Ellok

Ellok, elektrolok, eller elektriskt lokomotiv är ett dragfordon för tåg, drivet av elektricitet tillförd längs järnvägsspåret med kontaktledning eller strömskena. Det första eldrivna lok fanns i Robertsfors och hette Starkotter. (1900)

Eldrivna lok som inte är ellok är:

Dieselelektriska lok som får sin ström från en generator som drivs av en dieselmotor.
Ackumulatorlok som får strömmen från ackumulatorer.

Historik

Sverige var ett av de länder i världen som var tidiga med att elektrifiera sina järnvägar. SJ började med att testa drift med elektriska järnvägsfordon på Värtabanan redan 1905. Det fattades också ett beslut att bygga Porjus kraftstation efter en infekterad debatt. Å ena sidan fanns då SJ, som menade att man skulle klara sig med en mindre turbin vid Torne träsks utlopp. Å andra sidan fanns Vattenfallsstyrelsen, som menade att ström behövdes även för andra ändamål och att man därför borde bygga ett stort vattenkraftverk i Luleälven vid Porjus, även om riskerna var större med denna oprövade storlek. Det slutade med att Vattenfalls förslag valdes. I efterhand kan man konstatera att detta var framsynt och faktiskt gav grunden för elektrifiering av även gruvverksamheten. I januari 1915 öppnades sedan den första eldrivna järnvägen hos SJ med riktiga ellok. Vissa av de svenska museijärnvägarna har äldre ellok, av många ansedda vara väl så intressanta som ånglok.

Ett annat tidigt land var Schweiz.

I övriga delen av världen valde man oftast diesellok som lösning, eftersom eldriften krävde stora investeringar i infrastrukturen och eftersom dieseln var billig.

Elloken visade sig dock ha stora fördelar och är numera den vanligaste loktypen i Sverige. Även utomlands ökar eldriften snabbt. I slutet av 1900-talet har i Sverige elloken nästan uteslutande ersatts av motorvagnståg, vad avser nybeställningar av persontåg. Däremot används ellok fortfarande för godståg.

Alternativet diesellok används i Sverige främst på mindre banor och i kapillärnätet där kontaktledning för järnväg saknas. Många gör bedömningen att hybridlok, som kombinerar eldrift med dieseldrift, kommer att öka för viss godstrafik.

Typer

Den tekniska utvecklingen har bestäms av hela systemet från generering, distribution, kontaktledning, hastighetsreglering, traktionsmotorer till återledning via rälsen. Själva elloket är bara en del av det systemet. I artikeln elektrifierad järnväg beskrives denna tekniska utveckling, som lett fram till dagens moderna ellok.

De olika loktyperna har i hög utsträckning bestäms av hur strömregleringen från kontaktledningen till traktionsmotorerna skett och utgjort grunden för gruppering av olika typer av lok:

Kontaktorlok. Dessa hade en enfas växelströmsmotor vilka krävde mycket stor diameter. Hastigheten reglerades genom att transfomatorlindningarna kopplades ihop i olika kombinationer med kontaktorer (stora strömbrytare), som styrdes av den vev som föraren hade som pådragsreglage. Den stora diametern gjorde att motorn satt uppe i vagnskorgen och via en reduktionsväxel drev en blindaxel, som i sin tur med koppelstänger (vevstakar) drev hjulaxlarna. Exempel är de svenska D-loken.

Dessa lok kan indelas i två grupper. 1 Äldre lok med s.k. lågspänningsreglering (nedsides reglering) , den typen användes på t.ex D -lok. 2 Nyare lok med s.k. högspäningsreglering (uppsides reglering), den typen passar bra på motorstarka lok. Den används på bl.a. Ma - lok, ett seaxligt godstågslok med två treaxliga boggier.

Omformarlok som omformade växelströmmen till likström som i sin tur drev likströmsmotorer.
Likriktarlok ("diodlok") som alternativ till omformarlok. Ersattes snabbt av tyristorlok (se nedan).
Tyristorlok. En tyristor, är en halvledare som snabbt kan bryta mycket stora strömmar. Genom att datorstyra tyristorerna kan man effektivt generera en hyfsat jämn likström. Det möjliggjorde användning av likströmsmotorer, som kan göras små och som har stort vridmoment. De kunde därför monteras med en reduktionsväxel direkt på drivaxlarna mellan hjulen. Man slapp koppelstänger och fick en effektiv hastighetsreglering. Sverige var tidiga i denna utveckling med Rc-loken som blev en internationell succé och fortfarande används på 2000-talet.
Asynkronlok. I dessa har man efter tyristorlikriktarna kopplat in en växelriktare, som genom datorstyrning kan generera en trefas växelström med variabel frekvens. Detta gjorde att man då kunde använda trefas asynkronmotorer, som är mycket enkla och små. Hastighetsregleringen var nu mycket enklare, eftersom datorerna enkelt kunde öka frekvensen på växelströmmen. Man kunde dessutom öka ut fartområdet genom enklare omkopplingar av statorlindningarna. I Sverige var det X2 som försågs med denna lösning. Andra är malmloket IORE och pendeltåget X60.
Synkronlok med permanentmagnetiserade synkronmotorer. Det är i princip samma som asynkronloken, men de kortslutna rotorerna ersätts med permanentmagneter, vilket höjer verkningsgraden från ca 92% till ca 94%. ytterligare. Tekniken är tänkt att användas i det framtida Gröna tåget.
Hybridlok. Dessa är ellok som även försetts med en dieselmotor som via en generator driver samma elektriska traktionsmotorer och därför även kan köra på oelektrifierade banor, främst i kapillärnätet. Sådana finns utomlands, men är sällsynta på grund av kostnad.

Ellok har även annan utrustning ombord:

Strömavtagare mot kontaktledningen. Vanligen två stycken en av dessa används beroende på lokets körriktning, det vanligaste hos SJ är att den bakre strömavtagaren i lokets körriktning är uppfälld, men på äldre lok kan det vara tvärtom, detta beroende på lokets aerodynamik.
Huvudbrytare. Oftast på taket.
Huvudtransformator för att få ned spänningen från kontaktledningen och som jordas mot rälsen.
Hjälptransformator för övrig strömförsörjning i tåget: Värme, belysning, kommunikation mm.
Kompressor för tågbromsen.
Styrsystem för att dels förhindra slirning och dels återleda ström vid bromsning.
Utrustning för kommunikation med säkerhetssystemet. Det finns 15 olika säkerhetssystem i Europa, varav Sverige och Norge har ett system kallat ATC. Dessa planeras att ersättas av det nya ERTMS. Har införts på Bottniabanan. Kommunikationen med loken går i ERTMS via baliser och radio (GSM-R).
Kommunikationsutrustning för multipeldrift (flera lok i samma tåg)
Kommunikationsutrustning för att tala med konduktör eller sända meddelanden till passagerarna på displayer.

Ett Rc-lok i Malmö. Dessa lok tillverkades mellan 1967 och 1988 och ersatte de klassiska D-loken.

.

Ellokens framtid

2009 fanns det färre ellok än diesellok i världen, även om skillnaden hela tiden minskat.

Ellokens framtid påverkas av bl.a. följande faktorer:

Järnvägens från år 2000 ökande marknadsandel (se referenser i artiklarna om person- och godståg):
- Persontåg för pendling ökar på grund av storstadsträngsel. Resor upp till 600 km ökar på grund av lägre energiförbrukning. För längre resor är flyget överlägset tills höghastighetståg kommer.
- Godståg ökar sin marknadsandel långsamt. Lastbilar är konkurrenskraftiga i närdistribution men ogynnsamma på längre sträckor. När gränsöverskridande godstrafik blir effektivare kommer godstrafiken med tåg att öka väsentligt. Trafikinfarkt på Europas huvudvägar utgör redan ett problem. I USA är godstrafik med tåg avsevärt större än i Europa.
Energiutvecklingen. Priset på fossil diesel förväntas fortsätta att öka. Även om man lyckas framställa biodiesel (se referens) så kan även den bli dyr. Även elen kommer att öka i pris men den högre verkningsgraden på ellok gör dessa mer konkurrenskraftiga.

Ellok kan göras billigare och starkare än diesellok. De har lägre underhåll. De föredras därför av operatörerna.
Elektrifieringen av banor. Det är numera uppenbart att livslängden på järnvägsinvesteringar är betydligt längre än man trott tidigare. Vidare är många banor redan nu överbelastade så att volymen finns för lönsam elektrifiering. I Europa är redan elektrifieringen långt gången. I USA däremot är det inte så enkelt eftersom man har en väsentligt högre last på tågen (double stacked containers) så att kontaktledningen kommer för högt. Dessutom kan matningen av kontaktledningarna bli ett problem eftersom amerikanska godståg är extremt tunga. Med diesellok kan man bara sätta in flera lok i tågen.
Miljöbelastningen. Transportkunder, och därmed operatörer, som vill profilera sina varumärken mot miljövänliga transporter föredrar ellok även om även dessa orsakar emissioner vid matning från till exempelkolkraftverk.
Utskrotning. Den stora förbättring som skedde kring år 2000 genom att använda växelströmsgenerator, växelriktare och asynkronmotorer, kan relativt enkelt införas på äldre elektriska lok. Man installerar samma standardiserade traktionsmotorer och växelriktare som i moderna ellok. Resten i loket kan återanvändas. Detta gör att livslängden förlängs och nytillverkning får lägre volymer.
Utvecklingen mot hybridlok bedöms vara trolig. Den nya tekniken med växelriktare och enkla asynkronmotorer gör att en allt större del av komponentkostnaden i ett lok blir gemensam.
För persontåg kommer motorvagnslösningarna troligen att slå ut loken.

Sammanfattningsvis bedöms elloken vinna marknadsandel mot dieselloken. Men marknaden förblir konstant genom att lok för persontåg minskar och lok för godståg ökar.

Se även

Externa länkar

Järnväg.net