Stoppi junavaunuille

Pysäytyskenkä  pysäyttää kontrolloimattomasti liikkuvan junanvaunaletkan.

Lasse Kahila

Suomen rataverkoston ratapihat eivät käytännössä koskaan ole aivan tasaisia, vaan kaltevuudeltaan muutaman promillen luokkaa. Siksi on aina olemassa mahdollisuus - joskin epätodennäköinen - että ratapihoilla säilytettävät massiiviset vaunujonot lähtevät liukumaan tuulenpuuskan tai sysäyksen vaikutuksesta.

Tällaisesta kontrolloimattomasti liikkuvasta vaunujonosta tulee vaarallinen, jos se ajautuu muun junaliikenteen käyttämille raiteille. Liukuvan letkan pysäyttäminen onnistuu nykyisin vain suistamalla vaunut ulos raiteilta, jolloin materiaalivahingot ovat suuret ja kalliit.

Ratahallintokeskus antoikin rakennus- ja ympäristötekniikan tietekniikan laboratoriolle tehtäväksi kehittää laite, jolla vaunuletkoja voisi pysäyttää. Tietekniikan laboratoriosta hanke eteni rakenteiden mekaniikan laboratorioon kesällä 2005. Siellä professori Jukka Aalto, laboratorioinsinööri Paavo Hassinen ja laboratoriomestari Timo Jamalainen lähtivät yhdessä tietekniikan laboratorion ja koehallin kanssa vetämään projektia, jonka tuloksena kehitettiin pysäytyskenkä.

Mitään äkillisesti pysäyttävää jarrujärjestelmää ei voitu kehittää, sillä ratapihojen vaunujonot saattavat olla niin painavia, että niiden pysäyttämiseen vaadittaisiin käsittämättömän suuri voima. Tarpeelliseksi tulikin suunnitella pysäytyskenkä, joka pysäyttäisi vaunut vähitellen kitkan avulla.

Pysäytyskenkä toimii siten, että letkan ensimmäinen vaunu liukuu pysäytyskengän päälle ja kenkä tarrautuu pyörään kiinni. Kengän ja kiskon välissä on irroitettava kumilevy, kitkaelementti, joka jarruttaa kitkan avulla vaunuletkan vauhtia. Kitka määräytyy kappaleiden välisen kitkakertoimen ja normaalivoiman tulona. Näin ollen kitkavoima on sitä suurempi, mitä enemmän ensimmäinen vaunu painaa.

Pysäytyskengässä käytettävä kuminen kitkaelementti on irrotettava. Tämä johtuu siitä, että pysäyttäessään vaunujonon kumi kuluu niin pahasti, että laite on siltä osin kertakäyttöinen. Lisäksi kitka vaihtelee olosuhteiden ja vuodenaikojen mukaan eri puolilla Suomea, joten on tarpeellista, että kitkaelementti voidaan vaihtaa.

Pysäytyskengän muodon suunnittelussa piti miettiä sopiva korkeus kengälle. Laskettiin minimikorkeus, joka kengällä on vähintään oltava, jotta junan pyörä ei voisi pompata kengän yli. Toisaalta tila vaunun alla rajoitti korkeutta. "Tavaravaunussa on paljon laitteita, joihin kenkä ei saa törmätä", Aalto kertoo. Laskelmien tuloksena ja käytännön vaatimusten rajoittamana lopullisen version kengän korkeudeksi saatiin noin 27 senttimetriä.

Eräässä vaiheessa tutkimuksia kehiteltiin jopa massiivista jarrulaitetta, joka olisi niin korkea, että se ottaisi kiinni vaunun puskuriin. Tässä vaiheessa VR:ltä tuli kuitenkin viesti, että laite on liian massiivinen ja käytännön siirtelyn kannalta mahdoton.

Ratapihojen pituus vaihtelee, mutta yleensä ne ovat Suomessa noin kilometrin pituisia. Laskelmissa arvioitiin, että pisin vaunuletka voisi olla 900 metriä pitkä ja 3000 tonnin painoinen. Näin pitkä letka ei toisaalta voi saavuttaa kovin suurta nopeutta, koska kiihtymiselle jää matkaa vain sata metriä.

Mitä pidempi letka, sitä pienemmän nopeuden se ehtii saavuttaa. Käytännössä mahdolliset nopeudet ovat vajaan kymmenen kilometrin tuntinopeuden suuruisia, mutta testeissä käytettiin jopa 12 km/h nopeutta."Pisin jarrutusmatka testeissä oli 66 metriä. Se tuli, kun 1600 tonnin painoinen vaunuletka pysäytettiin 7 km/h nopeudesta", Hassinen paljastaa.

Kitkaan liittyviä selvityksiä jatketaan. Muuten projekti saatiin valmiiksi rakenteiden mekaniikan laboratorion osalta marraskuussa 2006 ja pysäytyskenkä on valmis tuotantoon. Tietekniikan laboratorio selvittää vielä liukumisnopeuksia ja pysäytyskengän asemoimista ratapihoilla.