Sijaintiin perustuva pyörän laipan voitelu
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2009
Department
Major/Subject
Auto- ja työkonetekniikka
Mcode
Kon-16
Degree programme
Language
fi
Pages
134
Series
Abstract
This research examines the location-based control of a locomotive's wheel flange lubricator, especially its effects on rail wear at curves and switches as well as on safety. The aim is to assess the capacity of the Finnish Rail Administration to actualise this kind of system and its viability. A wheel flange lubricator sprays lubricant on the wheel flange which comes into contact with the rail at curves, consequently decreasing the wear rate. Nowadays time-, distance- and curve sensor-based control methods are commonly used in lubricators. A time- and distance-based lubricator also lubricates tangent tracks where no contact usually occurs between the wheel and the rail. Therefore the accumulated residual lubricant is thrown off onto the under floor and sides of the train. A curve sensor-based control is a method that has been developed further. Its problem is that it does not detect a curve in advance and begins thus to lubricate too late. In this thesis the suitability of the Global Navigation Satellite System (GNSS) to control a wheel flange lubricator is researched. GNSS offers a possibility to locate a train accurately. Nevertheless, a positioning system also requires other sensors to sustain a data of location at those times when a connection to satellites is not available. In addition to GNSS, a geographic dataset is needed to give information of targets that need to be lubricated and the curve radius of each target. Databases which are already available are studied in this thesis to find out if they are applicable concerning the control of wheel flange lubricator. The Finnish Rail Administration does not directly have such a database available, but there is material to create one. An advantage of satellite positioning is that lubrication can be applied only when needed. This enabies a usage of bigger doses and thereby the reduction of wheel and rail wear. The advance achieved with satellite positioning especially at switches reduces the wear. It would be possible to actualise a location-based control of a wheel flange lubricator. In this investigation, the amount of lubricant that can be sprayed on a wheel flange before the lubricant drifts to the rail head was not ascertained. Hence it is not possible to estimate how much the rail wear could be reduced with location-based lubrication. It can be pointed out, however, that a bigger dose of lubricant distinctly reduces wear. To achieve concrete results practical measurements should be carried out.Tämä työ on selvitys sijaintiin perustuvan laipanvoitelulaitteen ohjauksen vaikutuksista junaradan kaarteiden ja vaihteiden kulumiseen sekä turvallisuuteen. Pyörän laippa osuu kiskoon jyrkissä kaarteissa ja vaihteissa. Laipanvoitelulaite sumuttaa voiteluainetta veturin etummaisen pyöräkerran pyörien laipoille ja vähentää siten pyörän ja kiskon kulumista. Työssä sijaintiin perustuvaa ohjausta verrataan nykyisin käytössä oleviin ohjausmenetelmiin. Näissä laipanvoitelulaite sumuttaa voiteluainetta laipalle tasaisen matkan tai ajan välein. Ohjaukseen voidaan käyttää myös kaarreanturia. Matka- tai aikaperusteinen laipanvoitelulaite sumuttaa voiteluainetta myös suorilla osuuksilla, jolloin voiteluainetta kertyy laipalle liian paksu kerros. Tällöin voiteluainetta linkoutuu junan pohjaan ja kylkiin. Kaarreanturin ongelma on voitelun aloituksen myöhästyminen. Työssä käydään lyhyesti läpi rautatieympäristössä mahdollisia paikannusmenetelmiä. Näistä valitaan tarkempaan tarkasteluun toiminnaltaan hyvin tunnettu satelliittipaikannus. Satelliittipaikannus tarjoaa mahdollisuuden junan tarkkaan paikannukseen, mutta siihen perustuva paikannusjärjestelmä vaatii muidenkin antureiden käyttöä, jotta sijainti pysyy selvillä myös, kun näkymä satelliitteihin katoaa. Laipanvoitelulaitteen ohjaamiseen tarvitaan paikannusjärjestelmän lisäksi paikkatietoaineisto, josta selviävät voideltavien kohteiden sijainnit ja kaarresäteet. Selvityksessä tutustutaan mahdollisiin aineistoihin ja tutkitaan niiden käyttökelpoisuutta laipanvoitelulaitteen ohjauksen kannalta. Ratahallintokeskuksella ei ole hallussaan suoraan sopivaa aineistoa, mutta sellaisen työstäminen olemassa olevista aineistoista on melko helppoa. Satelliittipaikannusohjatun voitelun etu on, että voitelua voidaan suorittaa vain sitä tarvittaessa. Näin voidaan käyttää isompia voiteluannoksia ja saavuttaa tätä kautta kulumisen pienentymistä pyörä-kiskokontaktissa. Tutkimuksessa ei löydetty vastausta siihen, kuinka paljon voiteluainetta laipalle voi sumuttaa ilman, että se aiheuttaa ongelmia kulkeutumalla kiskon selän ja pyörän kulkukehän väliin tai linkouumalla laipalta junan alustaan. Kirjallisuuden perusteella ei pystytä antamaan tarkkaa arviota siitä, kuinka paljon sijaintiin perustuvan voitelun avulla voidaan saavuttaa säästöä kiskon kulumisessa ja siitä aihetuvissa kustannuksissa. Voidaan kuitenkin todeta, että suurentunut voiteluaineen määrä vähentää kulumista huomattavasti. Tutkimuksessa ei myöskään löydetty tilastoja kiskojen sivukuluneisuuden aiheuttamista kustannuksista, joten potentiaaliset säästöt jäävät siltäkin osin selvittämättä. Konkreettisten tulosten saavuttamiseksi olisi suoritettava käytännön mittauksia.Description
Supervisor
Sainio, PanuThesis advisor
Mäkitupa, SeppoKeywords
railway, laipanvoitelulaite, wheel flange lubrication, voitelu, GNSS, satelliittipaikannus, rail, laippa, satellite, kisko, pyörä, rautatie