Kraftig laser rydder togskinner for nedfaldne blade

Hollandske tog skal med laser brænde sig vej gennem efterårets løvfald på landets jernbaneskinner, så de undgår forsinkelser på grund af de ekstremt glatte forhold, som de nedfaldne blade skaber. Det skriver New Scientist.

I første omgang er der tale om et forsøg, som de hollandske jernbaner satte i værk i november, da løvfaldet endnu var på sit højeste. Foran togenes hjul er monteret nedadvendte lasere, som får resterne af blade på skinnerne til at fordampe. Varmen fra laserne tørrer samtidig skinnerne, hvilket forhindrer nye blade i at hobe sig op lige med det samme.

Læs også: Løvfald: IC4 må igen sænke farten til 140 km/t

Hvert år skaber løvfaldet store forsinkelser, fordi bladene danner en hinde på skinnerne, som gør dem ekstremt glatte. Togenes bremseevne nedsættes, og tophastigheden må sænkes. Laget af blade bevirker også, at der ikke altid er kontakt mellem skinner og tog, og så virker signalsystemet ikke.

Herhjemme opererer DSB og Banedanmark med løvfaldsperiode fra 1. oktober til 30. november, hvor de såkaldte løvfaldstroljer opererer i døgndrift med at højtrykspule bladene bort fra skinnerne.

Siden 2012 har de danske IC4-tog kørt med nedsat hastighed på 140 km/h i perioden, fordi DSB ikke har kunnet bevise, at togene kan bremse tilfredsstillende på de glatte skinner.

I Holland, der er koblet på det europæiske højhastighedsnet, er farten flere steder på 250 km/h, og derfor har der været ekstra fokus på problemet.

Læs også: DSB's IC4-optur: Næste måned kan vi køre med tre sammenkoblede togsæt

Ideen med at anvende laser er ikke ny, faktisk er den tilbage fra 1999, men de hollandske jernbaner har besluttet at give det endnu et forsøg.

Dengang var problemet, at laseren, der kunne zappe 25.000 gange i sekundet med en temperatur på 5.000 grader celsius, ikke kunne fokuseres på skinnerne, når toget vibrerede. Denne gang er systemet udviklet, så laseren slår fra, når vibrationerne får den ud af fokus.

Ifølge Laserthor, der står bag systemet både nu og dengang, skader laseren ikke skinnerne, fordi bølgelængden på 1.064 nanometer betyder, at strålerne bliver absorberet af blade og andet organisk materiale. Ikke metal.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Ved hvilken hastighed virder det?

Hvis hastigheden skal nedsættes for systemet virker, er vi jo lige vidt.

  • 0
  • 0

Det kan være der er andre læsere (eller en dybdeborende journalist) der kan svare på nogle af følgende spørgsmål:

Jeg går ud fra der er tale om en halvleder laser, eller mange af disse?

At laseren rammer 25000 gange i sekundet virker lidt mærkeligt. Ved 50 m/s er der 2 mm mellem hvert punkt. Ville det ikke være smartere at have en kontinuert rydning af løv i stedet for punktvis? Typisk gør rystelser det svært at holde laseren i et regime hvor den pulser, medmindre der er tale om gain switching. Da det i sig selv ikke giver nogle gevinster, andet end en lavere gennemsnitlig effekt, hvorfor ville man så vælge en pulset løsning over en kontinuert? Derudover er det lidt ligemeget hvor meget effekt der bliver afsat i metallet hvis det var en kontinuert laser, da metallet har en meget højere varmekapacitet pga større volumen (hele tværsnittet af skinnen) end en mikrofilm af løv. Skinnen bliver måske beskadiget i toppen hvis den er varm når et tog kommer forbi?

Hvad er effekten af en sådan laser? Hvor meget energi skal til skinnerne for at fjerne løv?

Hvor store rystelser er der tale om?

Hvad er problemet i af laseren rammer ved siden af skinnerne i kort tid af gangen?

  • 1
  • 1

Hvis man kigger her, så ser det ud til, at systemet ikke skal monteres på de enkelte tog, men på en form for dedikeret maskineri.

Som jeg læser artiklen, så har hver behandling også en forebyggende effekt - for en tid. Så måske kan man nøjes med en enkelt behandling i døgnet.

  • 2
  • 1

Så der er tale om en Q-switched Nd:YAG. Hvorfor er dette mere sikkert end en CW laser?

Lyder besværligt at have en vogn dedikeret til det, når man fx kan gøre som

http://tinyurl.com/nfv9rch

og få det samme i en pakke der kan sidde på almindelige tog.

Laseren behøver i princippet ikke aktivere før toget bremser.

  • 1
  • 1

Kunne en svejseflamme eller en blæselampe ikke gøre arbejdet? Af og til virker det som om en bestemt løsning vælges bare fordi den er ny, smart og teknisk avanceret.

  • 2
  • 2

Skov brand, eller anden form for brand, forårsaget af "afbrænding" af blade, hvad enten det er med laser, flamme eller andet der sætter fut i bladene.

Man sætter da også bare et sprinkler anlæg på toget.

Mon blade blæser ind under tog, imens det køre og imens det holder stille. Blade der "undgår" at blive futtet af.

Nårh nej, - som der skrives i artiklen, så fordamper blade. De brænder ikke.

facepalm

  • 1
  • 2

Nu er det jo ikke blade i almindelighed, der er problemet i denne sammenhæng.

Problemet eksisterer faktisk kun i forhold til de af bladene, som lægger sig ovenpå skinnerne og som insisterer på, at det er deres rette plads.

Jeg husker tydeligt Gulblad Egs sidste ord: Driv kun jernbane i nåleområderne, eller driv den ordentligt!

  • 1
  • 1

ikke bare læser denne artikel og dens henvisning til originalen, men også læser denne, så vil man kunne se, at nedkørt løv kan give en tefflonaktig overflade.

Og dén fjernes vel ikke ved bare at skylle skinnerne, eller blæse på skinnerne - eller er der noget jeg har overset?

  • 2
  • 1

5000 grader C svarer til solens overflade i ren varme. Laseren er yders nøjagtig, og rammer kun en begrænset overflade og med en bølgelængde så nøjagtig at kun løvet optager den.

Så nej, der er ingen fare for skovbrande eller lignende, da løvet som der rigtigt nok står fordamper, og ikke brænder. Det er basalt fysik B stof...

  • 2
  • 1

@Jeg husker tydeligt Gulblad Egs sidste ord: Driv kun jernbane i nåleområderne, eller driv den ordentligt! Jeg er helt enig, og så kan man udvide det koncept til at gælde eutrofiske søer og vandløb, hvor blade stopper eller nedsætter gennemløbshastigheden, og iøvrigt bidrager med overgødskning. Nåletræsområder virker tilmed som snehegn, og eftersom grantoppe er ret bløde kan man fortsætte kørslen selvom mindre træer ligger på skinnerne - naturligvis med nedsat hastighed. Jeg synes man burde komme med en analyse af hvor bladene er et problem, og hvor stor en indsats det ville kræve at fjerne/bytte de træer som giver problemet. Muligvis er det bare kortere strækninger set i den store helhed bortset fra regulære løvskovsområder.

  • 0
  • 0

Jeg så det for et par år siden på National Geographic men kan ikke huske i hvilket land.

Man oplyste at det var for at fjerne hårdtkørte belægninger efter bladene som sad hårdt fast og virkede som teflon, og naturligvis efter at løvfaldet havde toppet. Det gik også langsomt, vel nærmest som når de sliber.

  • 0
  • 0

Der er meget stor forskel på hvordan forskellige træer/buskes blade opfører sig når de visner, og hvis man har en have med både bøgeblade og ahornblade vil man se en en meget stor forskel på hvordan de lægger sig på græsplænen. Bøgeblade er kun glatte ved frost mens ahorn altid er glatte. Det er muligvis ikke en ingeniøropgave at finde ud af hvilke blade som giver denne ekstremt glatte belægning på skinnerne som vi snakker om, men det høre stadigvæk med til problematikken.

  • 0
  • 0

In the United Kingdom, a number of rail companies change their timings and publish special "leaf fall timetables".[13][14]

The cryptic nature of rail company explanations for slippery rail and related phenomena made the phrase "leaves on the line" a standing joke,[4] and, along with variants such as "the wrong type of snow", is seen by members of the public who do not understand the problem as an excuse for poor service.[15][16]

Particularly problematic local trees include the sycamore, lime, sweet and horse chestnut, ash, and poplar, which regrow or coppice after cutting back, and have large, flat leaves, which stick to the line and cause severe slippery rail.[4] Other types of tree that cause problems are quick-growing, pioneering trees, or those producing a substantial amount of leaves. Poplars are particularly troubling because they tend to shed limbs.[17] Fra google "slippery rail"

Der er faktisk forskel på visne blade.

  • 1
  • 1

måske blir resultatet at at visse træer og buske ikke må gro indenfor en vis afstand af en jernbane. Det er vel ikke noget helt nyt i danmarkshisorien. Så vidt jeg ved må man ikke ha berberis i visse områder fordi de er værter for en skadelig svamp.

  • 0
  • 0

Ifølge Laserthor, der står bag systemet både nu og dengang, skader laseren ikke skinnerne, fordi bølgelængden på 1064 nanometer betyder, at de strålerne bliver absorberet af blade og andet organisk materiale. Ikke metal.

Det er noget værre vrøvl. Sjovt nok udsender ytterbiumdoterede fiberlasere lys med en bølgelængde på netop 1064 nm, og de bruges dagligt af metalindustrien til at skære i jern, rustfri stål, aluminium, kobber og messing !

Det afgørende for ikke at ødelægge skinnerne må være strålehovedets udforming og doseringen af strålen.

De 5000 grader i strålen lyder som noget, der kommer fra Georg Gearløs, for den høje temperatur opstår jo først i "emnet", når energien i laserstrålen focuseres mod det og energien absorberes.

  • 1
  • 0

"emnet" er jo netop den uønskede belægning på skinnerne.

De 5000 grader findes naturligvis ikke i strålen, men opstår når strålen finder noget at "kigge på".

Men det er da et problem, at de 25 kHz ikke beskrives nærmere mht pwm, altså effektiviteten.

  • 0
  • 0

Så nu skal folk rende rundt med beskyttelsesbriller når de skal med toget. Det lyder jo meget flot at laser lyset ikke bliver absoberet af skinnerne, men det betyder så det bliver reflekteret.

Man kunne ikke have valgt en laser på over 1500nm, sådan at laserlyset ikke trænger igennem øjet og iøvrigt meget mere effektivt bliver absoberet af vand/organiske stoffer?

  • 2
  • 0

Det afgørende for ikke at ødelægge skinnerne må være strålehovedets udforming og doseringen af strålen.

Det kan man jo regne på.

Overslag:

Skinnen er 5 cm bred og toget kører 50 m/s (180 km/time). Derved overstryges et skinneareal på 25.000 cm2 pr. sekund.

Lad ”skinnelaseren” være 1 kW. Dvs. der afsættes 0,04 Joule pr. cm2

Antag at der er en jævn vandfilm på skinnen, og at temperaturen er 25 gr. C. Fordampningsenthalpien for vand ved 25 gr.C er 2.442 Joule/gram.

Skinnelaseren kan derfor fordampe 16,4 mikrogram vand pr. cm2.

Derved bliver tykkelsen af vandfilmen, som kan fordampes = 0,000164 mm.

Projektet skrottes.

  • 0
  • 0

Men det er da et problem, at de 25 kHz ikke beskrives nærmere mht pwm, altså effektiviteten.

Det er totalt ligegyldigt (og jeg ved ikke, hvad pwm har at gøre med stråle-effektivitet - det kan have indflydelse på absorptionen, men jeg regner med 100 %). Se mit overslag ovenfor.

Selv hvis man i stedet udruster toget med en 10 kW laser pr. skinne, og det kun kører 18 km i timen, vil man stadig kun kunne fordampe en vandfilm med en tykkelse på 0,0164 mm, hvis mit overslag er korrekt (jeg antager endog 100 % absorptions-virkningsgrad).

Projektet er gak-gak og dødfødt. Kun synd at Ingeniørens ”sanity-filter” ikke har gennemskuet det. Laserthor må være et spøg-og-skæmt-firma.

PS.: Er der nogen, der har lyst til at checke mit overslag ?

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten