Självkörande tåg

Det pratas mycket om självkörande bilar nu. Och självkörande taxibilar. Till och med självkörande bussar. Men det är ett fordonsslag som det inte pratas om så mycket – men som är mest lämplig att automatiseras: tåget.

Inte små regionala pendeltåg, utan fjärrtåg och frakttåg.

Innan vi går in på hur ett automatiserat tåg skulle kunna se ut ska vi ta en titt på dagens och förstå varför de är som de är. Varför består egentligen tåg utav en lok som drar massa vagnar?

När tåg var nya, på 1800-talet, var ånglok väldigt dyra och komplicerade apparater. För att kunna utnyttja dem bättre skulle de dra så många vagnar som möjligt, så kostnaden för loket slogs ut på många ton last. När de mindre komplexa och billigare elloken slog igenom var det en annan resurs som började kosta så mycket pengar att kostnaden skulle slås ut på så mycket last som möjligt: lokföraren.

Få, långa tåg gör även styrningen av trafiken enklare. Ett fåtal tågsätt som ska hållas reda på, så de inte kommer för nära varandra och trafiken på den begränsade infrastrukturen tågräls ändå är kan flyta på. Tåg kan ju inte köra om varandra (bara på bangården).

Men automatiserar man tågen, gör dem helt självkörande, ställs många gamla sanningar på huvudet. Plötsligt behöver det inte nödvändigtvis bli en fördel att koppla ihop många vagnar. Det finns ingen timlön för lokförare som ska slås ut på så många ton last som möjligt. Är det verkligen mest optimalt att tåget ska åka från Stockholm till Malmö och stanna till i Linköping och Jönköping på vägen – eller blir det mer optimalt om det istället är en enda självkörande tågvagn som åker från Linköping till Jönköping? Eller rent av direkt till företaget i Jönköping? Istället för att behöva lastas av och på på 10 minuter kan direktkörande vagnen vänta på lasten så länge det behövs – och sedan åka exakt vart den vill, utan hänsyn till tågtidtabeller.

Även passagerartåg skulle kunna delas upp i separata vagnar. Vagnen som åker Stockholm-Malmö behöver inte stanna i Jönköping och dussinet andra ställen utan kan åka direkt, nonstop. Vill man åka till Jönköping åker man med Stockholm-Jönköping vagnen.

Med separata vagnar som åker kors och tvärs mellan alla olika stationer blir styrningen av trafiken en mardröm – om den skulle styras av människor. Med datorer som styr autonoma vagnar kan däremot trafiken optimeras mycket mer. Säkerhetsavstånden kan minskas från kilometrar till metrar, och vagnar kan köra om andra vid närmsta station med växlar.

Redan idag är det inte lok som drar vagnar i till exempel dubbeldäckståget X40 som SJ använder utan varje vagn har sina egna motorer – de råkar bara vara ihopkopplade för att göra det enklare för trafikledningen, och dela lokförarens och konduktörens lön på många passagerare.

120713-1~01

Självkörande autonoma vagnar helt utan personal ombord skulle kunna utformas som X31 tågen ovan, med strut på framsidan som minskar luftmotståndet utan behov av strömlinjeformade nos på varje vagn. (Fungerar som mopedstruten mopedförare förr hade.) Det enda som behövs är en (eller helst flera, för robusthetens skull) elmotorer per vagn och sensorer för att skanna av spåren framför.

Är det flera vagnar som åker åt samma håll kan de bilda tillfälliga tågsätt, antingen genom att verkligen koppla ihop sig, eller genom att helt enkelt bara köra en meter bakom varandra för att minska luftmotståndet. Sista vagnen sedan kanske stannar vid en station och inte åker med längre, eller viker av mot en annan stad. Tåget som till exempel startar med fem vagnar i Stockholm kan få sällskap av två extra vagnar i Norrköping som följer med till Jönköping och svänger sedan av mot Göteborg, medan tre av vagnarna fortsätter mot Malmö.

Själva självkörningen är enklare att implementera för tåg – de behöver inte fatta beslut åt vilket håll de ska svänga, bara följa spåren. Växlarna sköts av centrala trafikstyrningen. De behöver inte akta sig för omgivande trafik, det finns inga andra på spåren. Allt de behöver göra är att skanna av spårområdet framåt och stanna om någon människa eller djur har förirrat sig in dit.

Med vagnar som via GPS kan rapportera sin exakta position behövs ingen ATC trafiksystem (med stenåldersmässiga kilometerlånga säkerhetsavstånd) längre. Istället skulle man kunna investera i ”omkörningssträckor”, ställen med växlar och dubbelspår där snabba vagnar skulle kunna köra om långsamma.

Med vagnar som flexibelt åker land och rike runt kan tågen vinna tillbaka trafik de har förlorat till lastbilar – just på grund av flexibilitet. Företag som har egna stickspår eller finns i närheten av stationerna kan börja skicka även små laster till valfri annan ort. Den neråtgående spiralen med färre och färre och större och större laster på tåg bryts. Titta bara på hur många företag som inte längre använder sina stickspår för det krävs för stora laster för att göra dem lönsamma. Hellre kör de sina containrar på lastbilar. Men tänk om man kunde skicka iväg en enda container på tågspåren också?

Idag pratas det om att elektrifiera lastbilstransporter, vissa drömmer om luftledningar över motorvägarna. Men luftledningar har vi ju redan över tågspåren! Vi bara utnyttjar spåren som på 1800-talet. Dags att låta även järnvägen ta nyttja av modern teknologi!

Regeringen planerar bygga snabbtåg i Sverige. Samma sak som i över hundra år – fast lite snabbare. Som Henry Ford sa, fråga vad folk vill ha så säger de snabbare hästar. Men om Sverige istället skulle satsa på självkörande tågvagnar skulle en hundra år gammal infrastruktur kunna utnyttjas mångfalt bättre.

Tagged , , . Bookmark the permalink.
  • Hasse Holmström

    Beskrev du just ett hyperloop-trafiksystem? Jamen det gjorde du ju!

    • Jan Westermark

      Använd samma tänk för styrningen av vagnar men gör dem mindre. Häng dem i skenor som i sin tur hänger i pelare. Så erhåller man ett helt nytt system som blir så flexibelt som man önskar. Byggnation kan bokstabligen ske över stock och sten och även befintlig bebyggelse, genom tunlar över vattendrag, på landsbygd såväl som tätort utan att man tar värdefull markyta för spåren, bara för stationer som kan finnas på tak,, under jord osv. Enkelspår eller flera parallella, kanske över varandra, väljes efter kapacitetsbehov. Systemet inte bara för linjetrafik utan även rutmönster så att stationer kan anläggas där person och eller godstrafik behöver dem. ”Godsvagnarna” görs i storlek som en del av container (systemet ej primärt avsett för skrymmande gods). Skenorna finns prefabricerade, stolpar delvis prefabricerade, delvis anpassad byggnation beroende på geologiska och andra faktorer.
      Finansiering: många företag vill ha station för gods och medarbetare, köpcentra osv likaså. Troligen inte självfinansierande på detta sätt men stort bidrag till utbyggnationen skulle man kunna räkna med. Kostanden för exproprierad mark minimal jämfört med järnvägen. Man får många många skenor och pelare för pengar som man i dag har lagt på hallandåstunnel, nedsänkt tunnel i Stockholm, förbifart Stockhom osv.
      Många har tänkt dessa tankar, bl.a. i Göteborg på 70-talet där man inte har så bra förutsättningar för tunnelbana, men på den tiden fanns inte datakapaciteten att smidigt styra ett sådant system. Det borde inte vare ett problem i dag.

  • Top 12

    Det gäller att hänga med i utvecklingen och inte vara nöjd med att vara sist med en förändring, som tyvärr Sverige oftast är.

    • JH

      Förmodligen en modern företeelse. I 1900 talets början kunde man beskylla sverige för mycket. Men brist på inoovation och initiativ var inte det som byggde ericsson, alfa laval, och nobel…

  • zyax

    Bra artikel, Tibor.
    Dock är jag tveksam över tågets framtid, framförallt att bygga fler spår när det kanske finns något annat runt knuten.
    Hyperloop har fördelen att den inte går att hoppa framför varken av djur eller människor, men samma nackdel att reparationer medför störningar. Vägen är billigare och bättre på detta, när man dessutom av samma anledning som för tågen får ner vikten (varför köra tyngre lastbilar när föraren är borta) så blir underhållet för vägen billigare. Tåg lär finnas kvar och kommer vara autonoma, men att bygga mer just nu känns inte aktuellt om dessutom flyget elektrifieras snart…

    • JH

      Principerna för hyperloop kan utan vidare tillämpas på vanlig järnväg också faktiskt. Och faktum är att vinsten kan var a betydande. I vart fall pekar kalkylerna på det.

    • Björn

      var har du läst att flyget snart elektrifieras? Eller du kanske jobbar med just detta? Själv har jag mest läst att det kommer bli oerhört svårt att elektrifiera flyget och att ingen exakt vet hur men att många provar med ex vätgas. Slutligen ger även elektrifierade flyg ifrån sig vattenånga, vilket är en betydande klimatgas

      • zyax

        Om vi pratar snart i termer av infrastruktur så pratar vi 10-20 år alltså och har vi inte fått fram avsevärt mycket bättre batterier på denna tid som möjliggör flyg så äter jag upp min hatt. Det finns ett antal företag som börjat och de stora drakarna som Airbus och Boeing är igång med utveckling.
        Elektrifierade flyg ger bara vattenånga om elen komemr från vätgas, inte från batterier. Det är ju i batterierna nyckeln ligger och det elektrifierade flyget är helt beroende av batteriutvecklingen, men när den väl kommit över gränsen för vad som behövs för att flyga så kommer de explodera. Vätgasen hör hemma i tunga maskiner/militär och båttrafiken för övrigt.

  • Vs

    Bea artikel. Tex hela Metrosystemet i Köpenhamn är förarlöst.

  • JH

    Det här en tanke jag haft i över tio år. Och jag har faktiskt tecknat ned den och räknat på den. Rent tekniskt kan man betrakta järnvägen som en paket orienterad nätverksarkitektur, och många av principerna som finns för vanliga nätverk kan faktiskt tillämpas rakt över på järnväg, låt vara att det är fysiska produkter som rör sig snarare än bittar som formar bytes som formar paket…

    Jg räknade lite på vad man skulle kunna få för throughput från ex. göteborgshamn som hantera 25 miljoner ton (och stigande) per år, då med avsikten att få container trafiken till en ‘landhamn’ som inte behöver ta upp en massa värdefull mark i direkt anslutning till havet. I mina kalkyler fick jag fram att utnyttjandegraden, även för geting midjan som är en av de hårdast belastade tågsträckningarna i världen, är sanslöst lågt utnytjad. 95% av tiden är spåret outnyttjat, trots att det inte går att få in ett enda tågset på det! Genom att dela upp det hela i små paket (jag räknade på lastvagnar med max 10 sekunder mellan vagnarna) så kunde jag öka utnyttjande graden till hela 30% på samma sträcka. Kapacitetsmässigt (räknat i containers/timme mer än 4 dubblade jag kapaciteten, Det är för övrigt precis den här observationen som Elon också gjort i samband med skapande av hyperloop…

    • G F

      Ingen bra ide att utgå från nät-protokoll JH de är ju ett kollision baserat överförings system.:)
      Tror inte SJ skulle bli så glada precis.

      • JH

        Njae, inte egentligen.

        Kollisionshanteringe sköts på lager 2 om jag inte missminner mig. På paket nivå bryr man sig inte om sådant (UDP). Framesen på ethernet nivå (om man nu pratar gammalt bussnät) kunde kollidera, det är sant, och förall del också på stjärnnät om man inte har riktiga switchar.

        Analogin är tillräckligt nära för att förstå hur man kan göra :-)