Forskning bidrar till mer tåliga spårkonstruktioner
Inom EU-projektet RAIL4EARTH utvecklar CHARMEC simuleringsmodeller som ska göra framtidens järnväg mer robust och hållbar, med särskilt fokus på spårens långsiktiga beteende och på hur buller, vibrationer och sättningar kan hanteras mer effektivt.
Ett centralt inslag är att förstå hur variationer i markstyvhet under sliprarna driver utvecklingen av differentialsättning – ett fenomen som ofta uppstår på sträckor med komplexa grundläggningsförhållanden, men också i övergångszoner och i spårväxlar där laster och stödvillkor förändras snabbt. Differentialsättningar bör undvikas eftersom de leder till ojämnheter i vertikalt spårläge, vilka i sin tur påverkar dynamiska laster på spåret, markvibrationer, och passagerarkomfort.
− Resultaten från studien visar att spatialt varierande markstyvhet inte bara påverkar spårets geometri på lång sikt, utan att det också är en nyckelfaktor för att förbättra både hållbarhet och förutsägbarhet i det svenska järnvägssystemet, menar Madelene Sandbom, Flaggskeppsledare för FP4 Rail4EARTH i Trafikverket.
Resultaten är direkt användbara för Trafikverket.
Eftersom studien visar hur känsligt spåret är för lokala skillnader i markstyvhet och hur avgörande det är att dessa variationer inkluderas i modeller som används för prognoser av underhållsbehov, spårriktning och livscykelkostnader är resultaten direkt användbara för Trafikverket.
Genom att kombinera statistisk analys, simulering av dynamisk fordon-spår-interaktion och empiriska sättningsmodeller bidrar studien med ett mer realistiskt och tillämpbart beslutsunderlag för planering av förebyggande underhåll och för utvecklingen av framtida, mer tåliga spårkonstruktioner.
Jämförande analyser
− Med över 20 års mätdata från Malmbanan som referens och tusentals simuleringar som speglar verkliga variationer i stödlagrens styvhet har vi analyserat hur dessa faktorer påverkar spårets vertikala geometri över tid, berättar Jens Nielsen, forskningsprofessor på Chalmers.
Studien jämför två modellansatser: en avancerad, icke‑linjär modell som successivt uppdaterar spårets geometri och lastfördelning efter ett bestämt antal hjulpassager, och en betydligt snabbare linjär modell som bygger på antagandet om upprepade lastmönster. Trots den stora skillnaden i beräkningstid – minuter jämfört med två dagar – ligger skillnaderna i prognoser efter ett års simulering ofta på endast cirka tio procent.
− Den icke‑linjära modellen visar dock tydligt sitt värde när lastomfördelning, förändrade kontaktkrafter och uppkomsten av ”hängande” sliprar måste fångas med hög noggrannhet, särskilt där markens styvhet varierar över korta avstånd, säger Kourosh Nasrollahi, teknologie doktor, som tillsammans med Jens Nielsen lett arbetet hos Chalmers.
Mer Information
Finansieras av Europeiska unionen. De åsikter som uttrycks är dock författarens/författarnas egna och återspeglar inte nödvändigtvis Europeiska unionens eller det gemensamma företaget för Europas järnvägar. Varken Europeiska unionen eller den beviljande myndigheten kan hållas ansvariga för dem. Projektet Rail4Earth stöds av det gemensamma företaget för Europas järnvägar och dess medlemmar.
