ブログ

May 11, 2024

革新的な複合マストはコスト削減と鉄道電化の効率向上を目指す

エンジニアリングコンサルタント会社Furrer+Freyは今週、鉄道電化の取り組み方に革命をもたらす可能性がある鉄道電化用の革新的な複合マストを発表する。

エンジニアリングコンサルタント会社Furrer+Freyは今週、鉄道電化の取り組み方に革命をもたらす可能性がある鉄道電化用の革新的な複合マストを発表する。

マストの開発には、公共交通機関の電化技術者であるファーラー+フレイ氏と、クランフィールド大学、サウサンプトン大学、ニューカッスル大学のチーム、複合材料メーカーのプロドライブ社、鉄道技術開発者のトラックトレイン社が結集しました。 このプロジェクトは、運輸省 (DfT) と First Of A Kind コンペティションを通じて Innovate UK から資金提供を受けました。 最初の複合マストは、ウェールズのニューポート郊外にあるセントブライドのフィーダーステーションで作成され、テストされました。

同じサイズの従来の鋼製マストの重量は約 750kg ですが、複合材マストの重量は約 80kg でありながら、同じ強度を備えています。 重量の削減により、生産性が大幅に向上し、コストが削減されます。

ファーラー+フレイ GB の英国プロジェクト責任者、ノエル・ドルフィン氏は NCE に次のように語ります。「燃料使用量が少なく、小型軽量のプラントを必要とする適切に設計されたマストがあれば、より迅速に作業を行うことができるため、より効率的になります。」

ただし、これは 1 つの要素にすぎません。 ドルフィン氏は次のように説明します。「自重は杭にかかる荷重のほんの一部にすぎません。 それは重さ、風、氷の重さ、ワイヤーの垂れ方など、システム全体です。 そこで私たちは、より軽いだけでなく、より低い風の抵抗を持つマストを設計しました。」

これは、それらを所定の位置に保持する杭もより浅くできることを意味するため、重要です。

グレート ウェスタン鉄道の電化に取り組んできたドルフィン氏は、その重要性について次のように説明します。 つまり、高さ 6 メートルのマストがあり、それを保持するために地下約 5 メートルの地面に鋼鉄の杭を打ち込まなければなりません。 5メートルの杭を地面に11,000回突き刺すのには莫大な費用がかかります。」 地盤状況があまり安全ではない地域では、杭は5メートルよりもさらに深くなる場合があります。

「ミッドランド幹線の平均高さは 3.7 メートルです。ですから、私たちは正しい方向に向かっているのです」とドルフィン氏は言います。

プロトタイプの複合マストの杭は、これを半分以上削減し、杭の深さはわずか 1.25 メートルで、これまで設置された中で最も浅い電化マスト杭です。

「半分の長さの杭を設置する場合は、2 倍の設置が可能で、実際の杭の価格も安くなるため、システム全体の効率が向上します。」

ただし、それはインストールを超えたものです。 新しい杭には、垂直からどれだけ曲がったり、たわんだりしたかを報告するセンサーが組み込まれているため、エンジニアは交換が必要な時期を知ることができます。 これは、現在運用されているシステムよりもはるかに効率的なシステムです。

「私たちは最近、ロンドンからサウスエンドまでの C2C であるテムサイドに取り組んできましたが、そのルートの多くは湿地です」とドルフィン氏は言います。 「私たちは 2 年ごとに外に出て、すべての構造物の傾きを測定しなければなりませんでしたが、私たちが調査しているセクションには 2,300 の構造物があります。 つまり、誰かが登って角度を測定し、それをレポートに書くということです。 それでも、ドライバーから構造物が傾き始めているという報告を受けることがあります。 湿地帯のため、このルートでは年間約 50 の建造物が建て替えられます。

「明らかに、定期的に報告する構造があれば、より良い情報が得られ、その履歴を確認できるようになりますが、同時に誰かが外出することもなくなります。 したがって、そこに低コストのセンサーを組み込むことができれば、コストを節約できます。」

これまでのところ、プロトタイプのマストはほんの一握りしか作られていません。そのうちの 2 つは、研究室でカンチレバーが曲がるまで押し下げられる物理的な破壊テストがすでに行われています。 これは、実際の抵抗がエンジニアの有限要素解析モデルで計算されたものと一致するかどうかを確認するためであり、実際にそれを実行しました。

デモンストレーターのマストは、F1 マシンの開発で最もよく知られている Prodrive によって手作りされました。 ただし、これはプロトタイプに限ります。