Tram Train.docx

David Crosbee is a senior research fellow at the University of Huddersfield’s Institute of Railway Research. Previously, he was a dynamics and suspension engineer at Bombardier Transportation, before joining the Rail Technology Unit at Manchester Metropolitan University, where he specialised in railway vehicle dynamic modelling and wheel-rail interaction. In 2012, the Rail Technology Unit transferred to the University of Huddersfield to form a new group specialising in railway research. Julian Turner: Please provide a brief overview of the Institute of Railway Research. David Crosbee: The Institute of Railway Research (IRR) is led by Professor Simon Iwnicki and is part of the School of Computing and Engineering at the University of Huddersfield. We are specialists in wheel-rail interaction, and much of our work employs computer modelling to simulate the dynamic behaviour of railway vehicles and what occurs in the contact patch between the wheel and the rail. The IRR’s work is split between research and consultancy projects. Notable EU-funded programmes include DynoTRAIN, SUSTRAIL, SPECTRUM, D-RAIL and a new initiative called CAPACITY4RAIL. Consultancy wise, we have carried out work for most rail manufacturers, maintainers, operators and infrastructure owners. "Tram-Train’s dual operation provides greater flexibility, additional services and routes, and better connections for passengers." The IRR recently supported the engineering firm ARUP during the design of the Gold Coast Rapid Transit System in Australia, where we carried out detailed analysis to check proposed alignments, and calculate estimations of rail wear, rolling contact fatigue (RCF) and derailment risks. JT: Describe the Tram-Train concept and the specific advantages it offers compared with other urban transport solutions? DC: A Tram-Train is a vehicle that can be operated in two transport modes: as a street tram serving city centres and also as a commuter train making use of the existing rail network. This dual operation provides greater flexibility, additional services and routes, and better connections for passengers. If you have a railway line running through the city suburbs, then you could put in Tram-Train stops and provide local stopping service more easily, rather than having to build a whole new dedicated tram track. The Tram-Train vehicles have to be designed to work with both types of infrastructure. They must work on the grooved rails within the street tram network and also be able to interact correctly with switch and crossing equipment as well as check rails on the mainline track. The wheel profile design was therefore important, since we had to ensure it could cope with street rails and heavy rail tracks. JT: What was the impetus behind the Sheffield-Rotherham Tram-Train project and how is it being funded? DC: The Sheffield-Rotherham Tram-Train project is a £60m pilot scheme and represents the UK’s first trial of the Tram-Train concept. Its objective is to demonstrate the costs and benefits of operating a standard continental design of Tram-Train on the UK national rail network with the minimum of adaptation.

The benefits include the potential for lower infrastructure capital and maintenance costs compared to heavy rail service, and a level of passenger demand and satisfaction to be derived from using this new technology. The consortium managing the project comprises the Department of Transport, Network Rail, Northern Rail, Sheffield Stagecoach Supertram and the South Yorkshire Passenger Transport Executive, with vehicles procured from transport technology manufacturer Vossloh. JT: Has the Tram-Train concept already gained traction in Europe? DC: It was initially developed in Karlsruhe in Germany, where they have linked a street tram network to the local passenger lines. In the UK, there are two implementations of the TramTrain concept. The Tyne and Wear Metro was originally segregated, but now it runs a local service to Sunderland in mixed traffic on tracks shared with Network Rail. "Once the wheel design has been approved by the RSSB, the plan is that services will start at the beginning of 2016." The other one is Manchester Metrolink, which runs on grooved track in the town centre and then links to heavy rail lines adopted from previous railways. One of the key elements of the tram wheel design is that the flangeback has a step in it and we’ve incorporated that into our wheel design. JT: How have computer modelling techniques informed the Tram-Train wheel design work? DC: We used computer software to determine the contact conditions such as rolling radius difference, and contact stress and angle, between the wheel and the rail profiles. That information was then used to analyse the existing wheel profiles on the two systems with new and worn rails. We carried out design iterations of the wheel profile to optimise the contact conditions; this gives us the best design compromise for successful operation on both Sheffield tram and Network Rail tracks. Next, we determined the dynamic behaviour of the vehicle and conducted stability analysis to ensure that the design of the new profile doesn’t impact on the risk of vehicle instability, known as ‘hunting’. Curving analysis looked at something called T-gamma which is the energy dissipated within the contact patch, this was fed into our RCF and wear calculations. We incorporated both a rail wear and an RCF model into our code to predict rail damage rates throughout the route, which allowed us to make sure that the profile doesn’t cause excessive wear or generate any levels of RCF. We also conducted a whole route analysis to check for risk of derailment and to give us an idea of where areas of high wear might be on the rails. JT: What have been the some of the main challenges associated with the project? DC: The wheel design work was complicated by the very different rail head shapes of the two systems; the Sheffield Supertram network has a very flat rail head profile, while the worn Network Rail sections typically have a much smaller effective rail head shape. This

necessitated compromise in the wheel and tread design, with significant simulation work being carried out to optimise the new wheel profile shape. This allowed wheel-rail contact stress and wear rates to be minimised on both systems, while also maintaining safety against derailment. "We used computer software to determine the contact conditions such as rolling radius difference, and contact stress and angle, between the wheel and the rail profiles." JT: Can commuters expect to see tram-trains running in the UK in the near future? DC: We’ve submitted our design to the Tram-Train project team for scrutiny and in time that will get submitted to the Rail Safety and Standards Board (RSSB) for approval, because it’s a non-standard wheel profile, it has to be approved to make sure it is safe to run on Network Rail. Vossloh is also using the profile for optimising its suspension and once the wheel design has been approved by RSSB, the plan is that services will start at the beginning of 2016. The Tram-Train will be running on Sheffield Supertram’s system and on Network Rail. The services will run on Supertram infrastructure from Sheffield Cathedral out to a new station at Meadowhall South. There will be a spur off to an existing freight line running through Rotherham Central Station and on to a new station at Rotherham Parkgate.

RO: David Crosbee este cercetător la Universitatea din Huddersfield, Institutul de Cercetări Feroviare. Anterior, a fost un inginer dinamic și de suspensie la Bombardier Transportation, înainte de a se alătura la Unitatea de Tehnologie Feroviară de la Manchester Metropolitan University, unde sa specializat în modelarea dinamică a vehiculelor feroviare și interacțiunea roată-cale ferată. În 2012, unitatea de tehnologie feroviară a transferat la Universitatea din Huddersfield pentru a forma un nou grup specializat în cercetarea în domeniul feroviar. Julian Turner: Vă rugăm să oferiți o scurtă trecere în revistă a Institutului de Cercetare Feroviară. David Crosbee: Institutul de Cercetare Feroviară (IRR) este condus de profesorul Simon Iwnicki și face parte din Școala de Calcul și Inginerie de la Universitatea din Huddersfield. Suntem specialiști în interacțiunea roată-cale ferată, iar o mare parte din munca noastră presupune modelarea computerizată pentru a simula comportamentul dinamic al vehiculelor feroviare și ceea ce se întâmplă în plasturele de contact dintre roată și șină. Activitatea IRR este împărțită între proiecte de cercetare și consultanță. Programe importante finanțate de UE includ DynoTRAIN, SUSTRAIL, SPECTRUM, D-RAIL și o nouă inițiativă numită CAPACITY4RAIL. Consultanță înțeleptă, am efectuat lucrări pentru majoritatea producătorilor de feroviare, întreținere, operatori și proprietari de infrastructură. "Operațiunea duală a Tram-Train oferă o mai mare flexibilitate, servicii suplimentare și rute și conexiuni mai bune pentru pasageri". IRR a susținut recent firma de proiectare ARUP în timpul proiectării sistemului Gold Coast Rapid Transit în Australia, unde am efectuat o analiză detaliată pentru a verifica alinierile propuse și a calcula estimările privind uzura feroviarului, oboseala de contact răsturnat (RCF) și riscurile de deraiere.

JT: Descrieți conceptul Tram-Train și avantajele specifice pe care le oferă în comparație cu alte soluții de transport urban? DC: Un tren-tren este un vehicul care poate fi operat în două moduri de transport: ca un tramvai de stradă care deservește centre urbane și, de asemenea, ca un tren de tren care utilizează rețeaua feroviară existentă. Această operațiune duală oferă o mai mare flexibilitate, servicii suplimentare și rute și conexiuni mai bune pentru pasageri. Beneficiile includ potențialul pentru costuri reduse de capital de infrastructură și de întreținere în comparație cu serviciile feroviare grele și un nivel al cererii și satisfacției pasagerilor care rezultă din utilizarea acestei noi tehnologii. Consorțiul care gestionează proiectul este alcătuit din departamentele de transport, rețeaua de cale ferată, feroviarul nordic, Sheffield Stagecoach Supertram și executive South Yorkshire Passenger Transport, cu vehicule achiziționate de la producătorul de tehnologie a transportului Vossloh. JT: Conceptul Tram-Train deja a câștigat tracțiune în Europa? DC: A fost inițial dezvoltată în Karlsruhe, în Germania, unde au legat o rețea de tramvaie la liniile de pasageri locale. În Marea Britanie există două implementări ale conceptului TramTrain. Metroul Tyne and Wear a fost inițial separat, dar acum conduce un serviciu local către Sunderland, în trafic mixt, pe piste partajate cu Network Rail. "Odată ce designul roții a fost aprobat de RSSB, planul este ca serviciile să înceapă la începutul anului 2016." Cealaltă este Manchester Metrolink, care rulează pe șanțuri în centrul orașului și apoi se leagă de liniile feroviare grele adoptate de pe căile ferate anterioare. Unul dintre elementele cheie ale designului roții tramvai este faptul că flangeback-ul are un pas în ea și am încorporat-o în proiectarea roților noastre. JT: Cum au informat tehnici de modelare a computerului munca de proiectare a roților TramTrain? DC: Am folosit software de calculator pentru a determina condițiile de contact, cum ar fi diferența de rază de rulare și stresul și unghiul de contact între roată și profilurile șinei. Această informație a fost apoi utilizată pentru a analiza profilele de roată existente pe cele două sisteme cu șine noi și uzate. Am realizat iterații de proiectare a profilului roții pentru a optimiza condițiile de contact; acest lucru ne oferă cel mai bun compromis de proiectare pentru o funcționare reușită pe traseele Sheffield și Rail Rail. Apoi, am determinat comportamentul dinamic al vehiculului și am efectuat o analiză de stabilitate pentru a ne asigura că proiectarea profilului nou nu are un impact asupra riscului de instabilitate a vehiculului, cunoscut sub numele de "vânătoare". Analiza curbelor se uita la ceva numit T-gamma, care este energia disipată în plasturele de contact, aceasta a fost introdusă în RCF și purtătoare de calcule. Am încorporat atât o uzură a șinei, cât și un model RCF în codul nostru, pentru a anticipa ratele de deteriorare a șinelor pe parcursul traseului, ceea ce ne-a permis să ne asigurăm că profilul nu provoacă uzură excesivă sau nu generează niveluri de RCF. De asemenea, am efectuat o analiză a întregului traseu pentru a verifica riscul de deraiere și pentru a ne da o idee despre unde ar putea fi situate zonele de uzură ridicată pe șine. JT: Care au fost unele din principalele provocări asociate proiectului? DC: Lucrarea de proiectare a roților a fost complicată de formele diferite ale capului șinei din cele două sisteme; rețeaua Sheffield Supertram are un profil de cap de șină foarte plat, în timp ce secțiunile uzate ale rețelei de cale ferată au în mod obișnuit o formă de cap de cale ferată mult mai mică. Acest lucru a necesitat un compromis în ceea ce privește proiectarea roții și a benzii de rulare, fiind efectuate eforturi semnificative de simulare pentru a optimiza noua formă a profilului roții. Acest lucru a permis ca eforturile de contact ale roții-șină și vitezele de uzură să fie reduse la minimum la ambele sisteme, asigurând în același timp siguranța împotriva deraierii. "Am folosit software de calculator pentru a determina condițiile de contact, cum ar fi diferența de rază de rulare și stresul și unghiul de contact între roată și profilurile șinei".

JT: Pot navetiștii aștepta să vadă tramvaiele care circulă în Marea Britanie în viitorul apropiat? DC: Am prezentat designul nostru echipei de proiect Tram-Train pentru examinare și în timp, care va fi supus aprobării Consiliului de siguranță și standarde feroviare (RSSB), deoarece este un profil de roată nestandard, trebuie să fie aprobat pentru a vă asigura că este sigur să rulați pe Network Rail. Vossloh utilizează, de asemenea, profilul pentru optimizarea suspendării sale și odată ce designul roții a fost aprobat de RSSB, planul este ca serviciile să înceapă la începutul anului 2016. Tram-Train va fi rulat pe sistemul Sheffield Supertram și pe Network Rail. Serviciile se vor desfășura pe infrastructura Supertram de la Catedrala din Sheffield, până la o nouă stație la Meadowhall South. Va avea loc o expansiune către o linie de transport de marfă existentă care trece prin gara centrală din Rotherham și pe o nouă stație de la Rotherham Parkgate. Un tren-tramvai este un sistem de transport public cu trenuri ușoare , în care tramvaiele trec printr-o rețea urbană de tramvai până la linii de cale ferată principale care sunt împărțite cu trenurile convenționale. Aceasta combină flexibilitatea și accesibilitatea tramvaiului cu viteza mai mare a trenului și asigură legătura între gările principale și centrul orașului. Există, de asemenea, un tren-tramvai, care este un tren modificat pentru a rula și pe tramvaie. În general, tramvaiul și tramvaiul sunt interschimbabile, deși un tramvai de tren se bazează pe un proiect de tren modificat pentru a funcționa și ca tramvai, iar un tren de tramvai se bazează pe un tramvai modificat pentru a rula și pe o linie de tren . Conceptul de tramvai a fost pionier cu modelul Karlsruhe în Germania și de atunci a fost adoptat în Mulhouse din Franța și în Kassel și Saarbrücken din Germania. Tramvaiul-tren de multe ori este un tip de interurbană , [1] adică leagă orașe sau orașe separate. conform definiției lui George W. Hilton și a lui John F. Due. [2] Cele mai multe trenuri de tramvai sunt ecartament standard , ceea ce facilitează partajarea pistei cu trenurile principale. Excepțiile includ tramvaiul Alicante și Nordhausen , care sunt ecartament metru . Vagoanele cu trenuri de tramvai sunt echipate în două moduri pentru a se potrivi atât cu nevoile modurilor de funcționare a tramvaiului, cât și cu trenurile, cu suport pentru tensiuni multiple de electrificare, dacă este necesar, și echipamente de siguranță, cum ar fi opririle trenului și alte echipamente de semnalizare feroviară. Sistemele Karlsruhe și Saarbrücken utilizează protecția automată a trenului " PZB " sau "Indusi" , astfel încât dacă șoferul transmite un semnal la oprire, se aplică frânele de siguranță.

https://en.wikipedia.org/wiki/Tram-train#cite_note-3 https://railfuture.org.uk/article1811-Tram-train-open-for-traffic