Den finska transportstyrelsen vill förbättra säkerheten i tågtrafiken, minska miljöstörningar och sänka underhållskostnaderna med det automatiska mätsystemet Tamtron Scalex Wild.
Höga hastigheter, tunga laster och utmanande väderförhållanden sliter hårt på hjulen på järnvägsutrustning. Till exempel kan de utveckla platta fläckar på grund av låsta bromsar, vilket gör att hjulet slits ur rundhet och orsakar skador på rullande materiel och spår. Materialdefekter eller stålets utmattning kan också orsaka att delar av hjulet lossnar.
”En platt fläck på ett hjuls löpyta slår mot rälsen vid varje varv och hjullagren utsätts också för en motsvarande kraft. När detta fortsätter tillräckligt länge börjar lagren gå sönder och slutligen kärva. I slutändan kan axeln gå av och spåra ur tåget,” förklarar Seppo Mäkitupa, chef för järnvägsenheten vid den finska transportstyrelsen.
I Finland ansvarar den finska transportstyrelsen för underhåll, skötsel och utveckling av järnvägsnätet. Dess uppgift är att hålla järnvägsnätet i gott skick för att säkerställa säker och effektiv transport.
Om ett hjul med en omkrets på cirka tre meter har en platt fläck, kommer felet att slå mot rälsen en gång var tredje meter. Vid extremt låga temperaturer utvecklar rälsen så höga spänningar att när en platt fläck slår mot den kan rälsen till och med gå av, vilket kan leda till fel i säkerhetsutrustningen, trafikstörningar och olyckor. Felaktiga tåg hjul orsakar också miljöstörningar. De orsakar körbuller och markvibrationer som stör människor som bor nära järnvägen.
Felupptäckt med örat
”Tidigare försökte vi upptäcka fel på tåghjul genom att lyssna på ljudet från passerande tåg. När ett tåg passerade stationen var en av personalens uppgifter att lyssna på hjulen och de ljud de gjorde. Kanske var det lite arbetsamt, men vi hittade faktiskt några fel redan då. Under åren har dock tågstationer stängts och personal minskats, så vi behövde göra upptäckten av hjuldefekter automatisk med hjälp av utrustning installerad på spåren,” säger Mäkitupa.
Det brukade också göras stickprovskontroller av hjulen på stillastående tåg. Det var dock omöjligt att inspektera hela hjulet eftersom det mesta är dolt bakom bromsen eller boggistrukturen eller mot spåren. Ur-rundhet kunde bara upptäckas genom mätningar på verkstaden, vilket gjorde inspektionerna långsamma och dyra.
”Scalex Wild upptäcker hjuldefekter genom att övervaka krafterna mellan räls och hjul i realtid.”
Lösning genom ett automatiskt mätsystem
Under 2010–2011 testade den finska transportstyrelsen tre olika leverantörers mätsystem för plattdetektion på huvudlinjen söder om Uleåborg och valde den finska lösningen utvecklad av Tamtron. Man beställde totalt 16 Tamtron Scalex Wild mätsystem för användning, varav 12 installerades på järnvägslinjer och fyra vid gränsövergångar vid den ryska gränsen.
Scalex Wild upptäcker hjuldefekter genom att övervaka krafterna mellan räls och hjul i realtid. Det fungerar också som en tågvåg som väger varje axel, boggi och vagn och reagerar även på lastfel. Mätning är möjlig i linjehastigheter, med tåghastighet på 20–250 km/h. Scalex Wild har en mycket hög mätningsfrekvens och resultatet är tillförlitligt eftersom hjulens slaglaster övervakas under två fullständiga varv.
”Systemet mäter automatiskt varje korsningsutrustningsenhet, eller motor och vagn. När ett tåg kommer aktiveras systemet, mäter det och skickar mätdata till den finska transportstyrelsens tekniska kontrollrum. Där bearbetas data och vidarebefordras till enheten för underhåll av rullande materiel,” säger Mäkitupa.
Om kontrollrummet upptäcker något onormalt i mätdata, som platta hjul eller överlastade vagnar, åtgärdas problemet snabbt. Utrustningsskador på grund av platta fläckar 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 mest skadliga för järnvägen och utrustningen. Med den ökade mängden utrustning och data har användningen av gränsvärden gjort det möjligt att förbättra hjulens skick, och det har varit möjligt att anta nya, något lägre gränsvärden.
Hjul i bättre skick
Sedan införandet av Scalex Wild mätsystem har många saker förbättrats vad gäller järnvägsnätets och utrustningens skick.
”Systemet är opartiskt och av jämn kvalitet jämfört med att försöka upptäcka defekter med örat vid stationer. Det ger oss entydiga numeriska värden och tydliga kraftdiagram som vi kan använda för att kontrollera hjulens skick vid behov,” säger Mäkitupa.
Axlar har inte längre gått av på grund av lagerfel orsakade av platta hjul, vilket har ökat säkerheten i järnvägstrafiken.
Skicket på hjulen på järnvägsutrustning har förbättrats sedan användningen av mätresultaten i deras underhåll började. Med hjälp av RFID-taggar på rullande materiel kan enskilda hjuls resväg övervakas vid olika tidpunkter och platser, och man kan observera hur hjuldefekter utvecklas. Begynnande hjuldefekter kan åtgärdas mycket tidigare än tidigare. Axlar har inte längre gått av på grund av lagerfel orsakade av platta hjul, vilket har ökat säkerheten i järnvägstrafiken. Det finns också mindre körbuller och markvibrationer i närheten av järnvägen.
Enligt Mäkitupa behövs övervakning under en längre tid för att uppskatta de uppnådda besparingarna. VR och godstågsoperatören Fenniarail har redan berömt de tydliga besparingar som systemet har gett dem.
”Hjul behöver inte skrotas lika ofta och kan istället omformas med en svarv. Detta är en win-win-situation för järnvägsnätsoperatören och trafikentreprenörerna,” säger Mäkitupa.
Smidigt samarbete från start
Den finska transportstyrelsen och dess föregångare, Finlands järnvägsstyrelse, har samarbetat med Tamtron sedan början av 2000-talet. De nödvändiga praktiska försöken i utvecklingen av hjulslagslastdetektorer utfördes – och utförs fortfarande – med en testanordning installerad i statens järnvägsnät.
”Samarbetet med Tamtrons engagerade och kompetenta personal har varit mycket smidigt från början av testerna. Den finska transportstyrelsen uppskattar särskilt Scalex Wild-systemets lämplighet, leverantörens aktiva inställning till problematiska situationer, tillgången till service och underhåll med kort varsel, den utmärkta tillgängligheten hos kontaktpersoner och smidiga kommunikationer i allmänhet,” säger Mäkitupa.
Utrustningsnätverket är nu mestadels komplett och den finska transportstyrelsen kommer att stödja utvecklingen av mätsystemet för att ännu bättre möta operativa behov.
