Utvecklingen av autonoma tåg ställer nya krav på järnvägens bromssystem. Inom forskningsprojektet FP2 R2DATO deltar Trafikverket i arbetet med att ta fram nästa generations bromsar. Fokus ligger på att hantera varierande adhesion mellan hjul och räl. Målet är kortare bromssträckor och ökad kapacitet, men hårdare inbromsning kan samtidigt påverka slitaget på hjul och bana.
Hjul och bromssystem är centrala för järnvägens fortsatta utveckling. För att analysera olika bromshändelser och deras effekter har Trafikverket tillsammans med Chalmers järnvägsmekanik finansierat och tagit fram en särskild bromsrigg. Den används för omfattande tester, men kan inte återskapa alla driftförhållanden.
Data från riggen ligger därför till grund för simuleringsmodeller som bland annat kan förutse sprickbildning i hjulens löpbana. ”Det ger viktigt kunskap då sådana skador står för en stor del av de totala underhållskostnaderna för tåg”, berättar Tore Vernersson, Chalmers.
Temperatur och slitage i fokus
Modellerna används för att på sikt påverka konstruktion, materialval och rekommendationer för framförande av tåg. Arbetet syftar till att öka kapacitet och tillförlitlighet samt effektivisera underhållet utan att sänka säkerheten.
En central fråga gäller blockbromsade hjul, där ojämn temperaturfördelning kan uppstå i form av varma fläckar runt löpbanan. Dessa leder till ökat slitage. Problemen är särskilt tydliga vid användning av gjutjärnsblock, som även ger buller, vilket är en orsak till att de fasas ut.
Ytterligare en temperaturrelaterad effekt är att ena halvan av hjulet kan bli varmare än den andra. Under bromsning kan hjulet då tillfälligt bli "orunt", vilket riskerar att skada både löpverk och bana. Fenomenet har verifierats genom mätningar med värmekamera på Malmbanan.
Arbete pågår för att återskapa effekten i simuleringar för att identifiera bakomliggande parametrar och möjliga åtgärder. ”I arbetet med att få en bild av hur en implementering av ATO skulle kunna genomföras i Sverige är relationen till bromssystemet i järnvägsfordonen av avgörande betydelse då de styr tillgängligheten för hela järnvägssystemet”, menar Mikael Danielsson, flaggskeppsledare i Trafikverket.
Bromsriggen
Ett bromsat hjul drivs av elmotor via remdrift och testas i extrema temperaturer. Ett rälshjul ger kylning och friktionskrafter som kan orsaka sprickor.
En extra elmotor reglerar friktionen eller förstärker kraften. Om kontaktbandet inte flyttas i sidled uppstår materialutvalsning, inte sprickor. Tester har visat att om kontaktbandet inte förflyttas i sidled uppstår endast materialutvalsning, inte sprickor. Riggen har därför nyligen byggts om så att ”sinusgång” kan inkluderas för att möjliggöra studier av termomekaniska sprickor i löpbanan.
Källa: Trafikverket
