Klimakampen og jakten på nullutslippsløsninger har skapt et ønske i mange land om å flytte mer transport fra luft og vei over til bane. Med dette som bakteppe har vi ved Sintef og NTNU fått sjansen til å bringe fram ny viten om samspillet mellom toghjul, skinner og smøremidler. Et forskningsfelt som – paradoksalt nok – har vært forsømt her til lands.
Paradoksalt, fordi dette samspillet har stor betydning for både vedlikeholdskostnader, sikkerhet, energiforbruk, reisekomfort og graden av støy, vibrasjoner- og partikkelforurensning langs skinnenettet.
Nytt forskningsprosjekt
Smøremidlene som brukes i norsk banesektor, og systemene for påføring av disse, har vært lite endret gjennom de siste tiårene.
Dagens smøremidler er riktignok mer miljøvennlige enn tidligere generasjoner smøremidler. Men fortsatt brukes de samme løsningene i alle geografiske områder som har tog, tunnelbane/bybane og trikk her til lands. Dette til tross for at levetiden for hjul og skinner er 60 prosent lavere i noen deler av landet enn i andre. Disse ulikhetene skyldes at slitasjen varierer fra bane til bane.
Alt dette utgjør bakteppet for forskningsprosjektet Winter, som vi har jobbet med siden 2021, støttet av Forskningsrådet. Dette prosjektet er nå i ferd med å resultere i en tredelt forbedringspakke:
- Mer miljøvennlige smøremidler – viktig fordi alle smøremidler som brukes i jernbanesektoren, ender i miljøet.
- Påføringssystemer som er spesialdesignet for den regionen de skal brukes i, og som er tilpasset nettopp det smøremidlet de skal påføre.
- Separate spesialutviklede påføringssystemer for henholdsvis ordinær jernbane og for lett skinnegående trafikk (T-bane, bybane og trikk).
De gamle 69-togene: – Vi har ingen umiddelbare løsninger
Kan spare millioner
Basert på tester vi har utført på Norges mest krevende jernbanelinje, Flåmsbanen, anslår vi at nyvinningene kan spare denne linjen alene for vedlikeholdskostnader på over fem millioner kroner årlig. Altså over 50 millioner kroner for hvert tiår fremover.
Høydeforskjellen mellom endestasjonene Myrdal og Flåm gjør slitasjen på hjul og skinner ekstra stor på Flåmsbanen. Men banestrekningen er bare 20 kilometer lang. Erfaringene våre fra denne banen gjør det dermed naturlig å forvente at prosjektresultatene kan gi hele jernbane-Norge besparelser på flere hundre millioner kroner per tiår.
Prosjektet tar utgangspunkt i behov i norske banenett. Men siden slitasje på hjul og skinner er en utfordring for banedrift verden over, har resultatene også internasjonal interesse.
Ved Sintef og NTNU har vi samarbeidet om forskning på grønne smøremidler i over ti år. I prosjektet Winter har vi med oss aktører fra den norske banesektoren – Bane Nor, Flåm Utvikling, Vy, Sporveien, Boreal og Norske tog. Pluss systemleverandøren Elba og verdens største uavhengige smøremiddelprodusent, Fuchs, som har vært en pionér i utviklingen av grønne smøremidler.
Termisk kamera og mikrofoner
Sammen har vi angrepet problemstillingen fra flere vinkler.
Vi har studert og beskrevet degraderingsmekanismer for hjul og skinner som utsettes for slitasje. På Flåmsbanen har vi brukt et termisk kamera, montert på hjulakslet på tog, pluss mikrofoner til å skaffe oss ekstra kunnskap om slitasjemekanismer og påvirkning på støy og vibrasjoner.
Vi har også utført kjemiske analyser av overflatene både på skinner og hjul for å forstå hvordan ulike tilsetninger i smøremidler påvirker disse komponentenes yteevne.
Dette er i sin tur brukt både til å utvikle ikke bare nye smøremidler, men også nye påføringssystemer: Nærmere bestemt regionvise kriterier for valg av riktig smøremiddel, valg av riktig mengde smøremiddel, riktig lokalisering av påføringssystemer og riktig påføringsmetode.
Forskningen vår gjøres på områder som lekfolk vet lite om. Til gjengjeld vil gevinstene av arbeidet komme mange til gode: Storsamfunnet, gjennom rimeligere vedlikehold av viktig infrastruktur. Togpassasjerer og naboer til banenett, gjennom redusert pipe- og hvinestøy fra hjul og skinner. Og sist, men ikke minst, industriaktørene i prosjektet som får forbedrede produkter å tilby en hel jernbane-, T-bane- og trikkeverden.
I november åpner endelig Gjøvikbanen med digitale signaler – to år etter planen
