Hjertestykke

Hjertestykke – Skinnekrydsningen i et jernbanesporskifte

Et hjertestykke er den del af et jernbanesporskifte, hvor to skinnestrenge krydser hinanden, så et jernbanekøretøj kan fortsætte ad enten stamsporet eller vigesporet. Hjertestykket indgår i sporskiftets krydsningsparti og består ved en traditionel fast skinnekrydsning blandt andet af en hjertespids, to vingeskinner og de nødvendige forbindelses- og fastgørelsesdele. Hjertespidsen er den karakteristiske, kileformede del, hvor de to kørselsretningers skinneforløb mødes. Vingeskinnerne ligger på hver sin side af hjertespidsen og medvirker til at understøtte hjulene, når de passerer krydsningsområdet. Ved et almindeligt fast hjertestykke findes der en afbrydelse af kørekanten, som er nødvendig for at give hjulflangerne passage gennem den krydsende skinnestreng. Dette område kaldes ofte sporrillen eller hjertestykkets føringsløse område. For at sikre, at hjulene passerer på den korrekte side af hjertespidsen, anvendes normalt tvangskinner ved den modsatte skinne. Hjertestykket er en af de mest belastede dele af sporskiftet, fordi hjulenes belastning under passage overføres mellem vingeskinne og hjertespids. Det medfører stød, vibrationer og slid, hvilket stiller store krav til materialernes styrke, krydsningens geometri og den løbende vedligeholdelse. Hjertestykker kan fremstilles som sammensatte skinnekrydsninger, krydsninger med en særlig hjertestykblok, støbte manganstålkrydsninger eller mere avancerede konstruktioner med bevægelig hjertespids. De sidstnævnte anvendes blandt andet ved større og hurtigere sporskifter, fordi de kan give en mere sammenhængende kørekant og reducere de dynamiske belastninger. Hjertestykket har således afgørende betydning for sporskiftets funktion, køresikkerhed, tilladte hastighed og levetid.

Hjertestykkets placering i sporskiftet

Et almindeligt sporskifte gør det muligt at lede et tog fra ét spor til et andet. Sporskiftet består overordnet af tre hovedområder: tungepartiet, mellempartiet og krydsningspartiet. Disse områder har hver deres funktion, men skal tilsammen danne et sammenhængende sporforløb, så togets hjul kan bevæge sig sikkert gennem sporskiftet. Tungepartiet er placeret i den ende, hvor sporskiftet normalt forgrener sig. Her findes sporskiftetungerne, som er bevægelige skinner, der lægges an mod de faste sideskinner. Tungepartiet bestemmer dermed, om toget ledes ad stamsporet eller vigesporet. Mellempartiet forbinder tungepartiet med krydsningspartiet. Det består af skinnestrenge, som fører de to sporforløb frem mod det sted, hvor skinnerne krydser hinanden. Krydsningspartiet er placeret ved sporskiftets hjertestykkeende. Det omfatter selve skinnekrydsningen samt de tilhørende tvangskinner og andre nødvendige komponenter. Det er i dette område, at de to sporforløbs indvendige skinnestrenge krydser hinanden. Uden en særlig krydsningskonstruktion ville skinnerne stå i vejen for hjulflangerne, så et tog ikke kunne passere. Hjertestykket muliggør derfor en kontrolleret overgang gennem krydsningsområdet og er en nødvendig del af et traditionelt sporskifte.

Forskellen mellem hjertestykke og hjertespids

Betegnelserne hjertestykke og hjertespids anvendes undertiden som synonymer i almindelig tale, men der er en væsentlig teknisk forskel. Hjertestykket betegner normalt den samlede krydsningskonstruktion, hvor de to skinnestrenge krydser hinanden. Hjertespidsen er derimod den kileformede del af denne konstruktion, som danner krydsningens karakteristiske spids. Hjertespidsen er særlig vigtig, fordi hjulenes løbeflader skal passere fra vingeskinnerne til hjertespidsen eller omvendt, afhængigt af togets kørselsretning. På en traditionel fast skinnekrydsning er hjertespidsen ikke bevægelig. Den indgår som en fast del af krydsningskonstruktionen. Hjertespidsens yderste geometriske spids er ikke nødvendigvis det sted, hvor hjulene overtager den fulde belastning fra vingeskinnen. Spidsens form er tilpasset, så overgangen mellem de bærende flader foregår på en kontrolleret måde. En beskadiget eller nedslidt hjertespids kan medføre kraftige hjulslag og øget risiko for fejl i hjulenes føring. Ved teknisk registrering af sporskiftefejl er det derfor vigtigt at skelne mellem skader på selve hjertespidsen, på vingeskinnerne og på de øvrige dele af krydsningen.

Hjertestykkets opbygning

Et traditionelt fast hjertestykke består grundlæggende af en hjertespids og to vingeskinner, som tilsammen danner de nødvendige køreforbindelser gennem krydsningen. Vingeskinnerne er de skinnedele, som ligger på hver sin side af hjertespidsen. De er formet, så der etableres de nødvendige sporriller til hjulflangernes passage. Det sted, hvor en vingeskinne bøjer væk fra sit oprindelige forløb, betegnes i ældre dansk sporteknisk litteratur som vingeskinnens knæ. Hjertespidsen er placeret mellem vingeskinnerne og skal give hjulene en stabil overgang mellem de krydsende sporforløb. Skinnekrydsningen kan desuden indeholde mellemklodser, tværbolte, underlagsplader og andre konstruktionsdele, som fastholder den korrekte indbyrdes placering. På ældre konstruktioner blev krydsningen ofte samlet på en gennemgående stålplade, en såkaldt langplade. Andre konstruktioner anvender særlige underlagsplader ved de enkelte sveller. Hjertestykket skal kunne overføre betydelige lodrette og vandrette kræfter til sporskiftets sveller og den underliggende ballast. Præcis placering og fastgørelse er derfor afgørende for, at krydsningen kan bevare sin korrekte geometri under gentagne togpassager.

Hvordan et jernbanehjul passerer hjertestykket

Når et jernbanehjul passerer gennem en traditionel fast skinnekrydsning, sker der en overgang mellem de skinner, som understøtter hjulet. Ved passage i retning mod hjertespidsen bæres hjulets belastning først af vingeskinnen. Efterhånden som hjulet bevæger sig frem, begynder hjertespidsen at overtage belastningen, indtil hjulet helt bæres af den fortsættende skinne. I den modsatte kørselsretning sker belastningsoverførslen i omvendt rækkefølge. Denne overgang er en af de vigtigste årsager til, at hjertestykket udsættes for betydelige dynamiske belastninger. På et almindeligt sammenhængende spor løber hjulet på en uafbrudt skinneoverflade. Ved et fast hjertestykke må der derimod være plads til, at hjulflangen kan krydse den anden skinnestreng. Det betyder, at kørekanten og den bærende overflade ikke er fuldstændigt sammenhængende gennem krydsningsområdet. Når hjulet passerer over denne overgang, kan det medføre en kortvarig ændring i belastningen, som mærkes som et slag eller en vibration. Belastningen afhænger blandt andet af togets hastighed, akseltryk, hjulprofil, hjertestykkets geometri og den aktuelle slidtilstand. På en ældre eller slidt skinnekrydsning kan slaget være tydeligere end på en ny og korrekt vedligeholdt krydsning.

Tvangskinner og hjulenes føring

Tvangskinner er en væsentlig del af det traditionelle krydsningsparti og har tæt sammenhæng med hjertestykkets funktion. En tvangskinne er en kort, ekstra skinneprofil, der er monteret langs en af sporets køreskinner på den modsatte side af hjertestykket. Tvangskinnen er placeret, så den kan påvirke bagsiden af det modsatte hjuls flange og dermed begrænse hjulsættets sideværts bevægelse. Formålet er at sikre, at hjulet ved krydsningen føres korrekt forbi hjertespidsen og ikke bevæger sig ind i den forkerte sporrille. Dette er særlig vigtigt, fordi der ved et fast hjertestykke findes et kort område, hvor den normale skinneføring er afbrudt. Tvangskinnen sikrer dermed ikke alene en mere stabil passage, men har også en væsentlig sikkerhedsmæssig funktion. Afstanden mellem tvangskinnen og køreskinnen skal være korrekt, så hjulsættet føres uden unødige stød og uden risiko for forkert hjulpassage. Hvis tvangskinnen er slidt, beskadiget eller fejlplaceret, kan hjulenes føring gennem hjertestykket blive forringet. Tvangskinnerne og selve skinnekrydsningen skal derfor vurderes som et samlet teknisk system.

Hjertestykkets historiske udvikling

Hjertestykker blev anvendt allerede på de tidlige jernbaner i 1800-tallet, hvor sporskifter blev nødvendige for at forbinde hovedspor, sidespor og stationsspor. De første konstruktioner var forholdsvis enkle og blev fremstillet af tildannede skinner, som blev samlet til en fast krydsning. Efterhånden som lokomotiverne blev tungere og togene hurtigere, blev belastningen af hjertestykkerne større. Det medførte behov for stærkere materialer og forbedrede konstruktioner, som kunne modstå de gentagne slag fra hjulene. Jernbanerne begyndte derfor at anvende mere slidstærke skinnekvaliteter, særlige stålblokke og senere støbte hjertestykker af manganstål. I løbet af det 20. århundrede blev der desuden udviklet konstruktioner, hvor dele af hjertestykket kunne bevæges, så afbrydelsen af kørekanten blev reduceret eller helt undgået for den aktuelle kørselsretning. Udviklingen hang tæt sammen med jernbanernes krav om højere hastigheder, større akseltryk og mindre vedligeholdelsesbehov. Et historisk hjertestykke kan derfor fortælle meget om det tidspunkt, hvor et sporskifte blev anlagt eller moderniseret, men konstruktionstypen alene kan ikke altid bruges til at datere et sporskifte præcist.

Hjertestykker ved DSB i første halvdel af det 20. århundrede

Danske Statsbaner (DSB) udviklede gennem første halvdel af det 20. århundrede en række standardiserede sporskiftekonstruktioner til forskellige overbygningstyper. Hjertestykkerne blev tilpasset de anvendte skinneprofiler, sporskifternes krydsningsforhold og de forventede belastninger. I de traditionelle skinnekrydsninger blev hjertespidsen dannet af to tildannede skinner, som blev samlet med vingeskinnerne ved hjælp af bolte og mellemklodser. Andre konstruktioner anvendte en særlig hjertestykblok, hvor den mest belastede del af krydsningen blev fremstillet af et mere slidstærkt materiale. Der blev også anvendt manganstålkrydsninger, hvor en større del af krydsningen var støbt i ét stykke. DSB's Sporregler fra 1959 dokumenterer blandt andet anvendelsen af manganstålkrydsninger, krydsninger med hjertestykblok, skinnekrydsninger og krydsninger med bevægelig vingeskinne. Reglerne angav desuden, hvilke krydsningskonstruktioner der fortrinsvis skulle anvendes under forskellige forhold. Manganstålkrydsninger og krydsninger med hjertestykblok blev blandt andet anvendt i stærkt trafikerede sporskifter og i visse krydsningssporskifter. Det viser, at valg af hjertestykke allerede på dette tidspunkt var et spørgsmål om både trafikbelastning, teknisk holdbarhed og vedligeholdelsesøkonomi.

Skinnekrydsninger fremstillet af almindelige skinner

Den traditionelle skinnekrydsning er opbygget af almindelige eller særligt bearbejdede skinneprofiler, som samles til et hjertestykke. Hjertespidsen dannes ved, at to skinner tildannes, så de mødes i en kileformet spids. Vingeskinnerne bøjes ud til siderne og danner de nødvendige sporriller til hjulflangernes passage. De enkelte dele kan være forbundet med mellemklodser og tværbolte, som sikrer den korrekte afstand og fastholdelse. Denne konstruktion har den fordel, at den kan fremstilles af kendte skinnematerialer og bearbejdes med forholdsvis traditionelle metoder. Skinnekrydsningen har dog en række begrænsninger. Særligt hjertespidsen og vingeskinnerne bliver udsat for store kontaktkræfter og gentagne slag. Ved betydelig trafikbelastning kan dette medføre deformationer, slid og behov for hyppigere vedligeholdelse. Traditionelle skinnekrydsninger har derfor været særligt anvendelige, hvor belastningen og hastigheden var forenelige med konstruktionens egenskaber. De har også været anvendt i mere komplicerede sporforbindelser, hvor det af geometriske eller konstruktionsmæssige årsager ikke var hensigtsmæssigt at anvende en standardiseret støbt krydsning.

Hjertestykblok og hjerteblokkrydsning

En hjertestykblokkrydsning er en konstruktion, hvor den mest belastede del af krydsningen er fremstillet som en særlig stålblok. Betegnelsen hjerteblokkrydsning anvendes også i dansk sporteknisk litteratur. Formålet er at fremstille hjertespidsen og dens nærmeste omgivelser i et materiale og med en konstruktion, som bedre kan modstå de gentagne slag fra hjulene. Blokken kan være fremstillet af særlige stålkvaliteter, mens de tilstødende vingeskinner og køreskinner forbindes til den centrale del. Der har gennem tiden været anvendt forskellige konstruktioner, og materialevalget har ændret sig efter udviklingen inden for stålfremstilling og svejseteknik. En hjertestykblok kan give bedre slidstyrke end en traditionel sammensat skinnekrydsning, men konstruktionen skal samtidig sikre, at overgangen mellem blokken og de tilstødende skinner er stabil. Banedanmarks lærebog Sporteknik beskriver flere generationer af hjerteblokkrydsninger, herunder den type VARIO, som blev indkøbt omkring 1991. Denne konstruktionstype illustrerer den løbende udvikling, hvor man forsøgte at kombinere slidstyrke med mulighed for reparation og udskiftning.

Hjertestykker fremstillet af manganstål

Manganstål er et særligt slidstærkt stålmateriale, som gennem mange år har været anvendt til hjertestykker. En typisk manganstålkrydsning fremstilles ved støbning, hvor en større del af eller hele krydsningskonstruktionen fremstilles i ét sammenhængende stykke. Materialet indeholder en forholdsvis høj andel mangan, ofte omkring 13 procent, og har gode egenskaber ved kraftige slag- og kontaktbelastninger. En væsentlig fordel ved manganstål er dets evne til at arbejdshærde, når overfladen påvirkes af gentagne belastninger. Dermed kan overfladens hårdhed og slidstyrke øges under brug, samtidig med at materialets øvrige egenskaber gør det velegnet til store dynamiske belastninger. Manganstålkrydsninger har derfor været anvendt i stærkt trafikerede sporskifter. DSB benyttede blandt andet sådanne krydsninger i sporskifter med skinneprofil DSB 45 og i en række andre historiske overbygningstyper. En teknisk udfordring er, at traditionelt manganstål ikke uden videre kan svejses direkte sammen med almindeligt skinnestål efter de samme metoder som normale skinnesvejsninger. Ældre konstruktioner måtte derfor forbindes med tilstødende skinner gennem blandt andet lasker eller klæbestød. Senere blev der udviklet manganstålkrydsninger med svejsbare ben, hvor særlige overgangsdele gør det muligt at forbinde krydsningen til almindeligt langskinnespor. Dette var en vigtig forbedring, fordi man derved kunne reducere antallet af traditionelle skinnestød og deres vedligeholdelsesmæssige ulemper.

Hjertestykker med hærdet hjertespids

En anden konstruktionstype er skinnekrydsninger med hærdet hjertespids og vingeskinner. I denne type fremstilles de belastede dele af særlige skinneprofiler og behandles, så overfladen opnår større slidstyrke. Hærdningen gør det muligt at forbedre modstandsdygtigheden mod slid og deformationer i de områder, hvor hjulene overfører store kræfter. Samtidig kan konstruktionen anvende skinnestål med egenskaber, der passer til de tilstødende skinner. DSB's reviderede sporregler fra 1987 beskriver blandt andet krydsninger med hærdet hjertespids og vingeskinner i forbindelse med sporskifter med skinneprofil UIC 60. Disse konstruktioner blev en del af udviklingen mod mere vedligeholdelsesvenlige krydsninger til moderne hovedbaner. Hærdning gør dog ikke hjertestykket vedligeholdelsesfrit. Der kan fortsat opstå slid, revner og deformationer, især hvis hjulenes belastningsovergang ikke fungerer korrekt.

Hjertestykker med bevægelig vingeskinne

En særlig historisk konstruktion er hjertestykket med bevægelig vingeskinne. I denne type er den ene vingeskinne ikke fuldstændigt fastlåst i den normale position. Den kan bevæges sideværts over et begrænset område og holdes normalt an mod hjertespidsen ved hjælp af fjedre. Formålet er at skabe en mere sammenhængende kørekant i den sporretning, hvor der foregår mest eller hurtigst trafik. På hovedspor, hvor langt størstedelen af togene passerer lige gennem et sporskifte, kunne denne løsning reducere slagene og forbedre kørslen. Når toget kører gennem den anden gren, påvirker hjulflangerne vingeskinnen, så den midlertidigt bevæger sig væk fra hjertespidsen og giver plads til passagen. Efter hjulenes passage fører fjedrene vingeskinnen tilbage. DSB's lærebog Banens Bygning og Udstyrelse fra 1965 beskriver denne konstruktion og angiver, at den især blev anvendt ved sporskifter i hovedspor, hvor der var megen hurtig kørsel i stamsporet og mindre, langsommere trafik i vigesporet. Konstruktionen er teknisk interessant, fordi den viser, at jernbanerne allerede før de moderne højhastighedssporskifter arbejdede med bevægelige dele i krydsningsområdet for at forbedre hjulpassagen. Et hjertestykke med bevægelig vingeskinne skal dog ikke forveksles med et hjertestykke med bevægelig hjertespids. Det er to forskellige tekniske løsninger.

Hjertestykker med bevægelig hjertespids

Et hjertestykke med bevægelig hjertespids er en mere avanceret konstruktion, hvor selve hjertespidsen kan flyttes, så der dannes en mere sammenhængende kørekant for den valgte togvej. På et traditionelt fast hjertestykke findes et område, hvor hjulet skal passere over en afbrydelse i kørekanten. Ved en bevægelig hjertespids kan spidsen derimod lægges an mod den relevante vingeskinne, så denne afbrydelse i væsentligt omfang undgås. Resultatet er en mere kontinuerlig understøtning og føring af hjulet gennem krydsningsområdet. Dette reducerer de dynamiske påvirkninger af både hjertestykket og køretøjets hjul. Bevægelige hjertespidser er især interessante ved store sporskifter, hvor togene skal kunne køre med høj hastighed gennem den afvigende gren. Konstruktionen anvendes også for at mindske sliddet og vedligeholdelsesbehovet ved store trafikbelastninger. En bevægelig hjertespids kræver dog et særligt drev, kontroludstyr og sikkerhedsmæssig aflåsning. Dens stilling skal være korrekt i forhold til den valgte togvej, inden toget passerer. Dermed bliver hjertestykket en aktiv del af sporskiftets bevægelige og sikkerhedskritiske konstruktion. Det er derfor en mere kompliceret løsning end et almindeligt fast hjertestykke.

Bevægelige hjertespidser i Danmark

Bevægelige hjertespidser fik særlig betydning i Danmark i forbindelse med projekteringen af moderne banestrækninger med højere hastigheder. Banedanmarks Sporteknik beskriver, at der allerede i 1997 blev planlagt anvendelse af bevægelige hjertespidser i nogle sporskifter ved Viby, Sorø og Ejby. Disse planer blev dog ikke gennemført, blandt andet på grund af sikringstekniske udfordringer. Konstruktionen blev igen aktuel i forbindelse med anlæggelsen af den nye jernbane mellem København og Ringsted, der åbnede den 31. maj 2019. Den nye bane blev projekteret til hastigheder på op til 250 km/t og stillede derfor store krav til sporskifternes konstruktion, køredynamik og vedligeholdelse. På store sporskifter på denne strækning blev der anvendt bevægelige hjertespidser. Et af de omtalte sporskifter er typen UIC60-R2500-1:27,5. Denne betegnelse angiver blandt andet skinneprofilen, en kurveradius på 2.500 meter og krydsningsforholdet 1:27,5. Et sådant sporskifte er væsentligt større og fladere i sin geometri end de traditionelle sporskifter, som findes på mange ældre danske stationer. Anvendelsen af bevægelig hjertespids skal ses som en del af den teknologiske udvikling, hvor man ønsker at kombinere højere hastigheder med en stabil hjulpassage og et acceptabelt vedligeholdelsesniveau.

Hjertestykkets krydsningsforhold

Et hjertestykkes geometri beskrives blandt andet gennem krydsningsforholdet. Krydsningsforholdet angiver, hvor spidst de to skinneforløb krydser hinanden, og er en væsentlig del af sporskiftets samlede geometri. I dansk sporteknisk terminologi anvendes blandt andet betegnelser som 1:7,5, 1:9, 1:11, 1:14 og 1:18,5. Et hjertestykke med krydsningsforholdet 1:9 har en større krydsningsvinkel end et hjertestykke med forholdet 1:18,5. Jo større det sidste tal er, desto spidsere bliver krydsningsvinklen normalt. Krydsningsforholdet har betydning for både hjertestykkets længde og udformningen af sporskiftets øvrige dele. Et langt sporskifte med en flad krydsningsvinkel kan give mulighed for en større kurveradius i vigesporet og dermed højere tilladt hastighed. Det er imidlertid ikke krydsningsforholdet alene, der bestemmer sporskiftets tilladte hastighed. Denne afhænger også af blandt andet kurveradius, sporets geometri, tungepartiets konstruktion, hjertestykkets udformning og de gældende tekniske bestemmelser. I DSB's sporregler fra 1959 beskrives blandt andet sporskifter med krydsningsforholdet 1:7,5 og 1:9 til anvendelse på sidespor, mens større sporskifter blev anvendt ved togvejsforgreninger og andre steder med særlige hastighedskrav. Disse oplysninger er værdifulde ved undersøgelse af historiske sporplaner, fordi sporskiftets type og krydsningsforhold kan fortælle noget om dets tilsigtede funktion.

Hjertestykke ved sporkrydsninger og krydsningssporskifter

Hjertestykker findes ikke kun i almindelige sporskifter. De indgår også i sporkrydsninger og krydsningssporskifter, hvor flere sporforløb krydser hinanden. Ved en almindelig sporkrydsning skærer to spor hinanden uden mulighed for at skifte mellem dem. Konstruktionen kræver særlige skinnekrydsninger, hvor begge spors hjul skal kunne passere sikkert. Ved en krydsningssporskifteforbindelse kan der desuden være bevægelige tunger, som giver mulighed for at skifte mellem de krydsende spor. Sådanne anlæg er mere komplicerede end et almindeligt sporskifte og kan indeholde flere forskellige krydsningstyper. Der skelnes blandt andet mellem spidsvinklede og stumpvinklede krydsninger. Ved en spidsvinklet krydsning anvendes en konstruktion med hjertespids, som i princippet svarer til hjertestykket i et almindeligt sporskifte. Ved en stumpvinklet krydsning er geometrien anderledes, og hjulenes føring kan stille særlige krav til konstruktionen. Disse løsninger har historisk været anvendt på større stationer og rangerbanegårde, hvor pladsforholdene krævede kompakte sporforbindelser.

Slid og skader på hjertestykker

Hjertestykket er blandt de dele af jernbanesporet, som udsættes for de mest koncentrerede belastninger. Når hjulene passerer, overføres store kræfter gennem forholdsvis små kontaktområder på vingeskinnerne og hjertespidsen. Det kan medføre plastiske deformationer, overfladeslid, revnedannelse og udmattelsesskader i stålet. Særligt hjertespidsens belastede områder er udsat, fordi hjulene gentagne gange overtager eller afgiver belastningen i forbindelse med krydsningspassagen. Hvis hjertestykkets geometri ændrer sig på grund af slid, kan hjulpassagen blive mere ujævn. Dette kan igen medføre større slag og dermed fremskynde den videre nedbrydning. Sliddet kan forstærkes af højere akseltryk, stor trafikmængde, uhensigtsmæssige hjulprofiler eller utilstrækkelig understøtning fra sveller og ballast. Også løse forbindelser, beskadigede tværbolte eller fejl i underlagspladerne kan påvirke hjertestykkets funktion. Vedligeholdelse af hjertestykker omfatter derfor både selve skinnekrydsningen og den underliggende sporoverbygning.

Inspektion og vedligeholdelse

Hjertestykker skal kontrolleres med regelmæssige intervaller efter de tekniske regler, som gælder for den pågældende infrastruktur. Inspektionen kan blandt andet omfatte kontrol af hjertespidsens slid, vingeskinnernes tilstand, sporrillernes mål, tvangskinnernes placering og krydsningens fastgørelser. På sammensatte skinnekrydsninger kan der desuden være behov for at kontrollere tværbolte og mellemklodser. Ved tegn på revnedannelse eller andre skader kan yderligere undersøgelser være nødvendige. Vedligeholdelsesarbejdet kan omfatte slibning, reparation af slidte overflader, udskiftning af beskadigede komponenter eller udskiftning af hele krydsningen. Muligheden for reparationssvejsning afhænger af hjertestykkets materiale og konstruktion. Manganstål kræver eksempelvis særlige svejseprocedurer, som adskiller sig fra almindelig svejsning af skinnestål. Ved bevægelige hjertespidser skal også drev, kontrolstænger, aflåsning og stillingskontrol vedligeholdes. Et fejlbehæftet hjertestykke kan nødvendiggøre hastighedsnedsættelse eller spærring af sporet, afhængigt af fejlens alvor og de gældende sikkerhedsbestemmelser. Banedanmarks tekniske meddelelser om skinnekrydsninger indeholder blandt andet krav vedrørende tværbolte, hjertespids og vingeskinner.

Hjertestykke og tilladt hastighed

Hjertestykkets konstruktion har betydning for den tilladte hastighed gennem et sporskifte. Et traditionelt fast hjertestykke kan medføre større dynamiske påvirkninger end en moderne krydsning med bevægelig hjertespids. Ved høj hastighed kan belastningsovergangen mellem vingeskinne og hjertespids give anledning til kraftige slag, som påvirker både hjulene og krydsningens levetid. Det betyder dog ikke, at alle sporskifter med faste hjertestykker kun kan benyttes ved lave hastigheder. Den højst tilladte hastighed fastlægges for den samlede sporskiftekonstruktion og afhænger blandt andet af sporskiftets størrelse, geometri, materialer og tekniske godkendelse. Ved meget høje hastigheder kan et bevægeligt hjertestykke være en fordel, fordi hjulene kan passere over en mere sammenhængende kørekant. Dette kan reducere dynamiske belastninger og forbedre kørekomforten. Den højere tekniske kompleksitet betyder imidlertid, at bevægelige hjertestykker ikke nødvendigvis er den bedste løsning i alle sporskifter. På sidespor, rangerbanegårde og andre steder med lavere hastigheder kan traditionelle faste krydsninger fortsat være hensigtsmæssige og økonomisk fordelagtige.

Hjertestykke og frispormærke

Hjertestykkets placering har også betydning for fastlæggelsen af frisporgrænsen ved et sporskifte. Når man bevæger sig bort fra hjertestykkeenden, bliver afstanden mellem stamsporet og vigesporet gradvist større. På et bestemt sted er sporafstanden tilstrækkelig til, at jernbanekøretøjer kan befinde sig på begge spor uden at komme i konflikt med hinanden. Denne grænse kan være markeret med et frispormærke. Frispormærket angiver således, hvor langt en vogn må føres frem eller opstilles på det ene spor uden at hindre en tog- eller rangerbevægelse på det andet. Det er vigtigt at skelne mellem hjertestykket og frispormærket. Hjertestykket er en del af sporets mekaniske krydsningskonstruktion, mens frispormærket er en fysisk afmærkning af frisporgrænsen. Frispormærket placeres heller ikke nødvendigvis umiddelbart ved hjertespidsen. Afstanden afhænger af sporenes geometri og de gældende regler for sporafstand og fritrumsprofil.

Hjertestykkets betydning for jernbanehistorien

Hjertestykket er en af de grundlæggende konstruktioner, som gjorde det muligt at udvikle jernbanerne fra enkle strækninger med få spor til omfattende stationsanlæg og sammenhængende jernbanenet. Allerede på de tidlige jernbaner var det nødvendigt at kunne forbinde hovedspor med sidespor og læssespor. Dette krævede sporskifter, hvor hjulene sikkert kunne føres gennem de krydsende skinnestrenge. Gennem det 19. og 20. århundrede blev hjertestykkernes konstruktion gradvist forbedret. De tidlige sammensatte skinnekrydsninger blev suppleret med stærkere skinnematerialer, særlige hjertestykblokke og støbte manganstålkrydsninger. Senere blev der udviklet konstruktioner med bevægelig vingeskinne og bevægelig hjertespids for at forbedre hjulpassagen og reducere belastningerne. Ved DSB kan udviklingen følges gennem de forskellige sporregler og tekniske lærebøger, som dokumenterer ændringerne i både materialer og konstruktionsprincipper. Indførelsen af bevægelige hjertespidser på større sporskifter på banen mellem København og Ringsted er et nyere eksempel på denne udvikling. Hjertestykket er dermed ikke blot en fast skinnesamling i et sporskifte, men en teknisk avanceret konstruktion, hvis udformning har afgørende betydning for sikkerhed, hastighed, vedligeholdelse og jernbanens samlede driftsøkonomi.

Historiske kilder og dokumentation

Følgende kilder er særligt relevante for en historisk og teknisk korrekt beskrivelse af hjertestykker:

Banedanmark – Sporteknik, 2. udgave, 2. oplag, februar 2017. En af de vigtigste moderne danske kilder. Kapitel 10 behandler sporskifter og især afsnit 10.6 om krydsningspartier samt 10.10 om bevægelig hjertespids. Publikationen gennemgår de forskellige krydsningstyper, materialer, konstruktionsprincipper og anvendelsen af bevægelige hjertespidser på København-Ringsted-banen. Banedanmarks Sporteknik (PDF).
DSB – Banens Bygning og Udstyrelse, 1965. Historisk teknisk lærebog med gennemgang af skinnekrydsninger, vingeskinner, hjertespidser og tvangskinner. Publikationen beskriver også de ældre krydsninger med bevægelig vingeskinne og deres anvendelse ved hovedspor. En særlig værdifuld kilde til forståelsen af DSB's sporskiftekonstruktioner i midten af det 20. århundrede.
DSB – Sporregler, 1959. Historisk primærkilde med bestemmelser om blandt andet manganstålkrydsninger, krydsninger med hjertestykblok, traditionelle skinnekrydsninger og krydsninger med bevægelig vingeskinne. Indeholder også oplysninger om anvendelsen af forskellige krydsningsforhold ved DSB. DSB Sporregler 1959 (PDF).
DSB/Banedanmark – Sporregler af 1987 med senere rettelser. Dokumenterer den senere udvikling af skinnekrydsninger, herunder krydsninger med hærdet hjertespids og vingeskinner, hjertestykblokke samt anvendelsen af manganstål. Sporregler 1987 med rettelser (PDF).
Banedanmark – Sporskifter. Officiel, lettilgængelig gennemgang af sporskifternes tre hoveddele: tungeparti, mellemparti og krydsningsparti. Kilden beskriver hjertespidsens funktion, tvangskinnernes betydning og anvendelsen af bevægelige hjertestykker ved høje hastigheder. Banedanmark – Sporskifter.
Banedanmark – Tekniske normer og regler. Oversigt over blandt andet tekniske meddelelser om skinnekrydsningers tilstand, tværbolte, hjertespidser og vingeskinner. Særligt relevant for kontrol, vedligeholdelse og vurdering af skader. Banedanmarks tekniske regelsamling.
Erik V. Pedersen – På stationen. Historisk billed- og tekstmateriale om blandt andet sporskifter og hjertestykker med gengivelse af oplysninger fra DSB's tekniske lærebøger. Velegnet som supplement ved undersøgelse af ældre danske konstruktioner. Erik V. Pedersens jernbanehistoriske samling.
Railway Engineering Compendium – Switches and Crossings. International teknisk gennemgang af traditionelle og moderne hjertestykker, hjulenes passage, tvangskinner, vingeskinner og bevægelige hjertespidser. Switches and Crossings.

Historisk og teknisk præcisering

Hjertestykke og hjertespids bør ikke anvendes som fuldstændige synonymer. Hjertestykket er den samlede skinnekrydsning, mens hjertespidsen er den karakteristiske kileformede del. På almindelige faste hjertestykker er tvangskinnerne afgørende for den korrekte hjulføring, men de tilhører krydsningspartiet og er ikke nødvendigvis en integreret del af selve hjertestykket. Der skal desuden skelnes mellem hjertestykker med bevægelig vingeskinne og hjertestykker med bevægelig hjertespids.