Möjligheter för ett intelligent banmatningssystem till Sveriges järnväg : En situationsanalys av norra malmbanan

Sammanfattning: Trafikverket har genom en kapacitetsutredning och nationell plan fastslagit att de ska satsa på att möta framtida efterfrågeökning av transporter genom att effektivisera den befintliga infrastrukturen i första hand, eftersom utbyggnad är väldigt kostsamt och tar lång tid. För det allmänna nätet har begreppet och konceptet intelligenta elnät diskuterats sedan 2005 som ett sätt att effektivisera användningen av näten för att möta nya politiska krav som innebär en energiomställning samt ökad involvering från kunder. Då detta är ett vedertaget koncept för det allmänna nätet blev det relevant att undersöka hur förutsättningar och behov för ett liknande koncept till järnvägens banmatningssystem kunde tänkas se ut. Målet för studien är därför att identifiera potentialen i att utveckla ett liknande koncept för banmatningssystemet som intelligenta elnät är för det allmänna nätet, men också att föreslå lösningar från dagens tillgängliga intelligenta tekniker. För ÅF Infrastructure AB är målet med examensarbetet att utöka kunskapen på området. Av denna anledning blev syftet med examensarbetet att undersöka just förutsättningar och behov av intelligenta elnät till järnvägens banmatningssystem genom en jämförelse med det allmänna nätet samt en situationsanalys av norra malmbanan. Förutsättningarna beskrivs från en litteraturstudie av forskningen och marknaden samt intervjuer med representanter från systemägarna Trafikverket och Vattenfall. Behovet av intelligenta tekniker till banmatningssystemet beskrivs av en statistisk analys gjord på sträckan mellan Stenbacken och Tornehamn på norra malmbanan i Norrbotten. Resultatet från litteraturstudien visar att forskningen kring intelligenta banmatningssystem mestadels är applikationsinriktad och det beskrivs som ett kaos av applikationer som saknar en grundstomme i ett definierat ramverk. Det finns dock en studie som definierat funktioner till ett koncept kring intelligenta järnvägssystem som tar ett helhetsgrepp om järnvägssystemet och föreslår funktioner som forskningen kan tänkas fokusera på. På marknaden har det uppstått tvärvetenskapliga samarbeten mellan IT-bolag och järnvägsbolag för att ta fram integrerade intelligenta tekniker. Idag finns exempel på energieffektiva tåg, aktiv kompensering av övertoner och reaktiv effekt samt lagringsenheter som hanterar återmatning av effekt. Övertoner, reaktiv effekt och återmatning av effekt är alla parametrar som gör banmatningssystemet ineffektivt idag. Resultatet från intervjuerna visar att Vattenfall ser på intelligenta elnät som det framtida elnätet och har börjat implementera det. Trafikverket ser inte på det framtida banmatningssystemet inom ramen av ett koncept så som intelligenta elnät, men ökar informationsinsamlingen för att skapa förståelse kring systemet. Trafikverket var också del av ett europeiskt samarbete för att skapa ett intelligent energihanteringssystem med interoperabilitet mellan länderna och så har de infört överordnad styrning av effekt med goda resultat. De utvecklar alltså elnäten i samma riktning, där Vattenfall gör det inom ramen för intelligenta elnät medan Trafikverket inte har ett definierat koncept som framtidsscenario. Den statistiska analysen indikerar att den aktiva effekten mellan Stenbacken och Tornehamn slår i taket för maxgräns med dagens trafik, så om trafiken ska utökas som planerat behöver systemet effektiviseras eller byggas ut. Analysen visar också att återmatad effekt tas upp av andra tåg på sträckan, vilket leder till minskad utmatad effekt men högre ledningsförluster. Slutligen visar analysen hur viktigt det är att kvalitetssäkra insamlingen av data. Studien var svår att genomföra på grund av avsaknad av parametrar och osäkerheter kring hur de tagits fram. Sammanfattningsvis visar studien att det finns förutsättningar för ett intelligent banmatningssystem då forskningen efterfrågar ett konceptuellt ramverk i ett kaos av applikationsforskning, men som också börjat närma sig just detta. Dessutom finns intelligenta tekniker på marknaden samt en systemägare som utökar informationsinsamlingen och bidrar till utvecklingen via europeiskt samarbete. Den statistiska analysen visar att det finns ett behov av intelligenta tekniker för att kunna utöka trafiken på norra malmbanan samt ett behov av att kvalitetssäkra insamlingen av data. En föreslagen lösning återfinns inom ramen för intelligenta järnvägssystem med enheter som fångar upp återmatad effekt, vilket skulle minska överföringsförlusterna och osäkerheten kring vart i systemet effekten tar vägen och hur systemet påverkas av den. Om trafiken kunde optimeras med hänsyn till effekttoppar skulle trafiken på norra malmbanan kunna utökas utan att taket för maxgräns slås i då denna gräns endast nåddes, eller var nära att nås, vid några få tillfällen.