rakenne. Telivaunu kulkee yleensä tasaisemmin kuin kaksiakselinen vaunu, koska telin kaikki liikkeet eivät välity vaunun runkoon. Pitkä akseli- tai teliväli tasaa kulkua. Samoin jousituksella ja akseleiden kiinnitysrakenteella on merkitystä vaunun heilahteluun.
1. Lättähatun teli
”Junat vaihtoivat salaa raiteitaan...”
Aivan salaa ei Hectorin laulama raiteenvaihto ehkä onnistu, jos salaa tarkoittaa äänettömyyttä. Pientä ääntä syntyy nimittäin junakaluston pyörän ylittäessä vaihteen risteyskappaleen, koska siinä on kiskon epäjatkuvuuskohta. Vaihde yhdistää raiteet toisiinsa ja on raidetta teknisesti vaativampi osa radassa. Toleranssit ovat tiukemmat. Vaihteeseen liittyy lähes aina junan nopeutta rajoittavia tekijöitä. Vaihde on käännetty rautatietermein ilmaistuna joko suoralle raiteelle tai poikkeavalle raiteelle. Suoralle raiteelle käännetyssä vaihteessa juna voi yleensä ajaa samaa nopeutta jota se muutoinkin ajaa ko. radalla. Poikkeavalle raiteelle käännetyssä vaihteessa junan nopeutta rajoitetaan vaihteen kaarteen jyrkkyydestä ja kaluston painosta riippuen 20–160 km/h, Porvoon radalla vaihteissa ajetaan enintään 35 km/h.
Vaihteen kielillä ohjataan junaliikenne oikealle raiteelle. Vaihdetta käännettäessä vaihteen kielet liikkuvat samanaikaisesti. Vaihteen vastakiskon tehtävänä on ohjata junan pyöriä risteyskappaleen epäjatkuvuuskohdan ohi. Vaihteet käännetään käsin tai sähköisesti.
Oletetaan, että juna tulee vaihteeseen yllä olevan kuvan oikeasta reunasta. Vaihteen kielien asennosta voidaan nähdä, että juna menee poikkeavalle raiteelle 2. Junan tulessa vasemmalta raidetta 1 pitkin vaihde täytyy kääntää suoralle raiteelle ennen junan tuloa, muutoin vaihteen kääntömekanismit hajoavat ja/tai juna putoaa kiskoilta. Erikoistapauksissa voidaan vaihde rakennetaan niin, että juna voi ajaa hyvin hiljaisella nopeudella sen yli vasemmalta (1 tai 2 raiteilta) oikealle mennessään, vaikka se olisi väärässä asennossa. Tällaisia ns. auki ajettavia vaihteita on Suomessa muutamia esim. Pihlajavedellä.
– updated
07.07.2009