Wear condition modelling is a research topic which lately has increased in popularitydue to its significance to the railway industry. Large sums are spent on maintenanceof the network every year, which has generated a demand for understanding and predictingwear mechanisms in a multitude of components within both railway vehiclesand infrastructure. To acquire this knowledge, using a simulation software to predictwear and maintenance needs, is a cheap and dependable option. This thesis sets outto create a wear modelling software for the catenary-pantograph interaction, which intheory could enlighten railway operators of the condition of their infrastructure. This research contains an extensive literature review on the subject of wear modelling,analysing different strategies and theories of the wear mechanism and desired modelproperties. Thereafter, an attempt to recreate a model for a representative Swedishcase was conducted; implementing parameters of a typical Swedish rail vehicle to awear rate formula, recreating a passage of a pantograph sliding along the catenary.The output was a wear rate as a function of time, a determination of life expectancyfor the infrastructure and a worn profile of the catenary wire after one year of operation. The model, named AWEAR, was deemed functional for determining wear mechanismtendencies and behaviour for a few cases of alternating parameters. However, sinceno validation could be performed due to a lack of resources, the validity of the outputvalues could not be confirmed - thus leaving calibration of the model to future work.In conclusion, AWEAR needs to be calibrated for future research but does contain amultitude of enhancement opportunities proposed in this thesis. While not completelyfunctional, the software was deemed a useful foundation for future projects and mightresult in a product that aids operators maintaining their infrastructure.Keywords: Wear modelling, catenary pantograph interaction, mechanism, / Slitagemodellering är ett forskningsområde som den senaste tiden har ökat i popularitetpå grund av dess betydelse till järnvägsindustrin. Stora summor spenderas på underhållav nätverket varje år, vilket har genererat en efterfågan på att förstå och förutspåslitage i en mängd olika komponenter inom både spårfordon och infrastruktur.För att uppnå vetskapen, är att använda simulering till att förutspå slitage och underhållsbehov, ett billigt och tillitsfullt alternativ. Detta arbete söker att skapa ett slitagemodelleringsprogram för interaktionen mellan pantograf och kontaktledning, vilket iteorin skulle kunna upplysa järnvägsoperatörer om skicket på deras infrastruktur. Denna forskning innehåller en genomgående litteraturstudie inom ämnet slitagemodellering, där det olika strategier och teorier analyseras om slitagemekanism och önskade modellegenskaper. Därefter görs ett försök på att återskapa en modell för ettrepresentativt svenskt fall; där parametrar för svenska järnvägsfordon och svensk infrastruktur implementeras i en ekvaktion för att simulera en passage av en pantografglidandes längst med en kontaktledning. Resultatet var en slitagenivå som funktionav tiden, ett fastställande av förväntad livslängd på infrastrukturen och en modelleradprofil av kontaktledningen efter ett år i tjänst. Modellen, döpt till AWEAR, ansågs funktionabel till att identifiera tendenser inomslitagemekanism och beteende för ett fåtal fall av alternerande parametrar. Då ingenjämförelse med resultat och data från riktiga scenarion genomfördes på grund utav enbrist på resurser, kunde resultaten från modellen inte bekräftas och därmed lämnadeskalibreringen åt framtida arbete. Sammanfattningsvis behöver AWEAR kalibrerasför framtida forskning men innehåller därtill en mängd olika förbättringsmöjligheterföreslagna i denna rapport. Även om modellen hitills inte är fullkomligt funktionabel,kan den skapade mjukvaran anses vara nyttigt grundmaterial för framtida projekt. Islutändan kan detta därmed

Energi är en resurs som måste användas effektiv för att undvika onödig negativ miljöpåverkan och utgifter. Återmatning från nedåtgående malmtåg till uppåtgående malmtåg leder till en effektivisering i energiutnyttjande. Beräkningen av den återmatade energin utgår ifrån tågets lägesenergi och förlusterna från räls, lutning, vind och kurvor. Totalt kan återmatning av energi ge en besparing på 20 % för enkelspår och 20 % respektive 21 % för dubbelspår. Dubbelspår kan ha mer trafik än enkelspår men förhållandet mellan konsumerad och återmatad energi är i princip den samma. Återmatning av energi minskar järnvägens negativa påverkan på miljön. Företagens utgifter minskas med denna besparing då mindre energi behövs köpas in utifrån. / Energy is a limited recourse and the use of energy has to be as effective as possible to avoid harmful effects on the environment and to cut spending. Reusing the energy the ore train uses to climb the mountains of northern Sweden through regenerative breaking leads to a more effective use of energy. Calculation of energy uses the trains’ stored energy and the losses during its journey along Malmbanan. This results in a total power save of 20 % for single track and between 20 % and 21 % for double track. Traffic on double track can increase but the relationship between regenerated and consumed energy will be the same. Regenerating energy on the railway reduces today’s negative impact on the environment and leads to savings in energy cost for the company.

På den svenska järnvägen används två olika återledningssystem på kontaktledningen, autotransformatorsystem och boostertransformatorsystem. De flesta sträckor i Sverige har idag boostertransformatorsystem. I takt med utvecklingen av järnvägen så ställs det andra krav på banorna, till exempel införandet av höghastighetståg. Problemformuleringen blev således frågan om vilket system som föredras vid upprustning eller nybyggnad av järnvägen. Beräkningar på överföringsförmåga beroende på spänningshållningen i systemen samt en modell för en livscykelkostnadsanalys gav svaren på hur skillnaden ser ut i dessa system från ett tekniskt och ekonomiskt perspektiv. Resultaten visar att båda systemen fungerar på den svenska järnvägen. Beroende på hur trafiken, banutformningen samt kostnaderna för ett enskilt system ser ut kan båda systemen användas. Resultatet visar också att vid låg trafiktäthet har AT-systemet större energiförluster än ett BT-system. Vid hög trafiktäthet har ett BT-system större energiförluster än ett AT-system. Resultaten visar också att autotransformator-systemet har en bättre överföringsförmåga av effekt men är dyrt. Boostertransformatorsystemet å andra sidan har en sämre överföringsförmåga av effekt men är billigare. / On the Swedish railway, two different return systems are used on the overhead line, autotransformer systems and booster transformer systems. Most routes in Sweden today have booster transformer systems. In step with the development of the railway, other requirements are placed on the lines, for example the introduction of high-speed trains. The problem formulation thus became the question of which system is preferred for upgrading or new construction of the railway. Calculations of transmission capacity depending on the voltage control in the systems and a model for a life cycle cost analysis gave the answers to what the difference looks like in these systems from a technical and economic perspective. The results show that both systems work on the Swedish railway. Depending on the traffic, track design and costs of an individual system, both systems can be used. The results also show that at low traffic density, the AT system has greater energy losses than a BT system. At high traffic density, a BT system has greater energy losses than an AT system. The results show that the autotransformer system has a better transmission capacity of power but is expensive. The booster transformer system, on the other hand, has a poorer transmission capacity of power but is cheaper.

The thesis work was carried out within the Swedish Transport Agency's ERTMSproject to assist in deciding on the power supply of the facilities along the railways related to the project. This work applies to areas such as the implementation of the new rectifier, the Rectiverter, and power supply design with focus on redundancy and the overall electricity quality. The work was carried out by processing data from one week's power quality measurement at one of the signal plants where there was an installed Rectiverter. The results were set against current standards and causes of events discussed. The work indicates that the tested facility where power quality was measured meets the applicable standards. However, measures can be made to increase the efficiency of the facility, concerning both redundancy and direct power losses. This refers to the choice of power supply at facilities around the country and the conversion of AC to DC before the UPS and DC to AC-voltage after UPS to the Rectiverter. In chapter one terminology and abbreviations are listed. Chapter two contains an introduction to the report where background, purpose and objectives are formulated. Theory of power quality concepts, data processing, prevailing standards and information about the facilities of the Swedish Transport Administration can be found under chapter three. In chapter four, the methodology used for the power quality measurement and how it was carried out is presented. This includes the collection of sources, used equipment, practical set-up and used method for analysis. In chapter five, the results from the measurement are presented, which are then discussed further in the discussion (chapter six). The report is then summarized with conclusions and suggestions for further work in chapters seven and eight.