Sporskifternes konstruktion og anvendelse ved DSB
af Erik Olsen (dele af teksten først offentliggjort i Lokomotivet nr. 43, februar 1993)
Sporskifter anvendes på de virkelige baner ikke vilkårligt. Der er flere hensyn at tage til blandt andet drift, pladsforhold, sikkerhed, vedligehold og økonomi. Der findes imidlertid generelle retningslinier for anvendelsen; nedenstående er en sammenfatning af DSBs retningslinier for sporskifters anvendelse siden 1920'erne. Ordforklaringer følger sidst.
Et sporskifte kan indgå i anlægget som et enkeltliggende sporskifte eller i sporforbindelser. Den enkleste sporforbindelse, en transversal, er en enkelt skråsporforbindelse mellem to parallelle spor. Sporskifterne kan være enkelte sporskifter, forsatte sporskifter eller krydsningssporskifter. Ordet transversal synes ikke i ældre tid at have været anvendt officielt hos DSB, jeg har ikke fundet det i nedenstående ref. 1-7.
I nugældende "Sporregler" (pågældende sider er fra 01.01.1990) står om transversaler:
Definition: Ved en transversal forstås en sporskifteforbindelse som tillader kørsel fra et spor til et andet dermed sideløbende spor, f eks fra højre til venstre spor på en dobbeltsporet bane. En transversal vil således bestå af 2 sporskifter med krydsningsenderne mod hinanden og et mellemliggende sporstykke. Kørsel igennem en transversal vil indebære passage af 2 modsat vendende sporskiftekurver i hurtig rækkefølge.
Normale sporskifter
Et enkelt sporskifte med retlinet stamspor benævnes ved DSB et normalt sporskifte. Sporskifter tilstræbes indlagt i retlinet spor, og krydsningssporskifter må overhovedet kun indlægges i retlinet spor (ref. 7 side 72 om sporskifter i kurve). Det eneste af DSBs sporskifter der er konstrueret som et kurvesporskifte, er den oprindelige udformning af overbygning VII 1:19 som er et symmetrisk sporskifte med kurveradius 2400 m i begge spor. Alle andre sporskifter er konstrueret som normale sporskifter.
Nyere sporskifter er forsynet med en lige og en krum tunge hvor sporskiftekurven er ført igennem denne. Ældre sporskifter var forsynet med to lige tunger. Normale sporskifter kan være forsynet med ret krydsning hvor sporskiftekurven stopper inden krydsningen, eller med krum krydsning hvor sporskiftekurven er ført gennem krydsningen. Oprindeligt anvendte man krydsninger bygget af skinner, mens man nu næsten udelukkende anvender krydsninger støbt i et stykke af manganstål.
Krummede sporskifter
Skal et sporskifte indlægges i kurve, anvendes et normalsporskifte der krummes således at stamsporet får samme radius som den gennemgående hovedkurve. Sporskiftet kan være medkrummet (de to spor krummer til samme side) eller modkrummet (de to spor krummer til modsat side). Dette lader sig dog kun gøre med visse begrænsninger, blandt andet må kurveradius i vigesporet ikke blive for lille, ligesom sporudvidelsen (forøgelse af sporvidden i kurven) skal være til stede i foreskrevet omfang. Til modkrumme sporskifter kan i princippet kun anvendes normale sporskifter med krum krydsning. Tidligere anvendtes altid krydsninger bygget af skinner til sporskifter indlagt i kurve da en ret krydsning kunne krummes så den passede, nu anvendes støbte manganstålkrydsninger fremstillet specielt med de aktuelle kurveradier.
Ældre sporskifter (før 1916-22) var alle forsynet med langplader, dvs. gennemgående underlagsplader, i tungeparti og krydsning. Disse kunne nok krummes, men da tungeparti og krydsning måtte forblive retlinede, fik man ikke så meget ud af det. Skulle et sporskifte indlægges i et krumt spor, trak man ofte i stedet sporkurven så der opstod et retlinet sporstykke hvor sporskiftet kunne indlægges.
Hastighed i sporskifter
Den tilladte hastighed gennem et sporskifte eller en sporforbindelse er når sporskifterne har krumme tunger, alene bestemt af den mindste kurveradius i sporskiftet eller sporforbindelsen, og eventuel overhøjde. Betragtes to sporforbindelser mellem parallelle spor a) mellem to retlinede spor og b) mellem to krumme spor, og hvor de anvendte sporskifter er af samme type normalsporskifter, så vil kurveradius i altid blive mindre i tilfælde b) end i tilfælde a). Dette indebærer almindeligvis at hastigheden reduceres ved anvendelse af kurvesporskifter. Undtagelsen er hvor man kan erstatte kurvestykker med indlagte retlinede sporskifter med en gennemgående hovedkurve og krumme sporskifter. Her vil stamsporets kurveradius almindeligvis kunne øges, og dermed den tilladte hastighed, i vigesporet derimod ikke.
I ældre sporskifter anvendtes som nævnt to lige tunger. I sådanne sporskifter var den tilladte hastighed (30 km/t) gennem vigesporet bestemt af tungernes udformning og ikke af sporskiftekurvens radius. Man anvendte samme tungeparti til alle krydsningsforhold/kurveradier, hastighedsmæssigt fik man altså intet ud af at anvende lange sporskifter.
Andre sporskiftetyper
Et krydsningssporskifte, eller et engelsk sporskifte som typen oprindeligt kaldtes, har fire sæt tunger og fire krydsninger. Det er opbygget som en sammentrukket diamantkrydsning (to spejlvendte transversaler der krydser hinanden). Krydsningssporskiftet kan opløses i to enkelte sporskifter der lægges med tungespidserne mod hinanden, hvis der er plads til det. Mellem tungespidserne skal ved DSB være et retlinet sporstykke på mindst 6 m, i hovedspor oftest længere. Dette bidrager naturligvis til det større pladsforbrug.
Forsatte sporskifter er to enkelte sporskifter som er bygget sammen med tungespidserne mod hinanden, og der opstår derfor en ekstra krydsning mellem de to sporskifters krumme mellemskinner. I ældre tid var der en del mulige kombinationer. Nu anvendes kun modkrummet udførelse med sporskifter 1:9/1:9 og 1:9/1:7,5. Konstruktionen findes i højre og venstre udførelse.
Et dobbeltsporskifte har et tungeparti med fire tunger og kan tænkes at være en symmetrisk udgave af forsatte sporskifter. Konstruktionen er imidlertid skrøbelig og har i nyere tid ved DSB kun været anvendt til færgesporskifter. I ældre tid kan der være bygget dobbeltsporskifter, blandt andet ses i Peer Thomassens bog "Nørrebros stationer gennem 100 år" på side 7 et fotografi der viser et dobbeltsporskifte på godspladsen på Nørrebro station i 1913. Stationen anlagdes af Sjællandske Statsbaner/DSB i 1885-86. De sjællandske og jysk-fynske statsbaner blev sammensluttet 1. oktober 1885, på hvilket tidspunkt Viggo Rothe der også havde ledet det private "Det sjællandske Jernbane-Selskab", fratrådte. Anlægget af Nørrebro station er derfor formentlig sket med sporkonstruktioner fra Sjællandske Statsbaner. De første sporkonstruktioner der anvendtes efter den endelige sammenslutning, blev udviklet fra 1874-75 af Jysk-Fynske Statsbaner.
Symmetriske modkrumme sporskifter (Y-sporskifter) fremkommer som nævnt under krummede sporskifter ved krumning af et normalsporskifte. Det derved fremkomne sporskifte er imidlertid ikke fuldstændig symmetrisk idet de oprindeligt lige henholdsvis krumme tunger ikke er ens. Som nævnt er der en undtagelse, nemlig den oprindelige udformning af overbygning VII 1:19 som er et fuldstændigt symmetrisk sporskifte med kurveradius 2400 m i begge spor. Det svarer til radius 27,6 m i 1:87!
Sporskiftetyper
Moderne sporskifter i overbygning UIC 60 (tidligere overbygning VII), skinnevægt 60 kg/m, findes som:
| hældning | kurveradius | krydsning | type |
| 1:7,5 | 190 m | krum | normalt sporskifte |
| 1:9 | 190 m | ret | normalt sporskifte |
| 1:12 | 500 m | krum | normalt sporskifte |
| 1:14 | 500 m | ret | normalt sporskifte |
| 1:19 | 2400 m/2400 m | krum | symmetrisk modkrummet sporskifte |
| 1:19 | 1200 m | krum | normalt sporskifte |
| 1:26,5 | 2500 m | krum | normalt sporskifte |
I overbygning DSB 45 (tidligere overbygning V), skinnevægt 45 kg/m, findes følgende sporskifter:
| hældning | kurveradius | krydsning | type |
| 1:7,5 | 190 m | krum | normalt sporskifte |
| 1:9 | 190 m | ret | normalt sporskifte |
| 1:11 | 330 m | ret | normalt sporskifte |
| 1:14 | 500 m | ret | normalt sporskifte |
| 1:9 | 190 m | ret | krydsningssporskifte |
| 1:7,5 | 190 m | krum | krydsningssporskifte |
| 1:9/1:9 | 190 m | ret | forsatte sporskifter |
| 1:9/1:7,5 | 190 m | ret/krum | forsatte sporskifter |
Sporskifternes anvendelse
Sporskifter 1:7,5 og 1:9 er beregnet til anvendelse i sidespor, og hvor sidespor afviger fra hovedspor. Sporskifter 1:12 og 1:14 anvendes ved togvejsforgreninger. Sporskifter 1:19 og 1:26,5 anvendes ved overgang mellem enkelt- og dobbeltspor og ved forgreninger i de tilfælde hvor det afvigende spor i sporskiftet er gennemkørselsspor.
Indlægning af krydsningssporskifter i gennemgående hovedspor skal så vidt muligt undgås. Krydsningssporskifter 1:7,5/1:7,5 og 1:9/1:7,5 er asymmetriske og anvendes kun hvor lokale forhold gør det ønskeligt.
Referencer
- Danske Statsbaner: Elementær jernbanelære, 9. udgave, København 1967, side 25-33.
- De Danske Statsbaner: Vejledning i Kendskab til Banernes Bygning og Udstyrelse, København 1916, side 21-34.
- Danske Statsbaner: Banernes Bygning og Udstyrelse, København 1965, side 42-64.
- De Danske Statsbaner, Baneafdelingen: Regler for Anbringelse og Vedligeholdelse af Overbygningen m. m. (Sporregler), Kjøbenhavn i Marts 1916.
- De Danske Statsbaner, Baneafdelingen: Regler for Anbringelse og Vedligeholdelse af Overbygningen samt Afløb fra Stationspladser ved De Danske Statsbaner (Sporregler), Udgave for Overbaneformænd og Baneformænd m. fl., København i Oktober 1934.
- De Danske Statsbaner, Baneafdelingen: Regler for Anbringelse og Vedligeholdelse af Overbygningen m. m. ved De Danske Statsbaner (Sporregler 1946), København 1946.
- De Danske Statsbaner, Baneafdelingen: Regler for Anbringelse og Vedligeholdelse af Overbygningen (Sporregler 1959), København 1959.
Ordforklaringer
Arme: Længden af de fire skinneender der rager ud fra en krydsning. Ved en krydsning med lange arme går skinneenderne fri af hinanden, så normale stødkonstruktioner kan anvendes. Ved krydsninger med korte arme må anvendes særlige stødkonstruktioner.
Ballast: Oprindeligt groft grus udlagt direkte på jordplanum. Fra 1913 (efter Brammingeulykken) påbegyndtes indlægning af ballast af ral eller skærver. I dag anvendes underballast af groft grus, eventuelt suppleret med geotekstiler for at undgå opblanding mellem jordplanum og underballast, og egentlig ballast af granitskærver.
Befæstigelsesdele: Underlagsplader, hageplader, skinnespiger, svelleskruer, klemplader, klempladebolte og sikringsringe. Svelleskruer er taget i brug ca. 1912; i dag findes flere typer.
Forbindelsesdele: Lasker og bolte samt sikringsringe. Laskerne er særligt udformet til hver enkelt skinne- og overbygningstype; ved fastspænding skal laskerne spænde mod skinnens hoved og fod, ikke mod kroppen. Lasker kan være fladlasker, vinkellasker eller Z-lasker. Der anvendes normalt 4 bolte ved hvert stød; en enkelt stødkonstruktion, overbygning V A, dog 6 bolte.
Fuldtunger: Før ca. 1874 udførtes tunger af almindeligt skinneprofil hvilket dog giver problemer med befæstigelse af sideskinnen og gør denne svagere. Med overbygninger med stålskinner indførtes fuldtungen der har mindre højde end skinnen, så tungen kan gå ind over skinnens fod, og skinnen kan fastholdes af glidepladen (glidestolen).
Hældningsforhold (hældning, krydsningsforhold): Udtryk for sporskiftets afvigelse i forhold til stamsporet. Beregnes ved sporskifter med ret krydsning som tangens til krydsningsvinklen (eksempelvis 1:9 = 1/9 = tg 6,34°). Ved sporskifter med krumme krydsninger er hældningsforholdet tilsvarende udtryk for sporskiftekurvens vinkel.
Indpasser: Skinne med mindre længde end en normalskinne som er tilpasset specielt til det sted den indlægges.
Kontraskinner: Anvendes i skarpe kurver, overkørsler og hvor der i øvrigt etableres vejbelægning omkring sporet. Afstanden fra kørekant til kontraskinne er i dag 60 mm med forøgelse i kurver. Ordet kontraskinne er i ældre tid set anvendt om tvangskinne.
Krydsning: Egentlig skinnekrydsning, oprindeligt hjærtestykke; opbygges traditionelt af almindelige skinner, og består af krydsningsspidsen og de to vingeskinner som er køreskinnernes ombøjede forlængelse. Tidligere har nogle krydsninger været udført med en del af krydsningsspidsen af et stykke stål med skinnerne svejset til (klodshjerte). I dag fremstilles krydsninger af støbt manganstål.
Langplader: Gennemgående underlagsplader der i ældre tid anvendtes under tungen og den tilhørende sideskinne samt under krydsningen. I dag anvendes langplader ikke.
Mellemskinne: Skinnen mellem tunge og krydsning.
Mellemstang: Stang til betjening af sporskiftets tunger, og fastgjort til tungerne eller tungeplader fastnittet til tungerne. Moderne mellemstænger er elektrisk isoleret fra tungerne.
Overbygning: Ballast, sveller/sporskiftetømmer, skinner, befæstigelses- og forbindelsesdele.
Overbygningstype: Med indførelse af stålskinner indførtes nye betegnelser for overbygningstyperne. Skinnetypen blev angivet med romertal hvor I er den letteste og VII den sværeste skinne. Befæstigelsestypen blev angivet med stort bogstav (versal): A for spiger, B for skruer, C for adskilt og D for elastisk befæstigelse. I dag benævnes skinnetyperne efter oprindelse og skinnevægt i kg/m, for eksempek DSB 45 og UIC 60.
Sideskinne: Køreskinnen som tungen slår an mod.
Skinne: Et enkelt skinnestykke; der findes flere skinnelængder for hver skinnetype. Skinnen kan være en normalskinne (for eksempel 30,00 m), en kurveskinne (for eksempel 29,95 m) eller korte skinner (for eksempel en indpasser). Sammenlaskede eller sammensvejsede skinner kaldes en skinnestreng.
Sporskiftetømmer: Sporskifter lægges på tømmer, ikke sveller. Sporskiftetømmer er normalt fyr, men også eg (ældre) og azobé (nyere) har i perioder været anvendt; i dag lægges sporskifter også på beton. Sporskiftetømmer har samme tværsnit som en svelle men større længde: 2,60 - 2,75 - 3,00 - 3,25 - 3,50 - 3,75 - 4,00 - 4,25 - 4,50 m.
Sporvidde: Normal sporvidde er 1435 mm med tilladelig afvigelse -3 til +10 mm; måles i en højde af 15 mm under skinnens køreflade. I sporskifter gælder særlige krav. I kurver forøges sporvidden (sporudvidelse); oprindeligt anvendtes op til 35 mm sporudvidelse, nu kun op til 15 mm.
Stød: Samling af skinner. Skinnerne var oprindeligt blot fastspigret på en fælles underlagsplade og stødsvelle, senere toges lasker i brug. Lasker kan være flad-, vinkel- eller Z-lasker, i dag anvendes kun fladlasker. Elektrisk isolerende stød udførtes oprindeligt med lasker af hårdt træ, isolerende mellemlæg mellem skinneenderne, og isolerende bøsninger i boltehullerne. I dag anvendes isolerende mellemlæg mellem særligt tilpassede stållasker og skinnen samt mellem skinneenderne, og isolerende bøsninger i boltehullerne. Nu svejses de fleste stød, eller der anvendes klæbestød eller isolerklæbestød hvor skinner, lasker, eventuelle isolerende mellemlæg og bolte er klæbet sammen med en klæber.
Stødspillerum: For at give plads til skinnernes fri temperaturudvidelse, lagdes spor med et mellemrum mellem skinneenderne, stødspillerummet. Størrelsen af dette bestemtes i forhold til skinnelængden og skinnetemperaturen under lægningen. Efterhånden forøgedes skinnelængderne, og for ikke at få for store stødspillerum måtte man mindske størrelsen så der ikke var plads til fri temperaturudvidelse; sådant spor kaldes langskinnespor. Ved svejset spor er der ikke plads til temperaturudvidelse overhovedet. I stedet optræder store trykspændinger i skinnestrengene. For at disse ikke skal slå ud til siden (solkurve), må sporet have stor sidestivhed, dvs. bestå af svære skinner og tunge sveller, og ligge i skærveballast.
Sveller: Er gennem tiden fremstillet af fyr, bøg eller eg (ældre). Nyere træsveller kaldet type I har målene 260x160x2600 mm; tidligere fandtes andre typer. I nyere tid anvendes betonsveller.
Trækstang: Stang til betjening af sporskiftets tunger. Fastgjort til mellemstangen eller en tunge i den ene ende, og til trækbukken eller et sporskiftedrev i den anden ende. Nyere trækstænger er elektrisk isolerede ved tungen.
Tungerodsstød: Stødet ved tungens bagende. Mange konstruktioner har gennem tiden været anvendt, men bevægelige tungerodsstød har altid været et svagt punkt i sporskiftekonstruktionen. Først med indførelse af fjedrende tunger, og senere fjedrende skinnetunger hvor kun den nødvendige del af tungen har fuldtungeprofil, har man undgået det bevægelige tungerodsstød. I dag svejses skinnetunger normal til mellemskinnen.
Tvangskinner: Fastboltet til sporskiftets yderskinner overfor krydsningen. Tvangskinnerne skal sikre mod at et hjul føres ind på den forkerte side af krydsningsspidsen. Dette sker ved at tvangskinnen tvinger hjulsættets modsatte hjul væk fra krydsningen. Tvangskinner var oprindeligt fremstillet af almindeligt skinneprofil, men fremstilles nu udelukkende af et særligt højt profil. Afstanden fra kørekanten til tvangskinnen er i dag 41 mm med udvidelse i kurver.
Underbygning: Jordværker, grøfter, dræn, underførínger, broer etc.
Underlagsplader: Plader af stål, der lægges under skinnen for at fordele lasten på sveller eller tømmer; især nødvendige på sveller af fyr. En del særlige udformninger findes. Underlagsplader af poppeltræ har været anvendt på bøgesveller, og underlagsplader af gummi anvendes i dag på bøge- eller betonsveller.
Vandreklemmer: Indretninger til at spænde på skinnen og som ligger an mod en svelle; skal hindre skinnens vandring i forhold til svellerne. Skinnevandring er især betydelig på bremse- og faldstrækninger.