Laboratorier vid Järnvägstekniskt centrum
Forskning på drift och underhåll för järnväg
Testbädd Järnväg
Infrastruktur för test, utveckling och implementering av Järnväg 4.0 - det svenska konceptet för framtidens järnvägsforskning och innovation
För att uppnå en smidig implementering av ny forskning och innovation, järnvägs intressenter, t ex infrastrukturförvaltare och järnvägsindustrin, måste nya metoder utvecklas för att testa ny teknik och innovativa lösningar.
För att uppnå detta har JVTC och avdelningen för Drift- och underhållsteknik vid Luleå tekniska universitet, utvecklat ett ramverk som kallas 'Järnväg 4.0', med en motsvarande testbädd som kallas 'Testbädd Järnväg'.
Ramverket och testbädden syftar till att underlätta etablering av den digitaliserade järnvägen och möjliggöra beslutsfattandet genom big data analytics. Verktygen ger också möjlighet att inhämta tillståndsdata, feldata och tillförlitlighetsdata via en serviceinriktad och molnbaserad lösning.
Testbädd Järnväg är en plattform avsedd för transparenta och reproducerbara tester av vetenskapliga teorier, beräkningsverktyg (såsom Big Data Analytics) och ny teknik. Målet med 'Testbed Railway' är att stärka järnvägsindustrins anpassningsförmåga och konkurrenskraft genom att utveckla och tillhandahålla en testbädd för forskning och innovation inom järnvägsbranschen, både nationellt och internationellt. Syftet med 'Testbädd Järnväg' (Karim, 2016) är att göra det möjligt för Sverige att vara ledande inom forskning och innovation inom järnvägen, vilket bidrar till att stärka den industriella produktionen av järnvägsrelaterade varor och tjänster i Sverige. Testbädd Järnväg drivs i samarbete med eMaintenance Lab.
Testbädden kommer att underlätta kontinuerlig övervakning av järnvägsinfrastruktur och rullande materiel i realtid med hjälp av toppmodern teknik. Korridoren är utrustad med toppmodern mät- och kommunikationsteknik för mätning, övervakning och lagring av data som är avgörande för forskare vid JVTC som har ett strategiskt fokus på att utveckla underhållsmodeller, verktyg och metoder för att underlätta korrekta och snabba beslut för att säkerställa en effektiv och effektivt underhåll bearbetar lösningar.
Idag täcker testbädden två spåravsnitt (ca 5 000 km järnväg), dvs Malmbanan och Haparandabanan. Dessa två spårsektioner är instrumenterade så att både infrastruktur och rullande lager kan övervakas på nätet och i realtid. Övervakningsdata används för underhållsanalys, dvs descriptive, diagnostics, prognostics and prescriptive maintenance.
Järnväg 4.0 är det övergripande ramverket som är utformat för att underlätta valet av koncept, tekniker och metoder som syftar till att utveckla järnvägssystemet, både nationellt och internationellt. Vidare fokuserar Järnväg 4.0 på att sprida erfarenheter och kunskap för att inblandade intressenter (ägare till exempel infrastruktur, entreprenörer, akademin och konsulter). Järnväg 4.0 ger järnvägsindustrin förbättrade möjligheter att samarbeta, samverka, testa och genomföra relevanta forsknings- och utvecklingsresultat inom områdena digitaliserad järnväg och eMaintenance. Detta i sin tur bidrar till förbättrad robusthet och kapacitet för järnvägssystemet, samt ökad kostnadseffektivitet för drift och underhåll.
Forskningsstationen
JVTCs forskningsstation är en mätstation som mäter krafter som utövas av fordonen på rälen. Sensorerna separerar vertikala och laterala krafter. Forskningsstationen levererar data 24 timmar om dygnet, identifierar tåg och vagnar, ger en lista på de topp tio axlar som har dålig prestanda och data är tillgängligt online.
Bakgrund
En första ansökan om etableringsmedel för forskningsstationen beviljades av Banverket R&D-samordning hösten 2004, då ett antal fasta mätgivare monterades längs järnvägen, med datainsamling och analys i fält. Under 2006 etablerade JVTC i nära samarbete med Damill AB, ett satellitföretag till JVTC en mätstation belägen vid Sävast 30 km nordväst om Luleå på Malmbanan.
Målet med Forskningsstationen är att JVTC ska fortsätta att vara ett välrenommerat forskningscentrum med en förstärkt framskjuten position i internationella forskningskretsar, samt att själva Forskningsstationen ska locka intresserade järnvägsspecialister. Med forskningsstationen är det möjligt att:
- kontinuerligt hämta data till pågående och framtida forskningsprojekt, såväl inom JVTC som till övriga nationella och internationella forskningssamarbetspartners
- testa och säkerställa teknik, metoder och modeller för att stötta spårägare och trafikföretag i dess effektiviseringar av drift- och underhålltesta, utvärdera och utveckla analysverktyg för insamlade mätdata
- utveckla nya produkter, tjänster och företag
Korta fakta om forskningsstationen:
- Spårsegment 119 Boden-Luleå
- 18 Miljoner bruttoton (1999)
- Max tillåtna hastighet 140
- Max axellast 30 ton (stax)
- R = 484 m (790 vxl 7) Kurvradie
Trafikerat av:
- Järnmalmståg 50-70 km/h, 25-30 tons axellast
- Stålpendeln 90 km/h, 22,5 tons axellast
- Rail Combi 90 km/h, 22,5 tons axellast
- Konv. Frakttåg 90 km/h, 22,5 tons axellast
- Passagerartåg 140 km/h
Forskningsnytta
Verklig dataåtkomst är en viktig del i att kunna examinera internationellt sett erkända järnvägsforskare. Att de kan få tillgång till driftdata som speglar verklig tågtrafik leder till att:
- Forskare från hela Sverige, Europa samt från övriga internationella samarbetspartners kommer till Forskningsstationen för att göra mätningar
- Det internationella forskarutbytet ökar. Det finns redan idag upprättade samarbeten med Australien, Storbritannien, Indien och Iran och Forskningsstationen utgör ett attraktivt ”besöksmål”. JVTC är redan idag en nod i ett internationellt nätverk för tung järnvägstrafik (IHHA – International Heavy Haul Association) där bland annat USA, Kanada, Brasilien, Sydafrika, Ryssland, Kina och Australien deltar med representanter från såväl forskningssamhället som järnvägsindustrin.
Samverkansnytta
- Forskningsstationen är en pusselbit inom testverksamheten som etablerat sig i norra Sverige.
Nyskapande
De enda mätningar som normalt sett genomförs längs järnvägen sker är ur ett säkerhetsperspektiv, exempelvis risk för urspårning och varmgång. Forskningsstationen gör att mätningar nu kan göras i realtid och vid normal drift, vilket leder till att underlag för underhållsbeslut av såväl järnväg som rullande material kan göras samtidigt.
Forskningsstationen har etablerat en helt unik kanal mellan JVTC och samtliga aktörer inom järnvägsindustrin, både nationellt och internationellt.
Hjulprofilmätaren
Utrustningen känner automatiskt av passerande hjulpar och avfyrar laserbaserade enheter för att mäta hjulprofiler på tåg i driftshastighet.
Vid hjulprofilmätaren i Sunderbyn, 20 km nordväst om LTU, har en mätutrustning för hjulprofiler installerats under 2011 av Trafikverket och LKAB. Utrustningen känner automatiskt av passerande hjulpar och avfyrar laserbaserade enheter för att mäta hjulprofiler på tåg i driftshastighet. Genom att kombinera denna information med RFID avläsningar av vagnens identitet kan testbädden ge en unik möjlighet för exempelvis optimering av hjulunderhåll för enskilda hjul. Genererad information skickas till eMaintenance LAB på LTU.
eMaintenance LAB
eMaintenance LAB tillhandahåller digitaliserad infrastruktur, plattform och mjukvara som tjänster, anpassade för att förbättra beslutsstöd för underhåll.
eMaintenance LAB tillhandahåller digitaliserad infrastruktur som en tjänst (IaaS), plattform som en tjänst (PaaS) och mjukvara som en tjänst (SaaS), anpassade för att förbättra beslutsstöd för underhåll. De integrerade tjänsterna kan smidigt anpassas till olika applikationsområden och branscher. Idag ger labbet stöd för forskning och innovationsprojekt (FoI) inom flyget, gruvdrift, järnväg, energi och processindustrin.
För att stödja ett brett spektrum av FoI projekt och initiativ, erbjuder labbet en kombination av fysiska och virtuella platser. Idag är de fysiska platserna för eMaintenance Lab, i Luleå, vid universitetet och i Kiruna i nära samarbete med LKAB. Dessa platser är designade och utvecklade för att underlätta praktiska erfarenheter inom forskning och innovation.
De tjänster som tillhandahålls av labbet används i forskning, utbildning och innovation inom drift och underhåll. Dessutom används eMaintenance LAB för att uppmuntra och stärka samarbetet och samverkan mellan industri och akademi.
eMaintenance LAB tillhandahåller olika tjänster till både nationella och internationella aktörer. Detta inkluderar industrin och forskningspartners från Slovenien, Spanien, Italien, Tyskland, Norge, Finland och USA.
The Railway Cloud
The Railway Cloud drivs av eMaintenance Lab och är en plattform som möjliggör verktyg, data och information som syftar till Big Data Analytics relaterat till järnvägssystemet, inklusive järnvägsinfrastruktur och fordon. Idag, används denna plattform forskningsprojekt med kontextanpassade tjänster.
CBM Lab
I laboratoriet för tillståndsbaserat underhåll (CBM LAB) bedrivs forskning och utbildning inom tillståndsövervakning genom experimentella tester.
I laboratoriet för tillståndsbaserat underhåll (CBM LAB) utförs forskning och utbildning i tillståndsövervakning, experimentella försök och produktutveckling. I laboratoriet, som har fokus på tillståndsövervakning av järnvägs- och mekanisk utrustning (växlar, rullager etc.) finns för närvarande följande provutrustning:
- Testrigg för tillståndskontroll av sprickor i växlar
- Testrigg för tillståndskontroll av olika storlekar och typer av växellådor laddade med realistiskt vridmoment och hastighet
- Testrigg för testning av rullager där radiell kraft styrs via dator och där accelerationer och temperaturer ska analyseras med smarta algoritmer
- Utrustning för mätning av friktion på järnväg och slitstyrka
- Utrustning för mätning av ultraljud, fasad array och SAFT
- Vattentank för mätning av sprickor med ultraljud
Mätvagn med strömteknik för detektering av fästen - Nivåmätare för spårlägesmätningar
- Mätare enligt motståndsmätningsmetoden
- Spårprofilmätare och ytfinometer
- Utrustning för trådlös överföring av mätdata från järnvägen
2019 levererades en boogie, en roterbar undervagn för tåg, för att utföra tester på universitetets fullskaliga växellaboratorium.
Vid LTU finns också en komplett fullskalig spårväxel monterad. Den är 30 meter lång och har donerats av Trafikverket. Spårväxeln kommer initialt att användas för att studera motorn. Vidare finns det också ett 30 m långt järnvägsspår för detektering av fästanordningar.
Övrig utrustning – Drönare, loggers m.m
Utrustning och mätsystem som finns i anslutning till Testbädd Järnväg.
eMaintenance drönare är en del av verktyg och tjänster som tillhandahålls eMaintenance LAB, som syftar till forskning med anknytning till ämnen som fjärrunderhåll, tillståndsövervakning, fjärr kontroll, säkerhet och trygghet.
Track Logger är en portabel logger som kan installeras på järnvägsfordon och som skannar rälen för brister med hjälp av accelerometrar på axellager. Track Logger är en utrustning som tillhandahålls av Damill AB.
S&C Vision Logger är ett kameraövervakningssystem som installeras i kontaktledningssystemet ovan speciella spårkomponenter som t ex växlar. Bilder i realtid för tillståndsövervakning för kontroll av snöförhållanden och som skall användas av korrigerande underhållspersonal innan man kör ut till platsen för att reparera, för att ta med rätt reservdelar, utrustning och rätt personal med rätt kompetens för att reparera felet. Visionen Logger är en utrustning som tillhandahålls av Damill AB.
En top-of-rail smörjningsenheten har installerats för att utföra forskning inom området räls friktionshantering. Enheten drivs av vind- och solenergi och kan programmeras för att tillämpa olika mängder av friktionsmodifierings för att undersöka effekten på t.ex.. friktionskrafter, slitage och buller & vibrationer.
Uppdaterad:
Sidansvarig: Kontakta oss