genomfördes mätningar vid den defekta växeln vid Gavelhusen samt vid två övriga växlar med godkända ljudnivåer vid stationerna Karlsbodavägen och Solna C.

SAMMANFATTNING

Detta projekt har haft som syfte att undersöka orsakerna till att en specifik spårväxel vid kvarteret Gavelhusen längs med Tvärbanan gav upphov till högre ljudnivåer än övriga växlar längs med Tvärbanan. För att undersöka detta

genomfördes mätningar vid den defekta växeln vid Gavelhusen samt vid två övriga växlar med godkända ljudnivåer vid stationerna Karlsbodavägen och Solna C.

Utöver detta genomfördes även en ytterligare mätning vid Gavelhusen då den defekta växeln byttes ut under arbetets gång. Den inhämtade mätdatan analyserades och bilder på de olika växlarna jämfördes varpå det kunde

konstateras att den gamla defekta växeln gav upphov till högre slagljud, men även

att den nya växeln gav upphov till ljudnivåer över de godkända värdena jämfört

med de två referensväxlarna. Analysen visade att ljudet vid den nya växeln hade ett

mer högfrekvent innehåll men samtidigt ett mindre lågfrekvent innehåll, vilket gav

en märkbar förbättring. På grund av den oförändrade totala ljudnivån krävs fler

mätningar då problemet troligtvis ligger i marken under rälsen, och en möjlig

lösning skulle vara att göra underlaget mer duktilt.

ABSTRACT

The aim of this project was to try and understand why a specific railroad switch in the neighbourhood of Gavelhusen along the Tvärbanan gave of higher sound-levels than other switches along the Tvärbanan. To investigate this, several sound

measurements were conducted at the defect switch as well as two other switches with approved sound-levels at the stations of Karlsbodavägen and Solna C.

Furthermore, since the defect switch at Gavelhusen was changed during the project another set of measurements were made. The measurements were analysed and pictures of the different switches were compared to each other, which lead to the conclusion that the defect switch gave of higher impulse sound, but the new switch still gave of higher sound-levels than the other two reference-switches.

Furthermore, it could be stated that the sound at Gavelhusen is a more high-

frequency sound compared to the other two while simultaneously being less of a

low-frequency sound, which resulted in a noticeable difference. Because of this it

can be concluded that further measurements are needed as the problem probably

lies underground, and to combat the sound the rail needs to be dampened as to

have a more elastic basis.

Förord

Detta kandidatexamensarbete i ljud och vibrationer är genomfört i samarbete med ACAD international, och de har bistått med mätutrustning och analysverktyg.

Därför ska ett särskilt tack riktas till ACAD, och i synnerhet Olle Wahlquist vid ACAD som har bistått med hjälp vid mättillfällena och som har kunnat svara på frågor angående de praktiska momenten.

Övriga tack ska riktas till handledare från KTH Karl Bolin, som har bistått med hjälp

med strukturen av arbetet, och ämnesansvarig Hans Bodén, som genom externa

aktiviteter i kandidatexamenskursen bidragit med information från Handbook of

Noise and Vibration Control.

Innehållsförteckning

1. Bakgrund: ... 1

1.1. Syfte ... 1

2. Teori: ... 2

2.1. Tåg i allmänhet ... 2

2.2. Tvärbanan ... 3

2.3. Ljud ... 3

3. Metod: ... 5

3.1. Ljudmätning och analys ... 5

3.2. Visuell jämförelse ... 6

3.3. Övriga samband och iakttagelser ... 6

4. Resultat: ... 7

4.1. Ljudmätning och analys ... 7

4.2. Visuell jämförelse ... 10

4.3. Övriga samband och iakttagelser ... 11

5. Diskussion och slutsats: ... 13

5.1. Felkällor... 13

5.2. Övergripande diskussion ... 13

5.3. Slutsats ... 15

6. Källförteckning: ... 16 Bilagor: ...

Bilaga 1: Överblicksbild av spårväxel, Solna C ...

Bilaga 2: Närbild av växelkors, Solna C ...

Bilaga 3: Komplett mätdata vid Gavelhusen (gammal växel) ...

Bilaga 4: Komplett mätdata vid Gavelhusen (ny växel) ...

Bilaga 5: Komplett mätdata vid Karlsbodavägen ...

Bilaga 6: Komplett mätdata vid Solna C ...

Bilaga 7: Uppmätta hastigheter vid växlarna ...

1. Bakgrund:

Tvärbanan är en viktig komponent av kollektivtrafiken i Stockholm. Denna

pendeltågslinje går tvärs genom Stockholm i förhållande till de övriga befintliga delarna av den spårbundna kollektivtrafiken, pendeltågen och tunnelbanan. Tvärbanan i sig sträcker sig från Sickla till Solna. Längs med denna sträcka förekommer ett flertal

spårväxlar i rälsen som används när tågen av olika anledningar behöver byta spår, vilket kan ske vid olika former av trafikhändelser eller problem längs med spåret. På grund av en växels utformning uppstår ett impulsljud när tågen passerar över korset i en växel, alltså den del där det uppstår ett glapp i rälen så att tåget ska ha möjlighet att byta spår.

Detta ljud får inte överskrida vissa ljudnivåer som finns reglerade från statligt håll (Naturvårdsverket 2020). Problem i form av störningar uppstår om de specificerade ljudnivåerna överskrids.

Längs med Tvärbanan, på sträckan mellan Valla torg och Årstafältet, fanns det en växel som överskred den tillåtna ljudnivån för ljud i lägenheterna som ligger i anslutning till området kring denna växel. Detta gav upphov till ett störande moment för de boende i lägenheterna i form av höga slagljud vid passager. På plats gick dessa slagljud att höra även högt upp ovanför rälsen i de bostäder som påverkas av de höga ljudnivåerna. Detta har varit ett återkommande problem vid konstruktionen av bostäderna i detta område och behöver därför utredas så att man kan åtgärda problemet. Under arbetets gång byttes den aktuella växeln ut varpå nya mätningar genomfördes vid denna växel för att utvärdera skillnaden.

1.1. Syfte

Syftet med detta arbete var att undersöka möjliga orsaker till de slagljud som har nämnts tidigare och komma fram till varför just den utvalda växeln låter mer än de andra växlarna längs med tvärbanan. Inledande mätningar och spekulationer angående möjlig orsak var redan genomförda av ACAD vid arbetets start och ACAD bidrog även med förslag på växlar som kunde mätas som referenspunkter. Dessa växlar låg vid stationerna Solna C och Karlsbodavägen. Fortsättningsvis i denna rapport kommer de tre valda växlarna benämnas Solna C, Karlsbodavägen och Gavelhusen, där den

sistnämnda syftar på det påverkade kvarteret mellan stationerna Valla torg och

Årstafältet.

2. Teori:

2.1. Tåg i allmänhet

Tåg i rörelse ger upphov till olika typer av ljud. Två typer av ljud har observerats i detta projekt: ljud från kraftimpulser och rullande ljud. Dessa har varit relevanta att observera av olika skäl för att komma fram till en möjlig anledning till de oönskade ljuden vid växelkorset vid Gavelhusen.

Först har vi impulsljud uppkomna ur kraftimpulser. I detta fall har vi impulsljud som uppkommer vid passagen över ett växelkors, vilket illustreras i Figur 1. Detta växelkors är en öppning i rälen som finns där ifall växeln ska användas. I ett sådant fall så kan tåget passera över denna öppning på växelspåret i stället för att fortsätta att följa rälen den redan färdas på. När tåget då passerar denna öppning vid normal trafik sker en

kraftimpuls då tåget slår i fortsättningen av rälen (se exempel på växelkors i bilaga 1 och 2) vilket ger upphov till ett slagljud. Detta slagljud antogs vara en av de bidragande orsakerna till det oönskade ljudet vid Gavelhusen.

Utöver detta uppstår även ljud från tåg vid vanlig passage över räls, så kallat rullande ljud eller rullningsjud. Detta ljud uppstår då ett tåg rullar på en rak, slät räls (Thompson, 2007) och är ett bredbandigt slumpmässigt ljud. Frekvensinnehållet i denna typ av ljud återfinns främst i frekvenser mellan 100 och 5 000 Hz. Denna typ av ljud uppkommer på grund av ojämnheter i hjul och räls som ger upphov till vibrationer när de interagerar.

Dessutom påverkas detta ljud även av mobiliteten i rälsen, vilket kan variera beroende på underlaget som rälsen ligger på. Mobiliteten påverkar vibrationshastigheten på rälsen enligt följande ekvationer:

𝑣

= − 𝑖𝜔𝑟𝑌

𝑌

+ 𝑌

+ 𝑌

𝑣

= 𝑖𝜔𝑟𝑌

𝑌

+ 𝑌

+ 𝑌

Figur 1: Schematisk bild över ett växelkors

(1)

(2)

I ekvationerna 1 och 2 betecknar v

hjulets vibrationshastighet och v

betecknar rälsens vibrationshastighet. Amplituden på ojämnheterna betecknas i detta uttryck som r. De tre mobiliteterna som uppstår betecknas som Y

, Y

och Y

, vilka representerar mobiliteten för hjulen, rälsen och den lokala elasticiteten mellan dessa. Frekvensen ω erhålles ur:

𝜔 = 2𝜋𝑓 𝑓 = 𝑉/𝜆

Ekvation 3 och 4 ger tillsammans frekvensen ω i radianer, vilken beror på frekvensen f.

Denna frekvens beror enligt ekvation 4 på variablerna V och λ, där V är tågets hastighet och λ är ”våglängden” på ojämnheterna. Mobiliteten hos de olika komponenterna påverkar därmed ljudnivån, då vibrationshastigheten ger upphov till variationer i ljudtryck.

2.2. Tvärbanan

På Tvärbanan går två modeller av tåg regelbundet, en äldre och en nyare modell. Enligt uppgifter från ACAD är den äldre modellen generellt sett snabbar än den nyare, och den äldre är kortare än den nyare, 29,7 meter mot 30,8 meter. Denna längdskillnad kan räknas fram som en procentuell andel genom uttrycken:

𝑥 = 𝑙

𝑙

(1 − 𝑥) × 100 = 𝑦 [%]

Dessa ekvationer 5 och 6 ger förändringsfaktor x som används för att beräkna hur många procent y den äldre modellen är kortare än den nya modellen. De båda

konstanterna l

och l

betecknar längderna för de respektive modellerna av tåg.

Med längderna definierade som ovan erhålles denna procent avrundat till två decimaler till 3,57 % kortare. Då denna skillnad inte kommer ha någon effekt på resultatet

kommer denna att försummas. Fortsättningsvis kommer därför tågen antas vara lika långa, och denna längd sätts till 30 meter. Genom att mäta tiden för en passage kan vi beräkna hastigheten enligt ekvationen:

𝑣

= 30

𝑡

[𝑚 𝑠 ⁄ ]

De erhållna hastigheterna kan sedan kontrolleras mot respektive uppmätta ljudnivå för den aktuella passagens. Denna metod beskrivs mer i detalj under metodbeskrivning 3.3 för övriga samband och iakttagelser.

2.3. Ljud

Som tidigare nämnt finns det gränser för hur högt ett buller får vara i en lägenhet. Ljudet från en räls kan färdas in i intilliggande lägenheter på flera sätt. Ljudet färdas normalt via vibrationer i luften, men ljudet kan även fortplanta sig genom husets stomme och på så sätt excitera hela konstruktionen. Enligt uppgifter från ACAD har det senare

alternativet redan undersökts och uteslutits, varför detta heller inte kommer diskuteras djupare. Kvar som orsak finns då det rena ljudet från rälsen som färdas genom luften. Vi (3)

(4)

(6) (5)

(7)

vet från tidigare undervisning i ljud och vibrationer (Wallin m. fl. 2018, kap. 9–10) att ljud minskar i intensitet desto längre bort från källan man befinner sig enligt:

𝐼 ̅ = 𝑊

̅ 4𝜋𝑟 ⁄

I denna ekvation betecknar I

ljudintensiteten, W den mekaniska effekten och r avståndet från ljudkällan.

Med anledning av detta samband är det viktigt att genomföra mätningar på ett

ekvivalent avstånd, särskilt om mätningarna ska jämföras med varandra. Vid mätningar av ljudtryck blir detta viktigare för att resultatet ska vara möjligt att jämföra efter genomförda mätningar. Ljudet som mäts ska även hanteras korrekt under

analysprocessen. En ljudsignal kan ge bidrag i ett bredbandigt frekvensintervall där man kan dela in ljudet i olika tersband. I dessa tersband behöver ljudtrycksnivån anpassas genom en A-vägning, där styrkan på ljudnivån anpassas för vad det mänskliga örat faktiskt uppfattar. Denna omräkning genomförs enligt ekvation 9 där L

är den

uppmätta ovägda ljudtrycksnivån, ΔA

är A-vägningsfaktorn för det aktuella tersbandet n och L

är den slutliga A-vägda ljudnivån. A-vägningsfaktorn erhålles ur Tabell 2–1 i Ljud och vibrationer av Wallin et al. (2018, 50).

𝐿

= 𝐿

+ ∆𝐴

(8)

(9)

3. Metod:

Det första steget i arbetets utförande var valet av växlar som skulle mätas. Baserat på inledande mätningar tillhandahållna av ACAD valdes växlarna vid stationerna Solna C och Karlsbodavägen samt den ursprungligt felande växeln vid kvarteret Gavelhusen. En försvårande omständighet är att spårområdet inte har kunnat beträdas och därmed har inte direkta mätningar av växlarnas geometrier kunnat genomföras, tillika har avståndet mellan växel och mikrofon inte kunnat väljas obehindrat.

3.1. Ljudmätning och analys

Vid mätning av ljudnivå vid en växel monterades en ljudnivåmätare av typ 2250 från Bruel & Kjaer på ett stativ, vilket kan ses i Figur 2. Denna ljudnivåmätare kalibrerades mot en referenssignal med känd frekvens och ljudnivå. Vid start av mätning monterades ljudnivåmätaren mot rälsen på ett avstånd av cirka 5 meter mätt med en lasermätare.

Ljudnivåmätaren utrustades även med ett vindskydd för att undvika oönskat

bakgrundsbrus. Vid varje tågpassage spelades ljudet in för att kunna analyseras vidare i efterhand. För att erhålla ett användbart urval gjordes flera mätningar vid varje växel.

Komplett data för detta redovisas i Tabell 1 under resultat.

Den data som extraherades från ljudnivåmätaren analyserades sedan i analysverktyget Evaluator Type 7820 från Bruel & Kjaer, där filerna visualiserades för fortsatt analys.

För exemplifiering av denna visualisering, se Figur 3–6. Ur dessa markerades och analyserades passagerna för att få fram ett medelvärde på ljudnivån vid varje växel. För varje passage noterades den högst uppmätta ljudnivån i passagen och ett medelvärde av maxvärdet beräknades över samtliga uppmätta tågpassager. Detta medelvärde togs fram för att kunna jämföra ljudnivån hos både de olika växlarna och ljudnivån i respektive tersband och se om det fanns någon avgörande skillnad. Utöver den numeriska jämförelsen gjordes även en grafisk jämförelse för ljudnivån i de olika tersbanden som återfinns under resultat i Figur 7.

Figur 2: Uppställning av

ljudmätare

3.2. Visuell jämförelse

Växlarna jämfördes visuellt med hjälp av en serie med bilder fotograferade vid de aktuella växlarna. Denna jämförelse genomfördes för att identifiera eventuella

skillnader i utseende på växelkorset för att på det sättet finna en eventuell orsak till det oönskade ljudet vid Gavelhusen. Samtliga bilder var tagna ur ungefär samma vinkel vilket underlättade jämförelsen.

För den visuella jämförelsen mättes bredden på rälen och det avstånd som rälen avviker från korset, vilket redovisas i Figur 12 under resultat, för att erhålla ett förhållande mellan dessa två längder. Jämförelsen baserades på antagandet att rälen har samma bredd längs med hela Tvärbanan. Med hjälp av detta antagande kunde måtten jämföras och samma relation mellan avvikelse och bredd på räl borde förekomma på samtliga korrekta växlar. Resultatet av jämförelsen redovisas i kapitel 4.2.

3.3. Övriga samband och iakttagelser

Ett samband togs fram mellan ljudnivå och hastighet för att kontrollera att snabbare tåg ger upphov till högre ljudnivåer. Hastigheten mättes upp genom att ta tid när ett

inkommande tåg passerade en vald fast punkt. Som tidigare nämnt försummades

längdskillnaden mellan tågmodellerna till förmån för en approximativ längd och i stället

togs ett samband fram mellan tiden för tågets passage och dess ljudnivå. För detta

samband plottades den maximala och den ekvivalenta A-vägda ljudnivån som en

funktion av hastigheten på det förbipasserande tåget, vilket redovisas i Figur 13 under

resultat.

4. Resultat:

Resultaten redovisas enligt tidigare beskriven metod. De olika resultaten beskrivs under respektive underkapitel.

4.1. Ljudmätning och analys

Ljudfilerna från mätningarna analyserades i det tidigare nämnda programmet Evaluator, varpå resultaten i Figur 3, 4, 5 och 6 kunde erhållas. I dessa figurer är det övre fältet den uppmätta ljudnivån för varje sekund mätningen pågick (markerade med klockslag). För varje passage har den maximala uppmätta ljudnivån använts, vars medelvärde redovisas av de blå staplarna i det undre fältet. Värden av

medelvärdesbildning återfinns i Tabell 1. Denna medelvärdesbildning grundar sig på ljudnivåerna som återfinns i bilaga 3, 4, 5 och 6. Den grafiska jämförelsen återfinns i Figur 7.

Figur 3: Analys av Gavelhusen (gammal växel)

Figur 4: Analys av Gavelhusen (ny växel)

Figur 5: Analys av Solna C

Figur 6: Analys av Karlsbodavägen

Frekvens, tersband [Hz]

Medelljudnivå Gavelhusen (gammal) [dB]

Medelljudnivå Gavelhusen (ny) [dB]

Medelljudnivå Karlsbodavägen [dB]

Medelljudnivå Solna C [dB]

6,3 64,7 71 68,7 64,6

8 64,1 71 68,9 65,1

10 65,5 69,7 67,4 66,1

12,5 75,3 71,4 68,8 70,7

16 78,7 71,4 72,6 74,1

20 80,1 76 74 76,8

25 82 77 80,9 81,8

31,5 81,5 82,3 79,2 82,9

40 77 80,5 76,1 83,7

50 78,6 78,9 79,2 82,3

63 79,3 76,3 84,1 80,7

80 84 77,9 82,9 82,1

100 85,3 82,2 85,2 86,3

125 88,1 82,9 88,3 85,4

160 87,7 85,2 84,2 85

200 88,8 86 82,5 84,9

250 87,2 85,9 76,8 82

315 84,8 86,2 76,1 79,5

400 83,8 85,8 79,9 82,9

500 82 83 76,7 84,2

630 78,6 82,3 74,5 78,7

800 76,9 79,9 72 75,4

1 000 77,5 79,6 75,1 75,5

1 250 74,1 75,2 71,9 72,2

1 600 70,3 72,3 70,1 71,7

2 000 74,9 74,6 71,8 73,7

2 500 70,7 73,8 69,5 70,7

3 150 69 72,5 69,5 70

4 000 67,6 71,6 67,2 69,2

5 000 65,5 69,7 64,8 67,7

6 300 64,4 69,5 63,7 65,4

8 000 60 67,6 61,2 61,7

10 000 58,5 67,4 59,9 61,7

12 500 54,7 64,9 57,5 58,9

16 000 51,2 62 56,4 62

20 000 45,6 57,8 51,6 49,5

A 87,5 88,8 84,6 86,7

C 95,6 94,3 93,9 95,1

Tabell 1: Medelvärden av ljudnivåer i tersband

samt total A-vägd och C-vägd ljudnivå

Figur 8: Gavelhusen, gammal växel

Figur 10: Karlsbodavägen Figur 11: Solna C 4.2. Visuell jämförelse

De växelkors som har mätts fotograferades. De olika växlarna visas nedan i Figur 8–11.

Metod för jämförelse visas i Figur 12, vars resultat kan ses i Tabell 2.

Figur 7: Grafisk jämförelse av medelljudnivå i olika tersband

Figur 9: Gavelhusen, ny växel

Figur 12: Mätmetod för längdförhållanden För jämförelse mäts bilderna på följande sätt.

Denna mätprocess genomfördes på samtliga bilder förstorade till samma storlek. Med de uppmätta längderna erhålles förhållandet avvikelse/rälsbredd, vilket redovisas nedan. Vissa avvikelser kan förekomma på grund av avrundning av de uppmätta längderna och det framräknade förhållandet mellan avvikelse och rälsbredd.

Gavelhusen, gammal

Gavelhusen, ny

Karlsbodavägen Solna C

Bredd på räls i

längdenheter 1,1154 1,1927 1,1927 0,8257

Bredd på avvikelse i

längdenheter 0,892 0,62 0,73 0,5731

Avvikelse/rälsbredd 0,7997 0,5198 0,6121 0,6941

4.3. Övriga samband och iakttagelser

När vi plottar maximal och ekvivalent A-vägd ljudnivå som funktion av hastigheten erhålles plottarna som visas i Figur 13. De uppmätta hastigheterna och deras tillhörande ljudnivåer redovisas även i bilaga 7.

Bredd på räls

Bredd på avvikelse

Tabell 2: Värden ur längdmätningen samt

förhållandet mellan avvikelse och rälsbredd

Värt att notera för dessa plottar är de skillnader som finns mellan växlarna, där växeln vid Karlsbodavägen befinner sig närmare stationen än de övriga vilket förklarar de lägre hastigheterna vid denna växel.

Figur 13: Maximal och ekvivalent A-vägd ljudnivå plottad

som funktion av hastighet

5. Diskussion och slutsats : 5.1. Felkällor

Under arbetet har flera olika felkällor förekommit. Den första återfinns i metoden för mätning av tågens hastighet. För att mäta tiden användes ett stoppur som startades när tåget nådde fram till en fix punkt och som sedan stannades precis när tågets ände nådde fram till samma punkt. Häri ligger problemet, då mätningen förlitar sig på mänskliga reflexer och ögonmått vilka inte är ofelbara. Dessutom återfinns en felkälla i metoden för visuell jämförelse av växlarna. Vid tillfället för den första mätningen var växeln täckt med snö vilket, förutom att göra ljudmätningarna oanvändbara, gjorde det svårare att bedöma utseendet på växeln. Detta var även ett problem för att bedöma möjliga

skillnader som gjordes när denna växel byttes ut under arbetets gång. Slutligen finns det en möjlig felkälla i ljudmätningen. Denna är att mätningarna inte genomfördes i en tyst och kontrollerad miljö. Under mätningarna har omgivningen gett ifrån sig ljud konstant, vilket har påverkat mer för vissa växlar än andra. Medan mikrofonen var riktad mot en byggarbetsplats under paus vid Karlsbodavägen och ett annat bostadsområde vid Gavelhusen var den riktad mot en högtrafikerad väg vid Solna C. Detta kan förklara de förhållandevis högre ljudnivåerna vid Solna C jämfört med Karlsbodavägen som syns i Figur 7. Detta är bara värt att nämna i det sammanhanget då det inte bör ha påverkat arbetet mer än så.

5.2. Övergripande diskussion

Det har varit svårt att komma fram till en definitiv slutsats gällande orsaken till de högre ljudnivåerna, främst på grund av spårområdet inte har kunnat beträdas. Trots detta kan man, med hjälp av de resultat vi har fått fram, spekulera i möjliga anledningar till de höga ljudnivåerna.

Först och främst kan det konstateras att en möjlig orsak till de slagljud som det klagades på ursprungligen kan komma ur vinkeln på rälen som viker av innan öppningen, alltså den inre rälen. På bilderna under den visuella jämförelsen, vilket redovisas i Figur 8–12 samt Tabell 2, ser vi att alla rälsskenorna har ungefär samma förhållande mellan den uppmätta avvikelsen och rälsbredden förutom den ursprungliga växeln vid Gavelhuse, där avvikelsen är större. Denna avvikelse kan leda till att öppningen blir större, en förstoring som rör sig om enstaka millimetrar men trots det en större öppning. Detta skulle kunna vara en del av förklaringen då Figur 13 visar att sambandet mellan ljudnivå och hastighet ger ett resultat där tågen som passerar snabbare ger upphov till en högre ljudnivå.

Om vi däremot betraktar resultaten av ljudmätningarna i Figur 7 ser vi att den gamla växeln bara är märkbart mer högljudd i frekvensintervallet mellan tersbanden 63 Hz och 250 Hz, medan den nya och enligt uppgift åtgärdade växeln i genomsnitt är mer högljudd för alla frekvenser över 250 Hz, och särskilt för frekvenser över 8 000 Hz. Om vi dessutom jämför dessa medelnivåer med resultaten för de två utvalda

referensväxlarna kan vi tydligt se att det allmänna ”beteendet” med en tidig topp hos ljudet följer samma mönster hos samtliga växlar, men att ljudet från växeln vid

Gavelhusen tenderar att vara mer högfrekvent. Detta anser jag tyder på att strukturen

på växeln och hur den alstrar ljud är i princip samma sak för samtliga växlar, men att det

är en skillnad i anslutning till växeln vid Gavelhusen.

Om man spekulerar i orsaken till detta beteende anser jag att den rimligaste orsaken är något som jag inte har kunnat mäta eller beskåda, nämligen underlaget under rälsen.

Detta har varit en nödvändig avgränsning i arbetet då jag inte har kunnat beträda spårområdet vid något tillfälle under arbetets gång eller på något sätt kunna analysera marken under och kring spåret. Exempelvis ljudet som uppkommer när tåget rullar längs med rälsen beror på mobiliteten av både hjul och räls. Om vi antar att problemet inte ligger hos hjulen, i och med att detta skulle göra alla växlar högljudda, ligger problemet troligtvis hos rälsen. Om man dessutom antar att rälsen vid Gavelhusen inte är mer ojämn och sliten än annan räls så är det inte heller detta som påverkar. Vi vet också att själva växeln vid Gavelhusen är bytt och mindre sliten än de övriga växlarna då bytet skedde någon gång under perioden 12:e mars och 21:a april år 2021 medan de övriga mätta växlarna förblev oförändrade under denna period. Med detta i åtanke är den enligt mig rimligaste slutsatsen att problemet ligger i marken under rälsen. Till hjälp för detta resonemang kan man se ekvationerna 1 och 2 för vibrationshastigheterna som presenterades under kapitel 2. Om detta uttryck granskas ytterligare ser man att en högre mobilitet i rälsen ger en lägre vibrationshastighet, och således en lägre ljudnivå.

Om vi för stunden i stället antar att rälsen vid Gavelhusen ligger på ett styvt underlag kommer mobiliteten att vara låg, vilket alltså ger en högre vibrationshastighet och även en högre ljudnivå.

Med allt detta i åtanke anser jag, baserat på den analysdata som har samlats in, att den mest troliga orsaken till de högre ljudnivåerna vid Gavelhusen är ett för styvt underlag.

Detta är såklart svårt att åtgärda då problemet ligger i berggrunden, men ljudnivåerna skulle möjligtvis kunna sänkas om man gjorde underlaget mer duktilt än tidigare. Detta blir då en ekonomisk fråga, särskilt eftersom trafiken skulle behöva stoppas under tiden arbetet med detta pågick samt det faktum att rälsen skulle behöva tas bort och bytas ut längs med den påverkade sträckan. Vi vet inte hur lång denna sträcka är så vidare mätningar skulle i detta fall krävas.

En annan alternativ lösning skulle vara att ta bort växeln vid Gavelhusen. Enligt

uppgifter från ACAD används inte denna växel för något. Om detta då stämmer anser jag inte att den behöver vara kvar om den bara orsakar problem för de boende i området.

Däremot ser jag ett syfte i att ha den kvar, då den kan vara bra att ha ifall det uppstår någon form av nödsituation där trafiken behöver byta spår i detta område. Däremot är det svårt att numera bedöma problemet själva växeln orsakar, vilket slår fast min tidigare teori angående underlaget. Under mätningarna som genomfördes 12:e februari och 21:a april passerade ordföranden i bostadsrättsföreningen vid Gavelhusen, varpå hon gav hyresgästernas bild på ljudet. Vid den senare mätningen, efter att växeln hade bytts ut, berättade hon att efter bytet upplevdes ljudsituationen som bättre, vilket man kan se på mätdatan i bilaga 3 och 4 inte stämmer. När vi analyserar den ytterligare ser vi att frekvensinnehållet har blivit mer högfrekvent, vilket redan har diskuterats. Vi vet att intervallet för den mänskliga hörseln ligger mellan 20 och 20 000 Hz, men de flesta hör betydligt sämre än så. Om man då antar att majoriteten av de boende inte hör högre frekvenser skulle detta kunna förklara varför upplevelsen är bättre. En alternativ förklaring kan återfinnas i samma resonemang, och då återigen i Figur 8. Om vi

betraktar kurvorna igen, och då specifikt det område där ljudnivån faktiskt har minskat

(alltså tersband 63 Hz till tersband 250 Hz) ser vi att minskningen är på ungefär 3 till 6

dB beroende på vilket tersband man betraktar. Detta är en märkbar minskning för den

mänskliga hörseln, vilket kan ge en ytterligare förklaring till varför ljudet upplevs vara lägre trots att den totala ljudnivån är oförändrad. Detta skulle kunna relateras till den åtgärdade avvikelsen som redovisas i Figur 9 och Tabell 2. Minskningen av denna avvikelse kan därmed ha åtgärdat de impulsljud som uppstod tidigare, vilket kan förklara skillnaden i de lägre tersbanden.

5.3. Slutsats

Med hänvisning till föregående underkapitel är det som tidigare nämnt svårt att dra en slutsats om orsaken, och samtliga slutsatser som kan dras är spekulativa i sin natur. Det som kan konstateras efter detta projekt är att bytet av växeln gav en bättre känsla, vilket stärks av den minskade ljudnivån i tersbanden från 63 Hz till 250 Hz, men den totala ljudnivån förblev oförändrad på grund av ett mer högfrekvent innehåll. Då detta innebär att ljudnivån fortfarande överskrider tillåtna nivåer har bara en del av problemet

åtgärdats. För att finna den egentliga orsaken till de höga ljudnivåerna borde därför

ytterligare mätningar genomföras, och enligt mig bör dessa rikta in sig på att undersöka

mobiliteten på underlaget.

6. Källförteckning:

Thompson, David J. 2007. Wheel-rail interaction noise prediction and its control.

Crocker, Malcolm J. (red.). Handbook of Noise and Vibration Control. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 1138-1146

Wallin, H P; Carlsson, U; Åbom, M; Bodén, H och Glav, R. 2018. Ljud och Vibrationer. 5.

uppl. Stockholm: Universitetsservice US-AB

Naturvårdsverket. 2020. Riktvärden för buller från vägar och järnvägar vid nybyggnationer. https://www.naturvardsverket.se/Stod-i-

miljoarbetet/Vagledningar/Buller/Buller-fran-vagar-och-jarnvagar-nybyggnation/

(Hämtad 2021-05-06)

Bilagor:

Bilaga 1: Överblicksbild av spårväxel, Solna C

Bilaga 2: Närbild av växelkors, Solna C

Bilaga 3: Komplett mätdata vid Gavelhusen (gammal växel)

Bilaga 4: Komplett mätdata vid Gavelhusen (ny växel)

Bilaga 5: Komplett mätdata vid Karlsbodavägen

Bilaga 6: Komplett mätdata vid Solna C

Bilaga 7: Uppmätta hastigheter vid växlarna