Британская компания SET совместно с университетами Виварейл и Лафборо и Хаддерсфилдом разработали автономную систему управления колесами под названием Acti-Wheel, которая, по их мнению, может произвести революцию в конструкции колесных пар.
Система Acti-Wheel использует искусственный интеллект и управляет каждым колесом независимо друг от друга. Проект основан на более чем 20-летних исследованиях.
На протяжении более 200 лет транспортные средства RAIL следуют по железнодорожным путям благодаря использованию жестких осей и конических колес. Несмотря на то, что это очень хорошее решение, оно имеет определенные компромиссы.
В случае обычных колесных пар существует ограничение радиусов закругления перед проскальзыванием колес, фланцевым контактом, что приводит к усталости оборудования при контакте поверхностей, износу головки рельса и протектора колеса.
Существует также компромисс между жесткостью и стабильностью вагона, что приводит к снижению качества поездки на скорости и увеличению повреждения рельсов.
Другим недостатком традиционной колёсной пары является то, что при приближении к рельсам, таким как контрольные рельсы, мало контролируется положение колес, что приводит к износу, шуму, а в худших случаях риску схода с рельсов.
Обычные колесные пары имеют значительный неподрессоренный и подпружиненный вес, причем основные элементы вагона, а именно колесные пары, тормоза, ведущие шестерни, коробки передач, двигатели, амортизаторы и подвеска, часто весят около 2 тонн на ось.
Исследование с использованием данных кольцевой линии лондонского метро показало, что 4% от общих затрат на эксплуатацию поездов были потеряны из-за плохого управления контактной площадкой между колесами и рельсами.
Именно они вызывают значительные повреждения рельсового пути.
Британский менеджер по инфраструктуре Network Rail считает, что компания тратит около 250 миллионов фунтов стерлингов своего ежегодного бюджета в размере 1,25 миллиарда фунтов на осмотр и техническое обслуживание железнодорожных путей на RCF.
Исследование с использованием данных круговой линии лондонского метро показало, что 4% от общих затрат на эксплуатацию поездов были потеряны из-за плохого управления пятном контакта между колесом и рельсом.
В процессе работы железнодорожной отрасли происходят выбросы около 2,9 млн. тонн углекислого газа.
Поэтому, хотя 4% и кажутся не большой экономией, но это довольно большой объем углекислого газа и использование на 4% меньше энергии может сэкономить миллионы тонн CO₂.
В течение 20 лет компания SET исследует технологии тяговых электродвигателей с прямым приводом и создает ряд прототипов двигателей и транспортных средств, развивая идеи и концепции.
Такая работа показала, что возможно значительно повысить эффективность тяговой цепи.
Технология двигателей аналогична той, которая используется в современных электромобилях, и является значительно более эффективной, чем обычные рельсовые тяги, благодаря исключению необходимости использования энергосберегающей и тяжелой системы передачи.
Инновационная тяговая цепь может обеспечить снижение энергопотребления примерно на 7% по сравнению со многими системами тягового усилия, которые сегодня устанавливаются на новые поезда.
Команда провела испытания системы Acti-Wheel на бывшем транспортном средстве London Underground District Line, поставляемом Vivarail.
В 2017 году компания SET, производитель поездов Vivarail, а также университеты Лафборо и Хаддерсфилда получили для демонстрации новых технологий финансирование через Британский совет по безопасности и стандартам железнодорожного транспорта (RSSB).
Проект Acti-Wheel направлен на увеличение срока службы рельсов и колес в 4-10 раз за счет снижения износа и минимального значения RCF.
Сочетание потерь на изгибе с эффективностью тяговой системы, вероятно, позволит снизить потребление энергии примерно на 10%, что сократит соответственно и выбросы CO₂ так же на 10%.
Сохраненная энергия может быть использована для расширения ассортимента транспортных средств или для обеспечения использования небольших двигателей или аккумуляторов.
Другие преимущества включают в себя снижение затрат на техническое обслуживание и более высокую надежность, так как не используются шестерни, щетки или материалы для трения, а только подшипники. Поезда станут тише, потому что за счет устранения зубчатых передач, проскальзывания колес и скольжения колес не возникает скрип фланцев или шумов при торможении.
Наконец, будет повышен комфорт поездки, поскольку система управления Acti-Wheel управляет колесами, тем самым минимизирует боковые отклонения в колее, благодаря более низкой неподрессоренной массе.