Lokförarsimulering som verktyg för att reducera järnvägens partikelemissioner

Vilken betydelse har lokförarbeteendet för slitaget på hjul och spår, tågtrafikens partikelemissioner och bullerutstrålning? Till skillnad från tidigare undersökningar om järnvägens partikelutsläpp, som framför allt har baserats på fältmätningar utan kännedom om förarbeteende, skulle denna genomförbarhetsstudie använda numerisk simulering för att angripa järnvägens hälso- och miljöeffekter. I ett tvärvetenskapligt samarbete mellan forskare från skilda ämnesområden och industrin skulle utvecklingen av ett världsunikt verktyg förberedas.

Verktyget tar hänsyn till hela kedjan från lokförare, via slitaget på bromsblock och hjullöpbanor, till utsläppen av hälsofarliga partiklar. En betydande del av järnvägens totala klimatbelastning orsakas under infrastrukturens utbyggnation, och av underhållet under den efterföljande driften. Genom att undvika felprojekteringar i designfasen av nya banor, eller nya förarinstruktioner och hastighetsprofil för ett existerande spåravsnittdels, bidrar det aktuella projektet till InfraSweden2030s mål för Kraftig minskning av intransportinfrastrukturens klimatbelastning.

Syftet med genomförbarhetsstudien var att skapa bästa förutsättningar för ett efterföljande forsknings- och innovationsprojekt (FoI-projekt). Målsättningen var att vidareutveckla funktionalitet hos VTIs tågsimulator för uppskattning av slitaget på bromsblock och hjullöpbanor under bromsning.

Viktiga resultat som projektet gav

Utvecklingen av ett verktyg vars syfte är att minska järnvägens påverkan på hälsa och miljö skulle förberedes. Projektet vidareutvecklade funktionaliteten hos VTIs tågsimulator så att slitaget på bromsblock och hjullöpbanor under bromsning kan uppskattas. Vidare förberedes för en framtida implementering av en modell för partikelemissioner i tågsimulatorn.

Projektet har möjliggjort att uppskatta slitaget orsakat på bromsblock och hjullöpbanor baserat på data insamlad under tågsimulering. En litteraturgenomgång inriktad på järnvägens partikelemissioner har utförts. Med hjälp av denna har ytterligare behov, i form av experimentella mätningar och matematisk modellutveckling, för att ta fram en metod att uppskatta järnvägens partikelutsläpp med identifierats.

Långsiktiga effekter som förväntas

Verktyget, vars utveckling studeras i denna genomförbarhetsstudie tar hänsyn till hela kedjan från lokförare, via slitaget på bromsblock och hjullöpbanor, till utsläppen av hälsofarliga partiklar. En betydande del av järnvägens totala klimatbelastning orsakas under infrastrukturens utbyggnation, och av underhållet under den efterföljande driften. Genom att undvika felprojekteringar i designfasen av nya banor, eller nya förarinstruktioner och hastighetsprofil för ett existerande spåravsnittdels, bidrar det aktuella projektet till kraftig minskning av intransportinfrastrukturens klimatbelastning.

Upplägg och genomförande

Innehållet i genomförbarhetsstudien var uppdelat på totalt fem arbetspaket. Tre av dessa bestod av att (1) utveckla en förenklad modell för bromsslitageprediktion, (2) koppla denna till tågsimulatorn och (3) demonstrera dess funktionalitet med data från tågsimulatorn. I de två resterande arbetspaketen kombinerades litteraturstudier med beräkningar för att skaffa underlag inför det fortsatta arbetet i ett kommande forsknings och innovationsprojektet.