Ett spårvänligt tåg (A track friendly train) Evert Andersson, Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) Rickard Persson, KTH och Bombardier Transportation



Relevanta dokument
CHARMEC project SP13 Alarm limits for wheel damage / Larmgränser för hjulskador

High-Speed Rail in Sweden - Actual plans

Modellering av dynamiska spårkrafter från spårvagnar. Examensarbete utfört av Ejder Eken och Robert Friberg Presentation för Swedtrain,

Minskat Buller och Högre Hastigheter

Prov med Regina 250. Christer Högström, Provledare Regina 250 Bombardier Transportation

Heavy Transport on Existing Lines: the Assessment of Bearing Capacity of Track-bed based on Track Stiffness Measurements and Theoretical Studies

A study of the performance

balans Serie 7 - The best working position is to be balanced - in the centre of your own gravity! balans 7,45

Tentamen. TSFS 02 Fordonsdynamik med reglering 14 januari, 2017, kl. 8 12

Gröna Tåget Framtida tågprestanda och bangeometri

Mekanik FK2002m. Kraft och rörelse II

säkerhetsutrustning / SAFETY EQUIPMENT

Solowheel. Namn: Jesper Edqvist. Klass: TE14A. Datum:

Gröna Tåget. Tåginredningar. Funtionalitet och kostnader. Karl Kottenhoff Evert Andersson

Rev No. Magnetic gripper 3

City Mobility Transport Solutions -Environmental and economic sustainability by new technology Trondheim 26th of June

Gröna Tåget. Breda tåg i Skandinavien. Evert Andersson Rickard Persson

Nya snabbtåg ger nya möjligheter Stockholm Oslo

Minskad energiförbrukning och högre hastigheter

Module 6: Integrals and applications

A QUEST FOR MISSING PULSARS

Mätning av vibrationer i befintliga byggnader inför utbyggnad av bostadsområde i området Strandängen i Jönköping.

GPS GPS. Classical navigation. A. Einstein. Global Positioning System Started in 1978 Operational in ETI Föreläsning 1

ERS (Electrical Road System) Slide-in project within FFI program

Klyvklingor / Ripping Blades.

Självkörande bilar. Alvin Karlsson TE14A 9/3-2015

Att analysera företagsdynamik med registerdata (FAD) Martin Andersson

Vätebränsle. Namn: Rasmus Rynell. Klass: TE14A. Datum:

Tentamen. TSFS 02 Fordonsdynamik med reglering 20 oktober, 2008, kl

Fatigue Properties in Additive manufactured Titanium & Inconell

HIGH CAPACITY TRANSPORT GROSS WEIGHT DEVELOPMENT. Status, January 24, 2019

Varför Vind? GENERAL PRESENTATION

SJ Q37p. Dekaler Det finns dekaler med. Ser du dem inte i påsen? Kolla om de är invikta i detta blad.

Resultat av den utökade första planeringsövningen inför RRC september 2005

Running Dynamics for a Maintenance Railway Vehicle

Ringmaster RM3 - RM 5 RM3 RM 4 RM 5

PowerCell Sweden AB. Ren och effektiv energi överallt där den behövs

Kari Lehtonen: Fordonsmått i Finland före och efter

Om oss DET PERFEKTA KOMPLEMENTET THE PERFECT COMPLETION 04 EN BINZ ÄR PRECIS SÅ BRA SOM DU FÖRVÄNTAR DIG A BINZ IS JUST AS GOOD AS YOU THINK 05

Helsinki, 30 November Väino Tarandi, KTH & buildingsmart SWEDEN

PFC and EMI filtering

SNÄCKVÄXLAR WORM GEARBOXES

Energimyndighetens titel på projektet svenska Utvärdering av solelproduktion från Sveriges första MW-solcellspark

Mönster. Ulf Cederling Växjö University Slide 1

Questionnaire for visa applicants Appendix A

LINC Modell A

PORTSECURITY IN SÖLVESBORG

SEKAB IN SHORT. SEKAB: Founded: Head quarter: Turn over 2010: Employees: Owners: Outsourcing:

Discovering!!!!! Swedish ÅÄÖ. EPISODE 6 Norrlänningar and numbers Misi.se

Dokumentnamn Order and safety regulations for Hässleholms Kretsloppscenter. Godkänd/ansvarig Gunilla Holmberg. Kretsloppscenter

Vibrationers Inverkan

ERTMS för en konkurrenskraftig järnväg

Vår anläggning Our venue

Innehåll. Bakgrund Metod Resultat Slutsatser. Det blir ingen simulering under denna presentation!

Ett jämställt transportsystem - vad är det och hur långt har vi kommit?

CompactAIR Center Ventilation - Filtrering - Uppvärmning CompactAIR Center Ventilation - Filtration - Heating

Gröna Tåget Successiv utveckling Oslo Stockholm med nytt snabbtågskoncept

Energieffektiva system och lämpligt inneklimat i livsmedelsbutiker - En tvärvetenskaplig studie

Maglev Trains The superior type of trains Namn: Felix Goding

CHARMEC. Railway accidents. should they be avoided? Anders Ekberg CHARMEC / Applied Mechanics

Äldre som beslutsfattare. Pär Bjälkebring Doktorand, Psykologiska Institutionen Göteborgs Universitet

Om de oskyddade fick bestämma.. då skulle jag.

Conventional Cruise control / Adaptive Cruise Control

Grafisk teknik IMCDP IMCDP IMCDP. IMCDP(filter) Sasan Gooran (HT 2006) Assumptions:

Produktöversikt för Bandag-regummeringar

Framtidens fordon. Douglas Halse TE14A

Vad är grönt i GrönaTåget?

Moderna höghastighetståg

VARIOBARRIER S/M MIMSAFE BY CHOICE

Träningsprogram för Lidingö Ultra

Indikatorer för utvecklingen av de Europeiska energisystemen

Affärsmodellernas förändring inom handeln

Forma komprimerat trä

Robust och energieffektiv styrning av tågtrafik

BILAGA 1. BERÄKNINGSFÖRUTSÄTTNINGAR

Gradientbaserad Optimering,

Tentamen 12/ Medicinsk Teknik Fördjupningskurs Implantat och biomaterial, 7E1112 (KTH), MTF003 (KI)

Service och bemötande. Torbjörn Johansson, GAF Pär Magnusson, Öjestrand GC

Läs instruktionerna noga innan aggregatet tages i bruk.

Shift2Rail och Forum för innovation inom transportsektorn Sam Berggren

Transportsystemet för framtiden, endast fantasin sätter gränserna för användningsområdet!

Så här fungerar din nya rollator. Volaris S7

Hur fattar samhället beslut när forskarna är oeniga?

D-RAIL AB. All Rights Reserved.

Grunderna i SQL del 1

PRESS FÄLLKONSTRUKTION FOLDING INSTRUCTIONS

CanCom Bluetooth BLUETOOTH V5.6. Specifikation Specification LED. transceiver

MOLECULAR SHAPES MOLECULAR SHAPES

EU gemensamma regler för drönare. Rémi Vesvre

OptiCell 4 Dynamisk växeltrycksmadrass

INDUSTRIDÄCK PRISLISTA MAJ

HYDRAULIK Rörströmning IV

Uppgift 1. Deskripitiv statistik. Lön

SkillGuide. Bruksanvisning. Svenska

Custom-made software solutions for increased transport quality and creation of cargo specific lashing protocols.

UTFÖRSÄLJNING KEY DIGITAL 4-1 HDTV Component Video 4-1, RS-232 (KD-CSW4X1)

Flexitrain verkar på marknaden för transporttjänster inom segmentet lastbilar på järnväg. Strategin är att vara prisledande jämfört med

Mekanik FK2002m. Kinematik i flera dimensioner

JP JOYSTICKS PJP-008 & PJP-014

9-1 Koordinatsystem och funktioner. Namn:

Transkript:

Ett spårvänligt tåg (A track friendly train) Evert Andersson, Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) Rickard Persson, KTH och Bombardier Transportation

What is track friendliness? 1. Vehicles produce low or moderate forces on the track in order to minimize track wear and fatigue - i.e. track deterioration - and thus minimize track maintenance with its associated cost. Different vehicles deteriorate the track very differently. In the future the marginal cost for track deterioration will most likely be part of track access charges. 2. Vehicles are able to run on non-perfect track with low track deterioration and good ride quality. Note: Low track deterioration is usually associated with low maintenance cost of vehicles themselves. 2

DeCAyS Deterioration Cost Associated with railway Superstructure System and software developed by Trafikverket (formerly Banverket) for estimation of track deterioration cost as result of vehicle characterisitics and operational parameters (speed, cant deficiency). Estimates (1) the relative deterioration for different vehicles and (2) the distribution the total track deterioration cost between different vehicles in proportion to running distance and relative deterioration. 99% of total tonnage in Sweden is classified, from heavy freight, over ordinary freight and passenger trains up to high-speed trains. Can also be used for proposed trains with their intended operations. 3

Types of track deterioration (deterioration mechanisms) 1 2 Track settlement 25% of cost Proportional to Q 3 (Q = vertical dyn force) Component fatigue 35% of cost Proportional to Q 3 - Rails & rail pads - Sleepers & ballast - Switches and crossings Abrasive wear Related to friction energy 40% of cost High rail 3 Low rail Rolling contact fatigue (RCF) 4 4

Track deterioration studies for Gröna Tåget (1) Track deterioration cost is determined per seat-km Two reference trains - IC: loco + 7 pass cars; 160 km/h, 399 tonnes, stiff bogies, 388 seats - X2: loco + 6 tilting cars; 200 km/h, 245 mm cant def, 370 tonnes, extra soft bogies, 310 seats Gröna Tåget - Baseline: 4-car wide-body EMU; 250 km/h, 275 mm cant def, 230 tonnes, 15.9 t average axle load, soft bogies, 310 seats - Variation of cant def, top speed, axle load, number of seats, bogies 5

Track deterioration studies for Gröna Tåget (2) Deterioration cost (SEK) per seat-km Worst case = Relative to baseline: - 1 tonne higher axle load - 20% less seats - Stiff bogies 250 km/h, 275 mm cant def 6

Track friendliness most important for Gröna Tåget Soft bogies * Space efficient large number of seats per metre train - preferrably 2.6 2.8 seats/m in long-distance; 10% more in fast regional Low axle load - preferrably 14.4 tonne (empty); 15.9 tonne (operational average) Cant deficiency no higher than 275 mm (1.8 m/s 2 ), except occasionally. * Guidance stiffness in bogies x x x x 1 4 8 10 15 50 100 Extra soft Soft Medium Stiff Longitudinal Stiffness (MN/m) 7

Spårvänliga boggier Icke-styrande (styv) boggi - Hjulet strävar mot ytterrälen på ledande hjulpar - Slitage på hjul och räl - Stora lateral krafter mellan hjul och räl - Risk för kurvljud Flexibel i längsriktningen 8

Spårvänliga boggier för 30 år sedan Boggier som själva kunde ställa in sig radialt var en önskan av SJ som ett medel att minska hjul och spårslitage. Flänsslitage för två boggityper under April-September STD = standard Asea = radialstyrande 9

Spårvänliga boggier idag Regina 250 Bombardiers exempelfordon Två mjuka hjulparsstyrningar provade 2006 07 10

Spårförskjutningskraft [kn] 60 50 Provresultat från Regina 250 Spårförskjutningskraft, Y 2m Track shift force [kn] 40 30 20 10 Axel Axle 2 Axel Axle 1 0 0 200 400 600 800 1000 1200 Kurvradie Curve radii [m] [m] Y 2m lim = 61 kn, 0.9 < a ys < 1.35 m/s 2, ledande boggi torrt spår 11

Provresultat från Regina 250 Stabiliet, Y 100m Y 100m = 12 kn 20kN Y ax1-20kn 20kN Y ax2-20kn Y 100m lim = 31 kn, v = 275 km/h, konicitet ~ 0.3 torrt spår 12

Energiomsättning i kontaktpunkten [Nm/m] Medel Medel mjuk Mjuk Simuleringar av hjul- och rälsslitage Stort slitage Märkbart slitage Milt slitage Axel 1, yttre hjul, torrt spår OBS! Endast 0,5% av svenska spår för passagerartrafik har kurvor med radier i intervallet 250 400 meter. 13

Spårvänliga boggier sammanfattning Det är möjligt att konstruera en boggi -För hastigheter upp till 250 km/h i trafik -För spårplansaccelerationer upp till 1.2 m/s 2 i trafik -Som är spårvänlig Potential finns för högre hastighet och/eller högre spårplansacceleration då Regina 250 bara har 60 70% av tillåtna spårkrafter 500.000km i trafik utan en enda hjulsvavning för slitage! 14

Aktiv lateralfjädring (ALS) Två funktioner i en hårdvara 1) Hålla korgen centrerad över boggin i kurvor Flytta lateralstoppen Bredare korg möjlig Bättre sidvindsstabilitet Bättre åkkomfort genom undvikande av stoppkontakt Möjlighet att köra fortare i kurvor Mindre krängning 2) Bättre åkkomfort Samma åkkomfort i 250 km/h med ALS som 200 km/h utan +25% 0.1 m bredare korg kan göra 2 + 3 sittning möjlig även i IC-tåg i Sverige 15

Provresultat från Regina 250, Förskjutning korg - boggi 50 Prov 119 (Stöde Vattjom), passiv vagn först Lateral displacement bogie-carbody [mm] test: 119 (Stöde-Vattjom), DMB leading 0 med ALS -50 538 538.5 539 539.5 540 540.5 541 50 0-50 538 538.5 539 539.5 540 540.5 541 50 0 utan ALS -50 538 538.5 539 539.5 540 540.5 541 50 0-50 538 538.5 539 539.5 540 540.5 541 Position (km) 16

0,25 0,2 Provresultat från Regina 250, Åkkomfort (lateral) ISO lateral DMA first, outer ends Aktiv vagn först, yttre ändar Rakspår (-39%) Stora radier (-46%) ISO [-] 0,15 0,1 Små radier (-34%) Mellan radier (-47%) Active Passive Aktiv Passiv 0,05 0 Vm-Std (v85) Std-Vm (v85) Suc-Hkl (v110) Jn-Nk (v126) Jn-K, N (v149) T-Lå, U (v163) Öh-Tkt, U (v249) Öh-Tkt, N (v249) Tkt-Öh, N (v253) Tkt-Öh, N (v256) Rmtp-T, N (v273) Rmtp-T, U (v251) Rmtp-T, U (v276) Rmtp-T, U (v294) 17

Vå Ep (nedspår) 250 km/h Vagn utan ALS först Rollmod Girmod Kontakt med lateralstopp Lateral acc (PSD) [(m/s2)2] Lateral acc (PSD) [(m/s2)2] Lateral acc (PSD) [(m/s2)2] Lateral acc (PSD) [(m/s2)2] 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 0,10 0,10 0,09 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 Att kontrollera rörelsemoder Enbart kvasistatisk kraft DMA A DMA B 0 2 4 6 8 10 Frequency [Hz] Frekvens [Hz] + gir Passiv Fullt aktiv DMA DMA A DMA B DMB B DMB A 0 2 4 6 8 10 Frequency [Hz] 0 2 4 6 8 10 Frequency [Hz] Frekvens [Hz] 18

Aktiv lateralfjädring sammanfattning Det är möjligt att konstruera en aktiv fjädring -Som eliminerar den kvasi-statiska förskjutningen mellan korg och boggi -Som förbättrar den objektiva komforten -Som är uppbyggd av enkla komponenter 500.000km i trafik Sålt av Bombardier till SBB 436 vagnar Sålt av Bombardier till Trenitalia 400 vagnar 2544 aktuatorer! 19

Korglutande tåg Korglutning = Transformation av koordinatsystem ah ah ay < ah g g az > g 20

Korglutande tåg rörelser Minskad lateralacceleration på bekostnad av ökad vertikal och rollaccelerationer i åksjukeframkallande frekvenser 100.000 Roll acceleration PSD [(deg/s 2 ) 2 /Hz] 10.000 1.000 0.100 0.010 Utan lutning Non-tilt Tilt Med lutning 0.001 0.01 0.1 1 10 Frekvens [Hz] Frequency [Hz] 21

Korglutning på lagrad bandata Bandata lagrad i tåget Hastighet GPS Satelliter WGS latitudwgs longituddistans [m] Längd [m] Typ Radie [m]rälsf. [mm] k [grad/(km/h)] v0 59.063521 15.632811 30026 239 1 0 0 0.000 0 59.063458 15.636852 30265 180 4 0 0 0.000 0 59.063383 15.640004 30445 222 2-1754 100-0.126 158 59.063111 15.643854 30668 223 2-1754 100-0.126 158 59.062605 15.647640 30891 223 2-1754 100-0.126 158 59.061842 15.651243 31114 165 3 0 0 0.000 0 59.061148 15.653813 31279 249 1 0 0 0.000 0 59.060090 15.657592 31527 250 1 0 0 0.000 0 59.059027 15.661439 31777 250 1 0 0 0.000 0 59.057951 15.665272 32027 250 1 0 0 0.000 0 59.056895 15.669136 32277 250 1 0 0 0.000 0 59.055823 15.673042 32527 250 1 0 0 0.000 0 59.054757 15.676812 32777 210 4 0 0 0.000 0 59.053910 15.680121 32987 127 2 1133 150 0.186 147 59.053519 15.682144 33114 128 2 1133 150 0.186 147 59.053239 15.684303 33242 190 3 0 0 0.000 0 59.053002 15.687581 33432 199 1 0 0 0.000 0 59.052797 15.691010 33631 200 1 0 0 0.000 0 59.052584 15.694586 33831 100 4 0 0 0.000 0 59.052470 15.696340 33931 65 2-2940 50-0.091 156 59.052382 15.697477 33996 76 3 0 0 0.000 0 59.052279 15.698779 34072 236 1 0 0 0.000 0 59.051932 15.702647 34308 238 1 0 0 0.000 0 Position genom död räkning om GPSinfo saknas GPS Lutningsvinkel Position 22

Lutningsreferens [grader] Korglutning på lagrad bandata exempel Notera skillnaden i tid och kvalité Mätt lateralacceration Från bandata skapad lateralacceleration Kmp från Stockholm [km] 23

METRO 21 juni 2010 Försökspersoner söker försökspersoner till en fältstudie 13 15 juli 2010. Ta möjligheten att påverka framtidens tåg och samtidigt tjäna lite extra pengar. Anmäl dig på www.gronataget.se 24

Fältstudie 13 till 15 juli gjords en fältstudie på X 2000 mellan Stockholm och Hallsberg. Mer än 100 försökspersoner bedömde tågets komfort, dess hastighet och sin egen grad av åksjuka. Fyra provfall: 1) Original (som tåget går i trafik) 2) Nya komfortkriteria 3) Lagrad bandata 4) Lagrad bandata och nya komfort kriteria. 25

Lateralt ryck Skillnad mellan provfall Gräns för provfall 4 En prick = en övergångskurva Fall 1 Fall 4 Gräns för provfall 1 26

Vägd lateralacceleration (W d) [m/s2] Objektiv åkkomfort som funktion av hastigheten 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 Fall 1 Fall 2 Fall 3 Fall 4 0.00 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Hastighet [km/h] 27

Upplevd åkkomoft på en 1 7 skala Bättre Upplevd åkkomfort som funktion av upplevd åksjuka Bättre Fall 3 Fall 1 Fall 2 Fall 4 Upplevd åksjuka på en 0 6 skala 28

Korglutning sammanfattning Det är möjligt att styra korglutningen - För bättre objektiv komfort - Det går att påverka risken för åksjuka och den subjektiva komforten, men optimum är ännu inte funnet Offereras av Bombardier, men ännu inget kontrakt 29