Exjobb - Ballasterat eller ballastfritt järnvägsspår?

Hur kan man i en LCC-analys av olika järnvägskonstruktioner värdera icke-monetära nyttor så som exempelvis minskat koldioxidutsläpp? Detta har Madeleine Persson undersökt i sitt examensarbete ”Ballasterat eller ballastfritt järnvägsspår?” för civilingenjörsprogrammet System i Teknik och Samhälle vid Uppsala universitet. Examensarbetet har genomförts med handledning av Pär Sandin och Filip Malmberg från Systecon.

Sammanfattning

Fordonssektorn i Sverige står inför stora utmaningar för att uppnå regeringens klimatmål. Koldioxidutsläppen från sektorn ska minskas med 70 procent till år 2030 och vara koldioxidneutrala till år 2045. Eftersom tåg är ett av de mest miljövänliga transportalternativen, genomför regeringen nu stora satsningar på järnvägsinfrastrukturen. En av dessa satsningar är Ostlänken som kommer att vara den första etappen på en ny stambana. Ostlänken är planerad att gå mellan Stockholm (Järna i Södertälje kommun) och Linköping. Det är en 16 mil lång sträcka som kommer att byggas som dubbelspår med ballasterad banöverbyggnad. Ballast är stenkrossprodukter som kan utvinnas bland annat från bergtäkter eller vid sprängning av tunnel. I Sverige används idag endast ballasterat spår men runtom i världen börjar den ballastfria metoden, även kallat fixerat spår, bli allt mer populär.  
 
Den genomförda fallstudien utgick från Ostlänken som ska byggas som ett dubbelspår av ballast. Eftersom denna etapp är den del av den nya stambanan som har kommit längst i projekteringen, var det en bra utgångspunkt för att jämföra de två spåralternativen i arbetet. Utifrån detta kunde sedan alternativen appliceras på den nya stambanan som fortfarande är under utredning. Först genomfördes livscykelanalyser för att beräkna utsläpp av koldioxidekvivalenter för ballasterat och fixerat spår. Analysen utgick från standarderna ISO– 14040 och ISO–14044, vilka är utformade av den oberoende, internationella organisationen International Organization for Standardization. I analysen ingick utvinning och produktion av byggmaterial, byggnation av nytt spår och underhåll av spåren. Undersökningen gjordes över en tidsperiod på 60 år och 120 år. Därefter undersöktes hur de tre faktorerna koldioxidutsläpp, kostnad och tillgänglighet kan sammanvägas i en icke-monetär utvärderingsmodell för ett stort infrastrukturprojekt. För att göra de tre faktorerna till icke-monetära, beräknades andelen ut mellan de två fallen vilka kunde jämföras i olika diagram. 
 
Resultaten från fallstudien visade att den främsta utsläppsfaktorn för ballasterat spår var underhåll, då momenten främst utförs av tunga dieseldrivna arbetsmaskiner. Fixerat spår hade i en produktionsstudie höga värden av koldioxidutsläpp på grund av att spåret är uppbyggt av stora mängder betong och stål. Det är två material som genererar mycket koldioxidutsläpp vid utvinningen och produktionen. Över tid kan utsläppsmängden för ballasterat spår bli högre än fixerat. Det beror dels på hur mycket underhåll som kommer att krävas för att hålla ballastspåret säkert och dels beroende på hur mycket betong och stål som kommer att förbrukas under det fixerade spårets livstid.                                      

I den icke–monetära modellen kunde koldioxidutsläpp, kostnad och tillgänglighet sammanställas i en gemensam graf genom en multikriterieanalys. Fördelen med multikriterieanalysen var att det gav det en mer heltäckande bild över olika fall för de två olika banöverbyggnaderna. Det kan vara ett särskilt viktigt verktyg i upphandlingar för infrastrukturprojekt, eftersom det är många olika parametrar som ska vägas in.  

Ladda ner examensarbetet

_____________________

Madeleine Persson
Civilingenjörsprogrammet System i Teknik och Samhälle vid Uppsala universitet