En förstudie om friktionshantering i gränssnittet mellan hjul och räls
Viktiga frågor att ta ställning till är t.ex. det optimala friktionsvärdet vid låga temperaturer, appliceringstekniker, optimal yttopografi för applicering av friktionsmodifierare och tekniker för att mäta friktion online/on-board.
Sponsor: Trafikverket/JVTC, LKAB
Forskare: Jens Hardell, Braham Prakash
Varaktighet: 2012
Den friktion (även kallad adhesion) som uppstår mellan hjul och räls sätter gränserna för tågdriften. Om friktionen är för låg kan det leda till hjulslirning, dålig bromsprestanda, försämrad körstabilitet, sidokrafter, hjulklättring, urspårning och korrugering av rälsen. En för hög friktionsnivå leder å andra sidan till ökat slitage på hjul och räls, högre energiförbrukning, minskad tåghastighet och försämrad spårkvalitet. Vissa studier tyder på att närmare 100 miljoner euro årligen går förlorade på grund av otillräcklig friktionshantering i hjul-räls-systemet.
Friktion i kontakten mellan hjul och räls uppstår mellan hjulets slitbana och rälsens överyta samt mellan hjulflänsen och rälsens spårvidd. Det är önskvärt att ha en relativt hög friktionskoefficient mellan hjulet och rälsöverkanten för att säkerställa tillräcklig dragkraft för acceleration och bromsning. Å andra sidan bör friktionen minimeras mellan hjulflänsen och rälsens spårvidd för att minska slitaget och förbättra den totala effektiviteten.
Friktionskontroll, eller friktionshantering, innebär att ett kompositskikt appliceras på gränssnittet mellan hjul och räls för att optimera friktionsbeteendet. Vid kontakten mellan hjulets slitbana och rälsens ovansida är det vanligt att man applicerar en polymerbaserad blandning genom sprutning eller direkt överföring från pinnar för att uppnå en önskad friktionsnivå. Vid hjulflänsens kontakt med rälsens spårvidd är det vanligt att man applicerar ett smörjmedel som olja eller fett för att minimera friktion och slitage.
Trots flera studier av olika friktionsmodifierare finns det fortfarande vissa kunskapsluckor. Mycket lite arbete har utförts för att undersöka friktionsmodifierares prestanda i kallt klimat och vid tunga transporter. Viktiga frågor att ta itu med är t.ex. det optimala friktionsvärdet vid låga temperaturer, appliceringstekniker, optimal yttopografi för applicering av friktionsmodifierare och tekniker för att mäta friktion online/ombord.
Det finns starka incitament för att optimera friktionen ur prestanda-, säkerhets- och driftssynpunkt, särskilt för tunga transporter i kallt klimat.
Uppdaterad: