Lok
Från Rilpedia
Lok eller lokomotiv är ett järnvägsfordon avsett att dra järnvägståg och som saknar utrymme för gods eller passagerare.
Järnvägsfordon avsedda för att dra tåg och samtidigt har plats för passagerare kallas motorvagnar.
Ordet kan härledas från latinska locus (plats) och motivus (rörlig) - "dra från en plats till en annan".
Innehåll |
Typer
Lok har en eller flera traktionsmotorer med en drivlina mellan traktionsmotorn och drivhjulen mot rälsen. Loken indelas efter energislag som tillförs eller typ av traktionsmotor för framdrivningen:
- Ånglok, som eldas med kol och framdrives med en ångmaskin. Se video: [[1]]
- Ellok, med en eller flera elmotorer som drivs av strömmen från en kontaktledning.
- Diesellok som drivs av en dieselmotor som vanligen ej har direktdrift, utan driver en generator vilken i sin tur driver en elektrisk traktionsmotor (dieselelektriskt lok).
- Hybridlok, eller duolok som kan alternera mellan eldrift från en kontaktledning och dieseldrift när kontaktledning saknas.
- Motorlok är ett samlingsnamn för lok som drivs av bensin, diesel, batteri eller ackumulator.
- Andra typer utan kommersiell betydelse har funnits eller finns:
- Magnetsvävartåg. De har egentligen inga lok utan varje vagn står för framdrivning och motsvaras mer av motorvagnar.
- Turbinlok som egentligen är ett ånglok men med en turbin i stället för en ångmaskin.
- Ackumulatorlok med batterier och elmotorer.
- Tryckluftslok med en ackumulator som laddas med luft.
Historia
- Ångloken dominerade helt under järnvägens barndom, men finns nu bara kvar på museibanor och i vissa fall som reserv. De kännetecknades av mycket låg verkningsgrad, emissioner som idag aldrig skulle tillåtas samt krav på stort underhåll. Se ånglok som fortfarande körs vid St. Bojanowo: [[2]] och Milkow: [[3]]
Foto: Markus Tellerup
- Diesellok är helt dominerande i många länder, där man haft lågt pris på dieselolja och inte velat långsiktigt satsa kapital på elektrifierad järnväg.
- Ellok har efterhand utvecklats till en mycket konkurrenskraftig lösning där Sverige tillhört pionjärerna. De är mycket miljövänliga, även om man t.ex. i Tyskland kan hävda att elloken är ånglok eftersom elkraften genereras i koleldade kraftverk. Det är framför allt den moderna kraftelektroniken (växelriktare) som från slutet av 1900-talet gjort elloken både kraftigare, energisnålare och mer användbara.
Förarhytter
Vissa lok har bara en förarhytt. Hytten har då utsikt åt bägge hållen. Ångloken var byggda så, eftersom man bara kunde ha en eldningslucka och eftersom dubbla reglerstänger skulle vara för komplicerat. Växellok som ofta byter körriktning har också vanligen en hytt i mitten, med utsikt över maskinhuvarna. Lok som permanent ingår i ett tågsätt och där en förarhytt finns i den sista vagnen i tågsättet, har också bara en hytt, placerad i främre änden, t.ex. X2000.
Lok för passagerartåg och godståg som går långa sträckor har vanligen en hytt i vardera ändan. Föraren måste då byta hytt när man byter körriktning vilket kallas rundgång.
Ett lok kan även sakna förarhytt om det går som ett multippelkopplat lok, dvs. extralok som är permanent hopkopplat mellan ett främre och ett bakre lok och därför aldrig går främst i ett tågsätt. Växellok som kan radiostyras, skulle kunna byggas utan hytt, men en sådan lösning har hittills (2008) befunnits alltför inflexibel.
Lokets plats i tåget
Traditionellt har loket med sin förare placerats främst i tåget och dragit sitt tågsätt. Vid ändstationerna har loket kopplats om till den andra änden vilket brukar kallas rundgång. På mellanstationerna kan man då koppla till eller från vagnar i slutet av tågsättet.
För att öka dragkraften vid tunga godståg började man tidigt dubbel- och trippelkoppla lok. Sådana lok är permanent hopkopplade för att klara regleringen från gemensamma förarhytter. Metoden tillämpades tidigt för Malmtågen i Lappland.
Under andra hälften av 1900-talet införde man signalkablar som kunde löpa genom hela tåget och ha en förarplats i en annan vagn i tåget - en manövervagn. På t.ex. X2000 innebar detta att loket alltid sitter i ena änden och ibland drar och ibland skjuter på tåget medan föraren bara byter förarhytt som finns i bägge ändarna. En annan lösning är Uppsalapendeln som i början av 2000-talet har ett Rc-lok i bägge ändarna där båda loken kan manövreras från båda loken, som liksom vid X2000 både kan dra och skjuta på.
Samma teknik användes vid mycket långa och tunga godståg där man placerar ut flera lok i hela tågsättet. Det gör att man får större total dragkraft men påkänningarna i järnvägskoppel utjämnas. Dessutom utnyttjar man banans kapacitet bättre med långa tåg. Detta är vanligt i USA där man nästan enbart kör diesellok och har mycket långa tåg och som är tunga därför man har plats för två containrar på höjden när ingen kontaktledning finns.
Att utnyttja bankapaciteten genom större tåglängd sker även för persontrafik. 2008 började SJ koppla ihop två X2000-sätt som har var sitt multippelkopplat "lok".
Adhesion
Lokets självklara funktion är att skapa kraft för att dra eller skjuta på ett tågsätt. Det sker genom drivhjulens adhesion mot rälsen. Adhesion är den kraft som verkar på molekylnivå mellan hjulet och rälsen (ej detsamma som friktion). Man talar om adhesionsvikten, som är den tyngdkraft som alla hjul har mot rälsen. Adhesionsvikten multipliceras med adhesionsfaktorn för att ge adhesionskraften. Adhesionsfaktorn påverkas delvis av hastigheten och av föroreningar på spåret, t.ex. höstlöv. Adhesionsfaktorn kan ökas genom att sanda på rälsen.
Adhesionskraften bestämmer hur tungt tåg ett lokomotiv kan dra - vagnvikten. Två exempel:
- Ett RC4-lok har 3,6 MW effekt och adhesionsvikten 78 ton. Om uppförsbacken är 10 o/oo så klarar de 1600 tons vagnvikt. Vid 17 o/oo lutning (den branta Järnträskbacken i Norrbotten) klarar det bara 1100 ton.
- Ett IORE malmlok har 6 MW och adhesionsvikten 150 ton. Det klarar att dra 2900 ton uppför 10 o/oo och 2300 ton uppför 17 o/oo.
Det är viktigt att få mycket vikt på drivaxlarna. På ångloken tvingades man ha icke drivande löpaxlar för att få goda gångegenskaper, vilket gjorde att bara delar av lokvikten kunde utnyttjas för adhesionen. Begreppet axelföljd var då viktigt, men har idag ringa praktisk betydelse. Moderna större lok har två boggier med två eller tre drivaxlar vardera. Mindre växellok har bara två drivaxlar. Ett lok är rätt tungt - se video: [[4]]
Det är även viktigt att ha rätt och jämnt vridmoment på drivaxlarna så att de ej slirar. Ånglokens kolvrörelser gav ett sinusformat vridmoment som gjorde att hjulen lätt släppte. Det var en av anledningarna att pröva turbinlok. Moderna godslok som IORE för Malmbanan har en elektroniskt styrd momentbegränsning av varje traktionsmotor. Den gör att när ett hjul släpper sänks strömmen sekundsnabbt. Alla axlar kan därmed dra med vars och ens maximala adhesionsförmåga. Jämför differentialbroms för bilar. Samma förmåga utnyttjas vid regenererande bromsning. Se järnvägshjul och traktionsmotor.
Hastighetsreglering
Ångloken kunde växlas ner med mindre hjul för godslok medan snälltågslok växlades upp med stora hjul. Ångmaskinens varvtal reglerades med ångtillförseln.
Diesellokens hastighet regleras genom att ändra dieselmotorns varvtal så att elkraften även ändrades. "Växling" kan ske genom att koppla om poltalet på elmotorerna. Se video från General Electric senaste diesellok: [5]
Elloken reglerades i början genom att koppla om lindningarna i traktionsmotorerna. Moderna lok med växelriktare och asynkronmotorer regleras genom att låta växelriktarna generera varierande växelströmsfrekvens. De kan även "växlas" genom att ändra poltalen. Närman t.ex. åker med pendeltåget X60 kan man höra hur ljudets frekvens plötsligt sänks vid poltalsändringen.
Framtiden
Förr i tiden utgjorde loket en dominerande kostnad för tåget. Man hade arbetskraft och tid för att koppla om vagnar vid stationerna. Persontågen hade även med sig några godsfinkor för post och resgods.
En ny marknadssituation uppstod från 2000-talet:
- Resgodshantering med pollettering av väskor hade helt upphört. Inga godsfinkor följde med persontågen.
- Pendeltåg, regionaltåg och fjärrtåg skulle ha korta vändtider vid ändstationerna och omkopplingar av vagnar fanns ej tid för vid mellanliggande stationer.
- Pendeltåg med täta stopp måste accelerera snabbt och regenerera kraft vid bromsning.
- För passagerarnas bekvämlighet började det krävas:
- Tillgång till eluttag och Internet vid sittplatserna.
- Underhållning med musik och video.
- Information om färden såsom nästa uppehåll, hastighet, väder, en video som visar utsikten framåt från förarplatsen.
- Godstågen differentieras:
- Systemtåg, för ett visst godsslag mellan endast en kund och en leverantör.
- Kombitåg för intermodala transporter av containers, växelflak och hela lastbilar.
- Konventionella godståg för styckegods.
- Snabbgodståg för paket- och postleveranser.
- Gränsöverskridande tåg, främst godståg, som med samma lok och samma förare kan passera länder med olika driftssystem men med samma signalsystem ERTMS, som är ny standard för Europa.
- Intelligenta godståg som kan möta konkurrensen från lastbilar genom automatisering av rangering genom fjärrstyrda koppel och bevakning av vagnarnas tillstånd medelst sensorer och aktuerare. Intelligenta tåg började diskuteras i början av 2000-talet, men hade inte kommit ut på marknaden 2008.
Detta har gjort att lok knappast längre tillverkas för persontåg. Nästan alla persontåg, som beställts från början av 2000-talet, är fast hopkopplade tågsätt. Dessa saknar lok och nästan alla vagnar är motorvagnar, åtminstone vad gäller pendeltåg.
Lok tillverkas därför nästan bara för godståg samt för växlingsarbete. De kan även specialbyggas för ett visst systemtåg. Ett sådant är LKAB:s IORE-lok som har automatkoppel och inga buffertar.
Övriga funktioner i ett lok
- Drift och styrning av bromssystemen. Loket förser t.ex. tåget med tryckluft från en kompressor ombord.
- Tryckluftförsörjning för t.ex. dörröppningar, lutning av bulkflak vid tömning eller utblåsning av pulvergods i tankar (gul luftventil, 1000 kPa).
- Kommunikation med säkerhetssystemet:
- Lämna ifrån sig positionsangivelser i de fall spårledningar inte används. I det nya Europeiska säkerhetssystemet ERTMS sker detta genom att positionen erhålles från en Eurobalis och vidareförmedlas via en GSM-R telefonförbindelse.
- Mottaga körbesked (movement authority) genom att läsa av beskeden från en ATC-balis eller en Eurobalis i spåret, visa beskedet på förarpanelen och, om föraren ej reagerar, nödbromsa tåget.
- Distribution av elkraft till vagnarna i tåget.
Tillverkare
- Motala verkstad var stora på ånglok.
- Nydqvist & Holm AB, Nohab var stora på diesellok.
- General Electric, [[6]] med oftast stora tvåtaktsdieslar som tillverkas på licens i många länder.
- Bombardier, tidigare ASEA och ABB Traction. Tidiga och stora på ellok.
- Siemens AG tyska ellok.
- Alstom franska tåg.
Referenser
- Järnväg
- Säkerhetssystem
- Elektrifierad järnväg
- Traktionsmotor
- Järnvägshjul
- Tågbroms
- Järnvägskoppel
- Järnväg.net
- Stig Lundins historiska hemsida
- Sveriges Järnvägsmuseum
- Motorvagn
- Museijärnväg
- GrängesbergsBanornas Järnvägsmuseums webbplats
