Med en støtte fra den danske Innovationsfonden på rundt syv millioner kroner, har en rekke av Danmarks ledende bedrifter med kunnskap innen asfalt og jernbaneteknologi gått sammen om å utvikle et nytt og stabilt underlag til togskinner, basert på asfalt.
Forsknings- og utviklingsprosjektet Roads2Rails er, som navnet antyder, satt i gang for å lette trafikkproblemene på veiene ved å flytte trafikk fra veinettet og over på togskinnene.
En av løsningene på hvordan det kan lykkes, er raskere og hyppigere tog uten forsinkelser og avbrudd. Men før det kan la seg gjøre, må underlaget på dagens skinnenett forbedres.
Fart ødelegger skinnene
Problemet med det eksisterende underlaget – som består av sviller som ligger på pukk – er at konstruksjonen ikke er stabil, og den er derfor både dyr og trafikkforstyrrende å vedlikeholde.
Pukken tåler ikke vekten fra de mange tonn tunge togene, men presses langsomt ned i underlaget. Der blandes den med jord og sand og mister etterhvert bæreevnen. Forskyvningene innebærer at svillene flytter seg og gjør at skinnene blir skjeve. Og det gjør det uunngåelig at det blir forsinkelser og sporarbeid.
I tillegg kommer problemet med at forskyvningene vil stige eksponentielt i takt med at hastigheten til togene økes. Det betyr med andre ord at hvis vi skal kjøre med raskere tog – slik Danmark har lagt opp til i Togfonden – vil vedlikeholdelsesutgifter og forsinkelser grunnet sporarbeid øke vesentlig.
– Undersøkelser fra andre land viser at dersom hastigheten økes, øker slitasjen på underlaget nærmest eksponentielt, sier faglig leder ved Teknologisk Institut og prosjektleder på Roads2Rails, Ole Grann Andersson.
- Ekspert om arbeidet til svenskeid entreprenør: «Antallet ujevnheter er uvanlige i verdenssammenheng»
Nytt underlag for raske tog
Initiativtakerne bak Roads2Rails har derfor gått inn for å utvikle en modell der asfalt erstatter den eksisterende konstruksjonen med pukk og sviller. I tillegg til at man vil unngå mange forsinkelser og høye vedlikeholdelsesutgifter, er målet med prosjektet å lage et underlag som både kan stå tåle belastningen fra de tunge godstogene og takle påvirkningen fra nye høyhastighetstog.
– En del av utfordringen er å utvikle en «one size fits all»-konstruksjon, forteller Ole Grann Andersson.
I prosjektet jobbes det derfor mot å lage en matematisk modell for dimensjonering og optimering av asfaltblandingen; alt etter hvilke klimaforhold, geologi og belastninger den skal stå imot. Altså en slags fasit.
Det er parametere som forholdet mellom elastisitet, bindemiddeltype og hardhet, temperaturfølsomhet og oppbygning som avgjør ytelsen til det endelige produktet. Når den matematiske modellen er på plass, vil det være mulig å beregne nøyaktig hvilken type asfalt og oppbygning som passer best til en gitt skinnestrekning.
- Brukte en måned på finne ut av togristingen på Vestfoldbanen: Nå er årsaken trolig klar
Fullskala testing
Når de forskjellige asfalttypene og oppbygningene blir klare, skal de testes i en fullskalamodell hos Danmarks Tekniske Universitet. Resultatene derfra vil danne grunnlaget for utviklingen videre.
– Når vi har noen data for hvordan de ulike asfalttypene og underlagene oppfører seg ved ulike belastninger, kan vi bygge opp en numerisk modell der vi virkelig kan teste utfra alle mulige typer scenarier, forteller Russel da Silva, som er seniorrådgiver ved Spor og Anlæg hos Atkins.
Av sikkerhetsmessige årsaker er det ikke mulig å bygge en teststrekning på det eksisterende banenettet.
Men partene regner likevel med å få det ferdige produktet ut på en ekte skinnestrekning når de innledende sikkerhetsgodkjennelser omsider kommer på plass.
- Foreslo ny algoritme: Ingeniør fikk bot for å kritisere matematikken bak trafikklys
Samfunnsøkonomisk gevinst
Det er ikke tvil om at asfaltunderlaget blir dyrere i anleggsfasen enn den tradisjonelle oppbygningen med pukk. Men hvor mye dyrere tør verken Ole Grann Andersson eller Russel da Silva spå om.
– Asfaltløsningen er utvilsomt dyrere å konstruere. Derfor har vi også stort fokus på levetiden når vi optimerer sammensetningen av asfalten, sier Ole Grann Andersson.
Ser man derimot på den samfunnsøkonomiske gevinsten fra vugge til grav, den såkalte Life Cycle Cost (LCC), er både Ole Grann Andersson og Russel da Silva overbeviste om at det nye underlaget er god butikk. Bare besparelsene på drift, vedlikehold og gevinstene med høyere hastighet samt mindre støy og vibrasjoner vil utligne de høyere anleggsomkostningene, fastslår de.
Blir modellen en suksess – noe verken Ole Grann Andersson eller Russel da Silva er i tvil om – ligger det også et stort eksportpotensial og venter.
– Et slikt verktøy finnes ingen steder i verden, og det gjør det helt unikt og gir det et stort eksportpotensial, konkluderer han.
Både Ole Grann Andersson og Russel da Silva poengterer i den forbindelsen at støtten fra det danske Innovationsfonden har vært avgjørende for prosjektet.
– Hadde det ikke vært for Innovationsfonden ville ikke prosjektet blitt realisert, fastslår Ole Grann Andersson.
- – Toget er ideelt for Norge: Nå ruller hydrogentoget på tyske skinner
Artikkelen fortsetter under illustrasjonen
Godkjennelse en stor utfordring
På spørsmål om hvor de største utfordringene i prosjektet ligger, svarer Russel da Silva at det i hans øyne vil være å få den nye konstruksjonen gjennom de mange sikkerhetsprosedyrene og godkjennelsene som kreves.
– Som i alle andre prosjekter kan det jo oppstå uforutsette problemstillinger, men for øyeblikket ser vi ingen større hindre av teknisk karakter, sier han og kaster et blikk på Ole Grann Andersson, som nikker og legger til:
– Helt enig.
Men oppgaven med innsamling av bakgrunnsdata for å optimere modellen har vært litt større enn forventet, forteller Ole Grann Andersson. Årsaken er at ingen tidligere har tenkt i samme baner.
– Tilgjengeligheten av bakgrunnsdata som vi trenger til beregningene har vært litt mindre enn vi i utgangspunktet forventet, forteller han.
Teamleder i Banedanmark, Pernille Jøndrup, har tidligere uttalt at dersom den nye typen underlag blir en suksess, vil det gå opptil ti år før man kan innføre det som en ny standard. Og dette er nok ikke er helt urealistisk, mener Russel da Silva.
Artikkelen er opprinnelig publisert på Ing.dk
- Ekspert om arbeidet til svenskeid entreprenør langs Mjøsa: «Antallet ujevnheter er uvanlige i verdenssammenheng»
