Ratasuunnittelu

Radan geometrian ja rakenteiden mitoitusarvojen lähtökohtia ovat turvallisuus, matkustusmukavuus, matka-aika, kaluston kulkuominaisuudet, sekä kohtuulliset rakentamis- ja kunnossapitokustannukset.

Teknisten suunnitteluperusteiden rajat ovat vähimmäis- ja enimmäisarvoja. Niiden mukaan suunnittelu on äärimmäisin hyväksyttävä ratkaisu. Niitä ei tule käyttää jatkuvana mitoituksena, vaan on käytettävä korkeintaan suositeltavia maksimi- ja minimiarvoja. Normaaliarvojen ja lupa-arvojen välisiä arvoja voidaan kuitenkin käyttää ilman radanhaltijan erillistä lupaa.

Nykyisen raitiotien parantamisen yhteydessä joudutaan usein poikkeamaan normaaliarvojen käyttämisestä. Erityisistä syistä voidaan joutua käyttämään myös tämän ohjeen lupa-arvoja, joiden käyttäminen on sallittua vain radanhaltijan luvalla.

Raiteen teoreettinen asema radan suunnittelussa

Raiteen asema määritellään paikallisesti käytettävässä koordinaatistossa. Raiteen asema määritetään vaakatasossa raiteen keskiviivalle ja pystytasossa kiskon selän tasoon. Pituusmittojen yksikkö on metri, Kulmien mittayksikkö on aste (°).

Raiteen keskilinja

Raiteen keskilinjalla tarkoitetaan linjaa, jonka etäisyys nimellismittaisessa raiteessa on ajopinnan tangenttilinjan tasossa sama molempien kiskojen kulkureunasta. Kallistamattomassa suorassa raiteessa nimellisetäisyys mittapisteistä on 500 mm.

Kiskon mittapiste

Kiskon mittapisteen korkeus A kiskon selän korkeudesta riippuu raiteen kiskoprofiilista.

Kiskoprofiili	Mittapisteen korkeus kiskon selästä A (mm)
59R1	-10
59R2	-14
60R1	-10
60R2	-14
49E1	-14
53R1	-14
54E1	-14
54G1	-14

Raiteen korkeusasema

Raiteen korkeusasema sidotaan viivaan, joka määrittelee raiteen korkeuden kiskon selän korkeutena (ksk). Suoralla tai kallistamattomalla raiteella korkeus määritellään jommastakummasta kiskosta. Kallistetussa kaarteessa korkeusviiva määritellään sisäkaarteen kiskon selästä.

Raideleveys

Pääkaupunkiseudun raitioteiden raideleveyden nimellismitta on 1000 mm. Raideväli S mitataan kiskon mittapisteiden välillä.

Raiteen kallistus

Raiteen kallistus on sisä- ja ulkokiskon korkeusero mitattuna kiskojen päältä. Suunnitellut kallistukset pyöristetään lähimpään viiteen millimetriin. Kallistus merkitään D.

Kallistuksen laskennassa kiskojen yläpintojen etäisyydeksi oletetaan 1060 mm, kiskotyypistä riippumatta.

Raideväli

Kahden vierekkäisen raiteen raideväli ilmoitetaan raiteiden keskilinjojen etäisyytenä toisistaan.

Kiintoraiteella pienin sallittu raideväli on 3,0 m.

Sepeliraiteella raidevälin vähimmäisarvo on 3,1 m, raidevälin lupa-arvo on 3,0 m.

Kaarteessa vaadittavat raidevälit on taulukoitu kohdassa ATU:n kaarrelevitys pääkaaren alueella.

Raiteen vaakageometria

Suoran ja ympyräkaaren pituus

Ympyränkaarien ja suorien 2 s. ajoaikaan perustuva suosituspituus on esitetty alla olevalla kaavassa

jossa L on elementin pituus metreissä ja V on nopeus yksikössä km/h. Vaakageometrian elementin pituuden lupa-arvo on 6 m.

Ympyräkaaren mitoitus

Sivuttaiskiihtyvyyden a_q tulee kaarteessa olla välillä 0,2–0,65 m/s². Sivuttaiskiihtyvyyden lupa-arvo on 0,98 m/s².

Sivuttaiskiihtyvyys kaarteessa lasketaan kaavalla

Jossa a_q on sivuttaiskiihtyvyys [m/s²], V on nopeus [km/h], r on kaarresäde [m] ja D on raiteen kallistus millimetreissä.

Taulukko 33 on luetteloitu sivuttaiskiihtyvyyden enimmäisarvolle a_q = 0,65 m/s² lasketut vähimmäiskaarresäteet eräille tavanomaisille liikennöintinopeuksille ja raiteen kallistuksen arvolle.

	N	o	p	e	u	s	(km	/h)
Raiteen kal- listus (mm)	15	20	30	40	50	60	70	80
0	27	48	107	190	297	428	582	760
5	–	–	100	178	278	399	543	710
10	–	–	94	167	260	375	510	666
15	–	–	89	157	245	353	480	626
20	–	–	84	148	231	333	453	592
25	–	–	79	141	219	316	429	561
30	–	–	75	134	208	300	408	533
35	–	–	72	127	199	286	389	507
40	–	–	–	121	190	273	371	484
45	–	–	–	116	181	261	355	463
50	–	–	–	111	174	250	340	444
55	–	–	–	107	167	240	327	426
60	–	–	–	103	161	231	314	410
65	–	–	–	99	155	222	303	395
70	–	–	–	96	149	214	292	381

Raiteen kallistuksen mitoitus

Kaarteissa raidetta voidaan kallistaa matkustajiin kohdistuvan sivuttaiskiihtyvyyden sekä kalustoon ja rataan kohdistuvien vaakavoimien kompensoimiseksi. Kallistuksen mitoitus perustuu liikennöintinopeuteen.

Liikennöintinopeuteen nähden liian pienet raiteen kallistukset tuntuvat sivukiihtyvyytenä ulkokaarteeseen päin, kun taas liian suuret kallistukset tuntuvat sivukiihtyvyytenä sisäkaarteeseen. Yli- tai alimitoitettu kallistus aiheuttaa myös kiskon ja pyörien ennenaikaista kulumista.

Kallituksen raiteen vähimmäiskaarresäde

Raidetta kallistetaan vain, jos kaarresäde R on vähintään 70 m.

Suurin sallittu kallistus

Avoimella päällysrakenteella suurin sallittu kallistuksen arvo D on 90 mm.

Suljetulla päällysrakenteella suurin sallittu kallistuksen arvo D on 70 mm.

Kallistuksen muutos siirtymäkaaren matkalla

Kallistetussa raiteessa kallistuksen muutos tapahtuu lähtökohtaisesti vain siirtymäkaaren matkalla, jolloin pätee:

Kaarteen tasoitus

Siirtymä suoralta kaarteelle tai kahden erisuuruisen kaarteen välillä tehdään siirtymäkaarilla. Siirtymäkaarena voidaan käyttää joko klotoidia tai tasoituskaarisarjaa. Käytettävä siirtymäkaari tyyppi on määriteltävä hankekohtaisissa suunnitteluperusteissa.

Hankkeessa käytettävän siirtymäkaarityypin valinnassa on huomioitava seuraavat seikat:

Siirtymäkaarityyppi	Tasoituskaarisarja	Klotoidi
Edut	Tasoituskaarisarjan osakaaret voidaan esitaivuttaa Suomessa, mikä lyhentää kiskojen toimitusaikoja.	Mahdollistaa tasoituskaarisarjaa pidemmät siirtymäkaaret ja suuremmat raiteen kallistukset
Haitat	Nykäyksen vähimmäisarvo tasoituskaarisarjan suurimmalla kaarresäteellä (R=250 m) rajoittaa tasoituskaarisarjan suurimmaksi sallituksi nopeudeksi 35 km/h. Kallistusviisteen enimmäisarvo rajoittaa tasoituskaarisarjalla tasoitetun kaarteen kallistuksen 25 mm:n.	Ympyränkaaren säteen R ollessa pienempi kuin 300 m, siihen liittyvän klotoidin kiskot on esitaivutettava. Esitaivutetut kiskot on tilattava ulkomailta.

Klotoidin käyttö siirtymäkaarena

Pikaraitiotiellä siirtymäkaarena käytetään klotoidia, jolle pätee

Jossa L_n on klotoidin pituus suoralta pisteeseen n, R_n klotoidin säde pisteessä n ja A klotoidin parametri.

Klotoidin pituus merkitään L_k.

Kallistamattomassa raiteessa siirtymäkaaren pituus mitoitetaan nykäyksen perusteella.

Kallistetussa raiteessa siirtymäkaaren pituus mitoitetaan nykäyksen ja kallistusviisteen perusteella. Pidemmän siirtymäkaaren antava laskentatapa on määräävä.

Tasoituskaarisarjan käyttö siirtymäkaarena

Raitioteiden siirtymäkaaret toteutetaan tasoituskaarina, jotka koostuvat tasoitusjaksoista. Tasoitujaksoista johtuen kaarteen pääkaaren säde jää pienemmäksi kuin vastaavan suorien osuuksien väliin piirretyn tasasäteisen kaaren säde. Lisäksi tasoitettu kaarre leikkaa kulman sisempää kuin vastaava tasasäteinen kaari, ja kaarre ulottuu tasoitusjaksojen takia pidemmälle suoran suuntaan. Mittojen erot tasoitetun ja tasoittamattoman kaaren välillä kasvavat kaaren säteen pienentyessä. Tasasäteisen kaaren ja tasoitetun kaaren ero on havaittavissa kuvasta 11.

Tasoituskaaret toteutetaan sarjana vakiosäteisiä kaaria eli tasoitusjaksoina. Käytettävä sarja valitaan kahdesta vaihtoehdosta pääkaaren säteestä riippuen ja sarjasta käytetään yleensä sen verran jaksoja, että päästään lähelle pääkaaren sädettä. Taulukoissa 3 ja 4 on esitetty tasoituskaarteiden tasoitusjaksot ja niiden pituudet eri käyttötapauksissa.

Kulmamuutos	0,5°	1°	2°	3°	4°	5°
R(m)	250,5	150,5	70,5	40,5	30,5	25,5
L(m)	2,186	2,627	2,461	2,121	2,129	2,225

Kulmamuutos	0,5°	1°	1,5°	3°
R(m)	250,5	150,5	100,5	70,5
L(m)	2,186	2,627	2,631	2,121

Kuva 4 havainnollistaa tasoituskaarissa käytettäviä tasoitusjaksoja ja vakiosäteisen sekä tasoitetun kaaren mittojen eroja. Kuvassa on 90 asteen tasasäteisen kaaren ja tasoitetun kaaren ero 25 metrin kaarresäteellä. Ero kasvaa säteen pienentyessä.

Kuvassa tasasäteinen kaari on piirretty punaisella katkoviivalla (kaaren pituus on 39,271 metriä). Sinisellä on piirretty eripituiset tasoitusjaksot sekä pääkaaren tasoitettu kaari (kaaren pituus on 30,543 metriä). Sivusiirtymän ero on 0,260 m.

Nykäys

Nykäyksen arvo lasketaan

Jossa C on nykäys yksikössä m/s³, vnopeus yksikössä km/h, Δa_qsivuttaiskiihtyvyyden muutos siirtymäkaaren pituudella ja L_Dkallistusviisteen pituus. Suurin sallittu nykäys C_max on 0,67 m/s³.

Kallistusviiste

Kallistusviisteeksi kutsutaan aluetta, jolle raiteen kallistus eli ulkokiskon ylikorotus tehdään. Kohtaa, jossa raiteen kallistus on pienimmillään, kutsutaan kallistusviisteen aluksi, ja kohtaa, jossa se on suurimmillaan, kutsutaan kallistusviisteen lopuksi.

Kallistusviisteen enimmäisjyrkkyys 1/n [m^-1] lasketaan

Jossa ΔD on kiskon korotuksen muutos [mm], L_D kallistusviisteen pituus [m], ja v_e suunnittelunopeus yksikössä km/h. Kallistusviisteen enimmäisjyrkkyys on 1:500.

Poikkeustapauksissa kallistusviiste voi olla jyrkempi. Lupa-arvo lasketaan kaavan 7 mukaisesti.

Suurin sallittu kallistusviisteen arvo on 1:250.

Nopeus	Vähimmäisarvo	Lupa-arvo
20	1:500	1:250
30	1:500	1:300
40	1:560	1:400
50	1:700	1:500
60	1:840	1:600
70	1:980	1:700

Kallistusviisteen perusteella määräytyvä vähimmäispituus l_R [m] lasketaan kaavan 8 mukaisesti.

Taulukkoon 6 on laskettu siirtymäkaarien pituuksia eräille tavallisimmille liikennöintinopeuksille ja kallistuksen arvoille, olettaen kaarteen sivuttaiskiihtyvyyden olevan enimmäisarvon a_q= 0.65 m/s² mukainen.

	N	o	p	e	u	s	(km	/h)
Raiteen kal- listus (mm)	15	20	30	40	50	60	70	80
0	6,0	6,0	8,1	10,8	13,5	16,2	18,9	21,6
5	6,0	6,0	8,1	10,8	13,5	16,2	18,9	21,6
10	6,0	6,0	8,1	10,8	13,5	16,2	18,9	21,6
15	6,0	6,0	8,1	10,8	13,5	16,2	18,9	21,6
20	6,0	6,0	8,4	11,2	14,0	16,8	19,6	22,4
25	6,0	7,0	10,5	14,0	17,5	21,0	24,5	28,0
30	6,3	8,4	12,6	16,8	21,0	25,2	29,4	33,6
35	7,4	9,8	14,7	19,6	24,5	29,4	34,3	39,2
40	8,4	11,2	16,8	22,4	28,0	33,6	39,2	44,8
45	9,5	12,6	18,9	25,2	31,5	37,8	44,1	50,4
50	10,5	14,0	21,0	28,0	35,0	42,0	49,0	56,0
55	11,6	15,4	23,1	30,8	38,5	46,2	53,9	61,6
60	12,6	16,8	25,2	33,6	42,0	50,4	58,8	67,2
65	13,7	18,2	27,3	36,4	45,5	54,6	63,7	72,8
70	14,7	19,6	29,4	39,2	49,0	58,8	68,6	78,4

Siirtymä kaarelle ilman siirtymäkaaria

Siirtymäkaari voidaan jättää pois, mikäli raiteen kallistus ei muutu ympyränkaarien välillä ja ehdot täyttyvät:

Jossa kaarevuuden erotus Δk [1/m] on:

jossa

Suoralta kaarteelle siirtyessä r₁ = ∞, jolloin 1000/r₁ = 0. Tällöin kaava yksinkertaistuu muotoon:

Jossa tehollisen siirtymäpituuden l_v arvona käytetään 6 m. Vähimmäiskaarresäteet, joilla siirtymäkaarien jättäminen pois on sallittua siirryttäessä suoralta kaarelle, on esitetty taulukossa 3.

Nopeus (km/h)
15	20	30	40	50	60	70	80
35	48	144	342	667	1152	1829	2730

Siirtymäkaaren aiheuttaman kaaren sivusiirtymän laskenta

Siirtymäkaaren aiheuttama sivusiirtymä kaareen on tarpeen laskea, mikäli raitiotien geometriaa suunnitellaan työkaluilla, jotka eivät mahdollista siirtymäkaaren geometrialaskentaa.

Siirtymän suuruuteen d vaikuttaa siirtymäkaaren pituus L_k ja kaarteen kaarresäde R kaavan 12 mukaisesti. Siirtymä on havainnollistettu kuvassa 5.

Siirtymäkaaren pituus jakautuu kuvan 5 mukaisesti siirtymässä suoralta kaarelle tasan kaaren ja suoran välillä.

Radan tasaus

Radan tasaus koostuu suorista kallistusjaksoista. Kallistusjaksojen väliset siirtymät toteutetaan ympyräkaaren muotoisilla pyöristyskaarilla.

Raiteiden keskinäinen asema korkeussuunnassa

Raiteiden ksk asetetaan lähtökohtaisesti keskenään samaan tasoon, ellei ympäristö edellytä tästä poikkeamista.

Kun kallistettu kaksi- tai useampiraiteinen rata risteää kadun kanssa, raiteiden tasausten keskinäinen asema on sovitettava kaartessa siten, että raiteiden kulkupintojen tasot osuvat samaan tasoon. Ylityksien tasausten ja kallistusten suunnittelussa on huomioitava kohdan luvun Raitiotien rakenteet kohdan Suljetun ratarakenteen päällysteen muotoilu vaatimukset.

Kallistusjakson pituuskaltevuus

Kallistusjakson pituuskaltevuuksien vähimmäis- ja enimmäisarvot on luetteloitu taulukossa 8.

	Raitiotie (pika)		Kaupunkiraitiotie
	Maksimi	Lupa-arvo	Maksimi	Lupa-arvo
Linjalla	4 %	6 %	5 %	6 %
Vaihteen alueella	2 %	3 %	2 %	2 %
Pysäkeillä	2 %	4 %	2 %	4 %
Varikoilla		0,50 %

Kallistusjaksoilla on myös vähimmäispituuskaltevuus kiskouran kuivatuksen takaamiseksi, kun raitiotien päällysrakenne edellyttää kiskouran kuivatusta. Kiskouran kuivatusperiaatteet on selostettu luvussa Raitiotien rakenteet kohdassa Radan kuivatus. Vähimmäispituuskaltevuudet ovat on esitetty taulukossa 9.

	Minimiarvo	Lupa-arvo
Pituuskaltevuus katulinjalla	0,70 %	0,30 %

Kallistusjaksoilla on myös vähimmäispituuskaltevuus kiskouran kuivatuksen takaamiseksi, kun raitiotien päällysrakenne edellyttää kiskouran kuivatusta. Kiskouran kuivatusperiaatteet on selostettu kohdassa x. Vähimmäispituuskaltevuudet on esitetty taulukossa 10.

	Minimiarvo	Lupa-arvo
Pituuskaltevuus katulinjalla	0,70 %	0,30 %

Pyöristyssäde

Pyöristyskaaren vähimmäissäde määräytyy kaavan 14 mukaisesti.

Jossa R on pyöristyskaaren säde metreissä ja V liikennöintinopeus yksikössä km/h. Pyöristyskaaren säteen tulee kuitenkin olla vähintään 1000 m.

Pyöristyskaaren säteen lupa-arvo määräytyy kaavan 15 mukaisesti.

	Pyöristyskaaren säde
Nopeus	Vähimmäisarvo (m)	Lupa-arvo (m)
20	625	300
30	625	300
40	640	400
50	1000	625
60	1440	900
70	1960	1225

Pyöristyskaaren sijoittaminen kallistusviisteen kohdalle

Kaltevuustaitteen sijoittamista kallistusviisteen kohdalle tulee lähtökohtaisesti välttää, sillä kallistuksen ja pystysuuntaisen taitteen yhdistelmässä vaunun kiertojäykkyys saa vaunun kuorman jakautumaan epätasaisesti pyörien välillä, joka aiheuttaa suistumisriskin.

Toistuvasta epätasaisesta kuormittumisesta johtuva kiertyminen aiheuttaa myös vaunun rakenteen väsymistä, joka lyhentää vaunun elinikää.

Mikäli taitteen sijoittamista kallistusviisteen kohdalle ei voida välttää, tulee pyöristyskaaren säteen r_a täyttää kaavan 16 ehdot.

Jossa v_e on suunnittelunopeus. Kallistusviisteen jakajan n laskentatapa on esitetty kohdassa x.

Pyöristyskaaren säteen tulee kuitenkin olla vähintään 625 m (arvo sovitettava kaluston ominaisuuksiin).

Pystytaitteen pyöristyksen vähimmäissäteitä kallistusviisteen kohdalla on esitetty taulukossa 12.

Kallistusviiste / Nopeus (km/h)	15	20	30	40	50	60	70
1:250	625	625	–	–	–	–	–
1:300	625	625	900	–	–	–	–
1:350	625	625	771	–	–	–	–
1:400	625	625	625	1600	–	–	–
1:450	625	625	625	1422	–	–	–
1:500	625	625	625	1280	2500	–	–
1:600	625	625	625	1067	2083	3600	–
1:700	625	625	625	914	1786	3086	4900
1:800	625	625	625	800	1563	2700	4288
1:900	625	625	625	711	1389	2400	3811
1:1000	625	625	625	640	1250	2160	3430
1:1200	625	625	625	625	1042	1800	2858
1:1400	625	625	625	625	893	1543	2450
1:1600	625	625	625	625	781	1350	2144
1:1800	625	625	625	625	694	1200	1906
1:2000	625	625	625	625	625	1080	1715

Pystytaite vaihteen kohdalla

Vaihteita ei saa sijoittaa pyöristyskaaren kohdalle.

Pystytaite pysäkin kohdalla

Pysäkillä pyöristyskaaren minimiarvo on 3500 m. Lupa-arvo on 1500 m.

Minimiarvoa pienemmillä pyöristyssäteillä tulee selvittää pyöristyksen vaikutus laiturin korkeuteen suhteessa KSK-tasoon. Pyöristys muuttaa ovien suhteellista asemaa KSK-tasoon nähden, jolloin tulee varmistaa, että ovilla on riittävä aukeamistila ja ettei tasoero raitiovaunun ovenkynnyksen ja laiturin välillä muodostu liian suureksi.

Pystygeometrian elementtien vähimmäispituus

Pystygeometrian elementtien vähimmäispituus lasketaan kaavan 17 mukaisesti.

Jossa L on elementin pituus (m) ja V liikennöintinopeus (km/h). Pystygeometrian elementin pituuden vähimmäispituus on 12 m.

Nopeus	Vähimmäispituus
20	12,00
30	12,50
40	16,67
50	20,83
60	25,00
70	29,17

Vaihteet ja raideristeykset

Vaihteet ja raideristeykset

Vaihde on mekaaninen laite, jolla vaunu ohjataan poikkeavalle tai suoraan menevälle raideosalle, ja joka yhdistää eri suunnista tulevat raiteet.

Raideristeys on raiteen ylittävä, ristikoista koostuva risteysosa.

Yksinkertainen vaihde, joka on eniten käytetty vaihdetyyppi, koostuu kielisovituksesta ja risteyksestä.

Vaihteen osat on esitetty kuvissa 8 ja 9.

Vaihteen ajosuunta merkitään kuvan 10 mukaan.

Vaihteen risteyssuhde on merkitty symbolillaα.

Vaihteiden merkintä

Vaihteiden nimeäminen noudattaa seuraavaa kaavaa:

Vaihdetyyppi	Vaihteen kiskoprofiili	–	Vaihteen kielisovituksen kaarresäde	Kiskon kallistus	–	Vaihteen risteyssuhde	–	Vaihteen kätisyys
YV	60R1	–	100		–	1:6,154	–	O
YV	49E1	–	25	P	–	1:4	–	V

Vaihteen kiskoprofiili ilmoittaa vaihteen liitoskiskojen kiskoprofiilin.

Vaihteen kielisovituksen kaarresäde ilmoittaa poikkeavan suunnan kaarresäteen.

Kiskon kallistuksen puuttuminen merkitään, mikäli vaihteesta on olemassa versioita sekä kiskon kallistuksella että ilman kiskon kallistusta

Vaihteen risteyssuhde ilmoittaa vaihteen erkaneman jyrkkyyden matemaattisen pisteen suhteen muodossa y/x.

Vaihteen kätisyys ilmoitetaan suhteessa vastavaihdesuuntaan.

Vaihdetyypit

Vaihdetyypit ja näiden lyhenteet on lueteltu alla.

Yksinkertainen vaihde YV, oikea

Yksinkertainen vaihde YV, vasen

Sisäkaarrevaihde SKV

Ulkokaarrevaihde UKV

Tasapuolinen vaihde TYV

Yksipuolinen risteysvaihde YRV

Kaksipuolinen risteysvaihde KRV

Raideristeys eli ristikko on kahden tai useamman raiteen risteyskohta. Raideristeyksen kertaluku määräytyy risteävien raiteiden lukumäärän perusteella.

Yksinkertainen raideristeys RR

Kaksinkertainen raideristeys

Vaihteen kielisovitus

Vaihteen kohdalla on oltava suoraa rataa kielisovituksista ja etujatkoksista muodostuvan ns. vaihteen kielisovituksen pituuden (L) verran, mikä on esitetty kuvassa 11.

Vaihteiden kielisovituksia tehdään pääsääntöisesti 50 ja 100 metrin säteellä. Mitoituksen lähtökohtana tulee olla aina mahdollisimman suuri säde matkustusmukavuuden takaamiseksi. Kielisovituksen jälkeen kaartuva rata sovitetaan kielisovituksen säteeseen siirtymäkaaren avulla. Yleisimmin käytössä olevat vaihdetyypit ja niiden kielisovituksien pituudet on esitetty taulukossa 14.

Poikkeavan raiteen kaarresäde R (m)	Vaihdetyyppi	Kielisovituksen pituus L (m)
25 (varikoilla)	YV 60 R1 – 25	5,45
25 (varikolla)	YV49 E1-25	6,454
50	YV 60 R1 – 50	5,95
50	YV 49 E1-50	5,65
100	YV 60 R1 – 100	7,8

Urakiskovaihteiden risteyskappale

Risteyskappale on vaihteessa tai raideristeyksessä osa, jossa eri kulkusuuntien kulkupinnat kohtaavat ja pyörän kantopinta vaihtuu. Risteyskappaleen kiskon kantopintaan aiheuttaman epäjatkuvuuskohdan takia risteyskappaleen yli ajaminen aiheuttaa usein tuntuvan ja kuuluvan kolahduksen.

Raitiotiellä käytettävät vaihteet ja raideristikot jakautuvat syvä- ja matalauraisiin vaunun pyörien risteyskappaleessa käyttämän kantopinnan mukaan.

Syväuraisessa vaihteessa tai raideristeyksessä raitiovaunun pyörä kulkee ristikosta kulkupinnan kannattelemana. Syväuraisen vaihteen kriittinen risteyskulma α riippuu käytettävästä pyörän leveydestä. Kriittiset risteyskulmat pääkaupunkiseudun raitioteillä käytetyille pyörille on esitetty taulukossa 15.

Pyörän leveys (mm)	Risteyskulma α (°)
95	18
105	22

Matalauraisessa vaihteessa tai raideristeyksessä risteyskulma α on suurempi kuin kriittinen risteyskulma, jolloin raitovaunun pyörän on kuljettava risteyksen läpi pyörän laipan kannattelemana. Matalauraisen vaihteen läpi ajavan raitiovaunun tuottaman melun ja tärinän, sekä kalustoon kohdistuvien voimien takia matalauraisissa vaihteissa sallittu ajonopeus on sekä suoralla että poikkeavalla suunnalla 10 km/h.

Alhaisen nopeuden ja suurten melu- ja tärinähaittojen vuoksi matalauraisia vaihteita tulee lähtökohtaisesti välttää.

Vignoles-vaihteiden vastakiskosovitus

Vignoles-vaihteessa raitiovaunun kulun ohjaukseen tarvitaan urakiskon uralaipan puuttuessa siipikiskot. Sisempien siipikiskojen, kärkikiskojen ja kärkikappaleen kokonaisuutta kutsutaan risteykseksi. Yhdessä ulompien siipikiskojen kanssa ne muodostavat vastakiskosovituksen.

Vaihteiden sijoittelu

Vaihteet pyritään sijoittamaan kohtiin, joissa raitiovaunun nopeus on hidas, esimerkiksi katualueella risteyksiin. Vaihteiden sijoittamisessa tulee huomioida myös niiden meluvaikutus. 

Vaihteen keskeisin osa on kielisovitus. Vaihteen kohdalla on oltava suoraa rataa kielisovituksista ja etujatkoksista muodostuvan ns. vaihteen kielisovituksen pituuden (L) verran. Vaihteiden kielisovitukset tulee pyrkiä sijoittamaan ajoneuvoliikenteen käyttämien alueiden ulkopuolelle toimintavarmuuden takaamiseksi. Vaihteeseen kulkeutuva lika voi haitata vaihteen toimintaa ja esimerkiksi estää vaihteen lukittumisen. Vastavaihteita ei lähtökohtaisesti tulisi sijoittaa muun liikenteen sekaan.

Suojateiden liukkaudentorjuntaan käytettävän sepelin kulkeutuminen kielisovitukseen edellyttää talvella tehostettua puhtaanapitoa. Kielisovitusten ja risteyskappaleen suurten teräspintojen aiheuttaman liukastumisvaaran takia kielisovituksia ja risteyskappaleita ei tulisi sijoittaa suojateiden kohdalle.

Kaarrelevitysten takia vaihteita ei tule sijoittaa pysäkkialueelle tai 15 m lähemmäs pysäkkiä.

Vaihteita ei saa lähtökohtaisesti sijoittaa pystygeometrian pyöristyskaaren kohdalle. Lupa-arvo pystypyöristykselle vaihteen kohdalla on 5000 m.

Kaupunkiraitioteillä voidaan käyttää venytettyä kielisovitusta vaihteen sijoittelun helpottamiseksi.

Vaihteiden ja raideristeyksien mitoitus

Vaihteissa sallittu ajonopeus riippuu vaihteessa käytettävästä kulkupinnasta (matala- vai syväurainen vaihde), kulkusuuntien geometriasta (suora vai kääntyvä suunta, näiden kaarresäteet), vaihteen ohjausmenetelmästä (opastimellinen lukittava, lukittava, ei lukittava), ajosuunnasta (myötä- vai vastavaihde) ja myötävaihteeseen ajettaessa siitä onko vaihde käännetty auki vai ajetaanko se auki.

Vaihteen rakenteen salliessa, voidaan myötävaihteeseen ajaessa kääntää vaihde ajamalla suljettuun kielisovitukseen, jolloin vaunu pakottaa kielisovituksen auki. Tätä kutsutaan aukiajoksi.

Raitiotievaihteiden valinnassa tulee huomioida erilaisten vaihteiden vaikutus raitiotien läpiajonopeuteen. Läpiajonopeus vaikuttaa muun muassa raitiotien sujuvuuteen ja raiteenvaihtopaikkojen käytettävyyteen.

					Maksiminopeus käytännössä
			Myötävaihde				Vastavaihde
			Suoran suuntaan		Poikkeavalle		Suoran suuntaan	Poikkeavalle
			Vaihde oikeassa asennossa	Ajo auki	Vaihde oikeassa asennossa	Ajo auki
Syväurainen	Lukittuna ja opastimella	R=100 R=50 R=25	70	10*	30 20 15	10*	70	30 20 15
	Ei lukittuna	R=100 R=50 R=25	15**	15	15 15 15	15	15	15 15 15
Matalaurainen	Lukittuna ja opastimella	R=100 R=50 R=25	10	10*	10 10 10	10*	10	10 10 10
	Ei lukittuna	R=100 R=50 R=25	10	10	10 10 10	10 10 10	10	10 10 10
Raideristeys, syväurainen***			ei rajoita***	ei rajoita***	ei rajoita***	ei rajoita***	ei rajoita***	ei rajoita***
Raideristeys, vähintään 1 risteyskappaleista matalaurainen			10	10	10	10	10	10

					Tekninen maksimi
			Myötävaihde				Vastavaihde
			Suoran suuntaan		Poikkeavalle		Suoran suuntaan	Poikkeavalle
			Vaihde oikeassa asennossa	Ajo auki	Vaihde oikeassa asennossa	Ajo auki
Syväurainen	Lukittuna ja opastimella	R=100 R=50 R=25	70	10*	30 20 15	10*	70	30 20 15
	Ei lukittuna	R=100 R=50 R=25	70**	15	30** 20** 15	15	15	15 15 15
Matalaurainen	Lukittuna ja opastimella	R=100 R=50 R=25	15	10	10 10 10	10*	15	15 15 15
	Ei lukittuna	R=100 R=50 R=25	15	15	15 15 15	15 15 15	15	15 15 15
Raideristeys, syväurainen***			ei rajoita***	ei rajoita***	ei rajoita***	ei rajoita***	ei rajoita***	ei rajoita***
Raideristeys, vähintään 1 risteyskappaleista matalaurainen			10	10	10	10	10	10

Rajamerkki

Vaihteen rajamerkki merkitsee kohdan, jossa vaihteen suoran ja kääntyvän suunnan aukean tilan ulottumat kohtaavat.