Forskare ska ta fram en experimentell metodik för järnvägsunderhåll

Varje år orsakar förslitningsskador på järnvägen enorma kostnader, inte bara i form av reparationskostnader utan även genom förseningar i tågtrafiken. Nu ska forskare vid Luleå tekniska universitet ta fram modeller med syfte att stödja valet av underhållsåtgärder för järnvägen.

– Järnvägsunderhåll är kostsamt och leder ofta till betydande trafikstörningar. Om vårt projekt lyckas kommer branschen ha en metod för att själva kunna skapa sig bättre kunskap om de underhållsmetoder som de kan tillämpa. Exempelvis vilka metoder som ger bäst effekt, lägst kostnader och lindrigaste trafikstörningar, säger Bjarne Bergquist, projektledare tillika professor i Kvalitetsteknik och logistik.

Modell för effektsamband

Effekten hos en underhållsåtgärd och hur snabbt järnvägen försämras efter underhåll beror bland annat på typen av underhåll som utförs, miljöförhållanden och underhållsutrustning, men också på hur mycket och hur ofta som järnvägen utsätts för påfrestningar. Det övergripande målet för forskningsprojektet är att ta fram en modell för kartläggning av effektsamband mellan åtgärd och långsiktigt resultat.

– Branschen som helhet saknar ett validerat arbetssätt för att ta fram dessa samband. Det här är ett problem, inte bara i Sverige, eftersom det finns väldigt lite forskning på området även internationellt, säger Bjarne Bergquist.

Två större fallstudier

Forskargruppen som, förutom Bjarne Bergquist, består av tre andra forskare från Luleå tekniska universitet inom Kvalitetsteknik och logistik, kommer att samarbeta med ingenjörer från Trafikverket och BDX (vilka ansvarar för underhållet av godstrafiken i delar av Norrbotten) i två större fallstudier. I dessa fallstudier kommer de att försöka ta fram effektsamband för underhållsåtgärder på två olika områden. Samtidigt studeras själva processen för att ta fram dessa samband. Målsättningen är att analysera, formalisera och förbättra metoden samt experimenten som används för att ta fram effektsambanden. Forskarna kommer att agera både observerande och deltagande; samtidigt som de observerar hur ingenjörerna arbetar kommer de att ge råd om hur och vilka mätdata som bör samlas in samt vilka aktörer i arbetsprocessen som behöver viss information och när i processen de behöver den. Vidare kommer forskarna aktivt delta i valet av design av de experiment som ska köras samt förklara för- och nackdelar med de olika sätten att utföra experiment på.

I den ena fallstudien kommer man att titta på de parametrar som styr bland annat energibehov och underhållsbehov av växelvärmesystemet. Växelvärme används för att förhindra att spårväxlar fryser fast på vintern och uppvärmningen är mycket kostsam.

Den andra fallstudien handlar om spårriktning. Vibrationerna och belastningen som banvallen utsätts för av tågen och årstidsväxlingarna leder efterhand till att spårgeometrin blir felaktig vilket i värsta fall kan resultera i urspårning. Problemet kan motverkas, bland annat genom att byta ut ballasten - det översta lagret av banvallen som järnvägssliprar vilar på. Detta är en mycket dyr åtgärd vilket snarare är att betrakta som en återinvestering än underhållsarbete. Ett vanligare tillvägagångssätt är att lyfta järnvägsrälsen, jämna till ballasten och sedan lägga tillbaka rälsen i sitt rätta läge.

Finna effektivaste metoden

Genom experimentella tester av de olika metoder som finns för generering av växelvärme respektive spårriktning hoppas forskarna kunna komma fram till vilka metoder som är mest effektiva för att uppnå målen.

– Jag har jobbat länge med järnvägsunderhåll genom att titta på mätdata som andra har samlat in.  Att jobba med sekundärdata medför en hel del svårigheter eftersom de har samlats in med ett annat syfte än mitt eget. Det här är första gången i järnvägssamanhang som jag kommer att få vara med när primärdata tas fram experimentellt. Därmed kan vi forskare styra datainsamlingen så att den uppfyller avsett syfte. Det innebär bland annat att vi kommer att kunna använda kalibrerade och validerade mätmetoder. Det ser jag fram emot eftersom det är i framtagandet av data som vi har vår kanske främsta forskningskompetens, säger Bjarne Bergquist.

Projektet kommer att pågå i tre år under perioden 1 augusti 2020 till 31 juli 2023. Trafikverket har beviljat projektet forskningsmedel om knappa tre miljoner kronor. I forskargruppen ingår, förutom Bjarne Bergquist, Erik Vanhatalo, Peter Söderholm och Francesca Capaci.