En solkurva är en lokal utknäckning eller sidoförskjutning av ett spår på grund av solvärmen. Den uppkommer när spåret inte förmår att stå emot krafterna som verkar i spårets längdriktning.
För att en lokal utknäckning ska klassas som en solkurva ska spåret ha förskjutits åt sidan minst 25 mm på en sträcka av 10 m, på grund av solvärmen, samtidigt som det råder höga tryckkrafter i spåret.
En solkurva kan uppstå då rälsen utvidgar sig på längden av värmen. Rälsen är av stål och när stålet blir varmt sträcks det ut, liksom det drar ihop sig när det blir kallt. Påfrestningen på rälsspik eller andra typer av befästningar blir för stor. Ballasten som håller slipern på plats ger vika och rälsen knäcks ut. Med solkurvan ökar risken för urspårning.
Det är fysikens lagar som styr. En fritt upplagd räls på 40 meter blir 23 millimeter längre om temperaturen stiger 50 grader. Rälsen är också mörkare än omgivningen och drar därför åt sig värme. Den är ofta 20 grader varmare än den omgivande luften. Trafikverkets räls måste fungera i minus 40 grader likaväl som i 55 graders värme.
En solkurva, eller så kallad utknäckning, uppstår oftast i äldre typer av spår. Där är rälslängden 30–40 meter, rälsen är fäst med spikar i träslipers och ballasten består av makadam. Det är vanligt att solkurvan uppstår i järnvägens normala kurvor, men solkurvor kan även uppkomma på raka spår.
Risken är störst i närheten av fasta spårdelar, till exempel vid växlar eller vägövergångar. När rälsen inte längre kan utvidga sig på längden blir sidokrafterna desto större. Risken för att rälsen knäcks ut ökar.
Risken för solkurvor ökar framför allt i samband med att underhållsåtgärder utförs vid varmt väder. Om ballasten rörs om under eller vid sidan av sliprarna sänks den mothållande kraften. Ballasten behöver då packas ihop alternativt att tågen får köra med lägre hastighet en tid tills ballasten packats med hjälp av tågens tyngd.
Om det varit varmt och soligt en längre tid behövs ganska små tillskott av krafter för att en solkurva ska utlösas. Det kan ske när ett tåg bromsar kraftigt. Då blir trycket på rälsen framför tåget större och rälsen knäcks utåt. En solkurva kan även utlösas under tåget om rälsen utsätts för olika tunga vagnar eller om de är snedlastade. Även när ett lok drar ett tungt lass uppför en backe kan solkurvor uppstå.
Det kan också uppstå spontana solkurvor utan påverkan av tåg.
Solkurvor är vanligare i Norden än i södra Europa, trots att det är mycket varmare där sommartid. Solkurvorna har att göra med de stora temperaturskillnader vi har mellan sommar och vinter. Trafikverkets räls måste fungera när det är minus 40 grader likaväl som när det är 55 grader varmt.
Det är mycket sällsynt att helsvetsade spår får solkurvor. Då det händer har det visat sig att orsaken ofta är att man riktat spåret eller gjort någonting med ballasten. Stabiliteten i spåret har blivit sämre.
För att undvika solkurvor "neutraliseras" rälsen när den läggs. Rälsen ska när den läggs ut första gången ha en temperatur som motsvarar medelvärdet av den högsta och lägsta rälstemperaturen under året. Om spåret svetsas ihop vid 20 plusgrader kommer rälsen att bli längre när temperaturen stiger och den blir kortare när det är under 20 plusgrader.
Förr lämnades mellanrum vid rälsskarvarna så att rälsbitarna skulle kunna bli längre. Det ledde till dunkande ljud och slitage på hjulen.
Bästa sättet att förebygga solkurvor är att se till att spåren är byggda och underhållna enligt gällande normer. Därmed kommer brister som kan leda till solkurvor att åtgärdas i ett tidigt stadium.
Typiska brister är felaktig spänningsfri temperatur, ballastbrist, ofullständig ballastkomprimering, dåligt spårläge, skadade eller saknade befästningar samt undermåliga sliprar.
Det har också förekommit att solkurvor har inträffat på spåravsnitt där det har utförts stabilitetsnedsättande arbeten. Det beror sannolikt på att gällande normer inte har följts fullt ut när man har återställt anläggningen efter arbetena.
Prioritera underhåll
Den underhållsbudget som Trafikverket tilldelas motsvarar inte alltid underhållsbehovet för samtliga banor, vilket innebär att vi måste prioritera. Detta kan i sin tur innebära att tillståndet försämras på vissa delar av anläggningen. Det är vanligt att de gamla skarvspåren inte prioriteras, trots att det finns behov av underhåll för dessa spår.
Analysera solkurvorna
En viktig del i arbetet med att förebygga solkurvor är att grundligt analysera de solkurvor som inträffat. Analysarbetet förutsätter att solkurverapporten alltid fylls i så fullständigt som möjligt. Även ajourhållningen av besiktningsanmärkningarnas status bör förbättras.
Trafikverket har ett flertal IT-system, som är kraftfulla och kompletterande verktyg för uppföljning och genomförande av åtgärder. Både beställare och utförare bör aktivt arbeta med dessa i större utsträckning inför den varma perioden, för att kunna ringa in utsatta avsnitt och sätta in rätt åtgärd i tid. Då minimeras risken för solkurvor.
I moderna spår helsvetsas rälsen och det blir inga skarvar alls. När temperaturen varierar blir det spänningar i rälsen, och för att hålla rälsen på plats är den fäst i betongsliprar. Ett helsvetsat spår ska inte röra sig alls utom på vissa platser, så kallade andningszoner, till exempel vid övergång till skarvspår eller vid växlar. Där, vid rälsens yttersta ändar, finns det möjlighet för en liten längdförskjutning. Det är sällsynt att helsvetsade spår får solkurvor.
Trafikverket arbetar aktivt med att förhindra solkurvor och därmed tillbud och olyckor. Personolyckor är mycket ovanliga och det beror till stor del på moderna stålkonstruktioner i vagnarna. Endast en person har omkommit i samband med solkurveolyckor i modern tid. Däremot brukar de materiella skadorna bli omfattande, såväl på vagnar som på räls och slipers.
Arbetet med att förebygga och minska antalet solkurvor på våra banor fortsätter.
När en solkurva uppstått
När en solkurva har uppstått ska trafiken stoppas. Om det har inträffat större spårförskjutningar måste spåret återställas efter samma principer som när spåret ursprungligen anlades.
Solkurvan rätas ut genom kapning av rälerna, återbaxning och montering av nödförband eller tillfällig svetsning. När temperaturen sjunkit till normala värden, i skarvfritt spår till neutraltemperaturområdet, ska spåret snarast ges rätt läge och återställas i fullgott skick.
Orsakerna till solkurvan, exempelvis fel rälsmängd, okomprimerad ballast eller ballastbrist, måste åtgärdas.
Om en mindre spårförskjutning uppstått, ska man bedöma om trafiken kan tillåtas passera i låg fart, högst 20 km/tim. Spårets tillfälliga läge ska om möjligt säkerställas, exempelvis genom att man tillför mer ballast. Vid minsta osäkerhet ska trafiken stoppas, liksom när spåret slutligen återställs
Spänningsfri temperatur
Den spänningsfria temperaturen är den temperatur som rälerna har när det inte finns några längsgående krafter som verkar i dem. Den spänningsfria temperaturen kan mätas på olika sätt, med relativt stor tillförlitlighet.
Neutraltemperatur
Neutraltemperaturen är en fastställd rälstemperatur kring vilken rälerna ska vara spänningsfria. Den fastställs per geografiskt område och bör vara lika med eller högst 5°C högre än rälsmedeltemperaturen för området.
Längdutvidgning eller längdförkortning
Vid rälstemperaturer över den spänningsfria temperaturen vill rälen utvidgas i längdled. Vid temperaturer under denna vill rälen dra ihop sig.
Rälerna är fastklämda med befästningar i sliprarna, som i sin tur ligger i den tunga och packade ballasten. Rälen betraktas som en fast inspänd och oändligt lång stålbalk. I och med detta kan inte rälerna i skarvfria spår ändra längd och spåret kan inte röra sig. Den uteblivna längdutvidgningen eller längdförkortningen (beroende på temperatur) i rälerna omvandlas då till en längsgående kraft.