The selection and costs of a light rail vehicle

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2012
Major/Subject
Auto- ja työkonetekniikka
Mcode
Kon-16
Degree programme
Language
fi
Pages
vi + 88
Series
Abstract
In this thesis, the factors that need to be observed at the selection of the type of a light rail vehicle (LRV), as well as the life cycle costs of an LRV, are evaluated. The introduction of low floor LRVs to the market has given light rail systems new opportunities through increased accessibility and user-friendliness since the beginning of the 1990s, but at the same time, choosing the most suitable LRV has become an even more challenging process. The structural solutions of LRVs differ considerably. Vehicles with only partially low floor in particular are still equipped with reversible bogies, whereas 100 % low floor modular LRVs with fixed bogies are also widespread. A modular LRV has usually low procurement costs, and the fully low floor makes it a popular choice. The downside is that a structure with fixed bogies increases the forces between the track and the wheels. That results in increased wear and tear of both wheel rings and rails. The fastening of the bogies to the car body also increases the strength requirements for the structure. LRVs with reversible bogies have with few exceptions only partially low floor. This could lead to longer stops and pose problems for ticketing, if done by the driver. On the other hand, the structure of a reversible bogied LRV is less demanding on rails, wheels and car bodies, and the savings made in track renewal and wheel maintenance are considerable and demands on the frame structure less severe. Reversible bogied LRVs are thus the appropriate solution for hilly and curvy routes in particular, as well as routes in poor condition. In addition, the formation of life cycle costs after acquisition is evaluated. The costs relating to operation and maintenance as well as a renovation needed midway the 40 year life cycle are easily predictable. The main emphasis of this part of the work has thus been in the less predictable costs. Some setbacks experienced by modular LRV designs, the excessive repairs to the car bodies needed for the Combino LRVs as part of guarantee in particular have made it apparent that the life cycle costs of modular LRVs couldn't be estimated properly at the time of their development. This sort of costs related to rebuilding the car bodies, within or outside manufacturer's guarantee, are the single most significant uncertainty relating to the life cycle costs. The choice of LRV type is thus key in formation of life cycle costs, even after the acquisition. In this work, other questions relating to life cycle costs of an LRV are evaluated as well, however.

Tässä opinnäytetyössä on tarkasteltu raitiovaunutyypin valinnassa huomioitavia tekijöitä ja raitiovaunulle sen elinkaaren aikana kertyviä kustannuksia. Matalalattiaisten raitiovaunujen tulo markkinoille on 1990-luvun alun jälkeen antanut raitiotiejärjestelmille uusia mahdollisuuksia paremman esteettömyyden ja käyttäjäystävällisyyden kautta, mutta samalla sopivan raitiovaunun valinnasta on tullut entistakin haasteellisempi prosessi. Matalalattiaisten raitiovaunujen rakenneratkaisuissa on huomattavia eroja. Varsinkin osittain matalalattiaiset raitiovaunut on edelleen varustettu kääntyvin telein, mutta markkinoilla yleisiä ovat myös kokonaan matalalattiaiset, kiinteäteliset moduulirakenteiset raitiovaunut. Moduulirakenteinen raitiovaunu on usein valmistuskustannuksiltaan edullinen ja täydellisen matalalattiaisuutensa ansiosta suosittu ratkaisu. Tällaisen raitiovaunun ongelmana ovat kuitenkin radan ja telin väliset voimat, joita vaunun kiinteätelinen rakenne kasvattaa. Tämä tarkoittaa sekä radan että pyöränkehien nopeampaa kulumista ja siten kasvaneita kustannuksia. Moduulien kiinnitys suoraan teleihin edellyttää myös vaunun korilta suurempia lujuusvaatimuksia kuin perinteisen raitiovaunun tapauksessa. Kääntyväteliset raitiovaunut ovat lähes poikkeuksetta vain osaksi matalalattiaisia. Tällä voi olla pysäkkiaikoja pidentäviä ja kuljettajarahastusta hankaloittavia vaikutuksia. Toisaalta kääntyvätelisen vaunun perinteinen rakenne ei synnytä yhtä suuria voimia kuin moduulivaunun rakenne, ja säästö sekä ratojen että pyörien kunnossapidossa on huomattava ja vaunun korille asetettavat väsymislujuusvaatimukset vähäisemmät. Kääntyväteliset raitiovaunut ovatkin perusteltu ratkaisu etenkin mäkisille ja mutkaisille raitiotieverkoille, samoin kuin huonokuntoisille radoille. Vaunutyypin valinnan ohella työssä tarkastellaan raitiovaunulle sen hankinnan jälkeen kertyviä kustannuksia. Raitiovaunulle kertyvät liikennöintiin ja kunnossapitoon liittyvät kustannukset samoin kuin 40 vuoden käyttöiän puolessavälissä tarpeellinen täyskorjaus tai pienempi remontti ovat helposti ennakoitavissa jo vaunua hankittaessa. Työssä onkin keskitytty tarkastelemaan, mitä kustannuseriä vaunuille voi kertyä näiden lisäksi. Erinäiset moduulivaunujen kohtaamat vastoinkäymiset, ennen muuta Combino-vaunujen takuukorjauksina vaatimat huomattavat korikorjaukset, ovat osoittaneet, ettei varsinkaan moduulirakenteisten vaunujen elinkaarikustannuksia osattu kunnolla arvioida ensimmäisiä vaunutyyppejä kehitettaess8. Tällaiset mahdolliset runkorakenteen uudelleenrakennuskustannukset, takuun piirissä tai sen ulkopuolella, ovat ylivoimaisesti merkittävin elinkaarikustannuksiin liittyvä riskitekijä, joten raitiovaunutyypin valinnan merkitys on myös hankinnan jälkeisten kustannuksen muodostumisessa keskeinen. Työssä on kuitenkin käyty läpi myös muita raitiovaunun elinkaarikustannuksiin vaikuttavia kysymyksiä.
Description
Supervisor
Juhala, Matti
Thesis advisor
Heikkilä, Ollipekka
Sirviö, Pekka
Keywords
light rail vehicle, raitiovaunu, tram, kiskokalustotekniikka, rolling stock technology, elinkaarikustannus, life cycle cost, raitiotie, tramway, pikaraitiotie, light rail
Other note
Citation