Til startsiden

Kryssing av Sognefjorden

av Olav Næss, Bergen. (November 2011 og november 2014)



Et løsningsforslag til Veivesenets idékonkurranse om
hvordan E39 skal krysse Sognefjorden





Problemet er: Hvordan kan trafikken på E39 krysse Sognefjorden ved Oppedal-Lavik (4 km) på en effektiv og økonomisk måte.

Nå bruker man bilferge på strekningen, men dette tar for lang tid – 20 minutter for kryssingen, og normalt en halvtimes intervall mellom avgangene. Det ideelle hadde nok vært om bilfergen kunne overflødiggjøres, men det ville bli svært uøkonomisk å dimensjonere en hurtigforbindelse etter de største kjøretøyene, så fergen bør nok beholdes for dem. Bilferger passer fint for store kjøretøyer, ved at disse ikke krever større ferger, men bare reduserer antall kjøretøyer det er plass til. Dessuten er det endel reisende som liker å ta ferge.



Teknologien

Denne tekniske løsningen er ikke rettet mot bare den aktuelle fjordkryssingen, men har et langt videre siktemål. Det dreier seg om å investere i å klargjøre en jernbaneteknologi som kan frakte biler over fjorder også andre steder, og dessuten være en regulær kystbane for passasjerer og like lett gods (som omfatter biler).

Transportstrategien er den samme som er benyttet for Den engelske kanal: Kjøretøyene fraktes med jernbane. Der brukes konvensjonell jernbane, noe som er mulig fordi banen går i tunnel under havbunnen, og denne banetypen kan brukes i terrenget på begge sider (Frankrike og Storbritannia).

Sognefjorden er for dyp til at en veitunnel kan gå under bunnen – 1300 meter dypt. Vi skal derfor vurdere to løsningsalternativer:

  1. En flytebro (evt. rørbro) på ønsket kryssingssted

  2. En tunnel under bunnen i fjordens ytre del, der dybden er mer moderat

Alternativ 1: Flytebro

Her dreier det seg om å bruke en pongtongbåret bane. Men for at skip skal kunne passere, må en liten del av banen gå i brospenn over skipsleden, eller i rørbro under. Det er da viktig å kunne bruke den avsporingssikre lettbanen. Denne kan gå gjennom det kuperte vestlandsterrenget forøvrig – uten at terrenget må planeres og avsperres slik vanlig jernbane krever det.

En solid, bueformet pongtongbro kan man altså få ved at det benyttes doble undersjøiske støttestag ved spennet, kombinert med en dobbeltsporet bjelkebane på resten av kryssingen. Under ekstreme forhold (drivis og sterk vind) vil kreftene som lettbanekjeden utsettes for bli langt mindre enn hva en tilsvarende veikonstruksjon får, da de to løsningenes vektforskjell gir en korresponderende forskjell i pongtongstørrelsen. Dessuten vil et brudd i en stålbjelkekjede (med noen utløsbare forbindelser) bli rettere å reparere enn tilsvarende for en svær veibro, og banetrafikk kan ved bruddsituasjoner lettere kontrolleres enn et bilmylder kan.



Rørbro


En flytende rørbro som dette er 1 km lang, 4 meter tykk, og kan taues ut fra et skipsverft.
Pongtongbåret skinnegang kan brukes for de resterende 3 km av fjordkryssingen.
Rørbroen har to skipsleder med full dybde. Småbåter kan krysse nesten hvorsomhelst.
(Forankringsvaierne skal ligge i det vertikalplanet som er loddrett på avbildingsplanet)

Selv om seilingsdybden økes til 30 meter, kommer ikke stigningen stort over 10 %. Togene på sidelinjene i Sogn og Fjordane må kunne tåle opp til 20 %. Det er passasjerkomforten som blir den begrensende faktor her.



Tunneltverrsnitt for lettbane. En rørbro kan ha dette tverrsnittet, eller et enklere tverrsnitt, f.eks. elliptisk.
En ellipse på 3,8x4,8 meter vil ha et tverrsnittsareal på 14,3 m² – en liten brøkdel av hva en rørbro for vei vil trenge. Hvis røret er av armert plast, kan man ha porøst flytemateriale langsmed bjelken. En katastrofal kollaps (med vannfylt rør) vil da føre til at røret blir liggende og flyte i vannflaten.
(Nederst er vist hvordan en person kan passeres.)
Med bare togenes elektromotorer i aksjon burde ventilasjon (og belysning) bli overflødig.

På kartene over er det ikke markert hvor i pongtongkjeden rørbroen skal ligge. Det kan i prinsippet være hvorsomhelst. Men rørbroen ligger sikrest hvis den kan ha den ene skrådelen på land – spesielt om den kunne ligge i en skråning som passet til rørbroens skråning (10 %). Men noen så slakk skråning finnes ikke på de aktuelle stedene, så bortsett fra én ende, må rørbroen bli helt flottørbåret.

I Veivesenets Mulighetsstudie foreslås det rørbroer som krysser hele Sognefjorden under vannet. Altså fire ganger så langt som nødvendig. Da ligger det virkelig an til et kjempehavari, og dessuten blir det vanskeligere for lokalsamfunnene å dra nytte av rørbroen når tunnelåpningene kommer så unødig langt vekke.


Trafikanttypene

Kryssingsløsningen må ta hensyn til fotgjengere, syklister etc. For disse vil det være en fordel at kryssingen er basert på lettbane fremfor at de selv må bevege seg over en 4 kilometers bro. Og rørbroen vil nok være dårlig egnet for dem. Hvis det er regulære tog (med heis) med i skytteltrafikken, kan både sykler og rullestoler bli med i heisen. Men også alternativet med å stå et par minutter på "en miniferges dekk" vil nok de fleste oppleve som ok. Spesielt for mopeder, motorsykler o.l. vil det være en grei løsning.

Hvis det bygges veibro, bør den være forberedt på å bære jernbane – og konvensjonell tungbane må nok da betraktes som håpløs.


Trafikkavviklingen

Fjordkryssing med den aktuelle lettbanetypen vil ta ca. 1½ minutt for et hurtigtog, eller 2 minutter for et biltransporttog, som nok vil bruke enkel hjuldrift uten luftpute. (I bildet over kan man i bjelkeprofilen se motorer i hjulene.) Det kunne kanskje ta 2 minutter for biler å kjøre ut av transportvognene mens nye biler kjører inn bakdøren. Så tar det kanskje ett minutt å lukke porten og starte opp, og ett for å stoppe og åpne.

Trafikkavviklingen ville bli meget fleksibel. Når trafikken er liten, kunne én konduktør reise frem og tilbake med ett (automatisk styrt) tog. Det kunne kanskje passe for en konduktør å betjene et tog med tre 24-meters vogner, som tilsammen burde kunne ta 15 biler. Da ville det gå med noen minutter til billettkontroll/-salg før avgang, men denne perioden faller sammen med innkjøringen. Fire tur-retur-kryssinger kunne det kanskje bli på en time, altså 60 biler/time hver vei. Når det er høy trafikk, kunne man bruke tre slike tog. Da kunne det stå en konduktør og betjene biler kontinuerlig på hver side, slik at et fylt tog kunne sendes avgårde med en gang et tog ankom. (Dette måtte synkroniseres med fjerntogenes passasje, slik at skytteltoget kjørte i samme retning som fjerntoget.) Med denne ordningen kunne det hvert femte minutt gå ett tog i hver retning – altså 180 biler/time i hver retning. På hver side ville man da trenge en stasjonsplass på 100x6 meter (pluss ekstra lengde for banestigning i endene). Skulle trafikken bli enda større, kunne man simpelthen flerdoble antall tog, konduktører og kvadratmeter. Det går ikke mange sekundene ekstra om flere tog slår følge.

Bilfraktende vogner kan fylles slik at noen vogner er for biler som skal av like etter kryssingen, mens andre vogner overleveres til fjerntog. Fjerntoget tar bare personbiler, da det på en side av bilene (kanskje begge) må være gangpassasje for passasjerer som benytter togets WC (som er i bilvognens utbulende og aerodynamiske endeporter). Vognene som bare skal krysse fjorden, burde kunne ta større kjøretøyer, med mindre en like god gangpassasje kreves av sikkerhetsgrunner. Men dette skytteltoget kan ha ekstra stor bredde.

Elektriske biler som reiser lenger med fjerntoget, bør kunne få ladestrøm under denne reisen, og således få en meget lang rekkevidde.

I tilfelle strømutfall, vil tilkoblede biler kunne bidra med reservebatterikapasitet.

Sognefjorden kunne ha flere slike kryssinger, og da vil banen langsmed fjorden også gi effektiv bruk av materiell, personell, vedlikeholdsressurser etc.


Sikkerheten

Hvis biler fraktes med lettbane i rørbro, får man en langt høyere sikkerhet enn om de kjører på egne hjul. Ett bilkrasj er nok til at trafikken i én retning blokkeres, og dessuten er en brann da ganske sannsynlig. Røykutviklingen kan så føre til krasj og blokkering også i den andre retningen, og dermed er katastrofen total.

Med bilene parkert i jernbanevogner – og alle bilmotorer avslått – blir det langt enklere og sikrere forhold.

En rørbro bør være konstruert for overlevelse i tilfelle den blir fylt med vann – overlevelse for ihvertfall passasjerene, og helst også for selve rørbroen. Hvis det i rørbroen kjører biler (eller et vanlig tog), skal det ganske lite vann til før det hele stopper opp. En lettbane (hengebane), derimot, bruker ikke nedre del av røret, og den vil (med reservebatterier) kunne trekke seg ut og opp helt automatisk og sikkert, selv om tunnelrommet er halvfullt av vann.

Hvis en terrorist i motorbåt slipper en sprengladning ned på rørbroen, bør man nok regne med at den blir fylt av vann. Og da spørs det om den er konstruert for å holde seg oppe når vektbelastningen blir flere ganger større enn hva kjøretøyer kan gi. (De foreslått doble rørbroene, med tverrforbindelser mellom de to rørene, gir ikke øket sikkerhet hvis vannet flommer inn.)

Store flottører, kombinert med landfeste, bør kunne holde på plass den lille lettbane-rørbroen. Og om den skulle synke, burde et slikt stålrør kunne heves og brukes videre. Et armert plastrør kunne lett gjøres selvflytende. Da ville problemet være å få trukket det ned i rett posisjon når det er luftfylt, men sikkerhetsproblematikken ville være nesten fraværende.

Det spørs om ikke det store betongrøret med kjørebaner er bare en karikaturtegning unna totalhavari.



Alternativ 2: Tunnel under bunnen

(Tilføyd 4.11.2014)

Ute i Sognesjøen er dybden under 200 meter, men for en tunnel så langt vest må man i den nordlige del regne med 400 meter, og så får man problemer med å komme inn til Hyllestad. Da er man temmelig langt fra E39. Det vil bli problematisk å komme innom Vadheim og Sande, og reisetiden på viktige kyststrekninger som f.eks. Bergen-Førde vil øke betydelig.

Hvis man derimot som et kompromiss aksepterer en sjødybde på 700 meter – som man finner like nord for Rutledal – blir omveien en moderat bue. Det kritiske punktet for 700 meter, samt passasjetunnelen, er vist på dette sjøkartet.

Det er forutsatt at tunnelen går 50 meter under havbunnen, og at dens stigning er på maksimalt 10 %. Hvis man benytter den maksimale stigningen, krysses havflatenivået på stedene som er markert med rød tverrstrek.

Distansen Instefjord-Lavik blir 16 km direkte over bro, og 47 km i buen gjennom tunnel. Tunnelen øker altså reiselengden med 31 km, og med 200 km/t vil reisetiden øke med 10 minutter for de som prøver å følge E39.

På den annen side blir det store besparelser for reisende i de ytre strøk. (Området Eivindvik-Krakhella-Hyllestad)

Dessuten kan man i Lavik få et sentralt stoppested.




Blir dype tunneler problematiske?

Veitunneler går ned til 287 meters dybde, så en rekordøkning til 750 meter kan virke dramatisk, men det burde ikke være noe problematisk. Driftsteknisk burde intet bli annerledes om man går ned til denne dybden (eller det dobbelte). Mennesket er vant til større høydevariasjoner fra flyturer. I passasjerflyenes trykkabiner kan den opplevde stigning bli på 2400 meter, og lavt lufttrykk (med fare for hypoksi) er mer problematisk enn høyt. En fordobling av lufttrykket - som oppleves under et dykk til 10 meter - får man først i en 5500 meter dyp tunnel.

Psykiske faktorer er viktige når biltrafikk skal gå ned i dypet, for da må mange bilførere fungere uforstyrret, men passasjerer burde ikke merke ubehag.

Det spørs om passasjerene vil trenge noe særlig mer luft enn det de har med i vognen, og togtrafikken vil ikke gi forurensninger. Luften i tunnelen vil nok få endel radon fra fjellveggen, og dermed være helseskadelig for langvarig opphold. Det kan bli aktuelt med en vertikal ventilasjonssjakt nær fjorden.

Hovedproblemet med dype undersjøiske tunneler er nok lekkasjefaren med det høye vanntrykket. Går man 50 meter under bunnen, blir nok denne faren betydelig redusert. Forøvrig bør man være klar over at det må komme mye vann i tunnelen før det blir problematisk for et hengende tog som kan trekke seg ut og opp automatisk (med reservebatterier ombord).

Selve tunnelen blir simpelthen et rundt hull med en diameter på høyst fire meter, supplert med en 1x1 meters bjelkekanal i taket. (Se tverrsnittsbilde i Rørbro-kapitlet.) Dette kan bores ut med tunnelboringsmaskineri, og med lite behov for arbeiderbesøk. Det blir lite mer enn hva som gjøres rutinemessig ved f.eks. vannkraftutbygging, noe som avisene normalt ikke bryr seg om å nevne. Monterer man baneskinnen etterhvert som tunnelen bores, kan banen frakte vekk boremassene.

Tunneler på vel 700 meters dyp kan også brukes for kryssing av Hardangerfjorden, og dermed for de andre fjordene i Norge. (Se liste over fjordkryssinger nedenfor.) Det er derfor viktig å venne seg til dyp tunnelbygging så snart som mulig.

Man burde så kunne erfare at tunneler på 1400 meters dyp – under enhver fjord – ikke er noe særlig problematiske. Da kunne man bygge en tunnel direkte mellom Instefjord og Vadheim. (Nær innløpet til Vadheimsfjorden kan tunnelen gjerne ha en sidegren østover mot Kyrkjebø.)

Og lenger inne i fjorden kunne man lage en tunnel mellom Balestrand og Leikanger. Fra 1000 meter under Vangsnes kunne det gå en sidetunnel opp til Vik(øyri).

En forbindelse mellom Kaupanger og Lærdalsøyri bør ha tunneler på begge sider av fjorden. Da kan man liksågodt bygge en lang tunnel som går under fjorden.

Man bør teste ut muligheten for dype tunneler før man eventuelt faller tilbake på ett av de andre alternativene.

Hovedproblemet med de dype fjordtunnelene kan nok bli at passasjerene ikke får se fjorden.



Felles for lettbanealternativene

Økonomien

Ved bruk av lettbane vil dimensjonene for broer, rørbroer og pongtonger bli en liten brøkdel av hva en konvensjonell vei vil kreve, med en tilsvarende reduksjon av omkostningene. I en vei kan et følge med tunge kjøretøyer hvorsomhelst komme ved siden av et tilsvarende møtende følge. Men bare ved svikt i styringsautomatikken kan to tog komme i nærheten av hverandre. De kan ihvertfall ikke komme ved siden av hverandre på en enkeltsporet banestrekning, som takket være farten vil gi god transportkapasitet. (Et tog med 2-3 vogner burde få en vekt på 30-45 tonn – altså som et ganske vanlig vogntog for vei.)

En banetransport med bare én konduktør vil være nok til å redusere fergebehovet fra to til en. Personellbehovet kan sammenlignes med hva bompengeinnkreving for en bro krever – bortsett fra at bompengeinnkreving normalt krever en billettselger på hver side.

Andre fjordkryssinger

Denne fjordkryssingsmetoden vil trenges også for endel andre fjordkryssinger i Norge. Dessuten kan teknologien eksporteres for bruk i andre land. 

Ser man på fjordkryssingene for den foreslåtte kystbanen (vist til høyre) – og noen nærliggende, lett tilknyttbare kryssingssteder, finner man at følgende steder er aktuelle for kryssingsmetoden:

(Dybdeforholdene ser man ved å gå inn på kart.gulesider.no og velge Sjøkart.)

Lettbanens gode sikkerhet og bakkeklatring burde, som nevnt under Alternativ 2 ovenfor, kunne tilsi dypere tunneler.

I tillegg til disse fjordkryssingene vil endel banestrekninger som ikke følger vei, være nyttige for bilene. Og selv om man kan kjøre langsmed banen, vil togene gå kanskje 2,5 ganger fortere. Sikkerheten blir større, og føreren kan gjøre noe annet, som å ta seg en hvil. Dessuten burde elektriske biler kunne få sine batterier oppladet underveis, og dermed få en sterkt øket rekkevidde.

En viktig ekstragevinst ved å ha lettbaner sammen med veiene, er: Hvis lettbanens tunneler går langsmed veitunnelene, har man fått gratis rømningstunneler.


Togfergen – en billigløsning

Hvis man vil minimalisere anleggsprisen for en fjordkryssing, kan man benytte en ferge for (bilfraktende) lett-tog. Når bare et tog reiser med fergen, går kjøringen til og fra fergen meget hurtig, og fergetrafikken kan datamaskinstyres for et mannskap på 0 eller 1. (Den elektriske fergen får ladestrøm når dens togbærende bjelkestykke kobles til fergehavnens kjørebjelke.)

Denne løsningen kan bli aktuell for de minst trafikkerte fjordkrysningene i listen ovenfor.

(Avsnitt tilføyd 9.5.2013)



Hva bør gjøres?

Ingeniørene bak det ikke-kommersielle GTS Foundation og det kommersielle Swedetrack representerer Nordens fremste hengebaneekspertise. De er klare til å påta seg arbeidet med å utvikle og bygge det lettbanesystemet som Norge trenger.

Hvis Veivesenet finner dette interessant, kunne man overfor f.eks. Samferdselsdepartementet anbefale teknisk utvikling. Omkostningene vil bli avskrevet over mange steder og bruksmåter.

Den tekniske vurderingen av disse teknologiforslagene kan ikke overlates til eksperter på konvensjonell jernbaneteknologi. Dette fordi det dreier seg om et paradigmeskifte, og de som arbeider i det gamle paradigmet, vil naturlig nok oppleve det nye som en trussel.



Disse ideene kan fritt brukes av hvem som helst.
Forfatteren er ikke produsent eller utbygger.