Raitiovaunujen turvallisuus junaradalla

vompatti · 21 Tammikuu 2006

EU:ssa rautatiekaluston pitkittäislujuuden pitää olla 1500 kN. Raitiotiekaluston lujuus on yleensä huomattavasti vähemmän, vain 600 kN. Myös duovaunuilla (esim. Citadis) lujuus on alhainen. Miksi noin heikoilla raitiovaunuilla saa ajaa rautatiellä?

Valmistajat lupaavat raitiovaunuilleen todella suuria nopeuksia. Ne kuitenkin muistavat kertoa, että suurin turvallinen nopeus on 100 km/h. Saksassa duoraitiovaunujen suurin sallittu nopeus on 90 km/h. Mikähän on suurin turvallinen nopeus oikeasti ottaen huomioon tuon heikon lujuuden?

Saksassa duoraitiovaunulla voi turvallisesti ajaa nopeutta 90 km/h, sillä radoilla ei ole muuta liikennettä. Tiheällä rataverkolla voidaan muut junat ohjata toista reittiä, ja suurten kaupunkien läheisyydessä oleva rataverkko jää kokonaan raitiovaunujen käyttöön. Jos tavarajunia on pakko ajaa, ne ajetaan öisin. Samaa menettelyä käytetään Sveitsin kapearaiderautateillä, jossa vaaditaan vain 400 kN tai 800 kN pitkittäislujuus. Miten Tampereella ratakapasiteetti edes riittäisi, jos raitiovaunuja ajettaisiin tiheästi muun
junaliikenteen seassa?

Suomessa pitäisi pikaraitioteitä rakentaa vain omille radoilleen, koska junat ovat heikkoja ja ratakapasiteetti on muutenkin tehokkaassa käytössä.

Vertailun vuoksi: Yhdysvalloissa vaaditaan yli 200 km/h kulkevalta junakalustolta pitkittäislujuutta 3560 kN. Siis yli tuplasti sen mitä EU:ssa! Tästä syystä Acela Express -junien massa on huomattavasti suurempi kuin TGV-sukulaisjunien.

Antero Alku · 21 Tammikuu 2006

vompatti sanoi:
Miksi noin heikoilla raitiovaunuilla saa ajaa rautatiellä?

Perustelu duovaunuille sallitulle alhaisemmalle pitkittäislujuudelle on rajoitettu nopeus ja vaatimus kiskojarrusta. Tästä syystä odotettu kohtausnopeus onnettomuustilanteessa on pienempi, ja vaadittava törmäysenergian kestokyky voi olla alhaisempi.

vompatti sanoi:
Valmistajat lupaavat raitiovaunuilleen todella suuria nopeuksia. Ne kuitenkin muistavat kertoa, että suurin turvallinen nopeus on 100 km/h. Saksassa duoraitiovaunujen suurin sallittu nopeus on 90 km/h. Mikähän on suurin turvallinen nopeus oikeasti ottaen huomioon tuon heikon lujuuden?

Eivät kai valmistajat voi luvata kalustolle suurempia nopeuksia kuin mihin viranomaiset ne hyväksyvät. Samaa kalustoperhettä voidaan toki valmistaa eri lujuusvaatimuksin. Törmäyslujuushan ei näy päällepäin, koska lujuus riippuu mm. käytetyistä ainevahvuuksista.

Raitiovaunuilla ja metroilla ajetaan käytännössä 80-100 km/h huippunopeuksia. Vain duovaunuilla tulee niin pitkiä asemavälejä, että kiihdyttäminen suurempiin nopeuksiin on mielekästä.

Duovaunujen kohdalla on päätetty, että 600 kN törmäyslujuudella muun rautatieliikenteen yhteydessä mutta enintään muulle liikenteelle sallittaessa 160 km/h nopeus, duovaunun nopeus saa olla 100 km/h. Suuremmalla vaunun nopeudella edellytetään rautatiekaluston normaali lujuus.

Em. määräyksiä voinee pitää turvallisina, olkoonkin, että turvallisuus on kovin suhteellinen käsite. Joka tapauksessa raideliikenne ja jopa tavalliset raitiovaunut ovat turvallisempia kuin tieliikenne, henkilöjoukkoliikenteen osalta siellä bussit.

vompatti sanoi:
Saksassa duoraitiovaunulla voi turvallisesti ajaa nopeutta 90 km/h, sillä radoilla ei ole muuta liikennettä. Tiheällä rataverkolla voidaan muut junat ohjata toista reittiä, ja suurten kaupunkien läheisyydessä oleva rataverkko jää kokonaan raitiovaunujen käyttöön. Jos tavarajunia on pakko ajaa, ne ajetaan öisin. Samaa menettelyä käytetään Sveitsin kapearaiderautateillä, jossa vaaditaan vain 400 kN tai 800 kN pitkittäislujuus.

Minun käsitykseni Saksan tilanteesta eroaa tästä ja on sen mukainen, mitä edellä selvitin. Edellä oleva on myös RHK:n käytäntö Suomessa. Olen itse matkustanut duoraitiovaunulla ICE-junia ja tavarajunia vastaan rataosalla, jossa on junaliikenteelle sallittu 160 ja duovaunuille 100 km/h.

vompatti sanoi:
Miten Tampereella ratakapasiteetti edes riittäisi, jos raitiovaunuja ajettaisiin tiheästi muun junaliikenteen seassa?

Tämä on kokonaan toinen kysymys. Ja tästä syystä Tampereen suunnitelmassa Pyynikille tehdään toinen pariraide lisää, eli ratikoille omat raiteet. Henkilökohtaisesti pidänkin virheenä sitä, että kun kerran tehdään oma rata, se tehdään raideuraan ja sivuun maankäytöstä. Rata pitäisi tehdä Pyynikin nykyisen asutuksen läpi, ei sivuun.

Etelään ei ole suunniteltu ratikoita pääradalle juuri siksi, että radan kapasiteetti on katsottu riittämättömäksi.

vompatti sanoi:
Suomessa pitäisi pikaraitioteitä rakentaa vain omille radoilleen, koska junat ovat heikkoja ja ratakapasiteetti on muutenkin tehokkaassa käytössä.

Suomessa on saavutettavissa aivan samat edut kuin duoliikenteellä saavutetaan muuallakin. Ja ratakapasiteetin käytön osalta vielä helpommin kuin Keski-Euroopassa. Sikäläisen mittapuun mukaan meidän kaikki ratamme ovat vähäliikenteisiä. Esim. Turusta Helsingin suutaan yksi junapari tunnissa. Karlsurhesta Stuttgartin suuntaan ajetaan yksiraiteista duoraitiotierataa 10 min vuorovälillä molempiin suuntiin.

Antero

Mikko Laaksonen · 21 Tammikuu 2006

Vompatin pelkoihin duoraitiovaunujen turvallisuudesta on syytä vastata.

Ensimmäiseksi korostaisin, että niissä kaupungeissa joissa duoraitiotie on käytössä (Karlsruhe, Saarbrücken, Kassel) ei ole tietojeni mukaan tapahtunut ainuttakaan duoraitiovaunuihin liittyvää vakavaa rautatieonnettomuutta vuoden 1992 jälkeen. Karlsruhen duoraitiovaunuliikenteen liikennetiheys ja -laajuus vastaa nykyisin koko Etelä-Suomen henkilöjunaliikennettä.

Raideliikenteessä suurin osa onnettomuusriskeistä voidaan poistaa aktiivisella turvallisuustyöllä. Suomessa tätä näkökulmaa ei kuitenkaan ole viety kovin pitkälle, ja siitä johtuen on tapahtunut useita onnettomuuksia, jotka olisi ollut erittäin helppo välttää aktiivisella turvallisuustylöllä (Jokelan ja Jyväskylän suuronnettomuudet, Kolhon vaaratilanne ja Tampereen ratapihan onnettomuus).

Duoraitiovaunuliikenne edellyttää nykyistä tiukempaa turvallisuuskulttuuria, ei sen kummempaa. Joka tapauksessa Suomessa on pakko tiukentaa rautateiden turvallisuustasoa, ja nyt onneksi siihen saadaan tekosyy kun muita liikennöitsijöitä tulee raiteille.

Duoraitiovaunuliikennettä voidaan käyttää myös tehokkaana perusteena saattaa toimintakäytännöt ja radan turvallisuusjärjestelyt ajan tasalle.

vompatti sanoi:
Saksassa duoraitiovaunulla voi turvallisesti ajaa nopeutta 90 km/h, sillä radoilla ei ole muuta liikennettä. Tiheällä rataverkolla voidaan muut junat ohjata toista reittiä, ja suurten kaupunkien läheisyydessä oleva rataverkko jää kokonaan raitiovaunujen käyttöön. Jos tavarajunia on pakko ajaa, ne ajetaan öisin.

Karlsruhen ympäristössä useilla duoraitiovaunujen käyttämillä radoilla on samalla raiteella vilkas tavara- ja matkustajajunaliikenne. Esimerkiksi raskaita tavarajunia ja ICE-junia kulkee päiväsaikaan samoilla raiteilla kuin duoraitiovaunut.

10 minuutin vuorovälillä liikennöitävillä osuuksilla on osaksi omat raiteet, mutta ei kaikkialla.

vompatti sanoi:
Suomessa pitäisi pikaraitioteitä rakentaa vain omille radoilleen, koska (...) ratakapasiteetti on muutenkin tehokkaassa käytössä.

Suomessa ratakapasiteetin käyttö vaihtelee eri alueilla varsin paljon. Joillakin radoilla ratakapasiteetin käyttö on korkealla, toisilla käyttö on paljon vähäisempää. Esimerkiksi Turun ympäristössä ratakapasiteetti ei tuota ongelmaa duoraitiovaunuliikenteelle. Tampereella risteysaseman välittömässä ympäristössä kapasiteetti on varsin tarkoin käytetty, mutta tämähän on koko rataverkon vilkkaimpia kohtia.

Duoraitiovaunuliikennettä voidaan liikennöidä hyvin eri tiheyksin. Esimerkiksi Karlsruhen ympäristössä eri linjaosilla on 10, 20, 30 tai 60 minuutin vuorotiheys.

Ratakapasiteettia voidaan kohtauspaikoin lisätä varsin edullisin kustannuksin.

vompatti · 21 Tammikuu 2006

Rautatieliikenteessä ei voida aina tehdä törmäyksenkestäviä ajoneuvoja, siksi onnettomuuksista pitää tehdä harvinaisia. Ja tähän juuri pyritään kulunvalvonnalla ja muilla turvallisuusjärjestelyillä.

Mikko Laaksonen sanoi:
Duoraitiovaunuliikenne edellyttää nykyistä tiukempaa turvallisuuskulttuuria, ei sen kummempaa. Joka tapauksessa Suomessa on pakko tiukentaa rautateiden turvallisuustasoa, ja nyt onneksi siihen saadaan tekosyy kun muita liikennöitsijöitä tulee raiteille.

Duoraitiovaunuliikennettä voidaan käyttää myös tehokkaana perusteena saattaa toimintakäytännöt ja radan turvallisuusjärjestelyt ajan tasalle.

Miten Suomessa rautateiden turvallisuustasoa tiukennetaan? Onko taso jossakin muualla tiukempi?

Jos onnettomuuksia ei tapahdu, niin miksi sitten tarvitaan edes 600 kN lujuutta? Pitääkö junan (suurin nopeus alle 100 km/h) lujuuden olla 1500 kN, jos yhtä nopean raitiovaunun lujuus on vain 600 kN? Jos pitää, on kilpailu epäreilua.

Duovaunuilla olisi hyvä ajaa joskus jopa nopeutta 120 km/h. Kummaa, jos pieni nopeuden nosto nostaa lujuusvaatimuksen 2,5-kertaiseksi. Porrastuksesta olisi hyötyä.

Mikko Laaksonen · 21 Tammikuu 2006

vompatti sanoi:
Miten Suomessa rautateiden turvallisuustasoa tiukennetaan? Onko taso jossakin muualla tiukempi?

Suomen rautateiden turvallisuustasoa on Onnettomuustutkintakeskuksen tutkintaraporttien perusteella varsin helppo nostaa. Useimmissa suuronnettomuuksissa ja suuronnettomuksien vaaratilanteissa pääsyynä on ollut vakiintuneen käytännön mukainen tai henkilöstön liiasta rutinoitumisesta johtuva turvallisuusohjeiden vastainen toiminta eli juuri sellaiset syyt, joita voi poistaa.

Suuronnettomuustutkinnat: http://www.onnettomuustutkinta.fi/2402.htm
Suuronnettomuksien vaaratilanteet: http://www.onnettomuustutkinta.fi/2415.htm

Periaatteessa rautatieliikenteen turvallisuutta voi lisätä omaksumalla saman kaltaista turvallisuuskäytäntöä kuin lentoliikenteessä: turvallisuutta ei takaa vain kaluston ja radan ominaisuudet vaan se, että turvallisuuskäytäntöjä noudatetaan ehdottomasti ja poikkeuksitta sekä niitä rikkovan liikennöitsijän tai henkilöstön toimiluvat peruutetaan välittömästi.

Esimerkiksi duoraitiovaunu- tai luotijunaliikenteen turvallisuus perustuu normaalia rautatiekäytäntöä tiukempien turvallisuuskäytäntöjen omaksumiseen.

Suomen rautateiden turvallisuutta lisää riippumattoman Rautatieturvallisuusviraston perustaminen. Tämä virasto voi aikaisempaa vapaammin puuttua sekä liikennöitsijöiden että ratahallintokeskuksen toimintaan.

Suomessa toinen tekijä joka merkittävästi nostaa rautateiden turvallisuutta on se, että 1.1.2007 alkaen on myös käytännössä mahdollista peruuttaa turvallisuusmääräyksiä rikkovan liikennöitsijän sekä henkilöstön - myös VR Oy:n toimilupa tai sen henkilöstön oikeudet.

Tähän saakkahan VR Oy:tä on ollut mahdotonta pakottaa toimimaan määräysten mukaan, koska sen toimiluvan peruuttamisella ei ole voinut todellisuudessa uhata.

Rautateiden turvallisuustaso ja turvallisuuskulttuuri on varsin erilainen eri paikoissa. Maankin sisällä on huomattavia eroja eri liikennöitsijöiden välillä.

Turvallisuuden takaamistapakin voi olla huomattavan erilainen:

USA:ssa turvallisuus turvataan kaluston tiukoin rakenteellisin vaatimuksin sekä yksityisten liikennöistijöiden viranomaisvalvontaan. Tämä perustuu siihen, että pääosa rautatieverkosta on tavaraliikennekäytössä. Henkilöliikenteen rataverkot ovat pääosin alueellisia paikallisliikenneverkkoja, joiden turvallisuustaso vaihtelee kunkin toimijan kulttuurin mukaan.
Japanissa turvallisuus turvataan äärimmäisen tiukalla aikataulujen ja muiden normien noudattamisella. Toimintakulttuurissa ei sallita virheitä eikä myöhästymisiä.
Saksassa esim. AVG:lla turvallisuus taataan kehittyneellä turvalaitetekniikalla sekä tiukalla normien noudattamisella. Kaikkien liikennöitsijöiden velvoite noudattaa turvallisuusmääräyksiä on todellinen, koska mikään liikennöitsijä ei ole korvaamaton.
Ruotsissa turvallisuus taataan kehittyneellä turvalaitetekniikalla sekä tiukalla turvallisuusnormien noudattamisella. Kaikkien liikennöitsijöiden velvoite noudattaa turvallisuusmääräyksiä on todellinen, koska mikään liikennöitsijä ei ole korvaamaton.

Suomessa 1990-luvun ratkaisu turvallisuuden suhteen on tähän saakka ollut se, että liikennöitsijän heikohkoa turvallisuuskulttuuria on paikattu automaattisella kulunvalvonnalla sekä kansainvälisesti vertaillen erittäin väljällä kapasiteetin käytöllä.

vompatti sanoi:
Jos onnettomuuksia ei tapahdu, niin miksi sitten tarvitaan edes 600 kN lujuutta? Pitääkö junan (suurin nopeus alle 100 km/h) lujuuden olla 1500 kN, jos yhtä nopean raitiovaunun lujuus on vain 600 kN? Jos pitää, on kilpailu epäreilua.

Ensinnäkin kannattaa ymmärtää, että duoraitiovaunuliikenne on aina poikkeustapaus joka on sallittu normaalia rautatieliikennettä tiukempien turvallisuusnormien vallitessa. Kaluston heikompaa lujuutta korvataan sillä, että kaluston käyttö on rajoitettu ja turvallisuuskäytännöt ovat tiukemmat. Duoraitiovaunuilla ei Saksassa saa liikennöidä koko rataverkolla, vaan niillä osilla, joilla on toteutettu tarvittavat turvallisuusjärjestelyt tai joilla noudatetaan tarvittavaa toimintakäytäntöä.

Ero on siis periaatteessa selkeä - 1500 kN normin täyttävällä kalustolla saa liikennöidä koko rataverkolla normaalin käytännön mukaan (tyyppikohtaiset rajoitukset huomioiden), 600 kN normin täyttävällä kalustolla vain radoilla ja käytännöillä, jotka on sovitettu sen mukaan.

Korin lujuus on tehtävä luonnollisesti suurimmaksi käytännössä mahdolliseksi. Raiteilta suistuminen, tasoristeysonnettomuus tai junien yhteentörmäys on tietysti mahdollinen ja siksi korilujuuden on oltava mahdollisimman korkea. 600 kN on käytännössä ilmeisesti 1990-luvun alun optimi katuliikenteen ja rautatieliikenteen välillä.

Ymmärtääkseni uudemmassa duoraitiotiekalustossa ollaan siirtymässä aikaisempaa tiukempiin törmäyslujuusnormeihin mm. siksi että kalustoa halutaan myydä myös USA:n markkinoille.

Antero Alku · 21 Tammikuu 2006

Lujuusvaatimusten perusteista

vompatti sanoi:
Jos onnettomuuksia ei tapahdu, niin miksi sitten tarvitaan edes 600 kN lujuutta? Pitääkö junan (suurin nopeus alle 100 km/h) lujuuden olla 1500 kN, jos yhtä nopean raitiovaunun lujuus on vain 600 kN? Jos pitää, on kilpailu epäreilua.

Tätä selvitin aiemmassa viestissäni tänään. Duoraitiovaunulle sallitaan 600 kN lujuus ja samalla edellytetään kiskojarrua, jota ei edellytetä normaalilta junakalustolta. Duoraitiovunu siis pysähtyy lyhyemmällä matkalla kuin tavallinen juna. Lisäksi duoraitiovaunuliikennettä ei sallita radoilla, joilla kulkee junia nopeammin kuin 160 km/h. Siksi duovaunulle voidaan sallia pienempi lujuusvaatimus.

Törmäyslujuusvaatimuksen yksi keskeinen lähtökohta on, että jos suistumien tai törmäys tapahtuvat, vaunun rakenteen halutaan estävän matkustajien ruhjoutumisen ja puristuksiin jäämisen. Tällainen onnettomuus voi tapahtua muistakin syistä kuin operaattorin tai radanpitäjän virheen vuoksi. Onhan metroradallekin päätynyt kuorma-auto, eikä siitä voi syyttää millään tavoin mitään tahoa, joka liittyy, on vastuussa tai olisi voinut vaikuttaa raideliikenteeseen.

vompatti sanoi:
Duovaunuilla olisi hyvä ajaa joskus jopa nopeutta 120 km/h. Kummaa, jos pieni nopeuden nosto nostaa lujuusvaatimuksen 2,5-kertaiseksi. Porrastuksesta olisi hyötyä.

En ole perehtynyt yksityiskohtaisesti näihin säädöksiin ja niiden perusteisiin. Ymmärrän kuitenkin, että mikäli lähtökohtana on törmäysenergian kesto, lujuusvaatimus nousee nopeasti nopeuden kasvaessa, koska liike-energia eli törmäyksessä rakenteeseen kohdistuva murskaava energia kasvaa nopeammin kuin nopeus.

Porrastus olisi minustakin hyväksi, sillä esim. 120 km/h olisi hyödynnettävissä duoliikenteessä kyseeseen tulevilla pitkillä asemaväleillä. Esimerkiksi duoliikenne Helsingin ja Riihimäen välillä hyötyisi kernaasti siitä, että pääradalla saisi ajaa pitkät asemavälit 120 km/h.

Kun duoliikenne yleistyy, säädöksetkin varmasti kehittyvät. Toisaalta en osaa arvioida, miten suuri rakenteellinen ero on esim. törmäyslujuuksien 1000 ja 1500 kN välillä. Eli jos vaaditaan 1000 kN, onko enää merkittävä muutos tehdä saman tien 1500 kN.

Antero

R.Silfverberg · 25 Tammikuu 2006

vompatti sanoi:
Rautatieliikenteessä ei voida aina tehdä törmäyksenkestäviä ajoneuvoja, siksi onnettomuuksista pitää tehdä harvinaisia. Ja tähän juuri pyritään kulunvalvonnalla ja muilla turvallisuusjärjestelyillä.

Tässä yhteydessä täytyy muistaa että kaikkein yleisin onnettomuustyyyppi jossa kiskokalustoa on osallisena ovat tasoristeysonnettomuudet. Suomessa on yritetty tehdä kaikenlaista niiden ehkäisemiseksi, mutta huonoin tuloksin. Ainoa takuuvarma keino on poistaa tasoristeykset kokonaan. Se taas tekee radoista metroratojen kaltaisia siltoineen ja tunneleineen, mikä ei liene tavoite jos halutaan hyödyntää pikaraitioteiden edullisuutta raskaaseen raideliikenteeseen verrattuna.

Siksi kuvittelisin että junia paljon kevytrakenteisempien Duo- tai pikaraitiovaunujen huippunopeus radalla jolla on tasoristeyksiä on pidettävä maltillisena, max n 90 km/h, mikä on Saksassakin niiden ehdoton maksimi, ja oli aikoinaan "lättähattujenkin" suurin sallittu nopeus, poislukien Pohjois-Suomea.

t. Rainer

vompatti · 29 Tammikuu 2006

Poikkeuksia tuntuu olevan muitakin kuin duovaunuliikenne. Saksassa käytössä olevien DWA:n (nyk. Bombardier) valmistamien 670-sarjan kaksikerroskiskobussien lujuus on vain 400 kN. Niiden suurin sallittu nopeus on 100 km/h.