<p>Vid malmbrytning förflyttas malm långa sträckor med tåg. Malmbanan är en järnväg som går från Luleå till Narvik i Norge. Mellan Kiruna och Narvik fraktas det årligen ca 15 miljoner ton järnmalm. Tåget består av 2 lok med 52 vagnar där varje vagn kan väga upp till 100 ton. I kopplen mellan vissa vagnar uppstår sprickor som kan leda till brott så att tåget riskerar tappa vagnar.</p><p>Syftet med det här arbetet är att titta på hur stora krafterna blir i kopplen mellan tågvagnarna. Tåget har i denna studie simulerats i Matlab i form av ett system bestående av massor, fjädrar och dämpare.</p><p>Vad som är intressant att se är hur dessa krafter varierar när tåget accelererar samt bromsar in så att systemet sätts i svängning. Problemet löstes genom att tillföra en varierande kraft F(t)=F0sin(wt) på loket, vilket simulerar accelerations- samt inbromsnings-tillfällena. Då krafterna mellan vagnarna är större än dragkraften från loket (F0) finns det risk för brott i kopplen (fjädrarna). Detta kan medföra att tåget tappar vagnar. Därför är det önskvärt att studera vilka parametrar som påverkar krafternas storlek i kopplen. Matlab-programmeringen för att räkna ut krafterna mellan vagnarna är uppdelade i två filer, nämligen train_input.m och solver.m. I filen train_input förbereds inputdata för den ordinära differentialekvationslösaren i filen solver.m. De bägge filerna har varsin input-sektion där önskade parametrar måste specificeras innan Matlab-koden exekveras.</p><p>Om man i Matlab-programmet till en början har ett lok och en vagn, så kan man studera hur den maximala kraften (Fmax) i kopplen påverkas genom att successivt koppla på en extra vagn. Krafterna i kopplen ökar inte proportionellt med ökande antalet vagnar, som man först spontant kan tro. Till en början ökar krafterna mellan dem men när antalet vagnar blir fler och fler så börjar kraftökningen att avta. Flera olika egensvängningar kan äga rum och beroende på vilket tidsintervall man vill studera får man olika värden på Fmax. Detta gör att man inte kan ange vid vilket antal vagnar som krafterna börjar avta.</p><p>Då styvhetskonstanten är hög samt när deformationen av kopplet/fjädern mellan varje vagn är som störst uppstår stora krafter i kopplen. Styvhetsvärdet k påverkar även vagnarnas position relativt loket under körning. Fjädringen i kopplen minskar med ökande värde på styvhetsvärdet k och kopplen blir på så sätt stelare. Detta resulterar i att vagnarnas position relativt loket inte ändras lika mycket då kopplen görs stelare.</p><p>När tågvagnarna lastas med malm ökar givetvis även vikten på hela ekipaget och får till följd att loket måste klara av att dra mer last. Kraften i kopplen ökar till följd av ökad massa på tåget. När tågvagnarna inte har någon last och därmed lägre vikt går tåget ryckigt, men när man lastar tåget får det en mjukare gång, frekvensen blir lägre.</p><p>Dragkraften påverkar kraften i kopplen. Ju större dragkraft desto större kraft uppstår på kopplen.</p><p>Stora krafter i kopplen uppstår då systemet börjar självsvänga med någon av dess egenvinkelfrekvenser samt då vinkelfrekvensen ligger nära egenvinkelfrekvensen.</p>

Vid malmbrytning förflyttas malm långa sträckor med tåg. Malmbanan är en järnväg som går från Luleå till Narvik i Norge. Mellan Kiruna och Narvik fraktas det årligen ca 15 miljoner ton järnmalm. Tåget består av 2 lok med 52 vagnar där varje vagn kan väga upp till 100 ton. I kopplen mellan vissa vagnar uppstår sprickor som kan leda till brott så att tåget riskerar tappa vagnar. Syftet med det här arbetet är att titta på hur stora krafterna blir i kopplen mellan tågvagnarna. Tåget har i denna studie simulerats i Matlab i form av ett system bestående av massor, fjädrar och dämpare. Vad som är intressant att se är hur dessa krafter varierar när tåget accelererar samt bromsar in så att systemet sätts i svängning. Problemet löstes genom att tillföra en varierande kraft F(t)=F0sin(wt) på loket, vilket simulerar accelerations- samt inbromsnings-tillfällena. Då krafterna mellan vagnarna är större än dragkraften från loket (F0) finns det risk för brott i kopplen (fjädrarna). Detta kan medföra att tåget tappar vagnar. Därför är det önskvärt att studera vilka parametrar som påverkar krafternas storlek i kopplen. Matlab-programmeringen för att räkna ut krafterna mellan vagnarna är uppdelade i två filer, nämligen train_input.m och solver.m. I filen train_input förbereds inputdata för den ordinära differentialekvationslösaren i filen solver.m. De bägge filerna har varsin input-sektion där önskade parametrar måste specificeras innan Matlab-koden exekveras. Om man i Matlab-programmet till en början har ett lok och en vagn, så kan man studera hur den maximala kraften (Fmax) i kopplen påverkas genom att successivt koppla på en extra vagn. Krafterna i kopplen ökar inte proportionellt med ökande antalet vagnar, som man först spontant kan tro. Till en början ökar krafterna mellan dem men när antalet vagnar blir fler och fler så börjar kraftökningen att avta. Flera olika egensvängningar kan äga rum och beroende på vilket tidsintervall man vill studera får man olika värden på Fmax. Detta gör att man inte kan ange vid vilket antal vagnar som krafterna börjar avta. Då styvhetskonstanten är hög samt när deformationen av kopplet/fjädern mellan varje vagn är som störst uppstår stora krafter i kopplen. Styvhetsvärdet k påverkar även vagnarnas position relativt loket under körning. Fjädringen i kopplen minskar med ökande värde på styvhetsvärdet k och kopplen blir på så sätt stelare. Detta resulterar i att vagnarnas position relativt loket inte ändras lika mycket då kopplen görs stelare. När tågvagnarna lastas med malm ökar givetvis även vikten på hela ekipaget och får till följd att loket måste klara av att dra mer last. Kraften i kopplen ökar till följd av ökad massa på tåget. När tågvagnarna inte har någon last och därmed lägre vikt går tåget ryckigt, men när man lastar tåget får det en mjukare gång, frekvensen blir lägre. Dragkraften påverkar kraften i kopplen. Ju större dragkraft desto större kraft uppstår på kopplen. Stora krafter i kopplen uppstår då systemet börjar självsvänga med någon av dess egenvinkelfrekvenser samt då vinkelfrekvensen ligger nära egenvinkelfrekvensen.

Trafikverket har ansvaret för ett av Sveriges största infrastrukturprojekt, nämligen att ersätta det nuvarande signalsystemet längs landets järnvägar till ERTMS. Med bytet av signalsystemet kommer behovet av att byta ut 1 500 teknikhus. Syftet med arbetet är att genom en analys av kostnader för den nuvarande grundläggningsstandarden med U-betongplintar för teknikhus, försöka hitta billigare lösningar. Arbetet utförs främst genom en analys av alternativa material- och grundläggningstyper, men hänsyn tas även till tillverkning, installation, logistik, påverkande laster och geologi. Delmålet är att kunna sänka den nuvarande kostnaden för projektet och huvudmålet är att hitta en ny framtida standard för grundläggningen av Trafikverkets teknikhus. De vanligaste grundläggningstyperna för teknikhusen visade sig vara kryp- och plintgrunder, utav plåt respektive betong. I arbetet presenteras även markskruvar, som är en ny idé för teknikhusen. Slutsatsen av rapporten är att markskruvar är det billigaste och smidigaste grundläggningsvalet för teknikhus. Även plåtramar, som idag är ett mer vanligt förekommande alternativ för teknikhus, är billigare än den nuvarande standarden. Arbetets totala besparing för projektet är nära 34 miljoner kronor med markskruvar, och därför har delmålet uppnåtts. Huvudmålet om att hitta en ny standard kräver däremot framtida undersökningar av Trafikverket innan fastställning. En rekommendation för Trafikverket är att vidareundersöka priset för utländska leverantörers markskruvar och avgöra om installationen ska utföras på egen hand. För vidare studier rekommenderas en noggrann analys på transportkostnader för grundläggningar och hur stora kostnader de fribärande teknikhusen tillför. / Trafikverket is responsible for one of Sweden’s largest infrastructure project, namely replacing the current signal system along the countries railway to ERTMS. With the replacement of the signal system comes the need to replace 1 500 equipment shelters. The task is to analyze costs for the equipment shelter’s current foundation standard and try to find cheaper solutions. The work is mainly executed by analyzing alternative materials and foundations, but also manufacturing, installation, logistics, impacting loads and geology. One of the goals is to reduce the current costs of the project, and the main task is to find a new foundation standard that Trafikverket can use for future equipment shelters. The most common foundation types for equipment shelters turned out to be crawling spaces and plinth foundations out of sheet-metal and concrete. The report also presents ground screws, which is a new idea for equipment shelters. The report’s conclusion is that ground screws are the cheapest and most flexible foundation for equipment shelters. Even sheet-metal frames, which are a more common option today, proved to be a more economical choice than the current standard. The total saving turned out to be near 34 million SEK with ground screws and therefore one of the objectives has been achieved. The main goal of possibly finding a new standard, however, requires future investigations by Trafikverket before it can be determined possible. A recommendation to Trafikverket is to further investigate the price of foreign suppliers’ ground screws and determine if the installation is to be carried out on its own. For further studies, a detailed cost analysis of cantilevered houses and transports is recommended.

Denna uppsats utför en samhällsekonomisk analys av att investera i en utbyggnad till dubbelspår på den nästan 50 mil långa Malmbanan, med fokus på hur detta skulle påverka det svenska gruvbolaget LKAB:s verksamhet. Genom att använda kostnads-nyttoanalyser (CBA) och känslighetsanalyser, undersöks de ekonomiska fördelarna och kostnaderna av ett sådant projekt. Denna studie bidrar med en kompletterande synvinkel till Trafikverkets tidigare analyser genom att inkludera potentiella ökningar i exportintäkter och långsiktiga ekonomiska fördelar för den svenska ekonomin. I norra Sverige sker omfattande industriinvesteringar om ca 880 miljarder SEK och Malmbanan anses enligt flera aktörer spela en kritisk roll för den svenska ekonomiska utvecklingen. Undersökningen noterar den mängd aktörer som påverkas av investeringar i Malmbanan men väljer att enbart fokusera på LKAB:s påverkan av ett eventuellt dubbelspår. Analysen visar att en utbyggnad till dubbelspår ger betydande ekonomiska vinster för LKAB, vilket motiverar projektet trots de höga initiala investeringskostnaderna om 120 miljarder SEK. Huvudkalkylen visar på en nettolönsamhet på +213 miljarder för LKAB under 20 år med diskonteringsräntan 3.5% och +172 miljarder med diskonteringsräntan 6%. Projektet bidrar med flera positiva effekter som ej kvantifierats, som bland annat färre förseningar och urspårningar, utveckling i enlighet med de transportpolitiska målen och positiv påverkan för andra aktörer. Känslighetsanalyser som tar hänsyn till lägre export med förhöjda investeringskostnader visar på en netto lönsamhet på -93 miljarder SEK med positiva, ej kvantifierade, effekter.  Arbetet konkluderar att investeringen med stor sannolikhet bör genomföras men att vidare forskning behövs då denna studie inte kan garantera att en utbyggnad till dubbelspår är den bästa allokeringen av resurser.

Syftet med föreliggande doktorsavhandling i teknikhistoria är att öka kunskapen om varför, men framförallt hur och under vilka villkor den första elektrifieringen av en statsägd järnväg genomfördes i Sverige. Arbetet med Riksgränsbanans elektrifiering pågick 1908-1917 och var på många sätt ett unikt pionjärprojekt. Två stora tekniska system skulle där komma att sammankopplas med varandra; artonhundratalets mogna järnvägssystem med nittonhundratalets nya elkraftsystem. Riksgränsbanan, den omkring 130 km långa nordligaste delen av Malmbanan mellan Kiruna och Riksgränsen, var världens dittills nordligaste järnväg att elektrifieras och det subarktiska klimatet ställde stora krav på utförandet av tekniska komponenter. Den geografiska lokaliseringen innebar dessutom att de långa avstånden till beslutsfattare inom statsförvaltning och företag måste hanteras. Därutöver genomfördes projektet i en tidsperiod präglad av protektionism, nationalism och internationella konflikter, yttre faktorer som alla också påverkade projektets utformning och genomförande. Att det var Riksgränsbanan som blev den första statliga järnvägslinje att elektrifieras i Sverige berodde på att staten 1907 gått in som hälftenägare i gruvbolaget LKAB och att nya avtal fastställde en ökad brytning och transport av järnmalm, från 1,5 miljoner ton årligen 1908 till 3,85 miljoner ton 1918. Denna mängd kunde inte transporteras inom befintligt system med ångdrift utan omfattande investeringar, vilket innebar att en systemomvandling till elektrisk drift ansågs vara ett bättre alternativ. I maj 1910 beslutade riksdagen anslå 21,5 miljoner kr till projektet som skulle drivas av Järnvägsstyrelsens byrå för elektrisk drift i samverkan med företagen Siemens och ASEA. Kontraktsskrivningen ställde hårda krav på företagen gällande prestanda och utförande och Järnvägsstyrelsen kunde när som helst, senast två år efter övertagandet av driften av banan, besluta att upphäva kontraktet och kräva att företagen återställde anläggningen till ursprungligt skick.Det var en mängd tekniska subsystem och komponenter som skulle färdigställas och sättas samman för att det tekniska primärsystemet ”den elektrifierade Riksgränsbanan” skulle fungera. Speciellt färdigställandet av loken och isolatorerna till ledningssystemet omgärdades av problem som kom att försena projektets färdigställande. Problemen var både organisatoriska och tekniska till sin natur men kunde efterhand åtgärdas genom att det utarbetades bättre rutiner vid korrespondens och annan kontakt mellan aktörerna samt genom att det togs större hänsyn till lokala klimatologiska förhållanden i samband med teknikutveckling. I sin roll som byrådirektör för byrån för elektrisk drift skulle Ivan Öfverholm visa sig vara en stark representant för beställaren och han spelade en central roll för projektets genomförande. Öfverholm kan i detta sammanhang kategoriseras som en offentlig systembyggare som med fast hand styrde projektet. Ibland innebar detta att Öfverholm hamnade i direkt konflikt med företagens representanter men ofta fungerade han också som medlare i de konflikter som ideligen uppstod mellan Byråns och företagens lokala representanter vid anläggningen. Den tvååriga garantitiden inleddes den 1 oktober 1915 och i slutet av 1917 hade nästan samtliga kvarstående arbeten vid anläggningen fullföljts och SJ kunde ta över anläggningen. Slutomdömet om Riksgränsbanans elektrifiering var överlag positivt och 1919 beslutade riksdagen att elektrifiera resterande del av Malmbanan, vilket var genomfört från Narvik till Luleå sommaren 1923. Det banbrytande arbetet i den norrländska ödemarken med att elektrifiera Sveriges nordligaste järnväg var därmed avslutat. / <p>Godkänd; 2012; 20120221 (roiwik); DISPUTATION Ämnesområde: Teknikhistoria/History of Technology Opponent: Dr Mats Fridlund, Institutionen för filosofi, lingvistik och vetenskapsteori, Göteborgs universitet Ordförande: Biträdande professor Kristina Söderholm, Institutionen för ekonomi, teknik och samhälle, Luleå tekniska universitet Tid: Fredag den 20 april 2012, kl 10.15 Plats: A1547, Luleå tekniska universitet</p>