Artikelförfattare: Andreas Håård, WSP, Kenneth Viking, Trafikverket, Jörgen Johansson, NGI och Stefan Larsson, KTH
Just nu planeras byggandet av nya stambanor i Sverige som ska möjliggöra tågtrafik i ännu högre hastighet (250–320 km/h) än de befintliga (200 km/h). Den högre hastigheten medför flera tekniska utmaningar för anläggningens utformning. Ett exempel inom geoteknikområdet är risken för det så kallade höghastighetsfenomenet, som kan orsaka mycket stora tåg- och markvibrationer. Ett nyligen avslutat examensarbete på avdelningen för Jord- och bergmekanik vid KTH, i samarbete med Trafikverket och Norges Geotekniska Institut (NGI), har undersökt potentialen i att använda det av NGI utvecklade beräkningsverktyget VibTrain för att analysera detta fenomen [1].
Ett tåg som färdas längs en järnväg belastar den underliggande konstruktionen dynamiskt och ger upphov till vibrationer i
kontaktpunkten mellan hjul och räl som sprids till den omkringliggande jorden (Figur 1). En del av vibrationerna sprids i form av en ytvåg i järnvägens längdriktning som orsakar förskjutningar i järnvägskonstruktionen. Med höghastighetsfenomenet menas en kraftig ökning av storleken på dessa förskjutningar som kan uppstå i områden där befintlig mark under järnvägskonstruktionen utgörs av lösa jordar så som torv, lera eller gyttja. Ökningen uppstår på grund av att utbredningshastigheten för ytvågen i dessa markområden är relativt låg – tillräckligt låg för att kunna matchas av ett höghastighetståg. När tågets hastighet närmar sig ytvågens utbredningshastighet uppstår ett resonansliknande fenomen i jorden som påminner om vad som sker när ett flygplan spränger ljudvallen (på engelska kallas höghastighetsfenomenet för ground vibration boom). Hastigheten där effekten blir som störst kallas för kritisk tågfart. De kraftiga förskjutningarna orsakade av höghastighetsfenomenet leder till problem med ökat slitage på järnvägsanläggningen samt minskad komfort för tågets passagerare.
