EXAMENSARBETE
Spårväxelbyten längs den svenska
järnvägen
Studie kring möjligheterna att använda en alternativ spårväxelbytesmetod
Fredrik Svedberg
2015
Civilingenjörsexamen
Väg- och vattenbyggnadsteknik
Luleå tekniska universitet
En resa går mot sitt slut, vilken avslutas med en djupdykning i spårväxelbytets fängslande värld. Denna rapport utgör en del i en fantastisk resa som har varit mina civilingenjörsstudier inom väg- och vattenbyggnad vid Luleå Tekniska Universitet.
Jag vill förmedla en stor tacksamhet till min examinator och handledare professor Ove Lagerqvist vid universitetet som genom sitt engagemang i hög grad bidragit till denna slutprodukt.
Jag vill även tacka BDX Företagen AB, min handledare Robert Eriksson och övriga medarbetare inom företaget som gav mig denna möjlighet. Ni har stått för ovärderlig handledning och som svarat på otalig frågor inom forskningsämnet.
Sist men inte minst vill jag tacka min familj och mina vänner för ert ovärderliga stöd under inte bara denna rapports upprättande utan hela resan.
Detta arbete tillägnas Bo Svedberg.
Sammanfattning
Spårväxelbyten är ett tidskrävande och kostsamt ingrepp som medför högt risktagande för entreprenören samtidigt som vinstmarginalen är låg. De höga kostnaderna är delvis kopplade till maskinkostnaderna vid växelbytet, där speciellt kranarna som lyfter växeldelarna står för en stor kostnadspost. Kranarnas stora nackdel ligger utöver kostnaden i att dessa i huvudsak inte kan utföra fler aktiviteter än att lyfta, vilket gör det svårt att minska ställtider.
För att minska kostnaderna för växelbytet har denna studie avsett att utreda möjligheterna att använda större anläggningsmaskiner och en, för uppgiften speciellt anpassad, lastfördelande balk för att lyfta prefabricerade växeldelar. Anläggningsmaskiner har historiskt används till att lyfta växlar, ofta utan lastfördelande åtgärder. Det kan direkt anses strida mot de kvalitetskrav på nedböjning av växelkomponenterna som Trafikverkets föreskrifter anger. Anläggningsmaskiner kan, till skillnad från kranar, utföra andra aktiviteter än enbart lyftande varvid ställtider minskas och den övergripande maskinkostnaden för växelbytet torde minska.
Studien har avsett att undersöka och tydliggöra de förutsättningar som krävs för att en alternativ växelbytesmetod ska kunna användas. Förutsättningarna har baserats på de krav som uppstår med koppling till produktionstekniska, kvalitets- och upphandlingsaspekter. Studien också har inkluderat tre traditionellt nyttjade metoder; portalkran, spårgående kran och mobilkran. Detta för att
möjliggöra att jämföra för- och nackdelar med den alternativa metoden i jämförelse mot dessa inarbetade växelbytesmetoder.
Den alternativa metoden har tillsammans med övriga växelbytesmetoder testats mot två riktiga projekt, ombyggandet av driftplatserna Kaisepakte och Rensjön, med avsikten att verifiera teoretiskt genererade kravprofiler.
Studien visar att den övergripande förutsättningen för att använda en alternativ växelbytesmetod bygger på möjligheten för entreprenören att planera och förbereda för att använda metoden. Projekt som baseras på Trafikverkets föreskrifter och standarder måste skapa möjligheter för entreprenören att planera användandet av en alternativ växelbytesmetod. Detta skapas genom:
Kontinuitet och långsiktighet hos beställaren
Tydligare kvalitetskrav
Ökat samarbete mellan aktörerna på marknaden
Fokus på planeringsarbetet
Studiens jämförande analyser visar också att växelbytesprojektens förändringsbara natur och höga komplexitet gör det mycket svårt att hävda att en ensam växelbytesmetod ska kunna tillgodose kraven från alla typer av projekt. Klart är däremot att metoderna kompletterar varandra i avseende att kunna bemästra varandras svagheter. Undantaget är den alternativa växelbytesmetoden och mobilkranar vilka ställer likartade krav på projekten. Det skulle kunna leda till att den alternativa metoden skulle kunna överta mobilkranarna plats som växelbytesmetod.
Den alternativa växelbytesmetodens tydligaste nackdelar är kopplade till:
Förändring i växeldelarnas längder
Förekomsten av kontaktledning vid växelläget och vid växelupplaget
Förekomsten av slänter och diken vid växelläget
Abstract
Exchanges of switches is a time consuming and costly procedure that entails high risks for the contractor while the profit margin is low. The high cost is partly linked to the machine costs, where especially the cranes that lifts switchparts represent a major cost item. The cranes major drawback lies beyond the cost of these, in essence, the cranes can not perform any other activity than lifting, making it more difficult to reduce setup times.
To reduce the cost of switch exchanges, this study intended to investigate the possibilities of using large construction machinery and, for the task specially adapted, a load distributing beam to lift the precast switch components. Construction machinery has historically been used to lift switches often without load distributing measures which can directly be contrary to the quality of deflection of the switch components, which the swedish transport administration regulations specify. Construction machinery can, unlike cranes, carry out other activities than just lifting where setup times are reduced and overall machine cost of the switch exchange should reduce.
The study is thus designed to examine and clarify the conditions required for an alternative switch exchange method to be used. The conditions are based on the requirements that arise related to production, quality and contract aspects where the study also have included three traditionally utilized methods, gantry crane , rail-mounted crane and mobile crane. This is to enable to compare the pros and cons of the alternative method in comparison to the established switch exchange methods.
The alternative method is also, along with the other switch exchange methods, tested against two real projects, the rebuilding of the meeting railyards Kaisepakte and Rensjön, with the intention to verify the study’s theoretically generated demand profiles.
The study shows that the overall premise of using an alternative transmission shift method is based on the ability of the contractor to plan and prepare for using the method. Projects based on the swedish transport administration regulations and standards must create a good enough opportunity for the contractor to plan and prepare for the method. Which can be created by:
• Continuity and sustainability of the client • Clearer quality requirements
• Increased cooperation between client, contractor and construction planner • Focus on planning
The study of comparative analyzes also show that the switch exchange project have a tendency to change and comes with a high level of complexity, which makes it very difficult to argue that a single switch exchange method is fitted to meet the demands of all types of projects. Clear however is that the methods complement each other in regards to being able to master each other's weaknesses. The exception is the alternate switch exchange method and mobile cranes which impose similar requirements on the projects. Which could lead to the alternative method could be able to acquire the mobile cranes place as switch exchange method.
The alternate switch exchange method's most obvious drawbacks are associated with: • Changes in the length of the switch parts
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
1 INLEDNING 1
1.1 BAKGRUND TILL STUDIEN 1
1.1.1 HÅLLBARHET 2
1.2 VÄXLAR OCH VÄXELBYTEN I SVERIGE 2
1.2.1 ALLMÄNT 2
1.2.2 SPÅRVÄXLAR 3
1.2.3 UTVECKLINGEN INOM TRAFIKVERKET 3
1.3 SYFTE OCH MÅLSÄTTNING 6
1.4 FORSKNINGSFRÅGOR 6
1.5 AVGRÄNSNINGAR 6
1.6 FÖRFATTARENS BAKGRUND OCH STUDIENS FÖRUTSÄTTNINGAR 7
1.7 DISPOSITION 8
2 TEORI 10
2.1 VÄXELBYTESMETODER 10
2.1.1 KRANAR I SPÅRMILJÖ 10
2.1.1.1 Bakgrund till kranar i spårmiljö 10
2.1.2 MOBILKRAN 11
2.1.2.1 Transport och manövrerbarhet 11
2.1.3 PORTALKRAN 12
2.1.3.1 Manövrerbarhet och Lastkapacitet 12
2.1.4 SPÅRGÅENDE KRAN 13
2.1.4.1 Manövrerbarhet och Lastkapacitet 13
2.2 ASPEKTER SOM PÅVERKAR VÄXELBYTET 14
2.2.1 TRAFIKVERKETS STYRANDE KRAV 14
2.2.1.1 Styrande krav vid upphandling 15
2.2.1.2 Styrande krav vid transport och hantering 16
2.2.2 ASPEKTER FÖRE, UNDER OCH EFTER LYFT AV SPÅRVÄXEL 16
2.2.2.1 Före lyft av ny växel 17
2.2.2.2 Lyft av ny växel 17
2.2.2.3 Efter lyft av ny växel 18
2.2.3 SAMMANFATTNING AV DE ASPEKTER SOM PÅVERKAR VALET AV VÄXELBYTESMETOD 18
3.6 VALIDITET OCH RELIABILITET 26
4 FALLSTUDIE 27
4.1 RENSJÖN OCH KAISEPAKTE 27
4.1.1 UPPHANDLING 27 4.1.2 PROJEKTBESKRIVNING –KAISEPAKTE 28 4.1.2.1 Projektomfattning 28 4.1.2.2 Förutsättningar 28 4.1.2.3 Växelbyte – Kaisepakte 29 4.1.3 PROJEKTBESKRIVNING –RENSJÖN 32 4.1.3.1 Projektomfattning 32 4.1.3.2 Förutsättningar 32 4.1.4 VÄXELBYTE –RENSJÖN 33
5 FRAMTAGANDE AV ALTERNATIV VÄXELBYTESMETOD 37
5.1 METODEN 37
5.2 STUDERADE SPÅRVÄXELTYPER 39
5.3 VAL AV MASKIN 39
5.4 DEN ALTERNATIVA METODENS EGENSKAPER 40
5.5 ALTERNATIV METOD FÖR ANALYS 40
6 ANALYS 43
6.1 JÄMFÖRANDE ANALYS FÖR KAISEPAKTE 43
6.2 JÄMFÖRANDE ANALYS FÖR RENSJÖN 43
7 DISKUSSION 44 8 FORTSATT FORSKNING 47 9 REFERENSER 48 9.1 SKRIFTLIG LITTERATUR 48 9.2 ELEKTRONISKA KÄLLOR 49 9.3 BYGGHANDLINGAR 51 9.4 RITNINGAR 51
9.5 RESPONDENT- OCH FÖRETAGSKÄLLOR 51
9.6 BILDKÄLLOR 51
BILAGA 1 - FRÅGESTÄLLNINGAR OCH ANTAGANDEN KRING VÄXELBYTESMETODEN 1
URVALSPROCESSEN 1
DETALJSTUDIER AV AVGRÄNSAT URVAL 3
ANALYS OCH SLUTSATSER KRING VÄGTRANSPORTER AV STORA ANLÄGGNINGSMASKINER 4
LYFTKAPACITET OCH RÄCKVIDD 4
JÄMFÖRANDE ANALYS 5
SLUTSATSER OCH KOMMENTERAR UTIFRÅN LYFTKAPACITET OCH RÄCKVIDD 6
BILAGA 3 – URVAL AV STUDERADE VÄXELTYPER 1
URVALSFAKTORER 2
URVALSPRÖVNING OCH SLUTLIGT VAL 3
BILAGA 4 – INDATA FRÅN FFU 1
BILAGA 5 – JÄMFÖRELSE MELLAN PROJEKT OCH ÅBEROPADE NORMER 1
BILAGA 6 ANALYS AV GENOMFÖRANDEBESKRIVNINGENS BETYDELSE 1
BILAGA 7 – SPÅRPLANER 1
BILAGA 8 – ANALYSBILAGOR 1
BILAGA 8.1-KAISEPAKTE 1
BILAGA 8.2-RENSJÖN 1
BILAGA 8.3-DEN ALTERNATIVA METODEN 2
BILAGA 8.4-MOBILKRAN 5
BILAGA 8.5-SPÅRGÅENDE KRAN 8
BILAGA 8.6-PORTALKRAN 11
BILAGA 9 - INTERVJUSAMMANSTÄLLNINGAR 1
BILAGA 9.1-SAMTAL KRING TRAFIKVERKETS PRODUKTIVITETSPROGRAM 1
BILAGA 9.2-SAMTAL KRING MOBILKRANAR 2
Begrepp och förkortningar
Begrepp
Anläggningsmaskiner – Avser i denna rapport huvudsakligen maskiner för schaktnings- och
fyllningsarbeten t.ex. hjullastare, grävmaskiner, anläggningsbilar (lastbilar) och vältar.
A-skydd – Skyddsform vid arbete i spårmiljö som bland annat begränsar och/eller förhindrar
spårfordon att röra sig på den skyddade sträckan. A-skydd är en av de vanligare skyddsformerna.
Banklass – Indelning av sträcka utifrån trafikmängd. Vilket sker i 8 olika klasser, (1 = lite trafik, 7 =
mycket trafik, 8 = bangårdar).
BAX – Mätetal i längdstorhet, oftast angiven i millimeter. BAX-värdet anger avstånd i sidoläge från
projekterat läge och förekommer oftast vid mätning av vanligt spår eller växel.
BAXA – att BAXA innebär att justera, vanligen spår eller växel, i sida för att erhålla rätt läge i
förhållande till projekterat eller verkligt förhållande i spåret. Slutlig justering innan trafikering av spår sker av spårriktare. Vid spårbygge kan däremot baxning ske med hjälp av maskin (t.ex. kran eller grävmaskin) men också för hand med spett och domkrafter. Metoden används vid byggande för att erhålla ett spårläge som möjliggör skarvning av olika spårspann. Möjligheterna att utföra baxning avgörs i huvudsak av vilka maskiner som finns tillgängliga i kombination med i vilken omfattning spåret är makadamiserat. Fullständigt makadamiserat spår kan vara svårt att justera till och med en entreprenadmaskin.
BEST – Ban, El, Signal och Tele. Beskriver vilka järnvägsteknikområden som entreprenaden omfattar. Disptid – Kort för disponibel tid. Avser den tid som finns tillgänglig för arbete i trafikerad spårmiljö då
spåret också är i någon skyddsform, t.ex. A-skydd.
Prefabricerad spårväxel – Avser spårväxel som tillverkas i fabriksmiljö av spårväxelleverantören.
Växeln levereras sedan i lämpliga delar till byggarbetsplatsen för slutligt montage.
Påbyggnadsdel – Även ”bakparti”. Utgör per definition inte en av växeldelarna men är mycket viktig
då denna del skapar en övergång mellan växeln och det vanliga spåret.
QBX-vagn – Term för vagn avsedd för transport och utläggning av ballastmaterial. Vagnen är
öppningsbar i botten och förekommer med eller utan bandmatning.
Repspår – Spår för reparationer av lok och vagnar. Spåret ligger ofta i direkt anslutning och samma
nivå som en planyta vilket möjliggör god framkomlighet för personal och reparationsfordon.
Riskbedömning – Enligt Trafikverkskrav preciserade i TDOK 2013/0289 (tidigare BVF 923) skall allt
arbete i spårmiljö riskbedömas.
Traditionella spårväxelbytesmetoder – Avser i denna studie nyttjandet av portalkran, mobilkran
eller spårgående kran för att lyfta spårväxlar.
Växelläge – Platsen i spåret där växeldelarna skall placeras och monteras ihop till en fungerande
enhet.
Förkortningar
AF – Administrativa Föreskrifter BAP – Banarbetbetsplanering AHSP – Avvikande HuvudSPår
AMA – Allmän Material och Arbetsbeskrivning BKS – Bakre korsningsskarv
EVR – Enkel Växel med Rörlig korsningsspets FFU – Förfrågningsunderlag
FSK – Främre korsningsskarv KF – Kompletterande Föreskrifter
KPE – Kaisepakte (driftplats på bandel 111) KTL – Kontaktledning
MBEST – Som BEST fast inkluderar då också Markarbeten. NHSP – Normal HuvudSPår
PIA – Produktivitets- och Innovationsutveckling i Anläggningsbranschen RSN – Rensjön (driftplats på bandel 111)
RÖK – Räl Överkant
STAX – Avser största tillåtna statiska axellast STH – Största Tillåtna Hastighet
TSM – Tillsyningsman
1 Inledning
1.1 Bakgrund till studien
I det svenska järnvägsnätet finns idag mellan tolv och tretton tusen spårväxlar, (Blomqvist, 2013). Trafikverket ansvarar för den svenska järnvägen och anlitar entreprenörer för att årligen byta cirka 100-200 växlar, (Trafikverket, 2013a; 2014a). Att byta ut växlar är ett kostsamt ingrepp, speciellt i trafikerat spår. Utbytet sker som en del i att modernisera äldre växlar samt på grund av slitage med det bakomliggande motivet att minska risken för olyckor och tekniska störningar i person- och godstrafiken. För att kunna byta växlar används långa och noga planerade disptider. Detta till trots så är arbetet intensivt och kräver omfattande och kvalificerade personal- och maskinresurser.
Växelbyten bygger i mångt och mycket på likartade principer men där ändå varje projekt skapar egna förutsättningar som kommer påverka hur planerings- och utförandeprocessen utformas. En central del i denna process är själva lyftet av befintlig och ny växel, fler än en växel kan bytas ut vid ett och samma tillfälle. Detta kommer sig bland annat av själva växellyftets avancerade karaktär som i sig kan härröras till växlarnas stora egentyngd och geometriska utformning, (Sundquist, 2003).Dessa
egenskaper medför att förutsättningarna för växellyftet måste vara tydliggjorda i god tid i förväg. Att en noggrann planering utförts är en förutsättning för att ett lyckat resultat ska kunna nås.
Hos Trafikverket ligger investeringskostnaden för en spårväxel på 3-4 MSEK varav
entreprenadkostnaden motsvarar cirka 80 % av den totala projektkostnaden, (Trafikverket, 2013a). Trafikverket uppskattar att kostnadsfördelningen hos entreprenören är: maskiner 20-30%, arbete 30-40%, material 30-40% samt att vinstmarginalen för arbetet är mellan 0-10%. De vanligast
förekommande metoderna bygger på användandet av mobilkran, bandgående portalkran, t.ex. Desec eller Ameca, se Bild 1, eller spårgående lyftkran, t.ex. Kirowkran, se Bild 2. I entreprenaden utgör alltså dessa kranar tillsammans med övriga erforderliga anläggningsmaskiner en förhållandevis stor kostnadspost.
I mindre utsträckning används även andra växelbytesmetoder, t.ex. där enbart hjullastare och/eller grävmaskiner utför lyftet med hjälp av t.ex. vanliga lyftkättingar, se Bild 3. Varför denna metod inte förespråkas är bl.a. kopplat till maskinernas oförmåga att säkert kunna lyfta växeldelar utan att skada dem, vilket beställaren i de flesta fall kräver. Undantagsfall kan t.ex. vara när växlar ska rivas utan återanvändning. En del av de höga kostnaderna för ett växelbyte i trafikerat spår kan därmed sammankopplas till maskinresurserna som fodras för att utföra de tunga lyften. Troliga orsaker till detta återfinns bl.a. i höga investeringskostnader för maskinerna, få lyft per maskin och år, marknadens konkurrenssituation, (Trafikverket, 2014c).
Betraktas växelbytet ur entreprenörens synvinkel är det intressant att utveckla processen för att kunna utföra denna typ av arbeten med minskade kostnader och samtidigt vidhålla kvalitén på arbetet. En annan viktig aspekt är att minska entreprenörens risktagande som jämfört med aktivitetens omfattning inte kan anses försvarbar mot den blygsamma vinstmarginalen.
Samtliga metoder har nackdelar men genomgående för mobilkranar, portalkranar och spårgående kranar är ensidigheten och den höga kostnadssidan. Med metodernas ensidighet menas att
Ett tänkbart scenario är att använda en alternativ metod som bygger på att kraftfulla hjullastare eller grävmaskiner utför växelbytet. Detta skulle då ske tillsammans med en för ändamålet anpassad lastfördelande balk vilken maskinerna lyfter upp växeln med. Balkens syfte skulle då vara att fördela lyftpunkter över växeln och därmed möjliggöra ett kvalitetsmässigt godkänt lyft, vilket idag inte är fullt ut möjligt med samma maskiner, utan balk.
Denna specifika metod har emellertid bara använts i mindre omfattning och kunskaperna kring metoden och dess egenskaper är tämligen odokumenterade. Ur detta perspektiv uppkommer en frågeställning för när hjullastare/grävmaskinsmetoden skulle kunna användas som ett supplement till de sedvanliga växelbytesmetoderna.
1.1.1 Hållbarhet
En annan intressant synvinkel är kring järnvägens hållbarhet. Argumentet om järnvägens
miljövänlighet och hållbarhet framkommer frekvent i den allmänna debatten. Trots att järnvägen de facto anses vara en hållbar transport tack vare att miljöpåverkan framhålls som låg under driften så kan järnvägen mycket väl förbättra sin förutsättningar som hållbar transport genom förbättringar vid byggandet av densamma.
För att skapa framtidens hållbara transporter, där järnvägen spelar en roll måste järnvägen som kommunikationsmedel förbättras. Dagens järnväg karaktäriseras oundvikligen som opålitlig av konsumenterna på grund av förseningar och avbrott. Ur studiens perspektiv så kan förseningarna kopplas till fel och reparationer av de skador som uppstår i spårväxlar. Det är därför speciellt intressant att beakta hur spårväxelbyten kan bidra till hållbarare transporter. Ökad hållbarhet kan skapas genom att vid upprättandet av järnväg verka för att kvalitén på järnvägen upprätthålls och förbättras. Kan framtida byggmetoder erbjuda en produkt som håller bättre för slitaget så skapas också bättre förutsättningar för en attraktiv produkt för konsumenterna när de väljer
transportmedel, oavsett om det är för gods- eller persontrafik.
Spårväxelbyten är intressanta att studera inte bara sett till mängden som utförs men också sett till tiden som krävs för arbetet skapar långa avbrott. Trots att dessa är förplanerade och konsumenterna vet om att avbrotten uppstår så kan det inte vara fördelaktigt att inneha ett transportmedel som, ur konsumentens perspektiv, med slumpmässiga intervall inte är tillgänglig och andra transportmedel måste väljs. Ska järnvägen kunna verka som ett hållbart transportmedel måste flera pusselbitar beaktas och där spårväxelbytet är en av dem.
1.2 Växlar och Växelbyten i Sverige
1.2.1 Allmänt
Trafikverket investerar årligen cirka 600 MSEK direkt kopplat till växelbyten,
driftsäkerheten. Upphandlingarna av spårväxelbyten tros öka för att motverka denna utveckling, (Trafikverket, 2013a).
1.2.2 Spårväxlar
Bland Trafikverkets cirka 12000 spårväxlar finns idag en uppsjö av olika spårväxeltyper. Många av dessa är under avveckling och byts successivt mot moderna växeltyper. För att administrera
underhåll och nybyggande av spårväxlar indelas växeltyperna i olika sortiment: standardsortimentet, sortiment förvaltning och sortiment avveckling. (BVS 1523.002).
Standardsortimentet utgörs av de växeltyper som primärt skall användas vid nybyggande och utbyte av befintliga växlar. Växlarna inom detta sortiment nytillverkas i sin helhet. Sortiment förvaltning utgör den största andelen växlar men förses bara med reservdelar för underhåll. Sortiment avveckling utgör spårväxlar som saknar reservdelsförsörjning och som allteftersom byggs bort mot växlar ur standardsortimentet. (BVS 1523.002).
I ett led att minska livscykelkostnaderna, öka driftsäkerheten och öka underhållsmässigheten för spåranläggningen har Trafikverket beslutat att revidera befintliga sortiment baserat på den nya spårväxelstandarden E60. (TRV 2013/7058, 2013). Beslutet innebär bland annat att den nya standarden enbart finns i utförande med betongsliprar samt att antalet tillgängliga växeltyper i sortimentet begränsats och anpassats mot de typer som är vanliga hos andra infrastrukturförvaltare, (TDOK 2013/7058, 2013).
Tillgängligt standardsortiment preciseras i Trafikverkets standard BVS 1523.002 där också framtida E60 spårväxelstandardsortiment presenteras för att möjliggöra projektering enligt denna standard. Denna standard kommer under 2014 att uppdateras i enlighet med beslutet Trafikverkets framtida
spårväxelsortiment, (TRV 2013/7058, 2013).
1.2.3 Utvecklingen inom Trafikverket
Trafikverket har genom projektet PIA (Produktivitets- och innovationsutveckling i
anläggningsbranschen) satt fokus på att utveckla hur myndigheten arbetar med en rad olika produktgrupper däribland spårväxlar. Som ett resultat av projektet har Trafikverket utvecklat nya arbetssätt och riktlinjer. Ett konkret resultat är att myndigheten sedan 2013 samordnar samtliga växelbyten nationellt i ett syfte att förbättra planeringen av när spåren kommer vara avstängda för trafik samt för att bättre kunna utnyttja marknadens maskinresurser. På sikt tror också Trafikverket att detta ska medföra tids- och kostnadseffektiviserande följdeffekter samtidigt som en god
konkurrenssituation upprätthålls. (BVS 1523.002; Trafikverket, 2013a).
Projektet har också framfört att användandet av prefabricerade spårväxlar ska öka och användas i så stor utsträckning som möjligt, (Trafikverket, 2012a; 2013a). Detta är i linje med hur utvecklingen i övriga Europa ser ut, (Esveld, 2001). Kraven på ökade trafiklaster, fler och snabbare tåg driver utveckling av spårväxlar mot allt längre och robustare konstruktioner. Detta leder till ökade krav på hur växlarna hanteras både vid ihopmonteringen och vid inlyftningen.Utveckling mot just fler prefabricerade spårväxlar är kopplat till dessa krav vilket gör det kvalitets- och produktivitetsmässigt fördelaktigt att använda fabrikstillverkade spårväxlar kontra platsbyggda, (Sundquist, 2003).
vilken har börjat användas som en tillhandahållen växelbytesmetod inom ett antal av myndighetens projekt, (Trafikverket: 2013b, 2014b). Trots det årliga underlaget av växelbyten finns troligen inte underlag för mer än en kran inom Trafikverkets organisation, (Trafikverket, 2014c). Nationell samordning ska möjliggöra nödvändig prioritering av kranens nyttjande vilket öppnar upp för alternativa växelbytesmetoder.
Bild 2 - Spårgående kran typ Kirow 1200.
1.3 Syfte och målsättning
Syftet med denna studie är att undersöka om en alternativ växelbytesmetod kan användas istället för traditionellt nyttjade metoder.
Målsättningen är att denna studie ska belysa de förutsättningarna som krävs för att en alternativ växelbytesmetod ska kunna användas vid spårväxelbyten i Sverige. Detta sker genom att studien tydliggör de aspekter som styr användandet av en alternativ metod, där särskilt
upphandlingstekniska, produktionstekniska och kvalitetsaspekter stått i fokus. Målsättningen är också att tydliggöra de skillnaderna som finns mellan studiens utvecklade metod och andra metoder. Skillnaderna definieras genom att studien inriktas på metodernas för- och nackdelar, detta sker ur entreprenörens perspektiv. Studien ska kunna utgöra ett strategiskt underlag för beslutsfattare i den järnvägsrelaterade byggprocessen.
1.4 Forskningsfrågor
Syftet och målsättningen med studien avses att tillgodoses genom att besvara följande forskningsfrågor.
Forskningsfråga 1: Vilka förutsättningar fordras för att en entreprenör ska kunna använda en
alternativ växelbytesmetod i projekt baserade på Trafikverkets styrande krav?
Forskningsfråga 2: Vilka är för- och nackdelarna med den nya metoden, och hur står sig dessa i
jämförelse med övriga metoders för- och nackdelar?
En viktig del i analysen av en ny metod är att ta ställning kring hur metoden står sig mellan konkurrerande metoder. Genom att belysa dessa är det lättare för beslutsfattare att aktivt ta ställning kring när metoden är lämplig och inte.
1.5 Avgränsningar
Denna studie bygger på förhållandena i Sverige vilket innebär att arbetet endast kommer omfatta spårväxelsbyten i Sverige. Anledningen är att varje land har olika krav och därmed också
förutsättningar för växelbytesmetodiken och detta arbete syftar till att utreda möjligheterna under svenska förhållanden. Vidare avgränsas studien genom att Malmbanan används som utgångspunkt för studien.
Det finns olika orsaker till varför växlar byts ut t.ex. rent underhållsbyte eller på grund av haveri. Denna studie fokuserar specifikt på bytet av befintlig växel mot en ny (eller återanvänd) och där den ”nya” växeln lyfts in på samma arbetsområde. Avsikten är att begränsa omfattningen på studien och därmed öka möjligheten att få en mer detaljerad syn på det specifika urvalet. I och med detta studeras inte renodlat nybyggande.
Då studien omfattar utformning av en utförandemodell för den alternativa växelbytesmetoden så måste den lastfördelande balken beaktas. Utförandemodellen kommer inte omfatta en
De ekonomiska aspekterna kring ämnet är svårbedömda bland annat eftersom växelbytesmetoderna inte är konkurrensneutrala. Slutsatser skulle få genereras utifrån marknadens åsikter och dessa skulle vara påverkade av den rådande konkurrenssituationen. En följd kring detta är att objektiva slutsatser skulle vara svåra att uppnå. Någon djupare ekonomisk analys kommer alltså inte att tas upp i denna studie.
Ett fåtal växeltyper kommer utgöra referensväxlar i studien. Valet av dessa motiveras senare i studien och avsikten är att möjliggöra mer djupgående analyser.
De växelbytesmetoder som utgör underlag för studien är utvalda i samråd med handledare och med hänsyn till studiens syfte och målsättning. Analysunderlaget för studien baseras på växelbyten som utförs med prefabricerade växeldelar liggandes på järnvägsvagn/växelvagn. Metoder som därmed inte beaktas i denna studie är t.ex. bygge på montageyta på arbetsplatsen eller direkt i växelläget (”gropen”). Med hänvisning till bristande informationsunderlag har växelbytesmetoden UVB utelämnats från studien.
Arbetsmiljörelaterade aspekter kopplade till växelbytesmetoderna kommer inte att studeras
närmare. Dessa aspekter är viktiga men bedöms inte vara tongivande för att nå studiens målsättning.
1.6 Författarens bakgrund och studiens förutsättningar
Denna studie är en del i författarens avslutande studier vid civilingenjörsprogrammet inom Väg- och Vattenbyggnad vid Luleå Tekniska Universitet. Studien är utformad och utförd i samarbete med entreprenad- och logistikföretaget BDX Företagen AB. Robert Eriksson har varit extern handledare, som vid författandet är marknadsområdeschef för BDX Företagen ABs avdelning BDX Rail. Denna avdelning utgörs av personal med bred järnvägsteknisk kompetens och med lång erfarenhet av planering och utförande av spårväxelbyten. Samarbetet har medfört att författaren fått möjlighet att föra en nära dialog med avdelningens personal kring studien, dess utformning och uppkomna
problem. Företaget utgör studiens primära intressent.
Entreprenörer, beställare och projektörer som arbetar med byte av spårväxlar längs den svenska statliga järnvägen utgör studiens huvudsakliga målgrupp. Som tidigare beskrivits så är målsättningen med denna studie att den ska kunna utgöra ett stöd i den beslutsfattande processen oavsett
beslutsfattarens position i byggprocessen.
Författarens bakgrund inom byggbranschen är i huvudsak kopplad till järnvägentreprenader. Denna bakgrund har medfört att författaren har egen erfarenhet av utförande av MBEST-arbeten.
1.7 Disposition
Kapitel 1. Inledning
Detta avsnitt presenterar bakgrunden till denna studie och avser att ge läsaren en förståelse för vilken utgångspunkt som används. Avsnittet presenterar utöver forskningens bakgrund även författarens bakgrund och övriga mer praktiska förutsättningar till studien.
Syftet och målsättningen följer vid och är en naturlig förlängning av bakgrundens resonemang och ligger sedan till grund för studiens forskningsfrågor. Avgränsningar presenteras för att tydliggöra ramarna för studien.
Avslutningsvis hittar ni detta dispositionsavsnitt.
Kapitel 2. Teori
Det teoretiska avsnittet presenterar grunderna för hur växelbyten sker idag. Avsnittet beskriver befintliga växelbytesmetoder och de aspekter som styr hur växelbyten utformas och genomförs. Teorin beskriver genom dessa aspekter vad som är av vikt för entreprenören att beakta ur ett generellt perspektiv vid implementeringen av en alternativ växelbytesmetod.
Det teoretiska avsnittet grundar sig i utförda litteraturstudier inom ämnesområdet. De litterära källorna kompletteras med författarens erfarenheter och där en intressegrupp har stått för kompletterande information och verifiering av presenterade teorier.
Kapitel 3. Metod
Detta kapitel syftar till att presentera hur studien har bedrivits och där också den bakomliggande forskningsmetodiken klargörs och löpande diskuteras.
Kapitel 4. Fallstudie
Detta kapitel avser att beskriva de två referensobjekten Rensjön och Kaisepakte. Projektens omfattning och förutsättningar tydliggörs. Särskild tonvikt ligger på de växelbyten som projekten innefattat. Dessa beskrivningar utgör en vital informationskälla för den analytiska jämförelsen mellan de olika växelbytesmetoderna. För att möjliggöra nyanserade analyser har projektens likheter och olikheter tydliggjorts.
Kapitel 5. Framtagande av alternativ växelbytesmetod
Utifrån detta avsnitt presenteras framtagandet av den teoretiska modell som utgör den nya
alternativa växelbytesmetoden som studien avser att utveckla och jämföra mot andra modeller samt mot referensobjekten.
Kapitel 6. Analys
I detta avsnitt presenteras jämförande analyser som har sin grund i de krav som både
Kapitel 7. Diskussion
Här besvaras studiens forskningsfrågor och resonemang förs kring vad utfallet kan leda till och ha för konsekvenser.
Kapitel 8. Fortsatt forskning
Med utgångspunkt från studiens slutsatser presenteras möjliga vägar för fortsatt forskning inom området.
Kapitel 9. Referenser
Samtliga nyttjade referenser uppdelade utifrån typ.
Bilagor 1-9
2 Teori
2.1 Växelbytesmetoder
Hur ett växelbyte ska utföras bygger på en samlad bedömning utifrån varje projekts förutsättningar. Nedan presenteras några av de faktorer som styr urvalsprocessen av växelbytesmetod.
Projektets utformning (tid, växeltyp, mm.)
Beställarens krav (kvalitetskrav, mm.)
Platsens beskaffenhet (de praktiska förutsättningarna)
Entreprenörens egna önskemål (tillgängliga metoder, erfarenhet, arbetsflöde, mm.)
Gemensamt för alla växelbytesmetoder är att de i praktiken måste utgå från hur de ska transportera växeldelarna till sitt slutliga läge i spåret. Därför brukar man traditionellt sett utgå från var växeln byggs samman till en hel växel.
Direkt i spåret (in situ)
På sidan av spåret (montageyta)
I fabrik (prefabricering)
Byggs växeln direkt i spåret krävs inte någon kranresurs då de enskilda komponenternas egenvikt är tillräckligt låg för att en vanlig anläggningsmaskin skulle kunna lyfta dessa. Tillverkas däremot växeln på montageyta invid spåret, eller om en prefabricerad växel tillfällig förvaras invid spåret, måste metod väljas som klarar av både det tunga lyftet men också att transportera lasten. Här skiljer man på om växeldelarna finns på upplag i direkt anslutning till växelläget eller om upplaget är på ett större avstånd från växelläget. Slutligen finns alternativet att växeldelarna ska transporteras ifrån växelvagn till det tilltänkta växelläget. Denna metod påverkas av var uppställningsplatsen för vagnarna är i förhållande till växelläget. (Kirow, 2014c).
2.1.1 Kranar i spårmiljö
Växelbytesmetoderna inom denna studie kretsar kring vilken typ av kran som används för att utföra lyftandet och transporterandet av växeldelarna på arbetsplatsen. För att kunna ge en bild över hur egenskaperna skiljer sig mellan metoderna så bryts metoderna ner i följande beståndsdelar, vilka till stor del utgår från metodernas kranar.
Manövrerbarhet & Lyftkapacitet
Transport inom samt till/från arbetsplatsen
2.1.1.1 Bakgrund till kranar i spårmiljö
Utvecklingen inom järnvägen har genom seklet gått mot robustare och tyngre järnvägskomponenter. I Sverige har detta bland annat blivit tydligt genom övergång från trä- till betongsliprar och genom successiv ökning av rälens egentyngd. (Andersson, E. & Berg, M., 2001). De senaste decennierna har också järnvägens utveckling gått mot en ökad industrialisering av byggandet. För spårväxlarna har detta blivit tydligt genom övergång från platsbygge till prefabricering i fabrik och genom att
prefabriceringen sker i allt större moduler. Denna utveckling har också påverkat kranarna avsedda för järnvägsmiljö genom att kraven på dess lyftkapacitet successivt ökat. (Kirow, 2014a).
där snabba växelbyten är önskvärt. Växelbyten i glesbygdsområden kan däremot istället
karaktäriseras av svåra logistiska förutsättningar. De vitt skilda egenskaperna hos varje växelbyte har därigenom drivit utvecklingen mot att kranarna inte bara måste ha tillräcklig lyftkapacitet utan också måste kunna behärska miljön som spåret befinner sig i.
2.1.2 Mobilkran
Mobilkranen är en mångsidig maskinresurs som är vanligt förekommande inom byggsektorn, se Bild 4. Kranens konstruktion är vanligtvis baserad på användandet av en hydraulisk och teleskopisk lyftbom eller vajerstyrd fackverksbom. Mobilkranar kan uppdelas utifrån bandburna eller hjulburna enheter där de hjulburna är det vanligare utförandet på den svenska marknaden, (Havator, 2014).
2.1.2.1 Transport och manövrerbarhet
Transporten av mobilkranar till och från arbetsplatsen styrs av storleken på kranen samt om denna är hjulburen eller bandburen. Trailer används vid transport av bandburna kranar. Hjulburna kranar framför sig själva men måste särskilt beakta gällande regler för transport på allmän väg. Beroende på mobilkranstyp ställs olika krav på tillgängligheten kring växelläget. Hjulburna mobilkranar kräver en tillfartsväg fram till varje växelläge, (Havator, 2014). Bandburna mobilkranar kan istället larva sig fram till uppställningsplatsen men ställer då krav på god bärighet, sank- eller myrmark är exempelvis att betrakta som svårtillgängliga även för dessa kranar. Bandburna kranar ställer krav på god jämnhet på uppställningsytan för att lyftet ska bli säkert. De hjulburna maskinerna kan i högre grad kompensera för ett ojämnt underlag med hjälp av stödbenen, men är då fixerade till denna uppställningsplats. Däremot bör det poängteras att oavsett kranmodell så krävs en ordentligt anlagd uppställningsplats för kranen. Speciellt markens bärighet och uppställningsytans hårdhet bör beaktas. Stödbenen får inte sjunka ner i marken vid lyftet och på så sätt äventyra säkerheten vid lyftet. (Havator, 2014). Förfarandet vid lyft av spårväxeldelar med mobilkran utgår i första hand från en fast
maskinuppställning där kranen nyttjar att den kan rotera runt sin egen axel. Tillgänglig
uppställningsyta bör i utredningsfasen vara minst tio gång tio meter, (Havator, 2014). På grund av kranens utformning så måste kontaktledningen, i förekommande fall, läggas undan innan lyftning kan ske. Omgärdas växelläget eller uppställningsytan för växelvagnarna av kontaktledningsbryggor kan detta vara omöjligt eller mycket svårt. Lasten fästs i kranens krok genom användandet av en
Bild 4 - Hjulburen mobilkran. Scottmss, (2006).
2.1.3 Portalkran
Portalkranar har förekommit en längre tid i Sverige och har traditionellt varit en av de vanligare växelbytesmetoderna som används. De maskiner som används idag återfinns huvudsakligen hos några av de större järnvägsentreprenörerna, vilka har nog stora ordervolymer för att kunna drifta maskinerna. (BDX, 2013).
Portalkranar som konstruktion bygger på att kranen omfamnar växeldelen, se Bild 1. Genom att justera kranens storlek i både bredd och längd kan kranen anpassa sig till många olika växeltyper och till varje enskild del hos växeln, från smalt tungparti till brett korsningsparti, (Kirow, 2014b). De mest framträdande tillverkarna som förekommer på den svenska marknaden är Kirow, genom
sammanslagning med Desec, och Ameca, varvid dessa tillverkares portalkranar kommer att används som referenser för att beskriva portalkranarnas egenskaper.
2.1.3.1 Manövrerbarhet och Lastkapacitet
stödben som möjliggör att maskinen kan hålla sig stående med hjälp av både larvbanden och stödbenen. Vilket i sin tur resulterar i att kranen kan sidoförflytta sig förbi hinder. Stödbenen möjliggör också att larvbanden kan roteras hängandes i luften, rotation i makadam innebär att banden gräver ner sig. Transport över järnvägsspår möjliggörs genom att tillfälligt makadamisera en ram över spåren alternativt genom att nyttja robusta trälemmar så att larvbanden inte fastnar i räl eller sliprarna. Kranen arbetar hela tiden under kontaktledningen varför denna inte behöver läggas undan innan växelbytet kan påbörjas. (Kirow, 2014b).
Lyftkapaciteten hos portalkranar varierar mellan 36 till 55 ton hos en ensam maskin. I förekommande fall kan maskiner tandemköras vilket därmed ökar lyftkapaciteten ungefär motsvarande summan av de individuella maskinernas lyftkapacitet. (Kirow, 2014b; Ameca, 2014a).
Arbetet kontrolleras av en ensam operatör som via radiokontroll reglerar samtliga funktioner. Funktionerna kan också regleras via ett backupsystem på kranen där en reservmotor verkar för att upprätthålla funktionerna genom hela växelbytet. (Kirow, 2014b).
2.1.4 Spårgående kran
Alla modeller av spårgående kranar bygger på de grundläggande uppgifterna att både kunna lyfta och transportera tung last i spårmiljö, se Bild 2. Eftersom byggandet av järnväg inkluderar mer än bara växelbyggande så finns en marknad för kranar som kan utföra fler uppgifter än bara lyfta växlar, t.ex. bygga vanligt spår och bärga urspårade fordon. De spårgående kranarna har därför utvecklats till att kunna transportera hängande last, manövrera denna förbi hinder, t.ex. stolpar, samtidigt som kontaktledningen befinner sig opåverkad ovanför, (Kirow, 2014a). Men varje modell är anpassad för specifika uppgifter, med andra ord, det finns tydliga samband mellan kranarnas utformning och dess uppgifter, ju större kran desto fler uppgifter kan, i regel, utföras.
De spårgående kranar som är av intresse för denna studie måste ha tillräcklig lyftkraft för att bära prefabricerade växeldelar vilket reducerar tillgängligt urval till enbart de kraftigare modellerna. För att belysa de egenskaper denna krankategori har, används modeller som tillverkas av Kirow Leipzig AG. Valet grundar sig bland annat på att Kirow är den marknadsledande aktören och på att deras kranmodell används i Sverige. Hädanefter åsyftar ”Spårgående kranar” alltid till denna krankategori och de egenskaper som presenteras kan härröras till de vilka Kirowmodellerna Taskmaster 810 till och med 1600 (UIC) besitter. (Kirow, 2014a; 2014d).
Spårgående kranar av presenterad typ är till skillnad från portalkranarna en relativ ny bekantskap för den svenska järnvägen men har på början av 2010-talet blivit en allt mer nyttjad resurs.
Huvudsakligen genom att Trafikverket upphandlat en spårgående kran i syfte att nyttja denna i sina kommande projekt, (Trafikverket, 2012a). I Europa är däremot spårgående kranar vanliga och den internationella marknaden för dessa kranar är på tillväxt, (Cranes Today, 2010; 2012).
2.1.4.1 Manövrerbarhet och Lastkapacitet
Den spårgående kranen manövrerar lasten med hjälp av sin teleskopiska lyftbom. För lyft av
växeldelar används en lastfördelande balk där lasten fästs via speciella tvärgående balkar eller direkt till balken med hjälp av nylonbaserad lyftstroppar. Dessa sätt att lyfta växeldelen medför att
last och vridförmågan på tornet möjliggör att lasten kan manövreras förbi hinder, t.ex. stolpar. Vissa spårgående kranar har också möjlighet att låsa positionen på motvikten samtidigt som lyftbommen vrids vilket gör manövrerbarheten än större i trånga spårmiljöer. I spårpartier med rälsförhöjning kompenserar kranens boggi detta vilket möjliggör lyft. Lastkapaciteten är mellan 50-160 ton. Stödben kan också fällas ut för att kompensera för speciellt komplicerade och påfrestande lyft. (Kirow, 2014a; 2014b).
2.2 Aspekter som påverkar växelbytet
Växelbytet i sig karaktäriseras av en stor arbetsinsats på kort tid där komponenter måste bli
installerade och justerade med hög noggrannhet. Detta gör växelbytet till ett av de mer avancerade momenten i en järnvägsentreprenad. Som en följ av detta kräver jobbet en väl genomtänkt planering och inte minst en arbetsmetodik som är anpassad för det specifika växelbytesprojektet.
Utifrån projektet påverkas valet av växelbytesmetod av olika aspekter. I denna studie ligger fokus på produktionstekniska, upphandlingstekniska och kvalitetsaspekter. Dessa aspekter kan i sin tur kopplas till en rad olika styrande och vägledande krav eller önskemål. Kommande kapitel avser att belysa några av dessa aspekter mer ingående.
2.2.1 Trafikverkets styrande krav
Detta avsnitt avser att anknyta till de aspekter som påverkar växelbytet genom att beskriva de styrande och vägledande krav som är upprättade av Trafikverket. Alla järnvägsprojekt som myndigheten bedriver bygger på gemensamma föreskrifter, standarder, rekommendationer, etc. Dessa krav åberopas i förfrågningsunderlaget genom referens till Trafikverkets styrande och vägledande dokument, benämnda TDOK, eller till f.d. Banverkets motsvarande dokument vilka benämns BVF, BVH, BVS, m.fl.
För projekt som inkluderar byggande med ny och begagnad spårväxel har Trafikverket flertalet styrande och vägledande dokument. Dessa blir ur entreprenörens synvinkel styrande under både upphandlingsfasen och under själva entreprenaden. Hur entreprenören uppfyllt dessa krav blir därmed också föremål för granskning vid uppkomst av exempelvis kvalitetsbrister i slutprodukten. Trafikverket utgår från sin myndighetsroll och ska därför verka för att undvika förseningar för gods- och persontrafiken. Växelbyten medför avstängningar av spåren vilket påverkar trafikanterna t.ex. genom inställda avgångar. Misslyckade eller försenade växelbyten påverkar dessutom trafikanterna än mer och bidrar till dåligt förtroende för järnvägen som kommunikationsmedel. Trafikverket vill också erhålla en slutprodukt som håller absolut högsta kvalitet då de lever med de försenings- och underhållskostnader som uppstår när fel i växlar uppstår som i sin tur kan uppstått på grund av bristande kvalité i växelbytet.
Tidigare var Banverket (numera Trafikverket) både den upphandlande och utförande aktören men efter avregleringen av marknaden upphandlas jobben i offentlig upphandling. Detta har lett till att kraven ökat på Trafikverket att precisera vilken kvalité som entreprenören ska leverera och
entreprenören i sin tur måste åta sig att kunna verifiera utfallet av producerat arbete. Detta är idag svårt att göra på ett tillfredställande sätt bland annat eftersom resultatet av ett bristande
kontrollera vilken kvalité som levererats. Istället måste myndigheten lägga tonvikt på hela produktionskedjan från inledande tillverkning till färdig produkt i spår. (Sundquist, 2003).
2.2.1.1 Styrande krav vid upphandling
De krav Trafikverket ålägger den anbudslämnande entreprenören tar sin form på olika sätt i anbudet. Nedan följer de mest tongivande formerna som involverar projektets produktionskoder (AMA-koder)
2.2.1.1.1 Allmän material- och arbetsbeskrivning (AMA)
Trafikverkets upphandlingar av entreprenader bygger på användandet av Svensk Byggtjänsts Allmän
Material- och Arbetsbeskrivning (AMA) där speciellt AMA Allmänna Föreskrifter (AF) och AMA Anläggning är viktiga i för utformningen av förfrågningsunderlaget och senare bygghandlingen. I
upphandlingen får dessa en viktig roll för hur en alternativ växelbytesmetod ska kunna inkluderas i ett projekt.
AMA Anläggning används som referensverk för upprättandet av beskrivningen för hur arbetet inom
projektet ska bedrivas, Svensk byggtjänst (2011a). Lämpliga justeringar utförs av projektören mot Trafikverkets egna krav och projektets unika förutsättningar. Detta tar sin slutliga form i
förfrågningsunderlaget som Tekniska Beskrivningar (TB) och Mängdförteckningar (MF). Under varje arbetsbeskrivning (kod) i Tekniska Beskrivningen finns utrymme att referera till de styrande och vägledande handlingar som myndigheten själv utvecklat, se avsnitt. Denna studie anknyter till AMA
Anläggning 10, Svensk byggtjänst (2011a).
I de Allmänna Föreskrifterna (AF) deklareras de grundläggande ramarna för upphandlingen däribland villkoren för Genomförandebeskrivningen. Likt AMA Anläggning så utgör AMA AF ett referensverk för upprättandet av projektets egna styrande handlingar. Denna studie anknyter till AMA AF 12, Svensk byggtjänst (2012).
Som stöd vid upprättandet av tekniska beskrivningar finns också Råd och Anvisningar till AMA
Anläggning 10, kallad RA Anläggning 10. Detta referensverk fungerar som ett hjälpmedel vid
projekteringen och ger värdefulla tips på vad projektören bör överväga att inkludera i varje AMA-kod.
2.2.1.1.2 Styrande krav med koppling till AMA
Referensverket AMA Anläggning 10 ger själv inga indikatorer på styrande krav kopplat till växelbyten. Däremot ger RA Anläggning 10 råden att den tekniska beskrivningen under kod DFC (Växlar och Spårkorsningar) ska inkludera krav på läggningsmetod, transportsätt samt att specificera särskilda utförandekrav. Där rekommenderas transporten att kopplas till BVF 527.21, denna föreskrift är idag slopad och ersatt med BVS 1523.020.
Studier av fem förfrågningsunderlag för BEST-arbeten på Malmbanan, där en och samma projektör har tagit fram handlingarna, visar på användning av i huvudsak samma styrande
Trafikverksföreskrifter, se Bilaga 4.
Vid upphandling av järnvägsentreprenader tenderar Trafikverket kräva att entreprenören skall inlämna en genomförandebeskrivning för projektet. Detta sker genom att i AF-delen deklarera anbudets innehåll där genomförandebeskrivningen efterfrågas av anbudslämnaren. Denna
mervärdesgrunder, se Bilaga 6. Bedömt mervärde värdesätts och entreprenörens lämnade anbudssumma reduceras inför den slutliga jämförelsen mellan anbudsgivarna.
2.2.1.2 Styrande krav vid transport och hantering
När nya spårväxlar ska läggas så föreskriver Trafikverket att dessa ska prefabriceras. Undantag från detta kräver speciellt ansökt dispens inom Trafikverket, (BVS 1523.020). Efterlevnaden av detta är inte undersökt och värt att notera är att prefabriceringsgraden uppskattades till 50 % i PIA, (Trafikverket, 2013a). Prefabricerade växlar ställer speciella krav vid transport och hantering då spårväxelspann utgör stora och tunga enheter, (BVS 1523.020; Typritning EVR, 2010).
BVF 1523.020 Spårväxlar, byggande och hantering föreskriver:
”Generellt gäller att spårväxeln ska hanteras, transporteras och lagras så, att den inte deformeras eller på annat sätt skadas”
”Personal som ansvarar för hantering, transport och lagring måste ha god kompetens.”
”Anpassad lyft- och transportutrustning ska användas för flyttning, lastning och lossning av
spårväxelmaterial enligt Trafikverkets krav, se vidare kap.11.1. Vid användning och hantering av all lyftutrustning ska gällande regelverk följas.”
Där kapitel 11.1 avser krav på maximal tillåten nedböjning.
Maximal tillåten böjning vid hantering av växel är ±50 mm i vertikalled utgående från en tänkt linje längs med rälens överkant samt begränsat till en lutning om maximalt 5 mm/m. Samtliga lyft ska utföras i anvisade lyftpunkter samt med erforderliga lyftok, vilka ej får vara av stål om lyftpunkten är i rälsmaterialet och denna ej kan fixeras. (BVS 1523.020).
Transport av växelspann till och från arbetsplatsen sker idag med fällbara växeltransportvagnar och vanliga RS-vagnar, (Sundquist, 2003; Vossloh, 2009). Vid lossning ställs samma krav som vid all annan hantering. (BVS 1523.020).
2.2.2 Aspekter före, under och efter lyft av spårväxel
Ur studiens perspektiv är hanteringen (lyftning och transport) av växlar centralt. Det finns däremot också aspekter kopplade till de aktiviteter som utförs före och efter själva växellyftet som påverkar växelbytets förutsättningar och som därav är värda att belysa. Aktiviteterna tillför helt enkelt fler dimensioner till växelbytet och varje växelbytesmetod. Speciellt nödvändigt blir det att nyansera dessa med hänsyn till studiens fokus på nyttjandet av anläggningsmaskiner vid spårväxelbyten. Genom att presentera aktiviteter som är signifikanta för växelbytesprocessen kopplat till växellyftet så öppnas möjligheter för analyser mellan olika växelbytesmetoder. Observera att flertalet aktiviteter som är viktiga för spårväxelbytet men som inte identifierats som direkt kopplade till
spårväxelbytesmetoderna inte inkluderats i dessa avsnitt, t.ex. svetsning.
2.2.2.1 Före lyft av ny växel
Redan i anbudsskedet måste entreprenören ta ställning till den signaltekniska anbudshandlingen för att kunna planera vilket arbetssätt som ska användas. Planeringen av de signaltekniska
förändringarna tar sin form redan under projekteringsskedet av projektet. Tillgänglig tid i spåret för växelarbeten undersöks och tilltänka växelarbeten planeras sedan utifrån de tider som bedöms vara tillgängliga. Växlar som placeras i spåret måste vara i signalteknisk kontroll innan trafikering kan återupptas på banan. Detta innebär att erforderlig tid för att erhålla kontroll på varje växel måste finnas vid varje växelbyte. Utöver att erhålla kontroll på de växlar som involveras i växelbytet kan även andra signaltekniska ändringar behövas i projektet, t.ex. förändring av försignaler. Samtliga planerade förändringarna fördelas av projektören i Ä-noter. Dessa fördelas utifrån vilka åtgärder som måste utföras före en annan (signaltekniskt beroende) samt utifrån omfattningen på åtgärderna. Byten av växlar är omfattande aktiviteter vilka fördelas på längre, sammanhängande, tider. Brist på längre tider i spår kan medföra att de signaltekniska förändringarna delas upp i flertalet Ä-noter. De signaltekniska anbudshandlingarna och då speciellt Ä-noterna påverkar därmed mycket av den övriga spårbytesplaneringen, t.ex. att det utifrån antalet växelbyten per längre skift skapas olika
förutsättningar för växelbytesmetoderna. På grund av den signaltekniska planeringens omfattning och komplexitet kan det vara svårt för entreprenören att finna utrymme att förändra denna i någon större utsträckning. Tillfälliga tekniska lösningar för ett alternativt signaltekniskt förfarande skapar också merarbete och -kostnader som kan vara svåra att motivera redan i anbudskedet. Att ändra i den signaltekniska planeringen kräver också att den signaltekniska ibruktagandeledaren involveras i processen. Detta kan vara svårt i ett tidigt skede i anbudsprocessen och kan likväl vara svårt att genomföra inför stundande projektstart. Förändring kräver också att en redan utförd
ibruktagandeplanering måste göras om.
Inför varje växelbyte måste de logistiska förutsättningarna utredas. Tillgängligheten invid växelläget jämförs mot tilltänkta arbetsmetoder. Anläggande av erforderliga tillfartsvägar, upplagsytor för material, uppställningsytor för maskiner (i förekommande fall), ramper till växelläget, etc. måste i god tid planeras och utföras. Planering bör också ske för demontering alternativt rivning av objekt som utgör hinder för växelbytesarbetet och som inte måste vara kvar för att anläggningens funktion ska vara intakt.
2.2.2.2 Lyft av ny växel
Under själva växelbytet så kan det befintliga spåret eller växeln avlägsnas tämligen omgående efter att arbetsplatsen gjorts säker ur arbetsmiljösynpunkt (trafik- och elsäkerhet) samt efter att befintliga objekt som utgör hinder för arbetet tillfälligt demonterats (t.ex. kontaktledning, kanalisation eller stolpar), (TDOK 2013/0289; BVF 1921). Utifrån vilket material som skall avlägsnas så skiljer man på om det ska ske som rivning eller demontering, där demontering oftast sker om det finns ett värde i materialet antingen för det aktuella projektet eller för beställarens verksamhet i övrigt. Rivning innebär att materialet inte ska återanvändas varför materialet oftast kan hanteras mer vårdslöst än om det skulle återanvändas. Demontering av spårväxlar måste beakta samma hanteringskrav som nya växlar, (BVS 1523.020).
I befintlig anläggning kan bärighetsförstärkande och sättningsbegränsade åtgärder vara motiverade i samband med utbyte av växel. Även om t.ex. återkommande sättningar kan åtgärdas med hjälp av växelriktningar föreligger det en uppenbar vinst med att åtgärda återkommande problem då möjligheten finns. Åtgärder kan t.ex. vara utförande av lättfyll, pålning eller andra konventionellt använda förstärkningsmetoder.
Föreligger risk för skador på grund av markens tjälfarliga egenskaper måste bankroppen isoleras. Denna aktivitet medför att mer omfattande schaktning krävs på grund av att isoleringen måste som minst utspetsas ut från växel. Arbetet medför också att två bäddar måste iordningställas, en för utläggning av isoleringen och en för växeln. Dessa två skikt åtskiljs med ett tunnare
förstärkningslager. (BVF 585.53).
Anläggande av vägar, uppställningsytor, ramper, etc.
Demontering/undantagande av befintliga objekt
Demontering/rivning av befintligt spår eller växel
Schaktning
Bärighetsförstärkande och sättningsminskande åtgärder
Isolering samt tillkommande fyllning och bädd
Fyllning samt iordningställande (packning, kontrollmätning) av växelbädd
2.2.2.3 Efter lyft av ny växel
Efter att en ny växeldel lyft på plats på den färdiga bädden så återstår fortfarande en ansenlig mängd arbete för att få växel godkänd och trafikerbar.
Växel måste makadamiseras för att erhålla tillräckligt motstånd mot de krafter tågtrafiken ger upphov till. Makadamiseringen kan exempelvis utföras med hjälp av makadamvagnar (QBX-vagnar) eller hjullastare alternativt grävmaskiner.
Växelriktning och understoppning (kompaktering) utförs av växelriktningsmaskin och syftar till att erhålla ett läge på växeln i höjd och BAX som medför en mjuk och säker tåggång. Detta medför krav på att angränsande spår måste inneha så pass mycket färdigt spår efter BKS 1 och 2 samt före FSKn att växelriktaren kan arbeta. Detta har sin rot i att riktningen i växeln måste kunna spetsats ut mot angränsande spår och därigenom få ett homogent spårläge. De intilliggande spåren behövs också för att erhålla mothållande krafter som verkar för att riktningen blir permanent och inte direkt återgår. (BVF 541.60). Efter avslutad växelriktning måste i regel mängden makadam kompletteras för att erhålla rätt banprofil.
Demonterade eller undantagna objekt återställs för att spåret åter ska få trafikeras.
Makadamisering
Växelriktning och understoppning
Makadamkomplettering
Återställande av demonterade/undantagna objekt
2.2.3 Sammanfattning av de aspekter som påverkar valet av växelbytesmetod
för valet av växelbytesmetod i ett antal över- och underkategorier. Fyra övergripande kategorier: Trafikverkets styrande krav och aktiviteter före, under och efter lyft av ny växel. Kategorierna beskriver förutsättningarna som entreprenören arbetar efter vid val av växelbytesmetod i ett tänkt anbudsskede. Kategoriernas innehåll är i mycket hög grad kopplat till studiens referensområde och kan därför involvera fler aspekter som denna studie inte haft möjlighet att inkludera.
Trafikverket styrande krav
Upprättande av en genomförandebeskrivning i anbudet.
3 Forskningsmetodik
3.1 Vetenskapligt syfte
Utgångsläget för denna studie har varit en forskningssituation karaktäriserad av osäkerheter kring problembilden. Rent konkret, vilka faktorer som styr implementeringen av en alternativ
växelbytesmetod. Det har därför varit av stor vikt att utreda dessa (explanativt syfte) så en hypotes kan ta form, vilken sedan kan testas mot verkligheten.
Studien har också avsett att kunna beskriva gällande verklighet, exempelvis genom att beskriva hur växelbyten genomförs (deskriptivt syfte). Däri ligger att studien både har haft en utforskande och en beskrivande karaktär vilket senare beaktas i utformningen av forskningsmetodiken, (Saunders, 2009). En stor del av studien utgör framtagandet av en modell för hur ett växelbyte skulle kunna ske, den alternativa växelbytesmetoden. Metoden har skapats utifrån materialet av studiens utforskande och beskrivande delar, teorin. Framtagandet av den alternativa växelbytesmetoden presenterar ett tredje inslag i denna studie då denna har en beskrivande karaktär, där teoretisk modell och verklighet jämförs, (Saunders, 2009).
3.2 Forskningsansats
Utifrån det vetenskapliga syftet kan en ansats för forskningen ta vid. Det vetenskapliga syftet menar på att modell och verklighet måste jämföras. Vilket sker genom att funktionaliteten hos den
teoretiska uppbyggda växelbytesmetoden testas i verkliga situationer, två utvalda referensobjekt. Ansatsen måste dock beakta att studien syftar till att pröva den teoretiska växelbytesmetodens giltighet i en avgränsad miljö. Enbart användning av teori kring växlar och växelbytesmetoder möjliggör inte att det vetenskapliga syftet kan tillgodoses varvid även den empiriska och erfarenhetsbaserade ansatsen måste användas.
Nyttjandet av befintlig teori och erfarenhetsgrund för att skapa hypoteser medför att en
kombination av både deduktiv och induktiv ansats används, (Saunders, 2009). Kombinationen av två olika ansatser öppnar upp möjligheten att erhålla resultat med motsättningar, vilket i sin tur
möjliggör att nya hypoteser kan utformas och slutligt resultat får större trovärdighet, (Carlsson, 1990).
Forskningens utgångsläge har medfört att studien utformats utifrån en kvalitativ forskningsansats. Denna är vald utifrån att den lämpar sig när forskaren söker en helhetsförståelse/-bild av det angripna problemet, (Olsson, 2011). En kvalitativ ansats lämpar sig också då en studie har som syfte att söka förståelse för komplexa frågeställningar där författaren också vill utforska det studerade områdets unika egenskaper, (Holme, 1997). Spårväxelbyten utgående från aspekterna rörande kvalitet, produktionsteknik och upphandling skapar precis denna komplexa miljö. Alternativet, en kvantitativ ansats, lämpar sig inte för denna studie då kunskap saknas kring själva problemet, det är därför ointressant att söka en förklaring genom en kvantitativ metodik då denna snarare avser att förklara mängden av problemet än karaktären på densamma, (Lantz, 2007). Denna studie
3.3 Forskningsstrategi
Detta avsnitt avser att förklara studiens tillvägagångssätt med fokus på undersökningens omfattning (ram för insamling och analys) och med vilka undersökningsmetoder (teknik för datainsamling) denna har bedrivits.
För att fullt ut tillgodose forskningens syfte måste en genomtänkt forskningsstrategi användas. Studien kretsar kring framtagandet av en alternativ växelbytesmetod, vilken utgör mittpunkten för studien. För att kunna utforma och verifiera den alternativa metoden måste ett antal olika
tillvägagångssätt användas.
3.3.1 Framtagande av teori
I det teoretiska avsnittet i denna studie finns en målsättning att presentera ett analysunderlag som är både omfattande och med tillräckligt djup för att analysen ska kunna leverera tydliga resultat.
Den alternativa metodens utformning måste förankras i studiens miljö. Det är därför viktigt att utvärdera vad som påverkar växelbytesprocessen, vilka som är de påverkande aspekterna. Kartläggningen genomfördes genom etableringen av en kunskapsgrund som tog sin start i litteraturstudier. Kompletterande kunskaper erhölls sedan genom att personer inom studiens kunskapsområde kontaktades. Utifrån uppkomna frågeställningar preciserades specifika frågor där respondent valdes utifrån dennes kompetensområde. Processen att erhålla teori presenteras i Bild 5. Avsikten till arbetssättet var att de aspekter som påverkar växelbyten skulle utkristalliseras.
För att erhålla goda förutsättningar att genomföra konstruktiva och objektiva analyser identifierades att de växelbytesmetoder som utgör de vanligaste använda metoderna krävde en mer omfattande kartläggning. I dessa studier har det därför varit av stor vikt att presentera metodernas
grundläggande metodik och där också tydliggöra metodernas särart. Flödet för hur de traditionella växelbytesmetoderna har studerats presenteras i Bild 6.
Bild 6 – Arbetsflöde för sammanställning av växelbytesmetodernas egenskaper.
3.3.2 Multipel fallstudie
De aspekter som preciserats i studiens teori kan inte ensamma verifiera den alternativa metodens giltighet. För att skapa möjligheter att utvärdera metoden användes en multipel fallstudie. Denna metodik beskrivs som speciellt lämplig när forskaren har en närhet till objektet samt har möjlighet till helhetssyn på den samma, (Ejvegård, 2003). Fallstudien koncentrerades kring två huvudobjekt, Rensjön och Kaisepakte. Dessa två objekt hade författaren själv varit nära involverad i genom att ha jobbat för entreprenören. Rollen var som projektingenjör och vars roll är att ge produktionsstöd åt platschef och arbetsledare. Dessa erfarenheter har för författaren skapat en närhet till och
helhetssyn på referensobjekten.
Att två referensobjekt involverades möjliggjorde tväranalyser, vilket är att föredra då detta möjliggör bättre stöd åt studiens slutsatser och ger möjligheter att föra resonemang kring tänkbara
följdeffekter, (Yin, 2003; 2009).
Resultatet från fallstudien har i praktiken genererat insikter kring modellens för- och nackdelar i studiens miljöer det vill säga mötesbangårdar. För att stärka analysmöjligheterna studerades även de övriga växelbytesmetoderna. Dessa jämfördes mot referensobjekten för att därigenom generera jämförbara resultat mellan växelbytesmetoderna. Detta skapade i sin tur ytterligare
analysmöjligheter för modellens för- och nackdelar i ett vidare perspektiv.
faktorer som styr val av metod för växelbyten är en nyckel för att kunna tillgodose studiens explanativa frågeställningar.
3.3.2.1 Arbetsprocessen med referensobjekten
Referensobjekten representerar två olika karaktärer på bangårdar som innehar både likheter men också tydliga olikheter. Syftet med detta är att erhålla två objekt som erbjuder möjligheter att vid analys göra tväranalyser och därigenom stödja studiens slutsatser. Arbetet med referensobjekten tydliggörs i Bild 7. Referensobjekten var tidigt tillgängliga för studien genom samarbetet med BDX Företagen AB. Dessa bedömdes vara representativa referensobjekt för studien varvid inga övriga objekt beaktas i studien.
Bild 7 - Arbetsflöde för urval och studier av referensobjekten.
3.4 Datainsamling
Litteraturstudier utgör tillsammans med författarens erfarenheter grunden för studiens teori där dessa två verkar tillsammans för att styrka framförda resonemang. Litteraturstudien har till största delen fokuserat på järnvägsspecifik litteratur. De huvudsakliga källorna för litteratur har varit biblioteken vid lärosätena LTU, LU och KTH, sökdatabasen PRIMO (via LTU), Trafikverkets styrande och vägledande dokument, anbudshandlingar/projektdokument samt tillverkares
produktdokumentationer. Erhållen information från dessa sökningar har varit av värde vid utformningen av studiens teoretiska kapitel. Ur perspektivet att erhålla kunskaper kring
referensobjekten och upphandlingsprocessen har anbudshandlingar och projektdokument tydliggjort viktiga aspekter. Vid utformningen av den alternativa växelbytesmetoden har speciellt
maskinleverantörers produktdata varit av vikt.
Den informella intervjun har också varit ett av studiens datainsamlingsverktyg, vilket beror på förutsättningarna för studien. Som tidigare redogjorts för i avsnittet, Författarens bakgrund och
studiens förutsättningar, så är författaren bekant med området som studerats. Utöver detta har
författaren haft möjligheten att direkt konsultera flera sakkunniga inom ämnet från BDX. Dessa personer benämns som studiens intressegrupp. Intressegruppen har fortlöpande varit behjälplig med att verifiera giltigheten hos de resonemang som författaren framfört. Utöver intressegruppen har även externa respondenter kontaktats, vilket har fått besvara specifika teknikrelaterade frågor och resonemang. Intervjuerna har således verkat för att bygga på den teoretiska grund som
