Väitös

Väitös: Väylärakenteen ominaisuuksien tarkempi mittaaminen auttaa kohdistamaan korjausresursseja

Tie- ja rataverkon kunto heikkenee liikenteen seurauksena jatkuvasti. Mihin niukat kunnossapitoresurssit pitäisi kohdistaa? Heikki Luomala kehitti väitöstyössään väylärakenteen vaurioitumisen syiden arviointiin mittausmenetelmiä, joiden avulla käytettävissä olevat resurssit voidaan kohdistaa aiempaa tehokkaammin.

Autoilija huomaa tiestön kunnon heikkenemisen konkreettisesti tien pinnan reikiintymisenä ja junat ovat toisinaan myöhässä radan huonon kunnon vuoksi. Miksi väylien kunto heikkenee ja miksi niitä ei laiteta kuntoon? Osin kyse on rahasta, mutta toisaalta rakenteiden toimintaa ei tunneta riittävän hyvin.

– Ilmiöt väylän kunnon heikkenemisen taustalla ovat monimutkaisia. Aina ei osata valita tehokkaita tapoja vaurioiden ennalta ehkäisemiseen tai korjaamiseen, Tampereen yliopistossa väittelevä Heikki Luomala kertoo.

Heikki Luomala kehitti uusia mittausmenetelmiä, joiden avulla pystytään selvittämään tarkemmin, mitä väylärakenteiden sisällä tapahtuu. Menetelmät keskittyvät pystysuuntaisen muodonmuutoksen mittaamiseen.

– Mittausten kautta päästään kiinni vaurioitumisen juurisyihin: tiedetään tarkemmin, mikä osa rakenteessa joustaa, painuu tai routii ja aiheuttaa siksi vaurioita, Luomala selittää.

Väitöskirjassa esitellään esimerkkien avulla kehitettyjä mittausmenetelmiä ja niillä saatuja mittaustuloksia sekä tie- että rataverkolta. Luomalan kehittämä painumaletkun idea on jo kaupallistettu.

Tasoristeykset ja vaihteet ongelmapaikkoja

Heikki Luomalan käsittelee väitöstyössään kahdenlaisia mittausmenetelmiä: rakenteen pinnalle tai sisään asennettavia mittauslaitteita sekä jatkuvatoimista radan jäykkyyden mittausta. Kiinteästi asennettavat mittauslaitteet mahdollistavat esimerkiksi roudan syvyyden ja routanousun mittaamisen reaaliajassa. Kiihtyvyysantureilla voidaan mitata ajoneuvon ylityksen aiheuttama rakenteen taipuma, joka kuvaa rakenteen kykyä sietää liikennekuormitusta.

Jatkuvatoimisen radan jäykkyyden mittauslaitteen avulla radan ominaisuuksista saadaan tietoa kattavasti koko ratalinjan matkalta. 

– Mittaustulosten perusteella havaittiin esimerkiksi, että routaeristelevyillä routasuojatut ratarakenteet joustavat oletettua enemmän. Osaltaan siksi epätasaisuutta syntyy tavanomaista enemmän myös routasuojauksen jälkeen, Luomala kertoo. 

– Epäjatkuvuuskohdat, kuten siltapäädyt, tasoristeykset ja vaihteet ovat hankalia paikkoja. Epätasaisuutta syntyy helposti ja erikoisrakenteita on hankalaa pitää kunnossa tehokkaasti. Uusista mittausmenetelmistä on hyötyä tarvittavia parannustoimia suunnitteleville, Luomala jatkaa.

Heikki Luomala on kotoisin Lapualta, asuu Kangasalla ja työskentelee Tampereen yliopistolla rautatietutkimuksen parissa.

Diplomi-insinööri Heikki Luomalan rakennustekniikan alaan kuuluva väitöskirja Monitoring the Vertical Deformation Behaviour of Road and Railway Structures tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston rakennetun ympäristön tiedekunnassa tiistaina 25.6.2019 klo 12 Hervannan kampuksella Rakennustalon salissa RG202 (Korkeakoulunkatu 5, Tampere). Vastaväittäjänä toimivat professori Elias Kassa (Norwegian University of Science and Technology) ja Assistant Professor Pasi Lautala (Michigan Tech University). Tilaisuutta valvoo professori Pauli Kolisoja Tampereen yliopiston rakennetun ympäristön tiedekunnasta. 

Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-1134-6

Kuva: Arto Jalonen