Kust till kustbanan

BRVT 2003:02:9
2003- 01- 12
Järnvägsutredning/MKB
Kust till kustbanan
Delen Mölnlycke – Rävlanda/Bollebygd
Delrapport
Magnetiska fält
Beställare:
Banverket Västra banregionen
Beställarens rapportnr:
BRVT 2003:02:9
Beställarens projektledare:
Jonas Borglund
Huvudkonsult:
Scandiaconsult Sverige AB (SCC), Göteborg
Konsultens uppdragsledare:
Carl-Johan Boke, MKB-ansvarig Lars Fredén
Underkonsult:
Yngve Hamnerius AB
Dokument-ID:
t:\51\51043100\indesign\Ktkrapp
Järnvägsutredning/MKB
Kust till kustbanan
Delen Mölnlycke – Rävlanda/
Bollebygd
Delrapport
Magnetiska fält
Yngve Hamnerius AB
1
Miljökonsekvensbeskrivning avseende magnetiska fält
från kust – till kustbanan – delen Mölnlycke - Rävlanda/Bollebygd
SAMMANFATTNING.................................................................................... 2
1. INLEDNING............................................................................................... 5
2 BERÄKNINGSFÖRUTSÄTTNINGAR ........................................................ 5
3. BESKRIVNING AV DRIFTSFALLEN ....................................................... 7
3.1 Prognos för tågtrafik på banan..................................................................................................... 9
4 BERÄKNING AV STRÖMMARNA LÄNGS BANAN.................................. 9
4.1 Strömberäkningar för sex tåglägen ............................................................................................ 11
5. MAGNETISKA FRÅN ELEKTRISKA TÅG............................................. 13
6 RESULTAT AV MAGNETFÄLTSBERÄKNINGARNA ............................ 15
6.1 Magnetfält vid dubbelspår på mark med c/c 4,5 m................................................................... 15
6.2 Magnetfält vid flygplatsterminal från två enkelspårstunnlar.................................................. 20
6.3 Magnetfält vid dubbelspårstunnel med c/c 4,5 m...................................................................... 23
6.4 Magnetfält från tågtrafik bortom sugtransformatorsektionen................................................ 27
6.5 Magnetfält från tågtrafik på enkelspår (Nollalternativet) ....................................................... 31
6.6 Årsmedelvärden för magnetfälten .............................................................................................. 34
7 DISKUSSION ............................................................................................ 37
8 MYNDIGHETERNAS SYN ....................................................................... 41
9. SLUTSATSER .......................................................................................... 44
LITTERATUR ............................................................................................. 47
BERÄKNINGS OCH RESULTATBILAGOR ............................................... 48
12 JANUARI 2003
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
2
Sammanfattning
Syftet med denna rapport är att ge en redogörelse av eventuella miljökonsekvenser
av de elektromagnetiska fälten från en planerad järnvägs på kust till kustbanan, delen
Mölnlycke – Rävlanda/Bollebygd. Tågtrafiken kommer att ge upphov till magnetiska
fält kring järnvägen. Ett flertal olika sträckningar utreds för närvarande. Terrängen är
kuperad med flera dalgångar, vilket innebär att förläggningen delvis kommer att gå i
tunnlar. Bland annat planeras en tågtunneln med station under terminalbyggnaden på
Landvetter flygplats. Som nämnts ovan utreds flera alternativa sträckningar, de exakta spårlägena inom varje alternativ sträckning är ej fastlagda, i planerna finns breddzoner på flera hundra meter för att möjliggöra olika detaljförläggningar. Detta innebär att man på detta planeringsstadium inte kan beräkna magnetfältet vid bestämda
hus nära banan. Projekteringen av banans elanläggningar har ännu inte gjorts. Detaljutformningen av banans elförsörjning avseende sugtransformatorer, matningar,
avbrott och eventuella förbigångsmatningar har ej genomförts. Alla dessa faktorer
påverkar magnetfältet i en given punkt.
Detta innebär att det i nuvarande planeringsläge inte är möjligt att exakt beräkna
magnetfältsexponeringen vid ett speciellt hus. Däremot kan man skapa sig en bild av
typiska magnetfältsnivåer omkring banan. Jag har då utgått från de data som är kända
avseende matningspunkter mm. Jag har ansatt banverkets standardlösning avseende
sugtransformatorer (max 5,5 km mellan transformatorerna med jordpunkter emellan
dem). För positionering av återledare med mera har jag valt samma lösningar som för
den planerade tågtunneln i Varberg.
Under dessa förutsättningar har magnetfälten beräknats för de olika tågtyper som
kommer att trafikera banan. Beräkningarna visar att magnetfälten från ett enskilt tågkan nå upp till 0,6 – 0,7 µT, en meter över marknivå 20 m ut från räls eller vid en
punkt där bergtäckningen är 20 m över rälsöverkant. Detta beräknat för tyngsta tåg
(X2). Observera att högre värden erhålls när flera tåg samtidigt befinner sig på
sträckan Göteborg – Borås, vilket är normalfallet dagtid. Vid sådana nivåer, ligger
man över gränsen till tekniska störningar på bildskärmar och TV. För att säkert undvika sådana störningar måste magnetfältet vara under ca 0,5 µT. Detta gör att sådana
kortvariga störningar inte kan uteslutas på höjden 1 m över mark på avståndet 20 m
från räls.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
3
De radiostörningar som uppstår vid urladdningar mellan kontaktledning och tågets
strömavtagare bedöms av Luftfartsverket (muntlig uppgift) ej störa navigationsutrustning vid Landvetter flygplats, då tåget passerar flygplatsen i en tunnel, vars bergtäckning dämpar de radiofrekventa störningarna. Spåret kommer dock upp i dagen på
ett avstånd som är mindre än skyddsavståndet i standarden SS 447 10 12, varför en
fördjupad bedömning från myndigheten är önskvärd.
När det gäller skydd för akuta hälsoeffekter, kommer det att införas begränsningar
för allmänhetens magnetfältsexponering. Enligt Statens strålskyddsinstituts remissutgåva kommer denna begränsning att ligga vid 300 µT vid 16,7 Hz, vilket innebär
att fälten från tågen kommer att klara denna gräns med god marginal.
Det finns också misstankar om långsiktiga hälsorisker av magnetfältsexponering. För
att ta hänsyn till även dessa eventuella risker, har myndigheternas försiktighetsprincip om lågfrekventa elektriska och magnetiska fält formulerats: “Om åtgärder, som
generellt minskar exponeringen, kan vidtas till rimliga kostnader och konsekvenser i övrigt bör man sträva efter att reducera fält som avviker starkt från
vad som kan anses normalt i den aktuella miljön. När det gäller nya elanläggningar och byggnader bör man redan vid planeringen sträva efter att utforma
och placera dessa så att exponeringen begränsas. Det övergripande syftet med försiktighetsprincipen är att på sikt reducera exponeringen för magnetfält i vår omgivning för att minska risken att människor eventuellt kan skadas.“
Denna princip är vägledande för planeringen av tunneln. När det gäller de eventuella
långsiktiga effekterna, är det framförallt magnetfältens årsmedelvärde man vill begränsa. I försiktighetsprincipen anges ingen högsta tillåtna nivå. De hårdaste kraven
har ställts på lokal och regional nivå. Här har man i både Stockholm och Malmö
ställt krav på att årsmedelvärdet av magnetfältet, från nya elektriska anläggningar, i
bostäder, skolor och daghem skall understiga 0,2 µT. Detta krav har bland annat varit
vägledande för projekteringen av Citytunneln i Malmö.
För de aktuella kommunerna känner jag inte till några beslut om lokala krav på magnetfältsnivåer. Om man, trots detta, tillämpar lika hårda krav som i Stockholm och
Malmö på årsmedelvärdet av magnetfältet, visar det sig, att med det antagna utförandet av banan, kan man klara detta krav i samtliga hus som ligger mer än ca 25 m från
spåret. Vid hus som har bergtäckning av minst 25 m, över räls, och ligger direkt över
tunneln beräknas årsmedelvärdet av magnetfältet, 1 m över mark, till max ca 0,13
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
4
µT, för dubbelspårtunnelalternativet, vid en trafikintensitet på 60 enkeltåg per dygn
på sträckan (UA1). 1 m över mark vid Landvetter flygplats uppskattas årsmedelmagnetfältet till ca 0,07 µT, för alternativet med två enkelspårtunnlar 31 m under mark.
För hus som ligger på plan mark, 20 m ut från markförlagt dubbelspår (c/c 4,5 m)
uppskattas årsmedelvärdet i huset till ca 0,13 µT.
Detta kan jämföras med nollalternativet med trafik på nuvarande enkelspårsjärnväg,
där ett årsmedelvärde på ca 0,19 µT på avståndet 20 m från spår, har beräknats.
Slutsatsen av utredningen är, att om husen ligger på dessa avstånd, kan årsmedelvärdet av de magnetiska fälten från tåget begränsas till under 0,2 µT för utredningsalternativ UA1. För utredningsalternativ UA2 fördubblas tågtrafiken, vilket leder till ungefär fördubblade årsmedelvärden, varför avståndet behöver ökas något om årsmedelvärdet skall begränsas till under 0,2 µT. Detta gäller dock inte tunnel under Landvetter flygplatsterminal där bergtäckningen är så stor att årsmedelvärdet även innehålls för UA2.
Detta innebär att magnetfältet klarar både kommande gränsvärden, myndigheternas
försiktighetsprincip och de strängaste lokala kraven som ställts i Malmö och Stockholm under förutsättning att avstånden till husen är enligt ovan. Om dessa avstånd
till hus ej överallt går att uppfylla, kan årsmedelexponeringen lokalt sänkas med åtgärder som förbigångsmatning i kabel.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
5
1. Inledning
Banverket planerar på att bygga ut Kust till kustbanan till dubbelspår. För närvarande
studeras sträckningen Mölnlycke – Rävlanda/Bollebygd. I samband med detta, planerar man bygga flera tågtunnlar, bland annat med station under terminalbyggnaden på
Landvetter flygplats. Syftet med denna rapport är att ge en redogörelse av eventuella
miljökonsekvenser av de elektromagnetiska fälten från de planerade järnvägsspåren.
Rapporten har utarbetats på uppdrag av Scandiaconsult Sverige AB, Region Väst, Carl
Johan Boke och Lars Fredén.
Projekteringen av banan har ännu inte kommit långt, varför jag, i samråd med Kent
Nilsson på Banverket, Västra banregionen, har gjort vissa antaganden avseende spårläge, sugtransformatorplacering, utformning och förläggning av jordledare, återledare,
matarledning, förbindelsetunnlar mellan tunnelrör etc.
I denna rapport, beräknar jag de magnetiska fälten från tågen, 1 m ovan mark för dubbelspår på mark, c/c 4,5 m, för två enkelspårstunnlar, c/c 20 m, under Landvetter flygplats samt för dubbelspårstunnlar med c/c 4,5. Jag genomför detta för sex tågpositioner
nära beräkningspunkten samt två positioner längre bort från beräkningspunkten. Jag
har också gjort ett försök att uppskatta årsmedelvärdena. Som jämförelse genomförs
även simuleringar av ett nollalternativ med trafik på befintlig enkelspårssträckning.
Jag avslutar med en diskussion.
2 Beräkningsförutsättningar
Beräkningarna har genomförts under följande förutsättningar:
•
Banan strömförsörjs från Göteborg, Almedal, via kabel till Mölndals övre,
samt från Sjömarken, vid Borås. Normalt sker strömförsörjningen från båda
hållen, men det finns för närvarande en brytare i tunnel vid Hindås (strömförsörjningen är normalt ihopkopplad).
•
Strömförsörjningen av banan i tunnlar sker på samma sätt som där banan går
på marken. I Varbergstunneln planeras strömförsörjningen söderut att gå via
en tunnelförlagd förbigångskabel, med fram- och återledare i samma kabel,
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
6
dvs. tåg utanför tunneln drar ingen ström via tunnelns kontaktledning. Eftersom fram- och återledare ligger tätt ihop i samma kabel, kommer magnetfälten
från de två strömmarna, som skall vara lika stora, tack vare banans sugtransformatorer, att i stort sett ta ut varandra. Förbigångskabel kan användas där
avståndet till hus är litet för att reducera årsmedelexponeringen. Eftersom
spårlägena inte är fastlagda för bandelen Mölnlycke – Rävlanda/Bollebygd
räknar jag i detta skede ej med någon förbigångsmatning. Om det skulle visa
sig, när banläget fastlagts, att det vid någon passage blir problem med magnetfältsnivåerna, kan man använda sig av denna lösning. Observera att denna lösning fungerar även för sträckor där det inte är tunnel.
•
Sugtransformatorer placeras regelbundet på ett avståndet av max 5500 m, dessa transformatorer har sugpunkter (jordpunkter) mitt emellan sig.
•
Beräkningarna har utförts för fyra alternativ: 1). Dubbelspår med, med c/cavståndet 4,5 m. 2). Två enkelspårtunnlar under terminalbyggnaden vid Landvetter flygplats med c/c-avståndet 20 m mellan spåren. 3). Dubbelspårstunnel
med c/c 4,5 m. 4). Nollalternativet med befintlig enkelspårssträckning.
•
S-rälerna antas ligga ytterst för båda spåren.
•
Kontaktledningen med bärlina 70 mm2 kopparbrons, kontakttråd 120 mm2
kopparbrons, kontakttråd 5,5 m över RÖK (RälsÖverKant). Medelhöjd på bärlinan 0,8 m över kontakttråd. På grund av att större delen av strömmen går i
kontakttråden kommer medelhöjden för strömmen att bli 5,8 m över RÖK.
•
I tunnlarna finns två samlingsjordlinor, 120 mm2 Cu, per spår, dessa placeras 5
m över RÖK, 3,5 m ut från rälsmitt, på samma sida som S-rälerna. Var 300:e
m finns en tvärförbindelse som förbinder de två spårens S-räler och samlingsjordledare.
•
Det finns två återledare, vardera 212 mm2 Al, placerade 5,9 m respektive 6,2
m över RÖK, 3 m ut från spårmitt på samma sida som S-rälen.
•
2003-01-12
Tågen går normalt med vänstertrafik.
Yngve Hamnerius AB
•
7
Jag har räknat med en effektfaktor på 0,9 och en spänning på 16 kV då vi befinner oss nära omformarstationen, varför spänningsfallet bör vara litet fram
till beräkningspunkten.
Avstånd järnväg Mölnlycke – Rävlanda/Bollebygd, alla avstånd från Göteborg
0 km Göteborg.
Ca 7 km Matning Mölndals övre.
Ca 15 km Mölnlycke här börjar den planerade dubbelspårssträckan.
Ca 26 km Tunnel under Landvetter flygplats.
Ca 42 km Bollebygd.
Ca 67 km Matning Sjömarken.
Alla avstånd ungefärliga då de olika förläggningsalternativen ger olika längder
på delsträckorna.
Ett impedansnät för S-räler och samlingsjordledare visas i bilaga 1.
3. Beskrivning av driftsfallen
Den aktuella sträckan byggs med dubbelspår, övriga delar är enkelspår som på sikt
planeras byggas om till dubbelspår. På sträckningen Mölnlycke – Bollebygd planeras
den befintliga enkelspårssträckan att behållas och användas för godståg då de maximala stigningarna är mindre på den befintliga sträckan än på den planerade. Dubbelspår
innebär att det kan finnas mer än ett tåg på sträckan i vardera riktningen.
Av Per Rosquist har jag erhållit utskrifter från ett gångtidsberäkningsprogram för
Västkustbanan. Eftersom tiden ges för varje delsträcka kan effekten och därmed den
förbrukade strömmen beräknas för olika tågtyper. Per har kontaktat Anders Bülund på
Banverkets huvudkontor, som säger att effektberäkningarna är OK, men att de bör
sänkas med 10 % (vilket har verifierats genom mätningar). Beräkningar har gjorts för
följande tåg som också kommer att trafikera Kust till kustbanan:
Tåg 1 passagerartåg X2000, vikt 343 ton.
Tåg 25 passagerartåg Regina X50, vikt 142 ton
Tåg 101 passagerartåg motorvagn X10, vikt 123 ton
Tåg 470 godståg ett RC4-lok, vikt 1400 ton (endast nollalternativet)
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
8
Godståg kommer ej att gå på den nya sträckningen. Dessa har medtagits för att underlag för beräkningar på nollalternativet med trafik på befintlig enkelspårsjärnväg.
Strömdata som erhållits från gångtidsberäkningarna för sträckan Hamra – Varberg,
respektive Varberg – Hamra, redovisas i tabell 1. Spänningen har satts till 16 kV, då vi
befinner oss nära omformarstationen, räkningarna har gjorts med effektfaktor på 0,9.
Tåg typ
Antal lok
Antal
vagnar
Tåg mot
nord/syd
Stopp Varberg
Korr. energi
(kWh)
Tid (s)
Ström (A)
1 X2
1
6
Nord
Ja
8
132
15
1 X2
1
6
Syd
Ja
148
204
181
1 X2
1
6
Syd
Nej
76
125
151
25 Regina X50
1
2
Syd
Ja
68
173
98
25 Regina X50
1
2
Syd
Nej
40
124
81
101 X10 motorvagn
1
0
Syd
Ja
57
183
78
101 X10 motorvagn
1
0
Syd,
Nej
35
146
60
470 RC4
1
33
Syd
Ja
227
520
109
470 RC4
1
33
Syd
Nej
177
215
206
Tabell 1. Energi och strömförbrukning på sträckan Varberg – Hamra, vilken innefattar
Varbergtunnelsträckningen. Denna sträckning går på plan mark. Mölnlycke – Bollebygd är betydligt mer kuperad, men medelströmmen på sträckan borde vara av liknande storlek. Energiförbrukningen har korrigerats till 90% av den energi som erhålls från
gångtidsberäkningarna.
I simuleringarna har vi lagt in följande 6 tåglägen:
1. tåg på positionen 24800 m norra spåret.
2. tåg på positionen 25100 m norra spåret.
3. tåg på positionen 26200 m norra spåret.
4. tåg på positionen 24800 m södra spåret.
5. tåg på positionen 25100 m södra spåret.
6. tåg på positionen 26200 m södra spåret.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
9
3.1 Prognos för tågtrafik på banan
För att uppskatta årsmedelvärdet av magnetfältsexponeringen har jag använt följande
prognos:
Utredningsalternativ:
UA1a och UA1b: 24 st. regionaltåg (dubbelturer) samt 6 st. direkttåg (dubbelturer).
UA2: 50 st. regionaltåg (dubbelturer) samt 10 st. direkttåg (dubbelturer). Detta alternativ kan ej trafikeras förrän ytterligare delar av banan har byggts om till dubbelspår.
Nollalternativ: 12 st. regionaltåg (dubbelturer), 6 st. direkttåg (dubbelturer) samt 3
godståg (dubbelturer) på befintlig enkelspårsjärnväg.
För tågen används strömdata från tabell 1, för fallen ej tågstopp i Varberg.
4 Beräkning av strömmarna längs banan
För att kunna beräkna magnetfältet från banan, måste strömmarnas fördelning i kontaktledning, återledare, jordledare och S-räl, för de två spåren beräknas. Denna beräkning har utförts genom att strömmarna beräknas för varje tåg och sedan superponerats.
Härvid har hänsyn tagits till strömmens riktning i respektive ledare. Strömmarnas effektivvärden har adderats. Detta förfarande gäller för 16,6 Hz sinusformad tidsvariation hos strömmarna. Detta är inte helt fallet för strömmarna till tågen, men då strömmens kurvform inte är känd för enskilda tåg, i ett givet ögonblick, får denna approximation anses som den bästa för detta fall. När strömmen i kontaktledarna går genom
sugtransformatorer sugs en lika stor ström upp i återledarna. Jag har vid denna beräkning antagit ideala sugtransformatorer, dvs. att lika stor ström går i kontaktledning
och återledare vid sugtransformatorerna.
Strömmarnas fördelning i respektive ledningar i upp och nedspår, beror på impedanserna hos respektive ledare. Genom att uppskatta dessa impedanser har strömfördelningen kunnat beräknas. Där det är tunnel finns två jordledare per spår, dessa är förbundna med S-rälen, var 300:e m. Jordledare och S-räl för de två spåren är tvärförbundna minst var 300:e m (i tvåtunnelalternativet via tvärtunnlar). Detta innebär att
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
10
när ett tåg, i tunneln, drar ström via kontaktledningen till S-rälen, så kommer denna
ström att dela upp sig på S-räl och jordledare på båda spåren. När tåget rör sig får vi
en komplex strömbild i dessa ledare. För att i detalj studera denna strömbild har vi
skapat en kretsmodell, över S-räl, jordledare och tvärförbindelser, som beskriver alla
impedanser, i dessa ledare, se bilaga 1, figur 1. Denna kretsmodell utvidgas sedan med
kontaktledning, återledare och sugtransformatorer. Här läggs de olika tågen in som
strömkällor och kretsens strömmar, i samtliga ledare, beräknas med hjälp av kretssimuleringsprogrammet P-spice. Det två jordledarna och S-rälen är parallellkopplade för
vardera spår. För att förenkla modellen har S-räl och jordlinornas impedans representerats med nettoimpedansen mellan varje tvärförbindelse. S-rälen har en impedans på
0,022 mohm/m och de två jordledarna har en sammanlagt impedans på 0,14 mohm/m.
I kretsschemat anges den sammanlagda strömmen i S-räl och de två jordlinorna. Beroende på impedansförhållandena kommer 14% av strömmen att gå i de två jordledarna
och 86% i S-rälen. På sträckor där banan ej går i tunnel används ej jordledare. I detta
fall går hela strömmen i S-rälerna fram till jordpunkten.
Strömmen måste gå i kontaktledningen till tågen. De två spårens kontaktledningar är
förbundna i Mölnlycke och Bollebygd där banan övergår till enkelspår. På dubbelspårssträckan är kontaktledningsströmmarna ej förbundna varför kontaktledningsströmmarna måste följa ”sitt spår”. Impedanserna är proportionella mot kontaktledningarnas längder. För att modellera dessa längder har vi ansatt längden i meter som
”motståndsvärde” i P-spice schemat. Kretsschemat redovisas i bilaga 1, figur 2.
I detta schema har tåg i de tre valda positionerna lagts in med enhetsströmmen 100 A
per tåg. Då strömmarna i ledarna är direkt proportionella mot tågets totalström, kan de
olika tågen i tabell 1 enkelt simuleras, genom att multiplicera de erhållna värdena med
(aktuell tågström/100). Strömberäkningarna redovisas i ett kretsschemor där de olika
ledningsdelarna representeras av motstånd. Strömmarna anges i svarta boxar i kretsfigurerna. Boxarnas placering anger vilken sida av motståndet som strömmen går in i
motståndet. När man studerar strömfördelningen är det viktigt att observera enheten
efter strömangivelsen, A, mA, nA eller A med tiopotens. Programmet anger hur små
strömmar som helst. Det är naturligtvis endast strömmar med amperestyrka som är
intressanta ur magnetfältssynpunkt. Strömstyrkor i nA är i praktiken likvärdigt med
ingen ström. Programmet placerar automatiskt ut strömboxarna, vilket innebär att de
på några figurer, delvis hamnat över varandra, vilket gör att några strömvärden inte går
att läsa i figurerna. I samtliga beräkningar har dock de riktiga strömvärdena används.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
11
4.1 Strömberäkningar för sex tåglägen
Simuleringar har genomförts med tåg placerade enligt de tre tåglägena 1 – 3 som angivits i avsnitt 2. Strömfördelningen för dessa tåglägen redovisas i bilaga 1, figurerna 3 –
5. Strömmar för tåg på södra spåret, fall 4 – 6, erhålls genom att spegla resultaten. I
tabell 2 redovisas samtliga strömmar från vart och ett av tågen, från Pspiceberäkningarna vid avståndet ca 26 km (ungefärlig position för underjordisk station vid Landvetter flygplats). I tabell 3 redovisas motsvarande värden på avståndet ca
25000 m. Observera att dessa avstånd illustrerar olika avstånd till tåg och sugtransformatorer för att illustrera olika tågfall. Eftersom den exakta placeringen av sugtransformatorer mm. ännu inte är bestämd kan man inte förutsäga strömfördelningen på ett
exakt avstånd. Värdena i tabellerna 2 och 3 illustrerar typiska strömmar på avstånd
ungefär som vid Landvetter flygplats, men kan inte användas för att förutsäga strömfördelningen på ett exakt avstånd.
Jag har utgått från de enskilda simuleringarna av ett tåg i taget. Detta är gjort för att
illustrera verkan av varje enskilt tåg. För magnetfältsberäkningen räcker det att justera
till aktuell tågström och sedan summera strömmarna, i berörda snitt, från beräkningen
med de i tunneln aktiva tågen. Positiv strömriktning definieras som österut.
Tabell 2. Möjlig strömfördelning vid läge ca 26 km
Tågfall 1
100 A
Tågfall 2
100 A
Tågfall 3
100 A
Tågfall 4
100 A
Tågfall 5
100 A
Tågfall 6
100+100 A
2003-01-12
Tunnel norra spåret
Tunnel södra
spåret
Kontakt- ÅterledareJordledare S-räl
Kontakt- Återledare Jordledare S-räl
sammanlagt
ledning
sammanlagt
ledning
-30,6 A 30,6 A
0A
-0,5 A
0A
0A
0A
-0,5 A
-30,6 A
30,6 A
0A
-0,3 A
0A
0A
0A
-0,3 A
64,2 A
35,8 A
-7,8 A
-47,2A
0A
0A
-5,5 A
-37,1 A
0A
0A
0A
0,5 A
-30,6 A
30,6 A
0A
-0,5 A
0A
0A
0A
-0,3 A
-30,6 A
30,6 A
0A
-0,3 A
0A
0A
-5,5 A
-37,1 A
64,2 A
35,8 A
-7,8 A
-47,2 A
Yngve Hamnerius AB
12
Genom att lägga ihop strömmarna för tåg på norra och södra spåret kan man bilda sig
en uppfattning om fallen med två tåg som möts i tunneln. För årsmedelvärdesberäkningarna spelar dessa möten försumbar roll. De skulle däremot kunna ge upphov till
högre momentanvärden vid passage av tåg.
Kommentar, i kretsmodellen har vi lagt in de två matningskällorna Almedal och Sjömarken. I båda dessa punkter är rälsen ansluten till jord, vilket stämmer överens med
verkligheten. I kretsmodellen är alla jordpunkter elektriskt sett samma punkt, dvs
inget motstånd mellan olika jordpunkter. Det innebär att det motståndslöst kan flyta
en ström mellan jordpunkten i Almedal och jordpunkten i Sjömarken. I verkligheten
finns det inga perfekta jordningar. Det blir alltid en jordresistans vilket innebär att
styrkan på strömmen via jord överskattas i modellen. Nu handlar det i dessa fall inte
om några stora strömmar via jord, störst ström 2,4 A beräknades för fall 3 och 6. I
modellen är rälsen helt isolerad från jord längs hela sträckan mellan matningspunkterna, i verkligheten kan rälsen ha oavsiktliga eller avsiktliga jordpunkter längs banan, vilket kan leda till strömmar i jord. Detta innebär att de jordströmmar som beräknas i modellen ändå kan motsvaras av verkliga jordströmmar.
Tabell 3. Möjlig strömfördelning vid läge ca 25 km
Tågfall 1
100 A
Tågfall 2
100 A
Tågfall 3
100 A
Tågfall 4
100 A
Tågfall 5
100 A
Tågfall 6
100 A
Norra spåret
Södra
spåret
Kontakt- ÅterledareJordledare S-räl
Kontakt- Återledare Jordledare S-räl
sammanlagt
ledning
sammanlagt
ledning
-30,6 A -69,5 A
7,4 A
49,3 A
0A
0A
5,5 A
36,8 A
69,5 A
-69,5 A
-0,7 A
-5,6 A
0A
0A
0,7 A
5A
64,2 A
-64,2 A
0,2 A
1,1 A
0A
0A
0,1 A
1A
0A
0A
5,5 A
36,8 A
-30,6 A
-69,5 A
7,4 A
49,3 A
0A
0A
0,7 A
5A
69,5 A
-69,5 A
-0,7 A
-5,6 A
0A
0A
0,1 A
1A
64,2 A
-64,2 A
0,2 A
1,1 A
Då banan strömförsörjs från två håll kommer det i varje punkt av den aktuella sträckningen att passera en ström i kontaktledningen hela tiden ett tåg befinner sig på sträckan Mölndals övre fram till Sjömarken. Strömstyrkan kommer att variera med tågets
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
13
drift, men också med var på sträckan tåget befinner sig. När tåget befinner sig inom
den sugtransformatorsektion, där vi beräknar fälten, blir strömmarna som i tabell 2 och
3. När tåget befinner sig utanför denna sugtransformatorsektion, kommer strömmen att
gå i kontaktledning med en lika stor motriktad ström i återledaren. Hur mycket ström
som passerar beräkningspunkten beror på var på sträckan tåget befinner sig. Tåget
kommer att dra ström från båda matningspunkterna, mest från den matningspunkt som
är närmast tågets aktuella position.
5. Magnetiska från elektriska tåg
De magnetiska fälten bildas av de strömmar som matas till loket. Även de elektriska
apparaterna inne i loket som motorer etc. ger upphov till fält. Dessa källor inne i loket
avtar dock snabbt med avståndet (tredjepotensen på avståndet) varför det framförallt är
lokföraren som utsätts för dessa fält. I hus som ligger nära ledningen har lokets fält
avtagit så att det är den matande strömmen i kontaktledningen samt återgångsströmmen i räl, eller återledare, som alstrar det dominerande magnetfältet. Detta innebär att
det bildas magnetfält vid spåret, inte endast när tåget passerar, utan också under den
tid som tåget matas via kontaktledningen. Spårets strömmatning är sektionerad med sk
sugtransformatorer på ca var 5:e km. Detta innebär att strömmen går i rälen till sugtransformatorn och sugs sedan upp till en stolp- eller bergväggsförlagd återledarkabel.
Det är under tiden tåget går inom denna sektion som det alstras starkast magnetfält vid
spåret. Det innebär att detta magnetfält typiskt får en varaktighet på några minuter.
Praktiska mätningar som genomförts visar att så är fallet, se Ivarsson och Hasselgren
(1993). När tåget har lämnat denna sugtransformatorsektion går framströmmen i kontaktledningen och returströmmen i återledaren i normalfallet.
Teori för magnetfält
Den magnetiska källan måste ses som en sluten slinga. Det innebär att en strömgenomfluten ledare och dess återledare tillsammans ses som en magnetisk källa. I denna situation är den magnetiska källan varierande till sin karaktär beroende på var tåget befinner sig på spåret. Den mest kritiska situationen uppkommer då en ledare och dess
återledare är som mest separerade geografiskt, dvs det är då det magnetiska fältet är
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
14
som störst. Det uppkommer en stor "magnetisk dipol" då strömmen går i kontaktledningen och tillbaka i rälen och en mindre då strömmen går i återledaren.
Om vi försummar markens inverkan och förutsätter att sugtransformatorn är ideal så
kan summan av strömmarna i kontaktledning, återledare, räl och eventuella jordledare
i ett snitt sägas vara noll. För en linjedipol i luft finns analytiska uttryck för magnetfältet i dess omgivning, se Smythe (1950). Med en geometri enligt figur 4.1 fås följande
uttryck för magnetiska flödestätheten B:
Bx =
µIy  1
1 
2 − 2
2π  a2 a1 
1
1 

µI  x + 2 a x − 2 a 
−
By = a12 
2π  a22


(4.1)
(4.2)
B
a1
a2
-I
y
x
I
a
Figur 4.1. Geometri för tvärsnittet av en linjedipol (oändligt lång) som leder strömmen I. Positiv ström är definierad som gående ut ur planet.
Fälten avtar med avståndet både uppåt och åt sidorna. De hus som kommer att ligga
närmast spåret erhåller högst magnetfält. Beroende på var vi befinner oss och var loket
befinner sig, får vi ett stort antal olika belastningsfall. För många belastningsfall blir
strömbilden mer komplicerad, än i ovanstående beskrivning, med ström även i jordledare och i det andra spåret. Därför har ett datorprogram utvecklats för beräkningarna.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
15
Beräkningarna genomförs för fyra alternativ:
•
En dubbelspår med c/c-avståndet 4,5 m.
•
Två enkelspårstunnlar med c/c-avståndet 20 m mellan spåren, vid Landvetter flygplats.
•
En dubbelspårstunnel med c/c-avståndet 4,5 m.
•
Nollalternativ befintligt enkelspår, beräkningspunkt Hindås ca 36 km från Göteborg.
Simuleringar har genomförts för de ovan beskrivna belastningsfallen. Beräkningarna
har genomförts i en tvådimensionell modell som byggts upp i programmet Matlab.
Strömmarna i samtliga ledare i beräkningssnittet ansätts enligt de tidigare redovisade
strömberäkningarna och magnetfältsvektorerna från samtliga ledare i beräkningssnittet, beräknas genom vektorsummering i varje punkt längs beräkningslinjen.
6 Resultat av magnetfältsberäkningarna
Simuleringarna av magnetfälten för de olika fallen, redovisas i avsnitten 6.1 – 6.5. Vid
dessa simuleringar har olika tågströmmar enligt tabell 1 använts.
6.1 Magnetfält vid dubbelspår på mark med c/c 4,5 m
I detta avsnitt redovisas simuleringar av magnetfältet 1 m, över rälsöverkant, för markförlagt dubbelspår, med c/c avståndet 4,5 m mellan spåren. I figur 6.1 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen X2 (utan stopp) från tabell 1; 151 A, för
strömfördelningen som redovisas i tabell 2.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
16
Figur 6.1. Beräknat magnetfält 1 m över mark, för dubbelspårsfallet c/c 4,5 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2-tåg), för strömfördelning enligt tabell 2. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. På avståndet 22 m
(20 m från räls) är magnetfältet 0,48 µT och på avståndet 27 m (25 m från räls) är
magnetfältet 0,30 µT för de tågfall som ger högst värde.
I figur 6.2 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen X2 från tabell
1; 151 A, för strömfördelningen som redovisas i tabell 3.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
17
Figur 6.2. Beräknat magnetfält 1 m över mark, för dubbelspårsfallet c/c 4,5 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2-tåg), för strömfördelning enligt tabell 3. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. På avståndet 22 m
(20 m från räls) är magnetfältet 0,56 µT och på avståndet 27 m (25 m från räls) är
magnetfältet 0,35 µT för de tågfall som ger högst värde.
I figur 6.3 redovisas magnetfältet från ett tåg som drar en ström på 81 A, vilket motsvarar ett Reginatåg, med strömfördelning enligt tabell 2.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
18
Figur 6.3. Beräknat magnetfält 1 m över mark, för dubbelspårsfallet c/c 4,5 m. Beräknat för en ström på 81 A (motsvarar Reginatåg), för strömfördelning enligt tabell 2.
Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. På avståndet 22
m (20 m från räls) är magnetfältet 0,26 µT och på avståndet 27 m (25 m från räls) är
magnetfältet 0,17 µT för de tågfall som ger högst värde.
I figur 6.4 redovisas magnetfältet från ett tåg som drar en ström på 81 A, vilket motsvarar ett Reginatåg, med strömfördelning enligt tabell 3.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
19
Figur 6.4. Beräknat magnetfält 1 m över mark, för dubbelspårsfallet c/c 4,5 m. Beräknat för en ström på 81 A (motsvarar Reginatåg), för strömfördelning enligt tabell 3.
Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan. På avståndet 22
m (20 m från räls) är magnetfältet 0,30 µT och på avståndet 27 m (25 m från räls) är
magnetfältet 0,19 µT för de tågfall som ger högst värde.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
20
6.2 Magnetfält vid flygplatsterminal från två enkelspårstunnlar
I detta avsnitt redovisas simuleringar av magnetfältet 1 m över mark i terminalbyggnaden Landvetter flygplats över bergtunnelstation (ca 26 km), tunneldjup mark till RÖK
i tunneln 31 m. Beräknat för fallet med två enkelspårstunnlar med c/c avståndet 20 m
mellan spåren.
Figur 6.5. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med två enkelspårstunnlar c/c
20 m, i flygplatsterminal över tunnelstation (ca 26 km). Beräknat för en ström på 151
A (motsvarar X2-tåg), strömmar från tabell 2. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3
grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan.
I figur 6.5 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen från tabell 1;
151 A (X2-tåg), med strömfördelningen enligt tabell 2.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
21
Figur 6.6. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med två enkelspårstunnlar c/c
20 m, i flygplatsterminal över tunnelstation (ca 26 km). Beräknat för en ström på 151
A (motsvarar X2-tåg), strömmar från tabell 3. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3
grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan.
I figur 6.6 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen från tabell 1;
151 A (X2-tåg), med strömfördelningen enligt tabell 3.
I figur 6.7 redovisas magnetfältet vid Landvetter från ett tåg som drar en ström på 81
A, vilket motsvarar ett Reginatåg.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
22
Figur 6.7. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med två enkelspårstunnlar c/c
20 m, i flygplatsterminal över tunnelstation (ca 26 km). Beräknat för en ström på 81 A
(motsvarar Reginatåg), strömmar från tabell 2. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3
grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan.
Motsvarande beräkning för strömmarna enligt tabell 3 redovisas i figur 6.8.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
23
Figur 6.8. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med två enkelspårstunnlar c/c
20 m, i flygplatsterminal över tunnelstation (ca 26 km). Beräknat för en ström på 81 A
(motsvarar Reginatåg), strömmar från tabell 3. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3
grön, 4 svart, 5 lila och 6 cyan.
6.3 Magnetfält vid dubbelspårstunnel med c/c 4,5 m
I detta avsnitt redovisas simuleringar av magnetfältet 1 m över mark vid dubbelspårstunnel, tunneldjup mark till RÖK i tunneln 20 m respektive 25 m. Tunneln är en dubbelspårstunnel med c/c avståndet 4,5 m mellan spåren.
I figur 6.9 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen X2 (utan stopp)
från tabell 1; 151 A, för strömfördelningen som redovisas i tabell 2 för djupet mark 20
m över RÖK och i figur 6.10 motsvarande magnetfält för djupet 25m.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
24
Figur 6.9. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en dubbelspårstunnel c/c
4,5 m, djup RÖK till mark 20 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2-tåg),
strömmar från tabell 2. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila och
6 cyan.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
25
Figur 6.10. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en dubbelspårstunnel
c/c 4,5 m, djup RÖK till mark 25 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2tåg), strömmar från tabell 2. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila
och 6 cyan.
För att inte tynga rapporten med allt för många figurer redovisar jag inte beräkningarna för Regina och X10 tåg då de enkelt kan fås från ovanstående figurer genom att
skala de beräknade magnetfältsnivåerna mot tågströmmarna.
I figur 6.11 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen X2 (utan
stopp) från tabell 1; 151 A, för strömfördelningen som redovisas i tabell 3 för djupet
mark 20 m över RÖK och i figur 6.12 motsvarande magnetfält för djupet 25m.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
26
Figur 6.11. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en dubbelspårstunnel
c/c 4,5 m, djup RÖK till mark 20 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2tåg), strömmar från tabell 3. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila
och 6 cyan.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
27
Figur 6.12. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en dubbelspårstunnel
c/c 4,5 m, djup RÖK till mark 25 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2tåg), strömmar från tabell 3. Linjefärger: tågposition 1 blå, 2 röd, 3 grön, 4 svart, 5 lila
och 6 cyan.
6.4 Magnetfält från tågtrafik bortom sugtransformatorsektionen
I detta avsnitt redovisas simuleringar av magnetfältet 1 m över mark för de olika fallen
för tåg som befinner sig utanför den aktuella sugtransformatorsektionen. I dessa fall
går det endast ström i kontaktledning och återledare. Hur mycket ström som kommer
från Almedals respektive Sjömarkens matningsstationer varierar med var tågen befinner sig. Mitt på sträckan kommer halva tågströmmen att komma från vardera Almedals
respektive Sjömarkens matningsstationer. Då vi främst är intresserade av årsmedelvärdena, se nästa avsnitt, kan vi använda denna tågposition för årsmedelvärdesberäkning-
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
28
arna. Jag redovisar beräkningarna för X2-tågen, för övriga tåg erhålls motsvarande
resultat, i proportion till respektive tågström.
I figur 6.13 redovisas magnetfälten 1 m över mark för fallet med dubbelspår med c/c
avståndet 4,5 m och ett X2-tåg mitt emellan Göteborg och Sjömarken.
Figur 6.13. Beräknat magnetfält 1 m över mark, för dubbelspårsfallet c/c 4,5 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2-tåg), som befinner sig mittemellan Göteborg och Sjömarken, samt utanför den sugtransformatorsektion där magnetfältet beräknas. Linjefärger: tåg på norra spåret blå, tåg på södra spåret röd. På avståndet 22 m
(20 m från räls) är magnetfältet 0,14 µT och på avståndet 27 m (25 m från räls) är
magnetfältet 0,09 µT för de tågfall som ger högst värde.
I figur 6.14 redovisas magnetfälten 1 m över mark i terminalbyggnaden Landvetter
flygplats över bergtunnelstation (ca 26 km), tunneldjup mark till RÖK i tunneln 31 m.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
29
Beräknat för fallet med två enkelspårstunnlar med c/c avståndet 20 m mellan spåren.
Källa till fälten ett X2-tåg mitt emellan Göteborg och Sjömarken.
Figur 6.14. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med två enkelspårstunnlar
c/c 20 m, i flygplatsterminal över tunnelstation (ca 26 km). Beräknat för en ström på
151 A (motsvarar X2-tåg) som befinner sig mitt emellan Göteborg och Sjömarken,
samt utanför den sugtransformatorsektion där magnetfältet beräknas. Linjefärger: tåg
på norra spåret blå, tåg på södra spåret röd.
I figur 6.15 redovisas simuleringar av magnetfältet 1 m över mark vid dubbelspårstunnel, c/c avståndet 4,5 m mellan spåren och tunneldjup mark till RÖK i tunneln 20 m. I
figur 6.16 redovisas motsvarande magnetfält för djupet 25m. Källa till fälten ett X2-tåg
mitt emellan Göteborg och Sjömarken.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
30
Figur 6.15. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en dubbelspårstunnel
c/c 4,5 m, djup RÖK till mark 20 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2tåg) som befinner sig mitt emellan Göteborg och Sjömarken, samt utanför den sugtransformatorsektion där magnetfältet beräknas. Linjefärger: tåg på norra spåret blå,
tåg på södra spåret röd.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
31
Figur 6.16. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en dubbelspårstunnel
c/c 4,5 m, djup RÖK till mark 25 m. Beräknat för en ström på 151 A (motsvarar X2tåg) som befinner sig mitt emellan Göteborg och Sjömarken, samt utanför den sugtransformatorsektion där magnetfältet beräknas. Linjefärger: tåg på norra spåret blå,
tåg på södra spåret röd.
6.5 Magnetfält från tågtrafik på enkelspår (Nollalternativet)
I detta avsnitt redovisas simuleringar av magnetfältet 1 m över rälsöverkant, för markförlagt enkelspår, (nollalternativet). I nollalternativet går trafiken på befintlig enkelspårssträckning. Som beräkningspunkt har valts Hindås, ca 36 km från Göteborg. Anledningen till valet av Hindås, är att detta är en punkt på banan som delvis kommer att
ersättas av det planerade dubbelspåret. Delvis därför att all tågtrafik inte kommer att
flytta till den nya sträckningen. Godstågstrafiken planeras att gå kvar på den befintliga
banan, då den nya sträckningen kommer att ha större stigningar än vad som är möjligt
för normala godståg. Problematiken med farligt gods medför också att sträckningen
under Landvetter flygplatsterminal ej är lämplig för godståg.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
32
I enkelspårsfallet blir strömfördelningen bestämd av var på banan tåget befinner sig. I
och med att det endast finns ett spår måste strömmarna gå i kontaktledning och räl, när
tåget befinner sig inom sugtranformatorsektionen och i kontaktledning och återledare,
när tåget är utanför sektionen. I Hindås är avtåndet till Göteborg ca 36 km och avståndet till Sjömarken är ca 31 km. Det innebär att ca 54 % av strömmen kommer att matas
från närmaste matningspunkten (Sjömarken) och resterande 46 % från Almedal. I figur
6.17 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen, RC-lok (godståg
utan stopp) från tabell 1; 206 A, för en observationspunkt strax öster om tåget.
Figur 6.17. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en enkelspår på mark
för befintligt spår vid Hindås. Beräknat för en ström på 206 A (motsvarar RClokdraget godståg) som befinner sig strax väster om beräkningspunkten, inom sugtransformatorsektionen. På avståndet 20 m från räls är magnetfältet 0,30 µT och på
avståndet 25 m från räls är magnetfältet 0,19 µT.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
33
I figur 6.18 redovisas magnetfältet för den största enskilda tågströmmen RC-lok (godståg utan stopp) från tabell 1; 206 A, för en observationspunkt utanför sugtransformatorsektionen, när tåget befinner sig mitt emellan Göteborg och Sjömarken.
Figur 6.18. Beräknat magnetfält 1 m över mark för fallet med en enkelspår på mark
för befintligt spår vid Hindås. Beräknat för en ström på 206 A (motsvarar RClokdraget godståg) som befinner sig mitt emellan Göteborg och Sjömarken, utanför
den sugtransformatorsektion där magnetfältet beräknas. På avståndet 20 m från räls är
magnetfältet 0,15 µT och på avståndet 25 m från räls är magnetfältet 0,10 µT.
Magnetfälten från övriga tåg ger magnetfältsvärden direkt proportionella mot dessa
tågs strömförbrukning.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
34
6.6 Årsmedelvärden för magnetfälten
På sträckan Göteborg - Borås beräknar man att trafikmängden kommer att uppgå till
60 enkeltåg enligt utredningsalternativ UA1 och 120 tåg enligt utredningsalternativ
UA2. I de föregående avsnitten har magnetfälten för olika tågalternativ beräknats. För
att uppskatta årsmedelvärdena behövs också tiden olika tåg befinner sig på sträckan.
Enligt utredningsalternativ UA1 är gångtiderna för X2-tågen 44 min inklusive ett uppehåll på mellanliggande station och för regionaltågen 53 minuter inklusive sex uppehåll på mellanliggande stationer. Här finns nog inlagt väntetider för mötande tåg, på de
delar som i UA1 inte är dubbelspår, då restiderna enligt UA2, med utbyggt dubbelspår
är 27 min för X2-tåg och 40 min för regionaltågen inklusive lika många uppehåll på
mellanliggande stationer. Utgående från detta skulle jag uppskatta 40 min (2400 s)
som ett medelvärde för den aktiva gångtiden, på sträckan efter den nu aktuella utbyggnaden. Detta skulle ge en medelhastighet, under aktiv gång, på 105 km/h.
För nollalternativet genomförs beräkningen för 24 enkeltåg av Reginatyp, 12 enkeltåg
av X2-typ samt 6 enkeltåg av godstågstyp. Gångtiden för X2-tågen är 57 minuter, utan
annat uppehåll än för tågmöte och för regionaltågen 65 minuter, inklusive sex uppehåll
på mellanliggande stationer. I analogi med ovanstående resonemang skulle jag uppskatta den aktiva medelgångtiden för persontågen till 53 minuter. På sträckan Varberg
- Hamra tar det 72 % längre tid för godstågen, än Reginatågen att passera. Jag uppskattar därför den aktiva medelgångtiden för godstågen till 91 minuter för nollalternativet.
Som framgår av magnetfältsberäkningarna, erhålls olika magnetfält när tåget befinner
sig på olika delar av sugtransformatorersektionen, samt ett annat när tåget befinner sig
utanför sektionen. Högst magnetfält erhålls när tågströmmen går mellan kontaktledning och räl. Detta inträffar typiskt, under halva sträckan av sugtransformatorersektion, där beräkningen sker. Övrig tid går huvuddelen av strömmen i kontaktledning
och återledare. En sugtransformatorersektion är vanligen 5 km, vilket innebär att halva
sträckan (2,5 km) passeras på 86 s med antagen aktiv medelhastighet för UA1. För
medelmagnetfältsberäkningen antar jag därför att respektive tåg alstrar magnetfält enligt maxkurva för tågtypen och bantypen under denna tid (maxläge) och alstrar magnetfält enligt ”tåg utanför sugtransformatorersektionen ” de övriga delar av den aktiva
tiden (fjärrläge), vilket blir 2310 s för UA1.
Gångtiden har fördelats enligt tåg som har konstant hastighet. För ett tåg som startar
från station blir naturligtvis tiden på startsträckan längre, men strömförbrukningen blir
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
35
lägre på grund av lägre hastighet. Det innebär att dosen, uttryckt i µTs, bör bli ganska
rätt om både medelhastighet och medelström används. Jag har ingen uppgift om fördelningen mellan Regina och X10 tåg, vad avser regionaltågen. Reginatågen har något
högre strömförbrukning, varför jag räknar som om alla regionaltåg var Reginatåg, för
att inte underskatta magnetfältsbidraget.
Tabell 4. Magnetfältdos av olika tåg, 1 m över mark, vid dubbelspårs på mark, c/c 4,5
m. Data avser ett dygn och UA1.
Tåg typ
Magnetfälts- Totaltid (s)
läge
Dos (µTs)
20 m avst
Dos (µTs)
25 m avst
Antal tåg
Totaldos
(µTs)
20 m avst
Totaldos
(µTs)
25 m avst
1 X2
max
86
45
28
12
540
335
1 X2
fjärr
2310
254
162
12
3048
1940
25 Regina X50
max
86
24
15
48
1159
721
25 Regina X50
fjärr
2310
136
87
48
6540
4171
Summa
11287
7167
Medelmagnetfält
0,13 µT
0,08 µT
För att beräkna dosen används data från magnetfältssimuleringarna. Maxvärdet 1 m
över mark vid är ungefär 0,48 µT respektive 0,56 µT på avståndet 20 m och ungefär
0,30 µT respektive 0,35 µT på avståndet 25 m för X2-tåget (Figur 6.1 och 6.2). Jag
väljer här medelvärdet. Motsvarande data för Reginatågen, erhålls från figurerna 6.3 –
6.4. Magnetfältet för ”fjärrläget” ges av figur 6.13, på avståndet 20 m är magnetfältet
0,14 µT när tåget är på samma sida som observationspunkten och 0,08 µT när tåget är
på motsatt spår för X2-tåg. Jag använder här medelvärdet 0,11 µT eftersom lika många
tåg går åt vardera hållet, för 25 m använder jag 0,07 µT. På motsvarande sätt beräknas
dosen från Reginatågen. Dosen vid dubbelspår redovisas i Tabell 4.
I tabell 5 redovisas motsvarande beräkning för fallet 1 m över mark vid Landvetter
flygterminal (två enkelspårstunnlar med c/c 20 m och djup RÖK 31 m under mark).
Beräkningen bygger på figurerna 6.5 – 6.8 samt 6.14.
Tabell 5. Magnetfältdos av olika tåg 1 m över mark vid Landvetter flygterminal (två
enkelspårstunnlar med c/c 20 m och djup RÖK 31 m under mark). Data avser ett dygn
och UA1.
Tåg typ
2003-01-12
Magnetfälts- Totaltid (s)
Dos (µTs)
Antal tåg
Totaldos
Yngve Hamnerius AB
36
läge
(µTs)
1 X2
max
86
35
12
420
1 X2
fjärr
2310
127
12
1524
25 Regina X50
max
86
19
48
908
25 Regina X50
fjärr
2310
68
48
3264
Summa
6116
Medelmagnetfält
0,07
I tabell 6 redovisas motsvarande beräkning, för fallet 1 m över mark en dubbelspårstunnel med c/c 4,5 m och djup RÖK 20 m respektive 25 m under mark. Beräkningen
bygger på figurerna 6.9 – 6.12 samt 6.15 – 6.16.
Tabell 6. Magnetfältdos av olika tåg 1 m över mark vid dubbelspårstunnel, c/c 4,5 m.
Data avser ett dygn och UA1.
Tåg typ
Magnetfälts- Totaltid (s)
läge
Dos (µTs)
20 m djup
Dos (µTs)
25 m djup
Antal tåg
Totaldos
(µTs)
20 m djup
Totaldos
(µTs)
25 m djup
1 X2
max
86
54
34
12
648
408
1 X2
fjärr
2310
439
254
12
5268
3048
25 Regina X50
max
86
29
18
48
1395
864
25 Regina X50
fjärr
2310
235
136
48
11280
6543
Summa
18591
10863
Medelmagnetfält
0,22 µT
0,13µT
I tabell 7 redovisas motsvarande beräkning för nollalternativet, dvs fallet 1 m över
mark, för enkelspår på mark, beräknat för Hindås, ca 36 km från Göteborg. Trafikering
bygger på nollalternativet och inkluderar även godståg. Beräkningen bygger på figurerna 6.17 – 6.18. Observera att de aktiva gångtiderna är längre för nollalternativet
jämfört med UA1.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
37
Tabell 7. Magnetfältdos av olika tåg 1 m över mark för nollalternativet, dvs fallet 1 m
över mark för enkelspårs på mark beräknat för Hindås, ca 36 km från Göteborg. Data
avser ett dygn och nollalternativets trafik och hastigheter.
Tåg typ
Magnetfälts- Totaltid (s) Dos (µTs) Dos (µTs) Antal tåg
20 m avstånd 25
m
läge
avstånd
Totaldos
(µTs)
20 m avstånd
Totaldos
(µTs)
25 m avstånd
1 X2
max
114
25
16
12
301
190
1 X2
fjärr
3060
336
224
12
4037
2692
25 Regina X50
max
114
21
13
24
494
313
25 Regina X50
fjärr
3060
276
184
24
6631
4421
470 RC
max
195
58
37
6
351
222
470 RC
fjärr
5260
789
526
6
4734
3156
Summa
16548
10994
Medelmagnetfält
0,19 µT
0,13µT
7 Diskussion
Banans exakta läge och elanläggningar är ännu ej fastlagda, vilket innebär att man inte
kan beräkna fälten vid en viss position, som ett hus. Däremot kan man få en god ungefärlig uppfattning av typiska årsmedelvärden för magnetfältet på olika avstånd från
spåret. Beräkningarna är genomförda för realistiska belastningsfall vid trafik med
samtliga förekommande tågtyper. Det innebär att de redovisade magnetfältsnivåerna
simulerar den verkliga tågtrafiken.
De olika figurerna illustrerar vilka momentanvärden på magnetfältet som kan förväntas vid passage av ett tåg. Som framgår av simuleringarna varierar momentanvärdena
kraftigt med avståndet. På avstånd över 20 – 25 m blir bidraget av ett tåg vanligtvis
under 1 µT. De samanlagda effekten av flera tåg blir naturligtvis högre.
I flera liknande utredningar har man haft en ambition att begränsa årsmedelvärdet av
magnetfältet till max 0,2 µT. Jag har i avsnitt 6.5 försökt uppskatta årsmedelvärdena
för fyra olika typfall.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
38
1) Årsmedelvärdet av magnetfälten 1 m över mark, vid dubbelspår på mark, med c/c
4,5 m, uppskattas till ca 0,13 µT på 20 m avstånd och ca 0,08 µT på 25 m avstånd för
UA1.
2) Årsmedelvärdet av magnetfälten 1 m över mark, vid Landvetter flygplats, när tåget
går i två enkelspårstunnlar 31 m under mark, med c/c 20 m, uppskattas till ca 0,07 µT
för UA1.
3) Årsmedelvärdet av magnetfälten 1 m över mark, vid dubbelspårstunnlar, med c/c
4,5 m, uppskattas till ca 0,22 µT för fallet när rälsen ligger 20 m djupt under marken
och ca 0,13 µT för 25 m djup, för UA1.
4) Årsmedelvärdet av magnetfälten 1 m över mark, vid enkelspår på mark, uppskattas
till ca 0,19 µT på 20 m avstånd och ca 0,13 µT på 25 m avstånd för nollalternativet.
För samtliga fall, utom dubbelspårstunnel med rälsöverkant 20 m under mark, ligger
årsmedelvärdena under 0,2 µT.
Utredningsalternativ UA2 innebär ungefär fördubblad trafik, vilket medför i stort sett
fördubblade årsmedelvärden. Om ambitionen är att klara 0,2 µT för detta trafikalternativ bör avståndet till banan vara 25 m i sidled och något mer i höjdled.
Eftersom alla data för banans dragning och elsystem inte är fastlagda måste dessa värden tas med viss försiktighet. När mer data finns tillgängliga bör man genomföra platsspecifika beräkningar för de fall hus mm kommer att ligga nära spåret. Observera den
avståndsgräns på 20 – 25 m för årsmedelvärdet 0,2 µT som simuleringarna visar, gäller för Banverkets standardbyggsätt. Skulle det visa sig att man någonstans måste dra
banan närmare hus, än ovannämnda avstånd, kan man användas sig av speciella lösningar avseende sugtranformatorplaceringar och förbigångsmatning, som innebär att
årsmedelvärdena kan reduceras betydligt, jämfört med de här redovisade simuleringarna.
Övriga kraftanläggningar vid 50 Hz för fläktar, belysning mm i tunneln
I tunnlar kommer det att finnas kraftanläggningar för 50 Hz spänning för matning av
fläktar belysning mm. Det kan tänkas att det placeras ett högspänningsställverk i nå-
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
39
gon tunneldel. Även dessa komponenter ger upphov till magnetfält. Dels ger de olika
komponenterna som ställverk och fläktmotorer lokala bidrag, dessa avtar snabbt med
avståndet och brukar ej ge några markanta bidrag på mer än fem meters avstånd. Då
dessa komponenter ligger nere i tunnlarna, kommer bidraget på marknivå att bli försumbart. En potentiellt värre källa är vagabonderande strömmar i ledningsnätet, då
magnetfältet från vagabonderande strömmar avtar långsamt med avståndet. För att
undvika vagabonderande strömmar utförs samtliga 50 Hz installationer med femledarsystem (gäller samtliga installationer i tunnlarna). I fungerande femledarsystem förekommer inte vagabonderande strömmar. Detta innebär att 50 Hz kraftanläggningarna i
tunnlarnas magnetfältsbidrag på marknivå är försumbar i förhållande till tågtrafik eller
andra befintliga kraftkällors bidrag på marknivå.
Störningar av luftfartens navigationshjälpmedel mm.
Vid Landvetter flygplats finns störkänslig utrustning. ”Eventuella störningar på luftfartens navigeringshjälpmedel, kommunikations- och radarsystem kan få allvarliga
konsekvenser. Förvrängning av navigationshjälpmedlets sändningar kan ha stor negativ inverkan på flygsäkerheten, eftersom dessa störningar kan vara vilseledande
och medföra ej acceptabla förhållanden och till och med leda till haverier. Störningar
hos radiokommunikationsanläggningar och radiolänkar kan ha samma effekt.
En svensk standard SS 447 10 12 avseende Skyddsavstånd för luftfartsradiosystem
mot aktiva och passiva störningar från anläggningar för elektrisk kraftöverföring och
tågdrift fastställdes 1991-03-13. Skyddsavstånden är att betrakta som riktvärden.
Luftfartsverket måste i varje enskilt fall tillfrågas och bekräfta att riktvärdena kan
tillämpas.
Nedan anges vilka skyddszoner som ska gälla”…” Cirkelns centrum utgörs av respektive landningsbanas mittpunkt. För flygplatser med flera banor erhålls flera över-
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
40
lappande skyddszoner. Skyddsavstånd för järnvägsanläggning vid flygplats är 4000
m.” *.
Jag har diskuterat dessa frågor med Tomas Enell som är infrastrukturkoordinator på
Luftfartsverket. När det gäller störningar på inflygningssystem så är järnvägar som
går parallellt med landningsbanan mer störande än sådana som går vinkelrät mot den.
Det är inte 16,7 Hz-fältkomponenterna som ställer till problem. Inflygningssystemen
arbetar på frekvenser mellan 100 – 350 MHz. När ett tåg framförs, kan de uppstå
gnistbildning och coronaurladdningar mellan kontaktledningen och strömavtagaren.
Sådana urladdningar alstrar bredbandiga störningar som även kan täcka in de frekvenser som instrumentlandningssystemet arbetar vid. För Kust till kustbanan planeras järnvägen korsa landningsbanan i två enkelspårstunnlar sa 30 m under banan. Det
innebär att banan, med bred marginal, kommer att ligga inom skyddsavståndet 4000
m. Tackvare att banan ligger i tunnel reduceras störningarna kraftigt. De lågfrekventa
16,7 Hz-magnetfälten dämpas endast marginellt av berggrunden. Radiofrekventa fält
dämpas däremot kraftigt av bergtäckningen. Alla som försökt tala i mobiltelefon, när
tåget går in i en tunnel, har upplevt bergväggarnas dämpningsförmåga. (Det faktum
att man kan tala i mobiltelefon i Stockholms tunnelbana beror på att här har operatörerna satt in sändare i tunnlarna).
Tomas Enell bedömde därför att störningarna på navigationssystemen, inte kommer
vara något problem, på grund av tunnelförläggningen. Tågen går i tunnel direkt under
landningsbanan och terminalbyggnaden, tunneln slutar dock ca 1 km väster om
landningsbanan, varför vi, enligt planen, skulle få järnväg på mark ca 1 km från landningsbanan. Det innebär att skyddsavståndet enligt standarden SS 447 10 12 inte är
uppfyllt. Järnvägen ligger dock ej parallellt med landningsbanan så det innebär ej
värsta fall. Det vore värdefullt med en utförligare bedömning från myndighetens sida
av de eventuella störningsriskerna, då skyddsavståndet underskrids.
*
Luftfartens kunskapsunderlagför tillämpning av PBL och MB: 7 Flygsäkerhet, luftfartsutrustning och skyddsområden, Luftfartsverket, Luftfart och Samhälle, Rapport 2002:08.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
41
Generellt
De här redovisade beräkningarna gäller för dessa sex tågfall. Att fältets styrka varierar
med antalet tåg, strömförbrukning och tågens position framgår av beräkningarna. Detta
innebär att de här redovisade magnetfälten gäller för sex realistiska driftsituationer,
men att de varken redovisar värsta eller bästa fall. I de fall spåren ligger i en tunnel
innebär inte att situationen för de närmast belägna husen förvärras, snarare tvärt om.
När spåren ligger på mark skulle, om något hus låg på minimiavståndet 5 m, huset
ligga närmare de strömförande ledningarna, och därför utsättas för högre magnetfält.
Vid nivåer över 0,5 till 1 µT, ligger man över gränsen till tekniska störningar på bildskärmar och TV. För att säkert undvika sådana störningar måste magnetfältet vara
under ca 0,5 µT. Detta gör att sådana kortvariga störningar inte kan uteslutas på höjden 1 m över mark vid de hus som ligger närmast spåren.
Alla beräkningar bygger på, att de enda strömmarna som går i tunneln, orsakas av de
tåg som finns i tunneln. Det är viktigt att räler och järnvägens jordledningar inte
sammankopplas med 50 Hz-nätets neutralledare, för att inte vagabonderande strömmar från 50 Hz-nätet kommer att gå i dessa ledare.
De tekniska störningarna är väl relativt okontroversiella, de finns. Hur allvarligt de
skall bedömas beror på vilka verksamheter som finns i de mest närliggande husen, hur
ofta störningarna uppstår etc. Betydligt svårare att bedöma är hälsoeffekterna av magnetfälten. Här finns det inga gränsvärden, men väl rekommendationer, se nedan.
8 Myndigheternas syn
Det finns för närvarande inga svenska gränsvärden eller lagar som begränsar lågfrekventa magnetfält. EU har föreslagit att medlemsländerna inför gränsvärden baserade
på ICNIRP (1998).
Vilken är de svenska myndigheternas bedömning? Statens Energiverk sa redan
900201 att man skall inta en försiktighetsstrategi, som innebär att man vid nyanläggning av skolor, lekplatser och daghem skall placera dem så långt från kraftledningar
att flödestätheten ligger under 200-300 nT.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
42
Kriteriegruppen för fysikaliska riskfaktorer (1995) har granskat frågan om risken för
cancer vid yrkesmässig exponering för lågfrekventa magnetfält. Gruppens slutsats är
att “Epidemiologiska studier visar ett visst, trovärdigt men svagt, stöd för hypotesen
om ett samband mellan hjärntumörer och vissa former av leukemi och exponering för
magnetfält. En samlad bedömning av djurstudier och epidemiologiska undersökningar är att yrkesmässig exponering för magnetfält möjligen kan vara cancerframkallande för människa. Det saknas dock underlag för att avgöra om det finns ett dosresponssamband. Kriteriegruppen konstaterar sammanfattningsvis att det vetenskapliga underlaget inte räcker för att ta fram ett gränsvärde. Detta utesluter inte
andra åtgärder - t. ex. baserade på någon form av försiktighetsstrategi.“
Med detta som underlag har fem myndigheter under 1996 gemensamt utarbetat
“Myndigheternas försiktighetsprincip om lågfrekventa elektriska och magnetiska fält
- en vägledning för beslutsfattare“. De fem myndigheterna är Arbetarskyddsstyrelsen, Boverket, Elsäkerhetsverket, Socialstyrelsen och Statens strålskyddsinstitut.
“Myndigheterna rekommenderar gemensamt följande försiktighetsprincip: Om åt-
gärder, som generellt minskar exponeringen, kan vidtas till rimliga kostnader
och konsekvenser i övrigt bör man sträva efter att reducera fält som avviker
starkt från vad som kan anses normalt i den aktuella miljön. När det gäller nya
elanläggningar och byggnader bör man redan vid planeringen sträva efter att
utforma och placera dessa så att exponeringen begränsas. Det övergripande syftet med försiktighetsprincipen är att på sikt reducera exponeringen för magnetfält i
vår omgivning för att minska risken att människor eventuellt kan skadas.“
En förklaring av vad menas med normal magnetfältnivå ges i skriften “Medianvärdet
för bostäder och daghem i större städer är cirka 0,1 µT. I mindre städer och på landsbygden är värdena ungefär hälften. I storstadsområdena har cirka 10 procent av bostäderna minst ett rum med ett magnetfält över 0,2 µT. Nära kraftledningar och transformatorstationer är magnetfälten högre. Mitt under en kraftledning kan det vara ungefär 10 µT. Man beräknar att cirka 0,5 procent av bostadsbeståndet har ett magnetfält över 0,2 µT på grund av närhet till elektriska ledningar av olika typer. Mätningar har gjorts för ett stort antal yrkeskategorier på deras arbetsplatser. Medianvärdet för dessa var cirka 0,2 µT. I många industrimiljöer varierar naturligt nog värdena
avsevärt. Det högsta dagsmedelvärdet 1,1 µT mättes för yrkesgruppen svetsare.“
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
43
Det finns klara bevis för att starka fält kan ge hälsoeffekter. Statens strålskyddsinstitut har givit ut en remissutgåva med allmänna råd, som bygger på Europarådets rekommendation från den 12 juli 1999, om allmänhetens exponering för fält med frekvenser mellan 0 och 300 GHz. Europarådets rekommendation har tagits fram av ett
antal aktörer, såsom ICNIRP (The International Committe of Non Ionizing Radiation
Protection), SCC (The Scientific Steering Committee) och Europeiska Kommissionen. Denna rekommendation utgår från ICNIRP:s gränsvärden. Dessa rekommendationer bygger på skydd mot bevisade hälsoeffekter som triggning av nervsignaler på
grund av inducerade strömmar. De begränsningar som denna norm ger för allmänhetens exponering uttrycks i så kallade referensvärden. För tågens matningsfrekvens,
16,7 Hz, är referensvärdet 300 µT, vilket innebär att de fält som tågen ger upphov
till, ligger långt under referensvärdet.
På regional nivå finns det vissa städer, som valt att gå ut med krav på högsta magnetfältsnivå vid ny bebyggelse och/eller nya kraftledningar. Malmö stad har antagit kravet på att årsmedelvärdet inte ska överskrida 0.2 µT på platser där människor vistas
mycket. Detta ska styra hur ny bebyggelse och nya kraftledningar lokaliseras. För
befintliga miljöer gäller att den elektromagnetiska fältstyrkan, när det kan ske till
rimliga kostnader, bör minskas vid exponering som är tiotals gånger högre än normalvärden för elektromagnetiska fält.
Stockholms stad antog 1993 ett riktvärde som ska klaras för nyproduktion av bostäder, skolor, daghem och lekplatser. Dessa platser får inte utsättas för en högre magnetfältsnivå än 0.2 µT (årsmedelvärde) från kraftledningar, ställverk och transformatorstationer. För befintlig miljö gäller samma mål men på längre sikt.
Det finns andra organisationer, som ej är myndigheter, som uttalat sig, de strängaste
kraven kommer från Vasakronan AB (f d Byggnadsstyrelsen) och LO. Vid nybyggnation av byggnader för Vasakronan kräver man femledarsystem och användning av
skärmade kablar så att det magnetiska fältet (5 Hz - 2 kHz) skall vara under 0,2 µT,
0,8 m över golv, i de punkter där personer har sina arbetsplatser och det elektriska
fältet (5 Hz - 2 kHz) skall vara under 10 V/m.
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
44
Sista ordet är inte sagt om en eventuell hälsopåverkan av fält. Grundorsaken till den
stora osäkerheten är att man inte har någon bra förklaringsmodell för hur svaga elektriska och magnetiska fält växelverkar med biologiska system. Intensivt forskningsarbete för att finna denna modell pågår, varför vi kan hoppas på klarare besked i
framtiden.
9. Slutsatser
Tågtrafiken kommer att ge upphov till magnetiska fält kring järnvägen. Den planerade tågsträckningen är ännu ej fastlagd, men med de data som finns, kompletterade
med rimliga antagande, har jag simulerat magnetfältsexponeringen från tågtrafiken.
Under dessa förutsättningar har magnetfälten beräknats, för de olika tågtyper som
kommer att trafikera tunnel. Beräkningarna visar att magnetfälten kan nå upp till
någon µT en meter över marknivå i den punkt ca 20 m från spåren. Vid sådana nivåer ligger man över gränsen till tekniska störningar på bildskärmar och TV. För att
säkert undvika sådana störningar måste magnetfältet vara under ca 0,5 µT. Detta gör
att sådana kortvariga störningar inte kan uteslutas på höjden 1 m över mark vid de
hus som ligger på detta avstånd.
De radiostörningar som uppstår vid urladdningar mellan kontaktledning och tågets
strömavtagare bedöms av Luftfartsverket (muntlig uppgift) ej störa navigationsutrustning vid Landvetter flygplats, då tåget passerar flygplatsen i en tunnel, vars bergtäckning dämpar de radiofrekventa störningarna. Spåret kommer dock upp i dagen på
ett avstånd som är mindre än skyddsavståndet i standarden SS 447 10 12, varför en
fördjupad bedömning från myndigheten är önskvärd.
När det gäller skydd för akuta hälsoeffekter, kommer det att införas begränsningar
för allmänhetens magnetfältsexponering. Enligt Statens strålskyddsinstituts remissutgåva, kommer denna begränsning att ligga vid 300 µT vid 16,7 Hz, vilket innebär
att fälten från tunneln kommer att klara denna gräns med god marginal.
Det finns även misstankar om långsiktiga hälsorisker av magnetfältsexponering. För
att ta hänsyn till dessa eventuella risker, har myndigheternas försiktighetsprincip om
lågfrekventa elektriska och magnetiska fält formulerats: “Om åtgärder, som gene-
rellt minskar exponeringen, kan vidtas till rimliga kostnader och konsekvenser i
övrigt bör man sträva efter att reducera fält som avviker starkt från vad som
2003-01-12
Yngve Hamnerius AB
45
kan anses normalt i den aktuella miljön. När det gäller nya elanläggningar och
byggnader bör man redan vid planeringen sträva efter att utforma och placera
dessa så att exponeringen begränsas. Det övergripande syftet med försiktighetsprincipen är att på sikt reducera exponeringen för magnetfält i vår omgivning för att
minska risken att människor eventuellt kan skadas.“
Denna princip är vägledande för planeringen av tunneln. När det gäller de eventuella
långsiktiga effekterna, är det framförallt magnetfältens årsmedelvärde man vill begränsa. I försiktighetsprincipen anges ingen högsta tillåtna nivå. De hårdaste kraven
har ställts på lokal och regional nivå. Här har man i både Stockholm och Malmö
ställt krav på att årsmedelvärdet av magnetfältet, från nya elektriska anläggningar, i
bostäder, skolor och daghem skall understiga 0,2 µT. Detta krav har bland annat varit
vägledande för projekteringen av Citytunneln i Malmö.
För berörda kommuner känner jag inte till några beslut om lokala krav på magnetfältsnivåerna. Om man, trots detta, tillämpar lika hårda krav som i Stockholm och
Malmö på årsmedelvärdet av magnetfältet, visar det sig, att med standard utförande
av banan, kan man klara detta krav, i hus som befinner sig mer än ca 25 m från spåren. Årsmedelvärdet i hus med mindre avstånd kan reduceras ytterligare genom speciell utformning av elanläggningarna på spåret i husens närhet.
Slutsatsen av utredningen är, att genom att vidta de ovan nämnda åtgärderna, kan
årsmedelvärdet av de magnetiska fälten från tåget begränsas till under 0,2 µT. Detta
innebär att magnetfältet klarar både kommande gränsvärden, myndigheternas försiktighetsprincip och de strängaste lokala kraven som ställts i Malmö och Stockholm.
Årsmedelvärdena för magnetfält i nollalternativet är av samma storleksordning som i
utredningsalternativ UA1. För utredningsalternativ UA2 fördubblas tågtrafiken, vilket leder till ungefär fördubblade årsmedelvärden varför avståndet behöver ökas något om årsmedelvärdet skall begränsas till under 0,2 µT. Detta gäller dock inte tunneln under Landvetter flygplatsterminal, där bergtäckningen är så stor att årsmedelvärdet även innehålls för UA2.
Göteborg 030112
Yngve Hamnerius, bitr. prof.
Elektromagnetik, Chalmers Tekniska Högskola
2003-01-12
46
LITTERATUR
Arbetarskyddstyrelsen m fl (1996) ”Myndigheternas försiktighetsprincip om lågfrekventa elektriska och magnetiska fält - en vägledning för beslutsfattare” Arbetarskyddstyrelsen ADI 477.
Europarådet, RÅDETS REKOMMENDATION av den 12 juli 1999 om begränsning av allmänhetensexponering för elektromagnetiska fält (0 Hz-300 GHz), Europeiska gemenskapernas officiella tidning,
http://europa.eu.int/comm/health/ph/programmes/pollution/ph_fields_cr_sv.pdf , 2002-0920
Ivarsson, O. och Hasselgren, L. (1993) "Mätningar och numeriska beräk-ningar av
magnetfält i intilliggande fastigheter från elektriskt järnvägsspår" Rapport nr 4 Inst f
mikrovågsteknik, CTH, Göteborg.
ICNIRP ”Guidelines on limits of exposure to time-varying electric, magnetic, and
electromagnetic fields (up to 300 GHz)”, International Commission on Non-Ionizing
Radiation Protection, Health Pysics, April 1998, Volume 74, Number 4.
Kriteriegruppen för fysikaliska riskfaktorer (1995) “Magnetfält och cancer - ett kriteriedokument“ Arbete och hälsa 1995:13.
Miljöförvaltningen Malmö stad, Miljöprogram för Malmö stad 1998 – 2002: 2.15 Elektromagnetiska fält, http://www.malmo.se/see/work/2026/miljwebb.pdf , 2002-08-13
Miljöförvaltningen Stockholms stad, Miljöutredning – på väg mot en hållbar utveckling:
Elektromagnetiska fält, Stockholms miljöprogram 2002 – 2006,
http://www.slb.mf.stockholm.se/tyckom/pdf/miljoutredning020507.pdf, 2002-08-13
Smythe, W. R.(1950) "Static and Dynamic Electricity" , McGraw-Hill, York (Pa, USA), pp.
269-270.
2003-01-12
BERÄKNINGS OCH RESULTATBILAGOR
1. Kretsmodell för räl och jordledare i tunneln
2. Nätmodell för strömmar i tunneln
3. Beräknade strömmar för fall 1
4. Beräknade strömmar för fall 2
5. Beräknade strömmar för fall 3
2003--01-12
Figur 1. Impedansschema för räl
och samlingsjordledare.
Samlingsjordledare 120 mm2 Cu: tillsammans 0,14 mΩ/m
0,019 mΩ/m
1 x S-räl Fe: 0,022 mΩ/m
Tvärförbindningarna antas vara lika
långa som avståndet S-räl till S-räl
plus 0,5 m, 6,6 m respektive 17,1 m.
1 x tvärförbindning 50mm2 Cu: 0,34 mΩ/m
Kort förbindelse: försummar resistans
(de som inte påverkar har utelämnats)
5,6 mΩ
72 mΩ
6,6 mΩ
Zt mΩ
Zt mΩ
5,7 mΩ
Zt mΩ
5,7 mΩ
Zt mΩ
5,7 mΩ
13 mΩ
Zt mΩ
5,7 mΩ
Zt mΩ
5,7 mΩ
5,7 mΩ
Zt mΩ
5,7 mΩ
Zt mΩ
5,7 mΩ
Zt mΩ
5,7 mΩ
Zt mΩ
5,7 mΩ
5,6 mΩ
77200
77500
T unnelavstånd C/C 4,5 eller 20 m
77800
78100
78400
Jordpunkt
78700
79000
79300
79600
79900
80200
4
R25
23500F
F3
3
2
1
R328
R265
R325
R326
300
4100
5000
45000
F
B
R274
R275
R40
R280
R282
R285
R287
R288
R289
R290
0.45
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
F15
R226
R321
B
R243
0
0.0057
0.0528
0.86
F
F19
0
0.0022
R210
0.0022
R245
0.0022
R244
R182
F
23500
F17
0.0022
R215
0.0022
R217
0.0022
R247
0.0022
R220
0.0022
0.0022
0.0022
0.0022
R221
R262
R261
R324
R266
R269
R185
4100
5000
45000
R205
R232
R246
R313
R253
R255
R257
R259
R263
R264
R267
R317
0.45
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0528
F
F21
R268
0.86
F
F20
A
A
Grundschema
2002-12-27
4
A3
MP Electromagnetic Consulting
3
2
1
1
1
4
69.5A
R25
23500F
69.5A
69.5A
R328
F3
100
2
1
R265
R325
R326
4100
5000
45000
30.6A
300
69.5A
100.0A
+ I41
-
B
3
0
599.5mA 56.7A
R274
R275
0
-
0.0057
R40
55.9A
0.0057
513.0mAR289
R280
R282
R285
R287
R288
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
6.69A
1.38A
620.3mA
30.6A
0A
+ I43
IDC
51.4A
0
0.45
0A
+ I42
-
IDC
30.6A
F
IDC
30.6A
F15
30.6A
518.9mA
R290
498.9mA
R226
0.0057
498.2mA0.0057
0.0057
R321
B
R243
661.5mA
0.0528
661.5mA
0.86
F
30.6A
F19
0
30.6A
0.0022
R210
42.7A
0.0022
R245
5.32A
0.0022
R244
0.0022
R215
4.47A
0A
R182
F
23500
0A
0A
F17
0.0022
R217
37.4A
0.0022
R247
5.32A
0.0022
755.5mA
R220
0.0022
0.0022
R221
R262
713.2uA
0.0022
20.0mA
0.0022
R261
107.3mA 14.8mA
142.6mA
R324
R266
0A
4100
R269
0A
5000
R185
45000
0A
R205
42.3A
R232
390.8mA
0.45
0.0057
47.6A
R246
0.0057
43.1A
R313
0.0057
5.70A
R253
0.0057
385.4mA
R255
R257
370.1mA
R259
0.0057
0.0057
477.3mA
0.0057
491.5mA
471.5mA
R263
492.2mA
R264
R267
R317
0.0057
0.0057
0.0057
0.0528
F
0A
F21
0A
R268
328.9mA
328.9mA
0.86
F
0A
F20
0A
A
A
Fall 1
A3
MP Electromagnetic Consulting
2002-12-27
4
3
2
1
1
1
4
69.5A
R25
23500F
3
R328
69.5A
69.5A
F3
0
0A
+ I41
-
B
0
1
R265
R325
R326
4100
5000
45000
30.6A
300
69.5A
2
100
100.0A
+ I42
-
IDC
R274
R275
0.45
344.7mA
0.0057
6.30A
30.6A
0
-
IDC
56.8A
R40
56.8A
0.0057
R280
R282
R285
R287
R288
R289
R290
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
6.42A
1.20A
453.1mA
30.6A
0A
+ I43
F
IDC
347.6mA 332.9mA 332.7mA
30.6A
F15
30.6A
345.9mA
R226
0.0057
R321
B
R243
441.0mA
0.0528
441.0mA
0.86
F
30.6A
F19
0
30.6A
0.0022
R210
5.96A
0.0022
R245
36.9A
0.0022
R244
14.7mA
0.0022
R215
0.0022
R217
36.8A
0A
R182
F
23500
0A
0A
F17
0.0022
R247
5.23A
0.0022
742.6mA
R220
0.0022
0.0022
R221
R262
105.5mA 14.7mA
0.0022
13.2mA
0.0022
R261
95.1mA
R324
209.5uA
R266
0A
4100
R269
0A
5000
R185
45000
0A
315.6mA
5.64A
R205
R232
0.45
0.0057
42.6A
R246
0.0057
42.6A
R313
0.0057
5.76A
R253
0.0057
535.4mA
R255
R257
R259
R263
R264
R267
R317
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0528
207.2mA312.6mA
327.3mA 327.5mA
314.3mA
F
0A
F21
0A
R268
219.3mA
219.3mA
0.86
F
0A
F20
0A
A
A
Fall 2
A3
MP Electromagnetic Consulting
2002-12-27
4
3
2
1
1
1
4
64.2A
64.2A
64.2AR328
R25
23500F
F3
64.2A
300
64.2A
0
0A
+ I41
-
B
1.21A
0
3
R274
0
1.33A
0.45
R275
1
R265
R325
R326
4100
5000
45000
35.8A
0A
+ I42
-
IDC
2
100
-
IDC
2.09A
0.0057
R40
7.42A
0.0057
48.9A
R280
R282
R285
R287
R288
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
55.0A
49.7A
48.9A
55.0A
R289
R290
49.7A
0.0057
35.8A
100.0A
+ I43
F
IDC
7.30A
0.0057
35.8A
F15
R226
0.0057
1.21A
R321
35.8A
B
R243
1.21A
0.0528
0.86
F
35.8A
F19
0
35.8A
0.0022
R210
0.0022
R245
122.7mA
0A
0.0022
R244
760.1mA
R182
F
23500
0.0022
R215
5.34A
0A
0A
F17
0.0022
R217
37.6A
0.0022
R247
5.33A
0.0022
742.6mA
305.9uA
0.0022
R220
744.8mA 5.35A
R221
0.0022
0.0022
R262
R261
37.7A
0.0022
6.09A
R324
R266
0A
4100
R269
0A
5000
R185
45000
0A
1.20A
R205
1.08A
R232
0.45
0.0057
321.3mA
R246
R313
R253
R255
R257
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
5.02A
42.6A
47.9A
48.7A
48.7A
47.9A
R259
R263
R264
R267
0.0057
0.0057
0.0057
0.0057
42.6A
4.89A
1.20A
R317
1.20A
0.0528
F
0A
F21
0A
R268
0.86
F
0A
F20
0A
A
A
Fall 3
A3
MP Electromagnetic Consulting
2002-12-27
4
3
2
1
1
1
Banverket Västra banregionen
Stampgatan 34
Box 1014
405 21 Göteborg
Tel: 031-10 32 00