SJ 3000 - Tåget som saknar lok

Tågen monteras på Bombardiers verkstad i Henningsdorf utanför Berlin. De transporteras sedan till Västerås för att göras klara för drift. Bild: Bombardier

SJ har inte sparat på krutet när det gäller det nya tågets inredning. Det finns klimatanläggning, eluttag vid varje stol, bildskärmar i väggarna och filmer på trådlöst internet. Vagnskorgarna är till största delen tillverkade av rostfritt stål. All belysning ombord är lysdioder.

Sedan 2001 har Reginatågen, alltså X2000-tågens efterträdare och X55:s föregångare, levererats för lokal, regional och interregional trafik och 2010 togs en version för intercitytrafik i drift med ett antal förändringar. X55 är ytterligare en utveckling, där vagnskorgen är 3 450 millimeter bred, vilket tangerar det tillåtna. Man hade kunnat få in fem stolar i bredd, men man har i SJ 3000-varianten valt att öka komforten i stället.

Ett tåg med fyra vagnar blir dryga 100 meter långt, kan ta 240 passagerare och väger 274 ton. Effekten på tåget är maximalt 3,18 megawatt och det sitter två asynkrona trefasmotorer i varje boggi, utom under bistrovagnen, där finns ingen motor alls.

Tolv gånger 265 kW
De tolv drivmotorerna i boggierna har effekten 265 kilowatt vardera och det finns tre bromstyper i tåget: återmatande elbroms, skivbroms och magnetskenbroms.

Tåget tillverkas av Bombardier. Vagnskorgarna monteras i Tyskland medan motorer och drivelektronik utvecklas och tillverkas vid Bombardier Mitrac Powerlab i Västerås. Viss komplettering av inredningen sker av Bombardier i Hagalund. Tågen transporteras därför från Tyskland till Västerås för igångkörning och sedan till Stockholm. Faktum är att drivelektronik från Mitrac i Västerås sitter i 20 procent av alla nyare tåg som går i världen.

Tågets hastighet är maximalt 200 kilometer per timma, precis som för X2 (alltså SJ 2000, tidigare kallat X2000, på 3,26 megawatt), men X55 saknar korglutning.

Anledningen till korglutning finns på en del tåg är att det medger högre hastigheter i kurvorna med bibehållen god komfort. Man har bedömt att korglutningen inte behövs i X55 eftersom modellen har tre gånger fler drivaxlar och därmed högre acceleration än X2, och det gör, förutsatt att det inte är mycket kurvor och långt mellan uppehållen, att X55 kan erbjuda lika eller kortare restid än X2. Den befintliga doseringen i kurvorna ska vara nog för att inte kaffet ska skvimpa ut. Några sensorer för att känna sidkrafter finns inte i X55.

Systemskiss för kraftelektroniken i X55. Det är inte frågan om några särskilt magiska eller svårbegripliga lösningar – det intressanta är att kraftenheterna är dubbelriktade och kan återmata kraft från motorerna.




Beroende på hur mycket plats det finns tillgångligt kan Bombardier montera växelriktarna under vagnen, i passagerarutrymmet eller ovanpå taket. I X55-fallet hänger apparat- lådorna under vagnskorgen. Värmeväxlarlådan längst bort tar hand om all värme från utrustningen, cirka 150 kilowatt, som ska fläktas ut av fläktpaketet. Notera dock att filterlådan som silar spänningen mellan likriktaren och växelriktaren saknas, liksom transformatorlådan. Det är en lika stor låda till som innehåller en liggande, vattenkyld transformatorer på 1,5 megawatt.

95 procent verkningsgrad
Det mest intressanta med X55 är motordrivningen. Den håller både hög verkningsgrad, cirka 95 procent, och kan återmata bromseffekt till kraftledningen. Vi talar med Bombardiers Anders Aabacken, globalt ansvarig för utveckling av drivsystem:

– X2-projektet var grunden till den teknik som i dag används i X55. Grundtekniken är den samma, men det finns två stora skillnader: X2 är ett lokdraget tåg med en motorvagn, alltså loket, där all drivutrustning finns och alla andra vagnar är odrivna. I X55 är drivutrustningen fördelad i flera vagnar och finns placerad i tågets underrede i stället för i loket.

Den andra skillnaden är strömriktarna. Basteknologin på motorsidan är densamma, asynkrona trefasmotorer, men strömriktarna var i X2 uppbyggda med gto (gate turn-off thyristor), medan vi nu använder igbt (insulated gate bipolar transistor), som är effektivare. Det sitter motorer i alla boggier utom i bistrovagnen.

15 kV i början
Alltihop börjar med en nedtransformator från 15 kilovolt till 1500 volt som matats in i en likriktare. Tågets hela maxeffekt på 3,18 megawatt hanteras av två transformatorer på 1,5 megawatt vardera, som sitter i varsitt vagnpar.

Anders Aabacken, Bombardier.

Den utgående likspänningen på 1500 volt filtreras i ett mellanled med kondensatorer och reaktorer och matas in i en växelriktare som gör om likspänningen till trefas med variabel frekvens som får mata de totalt tolv traktionsmotorerna som är på 265 kilowatt vardera.

– Efter motorerna kommer en växellåda som sitter direkt på hjulen, säger Anders Aabacken.

Det där filterledet är inte helt oväsentligt. Det utgörs av en väldigt stor låda med kylflänsar, och renheten hos den trefasspänning man får ut ur växelriktaren är givetvis beroende på renheten på den inmatade spänningen. Filterlådan innehåller många kraftkondensatorer och induktanser.

– Den utmatade trefasspänningen varierar med varvtalet och belastningen. Växelriktaren hackar upp likspänningen med varierande modulationsfrekvens och åstadkommer både varierande trefasfrekvens och utspänning, säger Anders Aabacken.

Vid låga varvtal ligger modulationsfrekvensen fast på 200 hertz, men vid ökande frekvenser ökas även modulationsfrekvensen. Den utgående pulsbreddsmodulerade spänningen ligger på 1 500 volt, men motorerna har en längre märkspänning på 1 000 volt, eftersom den effektiva spänningen blir lägre.

Växelriktarens huvudkomponenter är sex IGBT-moduler som arbetar två och två med att switcha fram var sin av de tre faserna.
Den som har åkt SJ:s dubbeldäckare (X40) eller de nya pendeltågen (X60) har säkerligen hört tjutet från magnetostriktionen i motorerna när järnet skakar i de ständigt ökande switchfrekvenserna vid acceleration.