Vaihtoveturin voimansiirtoratkaisut
Pitkänen, Akseli (2020)
2020
Konetekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Mechanical Engineering
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-11-18
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202011178050
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202011178050
Tiivistelmä
Tämän diplomityön tarkoituksena oli kehittää ja tutkia uusia konsepteja vaihtoveturin voimalinjan toteuttamiseksi. Vaihtoveturit ovat tavallisia vetureita kevyempi ja halvempi ratkaisu tehdasalueella tai ratapihalla tehtävään vaihtotyöhön. Tyypillisesti vaihtoveturit toimivat dieselmoottorilla, sillä ratapihojen useiden rinnakkaisten raiteiden sähköistys ei yleensä ole kannattavaa.
Työssä käytetään esimerkkiveturina Teräspyörän valmistamaa OTSO-robot tuoteperhettä, jotka ovat toimineet tähän saakka dieselmoottorilla ja hydrostaattisella voimansiirrolla. Tutkimus etenee systeemisuunnittelun V-mallin ensimmäisten vaiheiden mukaisesti systeemin analysoinnista korkean tason suunnitteluun. Prosessia voidaan myöhemmin jatkaa V-mallin mukaisesti asiakastarpeen mukaan. Tutkimus aloitettiin perehtymällä vaihtovetureilla tehtävään työhön sekä rautatieympäristön ominaisuuksiin. Tämän jälkeen tutkittiin yleisiä vetureissa käytettyjä voimalinjaratkaisuja sekä tyypillisiä veturin rakenneratkaisuja. Arkkitehtuuri oli OTSO-robot malliston osalta jo olemassa, joten riitti tarkastella malliston rakenneratkaisuja. Viimeisen vaiheen tutkimuksessa työ jaettiin kahteen osaan, energianlähteisiin sekä voimansiirtoon.
Energianlähteillä tarkoitetaan erilaisia tapoja tuottaa energiaa veturille tai varastoida energiaa veturin kyytiin. Energianlähteiden osalta tutkimus saatettiin tasolle, jolla voidaan esitellä asiakkaalle vaihtoehtoisia energianlähteitä. Voimansiirto tässä tarkoittaa energian siirtämistä energianlähteeltä akselille. Voimansiirtoon pyrittiin löytämään yksi ratkaisu, jonka avulla olisi helppo toteuttaa eri energianlähdevaihtoehdot olemassa olevan veturimalliston pohjalle. Tutkimuksen tuloksena on luotu alustavat konseptit eri energianlähderatkaisuille sekä tutkittu näiden hyötyjä ja haittoja vaihtoveturissa. Voimansiirron osalta löydettiin ratkaisu, joka sopii helposti vanhaan runkoon ja sopii yhteen kaikkien työssä esiteltyjen energianlähteiden kanssa.
Työssä käytetään esimerkkiveturina Teräspyörän valmistamaa OTSO-robot tuoteperhettä, jotka ovat toimineet tähän saakka dieselmoottorilla ja hydrostaattisella voimansiirrolla. Tutkimus etenee systeemisuunnittelun V-mallin ensimmäisten vaiheiden mukaisesti systeemin analysoinnista korkean tason suunnitteluun. Prosessia voidaan myöhemmin jatkaa V-mallin mukaisesti asiakastarpeen mukaan. Tutkimus aloitettiin perehtymällä vaihtovetureilla tehtävään työhön sekä rautatieympäristön ominaisuuksiin. Tämän jälkeen tutkittiin yleisiä vetureissa käytettyjä voimalinjaratkaisuja sekä tyypillisiä veturin rakenneratkaisuja. Arkkitehtuuri oli OTSO-robot malliston osalta jo olemassa, joten riitti tarkastella malliston rakenneratkaisuja. Viimeisen vaiheen tutkimuksessa työ jaettiin kahteen osaan, energianlähteisiin sekä voimansiirtoon.
Energianlähteillä tarkoitetaan erilaisia tapoja tuottaa energiaa veturille tai varastoida energiaa veturin kyytiin. Energianlähteiden osalta tutkimus saatettiin tasolle, jolla voidaan esitellä asiakkaalle vaihtoehtoisia energianlähteitä. Voimansiirto tässä tarkoittaa energian siirtämistä energianlähteeltä akselille. Voimansiirtoon pyrittiin löytämään yksi ratkaisu, jonka avulla olisi helppo toteuttaa eri energianlähdevaihtoehdot olemassa olevan veturimalliston pohjalle. Tutkimuksen tuloksena on luotu alustavat konseptit eri energianlähderatkaisuille sekä tutkittu näiden hyötyjä ja haittoja vaihtoveturissa. Voimansiirron osalta löydettiin ratkaisu, joka sopii helposti vanhaan runkoon ja sopii yhteen kaikkien työssä esiteltyjen energianlähteiden kanssa.