Finska Trafikverket vill förbättra säkerheten i tågtrafiken samt minska miljöstörningar och underhållskostnader med det automatiska mätsystemet Tamtron Scalex Wild.
Höga hastigheter, tunga belastningar och svåra väderförhållanden sliter på järnvägsutrustningens hjul. Det kan till exempel uppstå plana ytor på grund av låsta bromsar, vilket gör att hjulets rundhet inte håller sig inom toleranserna och orsakar skador på rullande materiel och rälsen. Materialdefekter eller metallutmattning kan också göra att bitar av hjulet lossnar.
– En plan yta på ett hjuls löpyta träffar rälsen vid varje varv, och hjullagren utsätts också för en motsvarande kraft. Om detta fortsätter tillräckligt länge börjar lagren gå sönder och kärva. Till slut kan axeln gå sönder och tåget spåra ur, förklarar Seppo Mäkitupa, järnvägschef på finska Trafikverket.
I Finland ansvarar Trafikverket för skötsel, underhåll och utveckling av järnvägsnätet. Dess uppgift är att hålla järnvägsnätet i gott skick för att säkerställa säkra och effektiva transporter.
Om ett hjul med en omkrets på cirka tre meter har en plan yta kommer defekten att träffa rälsen en gång var tredje meter. Vid extremt låga temperaturer utvecklar rälsen så höga spänningar att den till och med kan gå sönder när den träffas av en plan yta, vilket kan orsaka fel på säkerhetsutrustning, trafikstörningar och olyckor. Defekta tåghjul orsakar också miljöstörningar. De ger upphov till höga rullningsljud och markvibrationer som stör människor i bostadsområden nära järnvägen.
GAMMALMODIG DEFEKTDETEKTERING
– Förr försökte vi detektera hjuldefekter genom att lyssna på ljudet av förbipasserande tåg. När ett tåg passerade stationen var en av personalens uppgifter att lyssna på hjulen och de ljud de gav ifrån sig. Det var så klart krångligt, men vi hittade faktiskt några defekter på det sättet. Emellertid har många tågstationer stängts ner och personalen minskat under årens lopp, så vi behövde hitta ett sätt att upptäcka hjuldefekter automatiskt med hjälp av utrustning installerad på spåren, säger Seppo.
Förr utförde man även stickprov på hjulen på stillastående tåg. Det var dock omöjligt att inspektera hela hjulet eftersom det mesta är dolt bakom broms- eller boggistrukturen eller mot spåren. Att hjulens rundhet hade slitits ner kunde bara detekteras genom att utföra mätningar på tågverkstaden, vilket gjorde inspektionerna långsamma och dyra.
Scalex Wild detekterar hjuldefekter genom att övervaka kraften mellan rälsen och hjulen i realtid.
LÖSNING GENOM ETT AUTOMATISKT MÄTSYSTEM
Under 2010–2011 testade finska Trafikverket tre olika leverantörers mätsystem för detektering av plana hjulytor på huvudlinjen söder om Uleåborg, och beslutade sig för den finska lösningen utvecklad av Tamtron. Trafikverket beställde totalt 16 Tamtron Scalex Wild-mätsystem, varav 12 installerades på järnvägslinjer och fyra vid gränsövergångar vid den ryska gränsen.
Scalex Wild detekterar hjuldefekter genom att övervaka kraften mellan rälsen och hjulen i realtid. Systemet fungerar också som en tågvåg som väger alla axlar, boggis och vagnar, och det reagerar även på belastningsfel. Mätning är möjlig vid normal drift, i tåghastigheter mellan 20–250 km i timmen. Scalex Wild har en mycket hög mätfrekvens och resultatet är tillförlitligt eftersom hjulbelastningen övervakas under två hela varv.
– Systemet mäter automatiskt alla förbipasserande utrustningsenheter, eller lok och vagnar. När ett tåg kommer aktiveras systemet och mäter tåget. Därefter skickas mätdatan till Trafikverkets tekniska kontrollrum. Där bearbetas datan och vidarebefordras till enheten för underhåll av rullande materiel, säger Seppo.
Om kontrollrummet upptäcker något onormalt i mätdatan, som hjul med plana ytor eller överbelastade vagnar, åtgärdas problemet snabbt. Utrustningsskador på grund av plana ytor och andra hjuldefekter kan undvikas genom att stoppa defekta vagnar innan större skador uppstår.
Till en början användes inga gränsvärden och systemet samlade bara in mätdata. Efter mätning av cirka fem miljoner axlar definierades gränsvärden för att eliminera de hjuldefekter som är skadligast för järnvägen och utrustningen. Med den ökade mängden utrustning och data har användningen av gränsvärden gjort det möjligt att förbättra hjulens skick, och man har kunnat anta nya, något lägre gränsvärden.
HJULEN HÅLLS I BÄTTRE SKICK
Sedan införandet av mätsystemet Scalex Wild har många saker förbättrats när det gäller järnvägsnätets och järnvägsutrustningens skick.
– Systemet är objektivt och med enhetlig kvalitet jämfört med den gammalmodiga detekteringen vid stationer. Det ger oss entydiga numeriska värden och tydliga kraftgrafer, som vi kan använda för att kontrollera hjulens skick vid behov, säger Seppo.
Nu går axlar inte längre sönder på grund av defekter i hjullagren orsakade av platta hjul, vilket har ökat järnvägstrafikens säkerhet.
Skicket på järnvägsutrustningens hjul har förbättrats sedan användningen av mätresultat vid underhållsarbete infördes. Med hjälp av RFID-taggar för rullande materiel kan ett enskilt hjuls resehistorik övervakas vid olika tidpunkter och på olika platser, och hjuldefekternas utveckling kan observeras. Begynnande hjuldefekter kan åtgärdas mycket tidigare än förr. Nu går axlar inte längre sönder på grund av defekter i hjullagren orsakade av platta hjul, vilket har ökat järnvägstrafikens säkerhet. Höga rullningsljud och markvibrationer i närheten av järnvägen förekommer också i mindre skala.
Enligt Seppo behöver övervakningen ske över en längre period för att man ska kunna uppskatta de besparingar som uppnås. Det statliga järnvägsbolaget VR och godstransportoperatören Fenniarail har redan hyllat de tydliga besparingar som systemet gett dem.
– Hjulen behöver inte skrotas lika ofta och kan istället svarvas om. Det är en win-win-situation för järnvägsoperatören och trafikentreprenörerna, säger Seppo.
SMIDIGT SAMARBETE FRÅN START
Finska Trafikverket och dess föregångare, finska Banverket, har arbetat med Tamtron sedan början av 2000-talet. De nödvändiga praktiska testerna vid utvecklingen av hjulbelastningsdetektorer utfördes – och utförs än idag – med en testanordning installerad i statens järnvägsnät.
– Samarbetet med Tamtrons engagerade och kompetenta personal har gått extremt smidigt sedan testperioden inleddes. Finska Trafikverket uppskattar särskilt Scalex Wild-systemets lämplighet, leverantörens aktiva inställning till problematiska situationer, tillgängligheten till service och underhåll med kort varsel, kontaktpersonernas utmärkta tillgänglighet och en smidig kommunikation i allmänhet, säger Seppo.
Utrustningsnätet är nu i stort sett komplett och finska Trafikverket kommer att stödja utvecklingen av mätsystemet för att tillgodose de operativa behoven ännu bättre.