In this paper, a statistical method is developed to improve predictive maintenance on railway track. The problem tackled is being able to predict when the next maintenance event should take place to guarantee a certain track quality class. To solve the problem, The prediction is made using track measurement data exclusively, with no maintenance history to support the data analysis. The dataset consists of track measurements taken over eleven years and 170 kilometres on the Bothnia line in Northern Sweden. Different track degradation models and machine learning approaches are discussed and implemented. In the end, the tool developed was able to predict track degradation with an error within reasonable bounds of the typical maintenance limit. This will allow an operator to predict the recommended date for the next maintenance event at all locations using only historical track measurements as an input and little to no user intervention on the programme. / I denna uppsats utvecklas en statistisk metod för att förbättra förebyggande underhåll av järnvägsspår. Det problem som utreds är att kunna förutsäga när nästa underhållsarbete bör äga rum för att garantera en viss kvalitetsklass på spåret. För att lösa problemet användes endast spårmätningar utan någon underhållshistorik som stöd för dataanalysen. Data består av spårmätningar som utförts under elva år och 170 kilometer på Botniabanan i norra Sverige. Olika modeller för spårförsämring och metoder för maskininlärning diskuteras och implementeras. I slutändan så kunde det utvecklade verktyget förutsäga spårets nedbrytning med ett fel som låg inom rimliga gränser av den typiska underhållsgränsen. Sammanfattningsvis så kommer detta att göra det möjligt för en operatör att förutsäga det rekommenderade datumet för nästa underhållsarbete på alla platser med endast historiska spårmätningar som indata och med liten eller ingen användarintervention i programmet.

MAGnetic LEVitation Guidance System (MAGLEV) technology was commercially introduced relatively recently in the guided transport field. It is based on removing the wheels and rails of classic railway systems and supporting and guiding the train with magnets and magnetic forces instead. But, as for conventional railways, those trains need to fulfil dynamic requirements in order to make trains safe and comfortable. The dynamics of a train being mainly influenced by its suspensions characteristics, the magnetic forces generated in MAGLEV systems are of prime importance. Having a model of those systems allows to check the requirements of a certain design, and to consider the influence of different parameters on their fulfilment. This thesis leans on research work on MAGLEV vehicle modelling to model and implement magnetic levitation components in a quarter-car model in order to study the fulfilment of vehicle dynamics requirements. Specifically, the modelled vehicles are based on Electro- Magnetic Suspension (EMS) and Electro-Dynamic Suspension (EDS) (Inductrack) technologies, for which the modelling equations are analysed to study the magnetic force dependencies with physical and operational parameters. Finally, the dynamic requirements are checked in response to a set of track irregularities amplitudes, anda parametric study is carried out to verify the fulfilment of those requirements for other design cases. The results show that it is possible to model and implement simple MAGLEV MBS models for dynamic studies, although it is challenging to model and simulate specific MAGLEV components because of the lack of component specifications or experimental data on track irregularities. / MAGLEV-tekniken introducerades kommersiellt relativt nyligen inom området för marktransporter. Denbygger på att man tar bort hjul och räls från klassiska järnvägssystem och istället stöder och styr tåget med magneter och magnetiska krafter. Men precis som för konventionella järnvägar måste dessa tåg uppfylla dynamiska krav för att tågen ska vara säkra och bekväma. Eftersom ett tågs dynamik huvudsakligen påverkas av dess upphängningsegenskaper, är de magnetiska krafter som genereras i MAGLEVsystem av största betydelse. Genom att ha en modell av dessa system kan man kontrollera kraven för en viss konstruktion och överväga hur olika parametrar påverkar deras uppfyllande. Detta mastersarbete behandlar MAGLEV-fordonsmodellering för att implementera magnetiska levitationskomponenter i en kvartsfordonsmodell för att studera uppfyllandet av fordonsdynamiska krav. De modellerade fordonen är baserade på EMS- och EDS-teknik, för vilka modelleringsekvationerna analyseras för att studera den magnetiska kraftens beroende av fysiska och operativa parametrar. Slutligen kontrolleras de dynamiska kraven som svar på en uppsättning amplituder för ojämnheter i banan, och en parametrisk studie utförs för att verifiera uppfyllandet av dessa krav för andra konstruktionsfall. Resultaten visar att det är möjligt att modellera och implementera enkla MAGLEV MBS-modeller för dynamiska studier, även om det är en utmaning att göra det med specifika MAGLEV-komponenter på grund av bristen på komponentspecifikationer eller experimentella data om banojämnheter.

The focus of this thesis is to analyse the flight characteristics of the blended wingbody (BWB) unmanned aerial vehicle (UAV) Green Raven currently being developed by students at the Royal Institute of Technology (KTH) in Stockholm,Sweden. The purpose of evaluating a BWB aircraft is due to its potential increasein fuel efficiency and payload compared to conventional aircrafts which would enable more sustainable flights. The analysis is conducted in ANSYS Fluent 2020R2 where the goals are to extrapolate lift, drag and pitching moment coefficients,aerodynamic efficiency and evaluate stall patterns. The analysis is conducted with free stream velocities from 5 m/s to 40 m/s with5 m/s increments at angles of attack from −4◦ to stall plus 4◦. The result of thisthesis is that an analysis have not been able to be conducted due to a lack ofcomputational power. Thusly, the conclusion to this thesis is that to be able toperform a complete analysis of the Green Raven, a more powerful computer needsto be used.

In this thesis, a Model Predictive Control (MPC) based re-planning and control system is proposed. The MPC re-planner will generate a collision-free path for the controlled vehicle when obstacles are detected, and the controller will make the vehicle move along the reference or re-planned path by adjusting its velocity and steering angle. The MPC re-planner and controller are built based on different vehicle dynamic models, i.e., the bicycle model and point-mass model, respectively. Simulation results show that the trajectory tracking performance when the velocity and steering are controlled simultaneously are better than using steering MPC alone. Then the effects on computational time of two critical parameters, prediction horizon and control horizon, are studied to find reasonable horizons that can enable real-time control. The robustness of the obstacle avoidance function is tested using obstacles with increasing sizes and the results show that the controlled vehicle is able to avoid a 6 m obstacle so that it can overtake other car-like vehicles in the driving process. Finally, a closed-loop one-lane road with some moving vehicles is built as a test scenario for the MPC-based re-planning and control system. According to the results, the controlled vehicle can successfully follow the centerline of the road and overtake other vehicles. / I detta examensarbete föreslås ett fordonsreglersystem baserat på modellprediktiv reglering (MPC) med en omplaneringsfunktion. Det MPC-baserade omplaneringssystemet ska hitta en kollisionsfri väg åt det reglerade fordonet när hinder upptäcks på vägen och hastighet samt styrvinkel anpassas med hjälp av reglersystemet så att fordonet kan köra längs referensvägen eller den nya vägen efter omplaneringen. Det MPC-baserade fordonsregler- och omplaneringssystemet är uppbyggt baserat på olika fordonsdynamiska modeller, cykelmodellen och en punktmassemodell. Simuleringsresultaten visar att prestandan för trajektorieföljningen är avsevärt bättre i fallet då både fordonshastighet och styrvinkel regleras jämfört med att enbart reglera styrvinkeln. Därefter studerades vilken inverkan två kritiska parametrar, förutsägelsehorisont och reglerhorisont, har på simuleringstiden för att hitta rimliga horisonter som kan möjliggöra realtidsreglering. Omplaneringsfunktionens robusthet utvärderades med hjälp av olika hinder med ökande storlekar. Resultaten visar att det reglerade fordonet har förmåga att undvika hinder upp till sex meters storlek, vilket betyder att fordonet kan passera andra billiknande fordon under körning. Slutligen, för att utvärdera det MPC-baserade regler- och omplaneringssystemet skapas ett testscenario där fordonet kör på en enfilig väg och där det finns andra fordon i rörelse samtidigt. Enligt simuleringsresultaten så kan det reglerade fordonet följa vägens mittlinje samt köra om de andra fordonen som färdas på samma väg.

An embedded model predictive controller for velocity control of trucks is developed and tested. By using a simple model of a heavy duty vehicle and knowledge about the slope of the road ahead, the fuel consumption while traveling near a set speed is diminished by almost 1% on an example road compared to a rule based speed control system. The problem is formulated as a look-ahead optimization problem were fuel consumption and total trip time have to be minimized. To find the optimal solution dynamic programming is used, and the whole code is designed to run on a Scania gearbox ECU in parallel with all the current software. Simulations were executed in a Simulink environment, and two test rides were performed on the E4 motorway. / En algoritm för hastighetsstyrning baserad på modell-prediktiv reglering har utvecklats och testats på befintlig styrsystem i ett Scania lastbil. Genom att använda en enkel modell av fordonet och kunskap om lutningen på vägen framför den kunde man sänka bränsleförbrukningen med nästan 1% i vissa sträckor, jämfört med en regelbaserad farthållare. Problemet är formulerat som en optimerings-problem där bränsleförbrukning och total restid måste minimeras. För att hitta den optimala lösningen användes dynamisk programmering och hela koden är skriven så att den kan exekveras på en Scania styrenehet. Koden är kan köras parallellt med den mjukvara som är installerad på styrenheten. Simuleringar utfördes i en miljö utvecklad i Simulink. Två test-körningar på E4 motorvägen utfördes.

This thesis project is a comprehensive practice to improve a research concept vehicle in both hardware and software aspects. The hardware of the friction brake system is improved to have higher stability and accuracy. The brake force distribution function is implemented to optimize the brake control system. A fault tolerant function based on the Pseudo-inverse control allocation strategy is designed, implemented, and tested to compensate for sudden fault in wheels when driving. / Detta examensarbete är ett omfattande arbete att förbättra ett forskningsfordon som heter Research Concept Vehicle (RCV) gällande både hårdvara och mjukvara. Hårdvaran i bromssystemet har förbättrats för bättre stabilitet och noggranhet. Bromskraftsfördelningsfuktionen har implementerats för att optimera bromssystemets reglering. En feltolerant funktion baserad på pseudo-invers reglering har också implementerats och testats för att kunna kompensera plötsliga felfall i hjul under körning.

To be able to predict the sound pressure level emitted by a exhaust system one must be able to describe the source. The source in the form of an engine can linearly be described as a source strength and a source impedance. An IC-engine can acoustically have a non-linear part meaning that the source characteristics have a dependency on the load. The first part of this work investigates through simulation's in GT-Power how these characteristics are affected by the load connected to the source. The Second part of the work combines the source characteristics with simulations of a muffler and compares to different methods of getting the pressure at the outlet of the exhaust. The first method is direct simulation of the muffler in COMSOL Multiphysics and the second is a transfer matrix based calculation. How sensitive the results at the outlet are to changes in the source impedance is also tested. It is concluded that using five loads for the multiload method in the form of five different lengths on the pipe connecting the engine and muffler works when the pipe have the same length as would be seen in reality. Furthermore, the pipe lengths should have a small range, 100 mm between largest and smallest pipe length giving good results. The source characteristics were at least above 1000 RPM stable enough as to not significantly change the sound pressure level at the outlet. / För att kunna modellera ljudtrycket som avges från ett avgassystem behöver man kunna beskriva källan. Källan i form av en bränslemotor kan linjärt beskrivas som en källstyrka och en källimpedans. En bränslemotor kan dock ha en akustisk ickelinjär del vilket medför att källan kan vara beroende utav vilken last i form av ljuddämpare den är kopplad till. Första delen av detta arbete undersöker genom motorsimuleringar i GT-Power hur lasten påverkar källkarakteristiken. Den andra delen av arbetet kombinerar källkarakteristiken med simuleringar av ljuddämparen och jämför olika metoder för att få ljudtrycket vid utloppet av avgassystemet. Den första metoden för detta är direkt simulering av ljuddämparen i COMSOL Multiphysics där källkarakteristiken inkluderas och den andra metoden är transfermatris baserad. Det testas också hur känsligt ljudtrycket vid utloppet av ljuddämparen är för variationer i impedansen. För källkarakteristiken används fem laster per uträkning och slutsatsen dras att lasten i form av röret mellan motor och ljuddämpare samt ljuddämparen bör vara så lik som möjligt det riktiga systemet. Utöver det dras slutsatsen att en liten variation i det kopplande rörets längd ger bättre resultat och att en variation mellan största och minsta röret på 100 mm ger bra resultat. Till sist dras slutsatsen att för varvtal över 1000 RPM är källkarakteristiken tillräckligt stabil för att ge stabila resultat vid utloppet av ljuddämparen, medans under 1000 RPM kan det vara stabilt nog men här är validering viktigare.

This work aims to investigate if it is realistic to use acoustic particle separation techniques for separating heavy-metals from pump-dredged seabed sediments on a large scale. A premise for the project has been that the material should undergo hydrothermal carbonization (HTC) before acoustic treatment. A number of scientific articles have been studied to understand where the frontier is regarding manipulating small particles in fluids using high frequency sound (ultrasound). Discussion has been held with experts on ultrasound, HTC and chemical analyses. In Conclusion, the feasibility of removal of heavy-metals from HTC-treated material using ultrasound have been evaluated based on theoretical possibilities, comparisons to a selection of similar studies, and on some measured properties of the material. Prerequisites for practical experiments, that would prove or disprove this feasibility, have been explored. The possibility to scale up the process has been discussed. / Detta arbete söker svar på om det är realistiskt att använda akustiska metoder för att i stor skala sortera ut tungmetaller från pump-muddrat sjöbottensediment. Utgångspunkten har varit att materialet ska genomgå hydrotermisk karbonisering (HTC) innan akustisk behandling. Ett antal vetenskapliga rapporter har studerats för att kunna förstå var forskningsfronten är, gällande att manipulera små partiklar i vätska med hjälp av högfrekvent ljud (ultraljud). Diskussion har hållits med experter på ultraljud, HTC och kemisk analys.  Avslutningsvis har möjligheten att avlägsna tungmetaller ifrån HTC-behandlat material med hjälp av ultraljud evaluerats, baserat på teoretiska möjligheter, jämförelser med ett urval av liknande studier, och begränsade mätningar av egenskaper hos materialet. Förutsättningarna för praktiska experiment, som skulle kunna bevisa eller motbevisa denna möjlighet, har utforskats. Möjligheten att skala upp processen har diskuterats.

A multi-body simulation study was undertaken to investigate the running behavior of a rail grinder vehicle with newly developed Ganz bogies. The main purpose of the simulations was to forecast and support the vehicle acceptance tests and support the ongoing development. A multi-body model was built in Simpack and the most critical force elements were isolated and validated by tests. Derailment safety was assessed based on both European and Australian standards. The vehicle's running stability was carried out for both standard (1435mm) and broad gauge (1676mm) versions. Vehicle sway characteristics were determined through the calculation of flexibility coefficient both numerically and analytically. A parametric study for primary vertical damper was undertaken to assess the empirically selected dampers and optimize the performance. The results show that the damping coefficient can be greatly reduced while maintaining acceptable running behavior, thus the lifetime of dampers can be increased. Based on stability investigations, yaw damper installation is not necessary, though the bracketry for the possibility of later installation will remain on the prototype bogie. / En flerkroppssimulering genomfördes med hjälp av Simpack med syfte att undersöka gångegenskaperna hos ett järnvägsslipfordon, med boggi som nyligen utvecklats av Ganz. Huvudsyftet bakom simuleringarna var att förutspå - och underlätta godkännandet av fordonets acceptanskrav samt underlätta pågående utveckling.  En flerkroppsmodell konstruerades och de mest kritiska kraftbärande elementen undersöktes - och verifierades separat med hjälp av tester. Säkerhetsaspekterna kring urspårning undersöktes utifrån både europeiska och australiska standarder. Fordonets gångstabilitet bedömdes med både standard - samt bred spårviddsvarianter. Fordonets svängningsegenskaper bestämdes genom att genomföra beräkningar av flexibilitetskonstanten både numeriskt och analytiskt.  En parameterstudie genomfördes för fordonets primära vertikala dämpare med avsikt att evaluera empiriskt valda dämpare samt optimera prestanda. Resultaten visar att dämpningskoefficienten avsevärt kan minskas samtidigt som acceptabel rullningsförmåga behålls, vilket därmed förlänger dämparens livstid. Installation av girdämpare är inte nödvändigt, baserat på stabilitetsundersökningar, dock behålls fästen på boggi-prototypen för att möjliggöra framtida monteringar av sådana element.

A road can be considered as a noise source based on its traffic density. Intuition says, a road, with closely spaced vehicles, can be classified as a line source and for sparsely spaced vehicles, a collection of point sources. This study deals with the classification of a stretch of highway into either a line source or a collection of point sources based on the sound pressure measured by 7 microphones placed at certain distances from the highway and on the law of attenuation applicable. The results indicate a strong dependence of source classification with the traffic density. / En väg kan betraktas som en bullerkälla baserat på dess trafikintensitet. Intuitivt bör en väg med hög trafikintensitet klassificeras som en linjekälla och för få fordon en samling punktkällor. Denna studie handlar om klassificeringen av en motorvägssträcka till antingen en linjekälla eller en samling punktkällor baserat på ljudtrycket uppmätt med sju mikrofoner placerade på varierande avstånd från motorvägen. Resultaten visar att källklassificeringen är beroende av trafiktätheten och av avståndet till vägen.