Försök med växelströmsdrift 1905 - 1907

Statens Järnvägar genomförde försök med eldrift på flera sträckor i Stockholmsområdet. Användningen av växelström för järnvägsdrift var fortfarande nästan oprövad, därav behovet av praktiska försök. Efter försökens slut demonterades anläggningarna, något som enligt vissa källor tycks ha skett etappvis.

Redan 1901 hade Stora erbjudit sig att på försök elektrifiera en bit av sträckan Falun - Björbo med 14 kV 16 Hz. Skövde - Axvalls Järnväg hade också elektrifieringsplaner, dock lite oklart om man tänkte sig växelström.  Några år senare var Svartälvs Järnväg inne på att förbilliga driften genom att elektrifiera med 50 Hz och 5 - 6 kV. Inget av detta genomfördes.

Projektledaren Robert Dahlander skrev 1907 en utförlig redogörelse för försöksdriften vid SJ. Uppgifterna nedan är där annat ej anges hämtade från Dahlanders skrift.

Bakgrund

I början av 1900-talet började det bli möjligt att elektrifiera även långväga och tung järnvägstrafik genom använda växelströmsdrift. SJ fick 1903 anslag för att göra försök med sådan drift.  Praktiskt användbara enfasmotorer för järnvägsdrift började komma först 1902, innan dess var man hänvisad till trefasdrift (tidigt ute var Burgdorf - Thun i Schweiz, 40 km, 40 Hz 750 V, senare 850 V), eller att omforma enfas till likström ombord på loket. Maschinenfabrik Oerlikon hade nått goda resultat med omformarlok. I USA hade en konstruktör utvecklat ett elektropneumatiskt lok.  [s 2 f]

Elektrifieringar för enfas blev möjliga genom kommutatormotorer för låg frekvens, maximalt 25 Hz, helst lägre.  Det var Westinghouse i USA som först utvecklade systemet, och 1902 fick bolaget kontrakt på att elektrifiera Washington - Baltimore - Annapolis med växelström [s 4]. Detta järnvägsbolag gick dock i konkurs, och eldriften öppnades först 1908. Man använde 6,6 kV, men växelströmsdriften skall enligt [Hilton & Due 1960, s 327] ha fungerat dåligt och ersattes redan 1910 av 1200 V likström. Enligt samma författare skall de flesta växelströmselektrifieringar av nordamerikanska s k interurbans (regionalbanor med vissa spårvägsliknande drag) ha varit mer eller mindre misslyckade. Den första enfaselektrifieringen av nämnvärd omfattning var Indianapolis & Cincinnati Traction Company som 1905 började driva tågen på en ca 65 km lång sträcka med 3,3 kV växelström. Liksom Washington - Baltimore - Annapolis var banan en interurban linje.

Den första stora enfaselektrifieringen av en ångjärnväg var vid New York, New Haven & Hartford. Första eltågen började rulla 1907. Kontaktledningsspänningen var 11 kV och frekvensen 25 Hz. Detta systemval hade inte föregåtts av någon provdrift!    

Union Elektricitäts-Gesellschaft (senare införlivat med AEG) i Berlin var det företag som närmast efter Westinghouse kunde leverera utrustning för järnvägsdrift med enfas växelström. UEG:s motor baserades på konstruktioner av Winter och Eichberg. UEG:s system provades 1903 - 1905/1906 på sträckan Nieder-Schöneweide - Spindlersfeld vid Berlin. Frekvensen var 25 Hz och spänningen 6,3 kV. Redan innan dessa försök hade UEG fått ett kontrakt på enfaselektrifiering på 20 km och med 20 motorvagnar i Belgien [s 5]. Två motorvagnar från försöksdriften Neder-Schöneweide - Spindlersfeld användes 1906 - 1913, tillsammans med andra dragfordon, vid förarlösa försökskörningar på en rundbana vid Oranienburg nära Berlin. Syftet med denna anläggning var dock inte att ytterligare testa enfasdrift, utan att utröna optimal banöverbyggnad [Rossberg: "Die Oranienburger Versuchsbahn" i Eisenbahn Magazin 2007-1].

I Bayern ersatte man 1905 ångdriften Murnau -.Oberammergau med enfas 5 kV 16 Hz. Banan byggdes fem år tidigare, och var då tänkt att drivas med trefas växelström. Den dåvarande ägaren hade dock inte råd att färdigställa den elektriska anläggningen. 

Det var den belgiska lokalbaneförvaltningen SNCV som 1905 införde enfas växelströmsdrift på några sträckor om totalt 20 km i Borinage i södra delen av landet. All elektrisk utrustning levererades av UEG/AEG, och man använde 40 Hz - en för bandrift ovanligt hög frekvens vid denna tid. Kontaktledningsspänningen var 600 volt, nedtransformerad från 6 kV (enligt en källa 6,6 kV) i fyra transformatorstationer. Avsikten var att elektrifiera ett större nät, och det var därför växelströmsdrift valdes. Istället gick man omkring 1920 över till likströmsdrift, detta eftersom SNCV:s övriga spårvägar/lokalbanor i området elektrifierats med denna strömart. [Avancez 1985  s 166 f ], [Davies 1984  s 85]

Den meterspåriga lokalbanan mellan Rom och Civita Castellana, 53 km, öppnades 1906 och skall då ha varit den längsta enfasbanan [Wikipedia]. 6,5 kV, 25 Hz. På 1930-talet förlängd samt ombyggd till normalspår och 3 kV likström (Ferrovia Roma Nord).

När SJ skulle genomföra försök med eldrift kunde man alltså välja mellan enfas och trefas. Båda systemen hade sina fördelar. En  viktig nackdel med trefas var att spänningen nog måste begränsas till cirka 3 kV med hänsyn till de två närbelägna kontakttrådarna. Detta var den avgörande orsaken till att trefas valdes bort [ s8 ff]. De praktiska svårigheterna med strömavtagning från dubbla kontakttrådar tas inte alls upp av Dahlander, som däremot nämner  trefasdriftens svagheter vad gäller motorernas reglering. 

Syfte

Järnvägsstyrelsens program för försöken [Dahlander 1908 sid 192 f] beskriver vad man ville få svar på. Sammanfattningsvis gällde det

Kraftstationen: Skydd mot överspänning och kortslutning, reglering av spänning vid växlande belastning

Kontaktledning: Olika typer av upphängning, isolatorer, skyddsanordningar, sektionering på stationer. impedans (växelströmsmotstånd) vid olika typer av rälförbindningar. Revision och reparation.

Läckande och vagabonderande strömmar, påverkan på telekommunikationer

Traktionsmotorernas dragkraft, uppvärmning och effekt, gnistbildning, hållbarhet, överbelastningsförmåga

Pådrag och regleringsanordningar, särskilt för multipeldrift.

Strömavtagare av olika konstruktion

Tågmotstånd och energiförbrukning

Bromsanordningar, elektrisk uppvärmning och belysning

Revision och reparation av dragfordon.

Behövs förarbiträde?

Påverkar eldriften kostnaden för banunderhållet?

Behöver anordningar för ångdrift (t ex av strategiska skäl) behållas när banan elektrifieras?

Hur kan invändningar från militärt håll övervinnas?

Upplägg

Det var i förväg bestämt att försökdriften skulle ske med enfas växelström, och börja på sträckan Värtan - Norrtull (nuvarande Stockholm N). Där kunde man  arbeta relativt ostört. Om försöken gick bra skulle eldriften utökas med sträckan Stockholm - Järva (nuvarande Ulriksdal), och lokaltågen på båda sträckorna skulle köras elektriskt.  [s 10]
 
SJ ville ha stor frihet i upplägget av försökdriften. Man ville inte heller vara tvingad att följa de normala säkerhetsföreskrifterna för högspänningsanläggningar, som inte var anpassade för järnvägsdrift.  [s 13].

Kraftförsörjning

En provisorisk kraftstation inrättades i ett trähus som uppfördes vid Tomteboda.  Stationen försågs med två ångturbiner och två generatorer. Därmed riskerade man inte att eltågen blev stående på linjen om ett aggregat fallerade. Normalt var generatorerna dock parallellkopplade. Stationen hade fyra lokpannor, varav normalt bara två användes. [s 22 f]

Antagligen var det möjligt att stänga matningen till någon av de tre linjerna mot Värtan, Järva och Stockholm C  - det talas om "linjeswitcharne å Tomteboda station, som förenar densamma [matarledningen] med kraftstationen" [s 234]

Den 6 mars 1905 provkördes kraftstationen för första gången. Den 20 mars släppte man på ström i matarledningen fram till landsvägsbron vid Tomteboda, och den 12 april  i kontaktledningen till Albano  [s 15 f]

De spänningar som användes var vanligen 6, 12, 15, 18 och 20 kV [s 26]. Vid 20 kV blev luften i kraftstationen starkt ozoniserad  [s 34]

Det inträffade ofta kortslutningar i kontaktledningarna och i dragfordonen. Man provade olika slag av säkerhetsapparater, som dock fungerade dåligt. Både generatorer och ångturbiner tog skada av de många kortslutningarna. En automatisk strömbrytare blev lösningen [s 28 ff]

Karta
Exteriörbild
Ovan: Den provisoriska kraftstationen samt Westinghouse-loket, bild från [Dahlander 1908 sid 23]


Till vänster: Karta över de centrala delarna av det eldrivna bannätet. Järva ligger utanför övre vänstra hörnet, Värtan i förlängningen på det spår som försvinner mitt i bildens högra kant, och Stockholm C utanför nedre högra hörnet.  [Dahlander 1908 sid 11]

Nedan: Kopplingsschema, [Dahlander 1908 bild 5 sidan 26]
Kopplingsschema

Kontaktledning

I ett tidigt skede beslutade man att satsa på luftledning. Strömskena ansågs ej lämplig vid växelströmsdrift med hög spänning (fara för överslag mellan strömskena och körskena, risker för personalen).  Enligt ett förslag kunde strömskenan placeras i en kanal invid spåret; detta skulle minska svagströmsstörningarna genom att ström- och farskenorna löper så nära varandra att de skadliga verkningarna kompenseras. [s 212 f].  Dahlander trodde inte mycket på denna lösning, risken för påverkan från snö och is var för stor, men om Ingenjörsfirman Dalén & Celsing, som föreslagit lösningen, ville på egen bekostnad bygga en provsträcka såg Dahlander inget hinder.

Kontakttråden hade rund sektion, 8 mm i diameter.

Man började med att elektrifiera Värtabanan, och avvaktade erfarenheterna av försöksdriften där innan sträckan Stockholm - Järva försågs med kontaktledning. I juni 1905 beställdes i varje fall ledningar och montage för Tomteboda - Järva från ASEA. I februari 1906 beställde SJ från Maschinenfabrik Oerlikon material för kontaktledning Tomteboda - Stockholm C, och samtidigt beställdes 12 "speciella strömavtagare" (spön) från samma leverantör. Oerlikonledningen moterades av ASEA. I samband med detta flyttades persontrafikspåren isär på denna sträcka. Detta medgav att kontaktledningsstolparna i allmänhet kunde sättas mellan spåren.  [s 19].   

Oerlikon-ledningen monterades under september och oktober 1906.

Stolpar och upphängning  Tomteboda - Värtan och Tomteboda - Järva

På Värtabanan och Tomteboda - Järva användes huvudsakligen indirekt upphängd kontaktledning; "Vielfachaufhängung", "Catenary suspension") av i princip den konstruktion som fortfarande är standard. Inledningsvis användes dock fasta konsoler istället för vridbara utliggare.

Mest användes trästolpar. De klarade påkänningarna bra, med undantag av de stolpar som hade de ursprungliga tunga och ej vridbara konsolerna. Vid Gasverksbron provades sex stolpar av armerad betong; de bedömdes tunga och besvärliga att montera.  [s 64]

Mellan Tomteboda och Albano användes dubbel isolation, detta för att minimera risken för driftstörningar på den hårt trafikerade sträckan. Bortom Albano provades enkel isolation och bitvis direkt upphängning. [s 42]

Dubbla stolpar och dubbla bärtrådar
Dubbla bärtrådar. Bilden troligen tagen mellan Tomteboda och Norrtull (nuvarande Stockholm N). Denna upphängning tycks inte ha använts på någon längre sträcka. Isolatorerna på den vänstra kontaktledningsstolpen är troligen för "krafttelefonen" [Dahlander 1908 bild 9 sidan 38]
 Enkel bärtråd, fasta konsoler
Enkel bärtråd, fasta konsoler (till skillnad från de senare använda rörliga utliggarna). En jordförbindningsanordning sitter på konsolen; den skulle jordförbinda tråden (och därmed utlösa kraftstationens linjebrytare) om kontaktledningen råkade trilla ner. Bilden ser ut att vara tagen vid hållplatsen Skuggan nära Värtan. [Dahlander 1908 bild 10 sidan 39]

Erfarenheterna från Värtabanan utnyttjades vid elektrifieringen till Järva bland annat genom att utliggarna gjordes vridbara och så lätta som möjligt, för att minska belastningen på isolatorerna. Det nya utförandet provades först på två stolpar vid Gasverksbron. På Järvalinjen ökades stolpavståndet från 50 till upp mot 75 meter, och kontaktledningen monterades något lägre än på Värtabanan. [s 43]

På Järva station användes direkt upphängning, detta på grund av att landsvägsbron söder om stationen ombyggdes i samband med dubbelspårsbygget Järva - Rotebro [s 45]

Den direkt upphängda kontaktledningen vid Järva (Ulriksdal)  [Sveriges Järnvägsmuseum, Nybergska samlingen]

Järvalinjens kontaktledning sattes upp vintertid, och nästa sommar blev eldrift omöjligt på grund av att ledningen hängde ned. Det blev nödvändigt att spänna om ledningen. Sådan omspänning blev även nödvändig två gånger per år på ledningen mellan Albano och Värtan, tydligen delvis beroende på att viss del av sträckan hade direkt upphängd ledning. Mellan Tomteboda och Albano hade ledningen monterats sommartid, och då med större dragning än vad som egentligen föreskrivits. Denna sträcka behövde därför aldrig omspännas, delvis också beroende på det kortare stolpavståndet. [s 45]


Lok 1 vid Järva     [Sveriges Järnvägsmuseum, Nybergska samlingen]

Problemen med slapp kontaktledning under sommaren gjorde att SJ började studera möjligheten att hålla ledningen spänd med fjädrar eller vikter. Det sistnämnda valdes för ett första försök på en två km lång sträcka med direkt upphängning och vridbara utliggare vid Tomteboda. Försöket blev framgångsrikt, och samma konstruktion användes för de direkt upphängda ledningarna vid Järva station och för en del av den indirekt upphängda kontaktledningen mellan Järva och Hagalund.    

Sträckan Albano - Värtan blev sedan ombyggd med kraftigare isolatorer (som klarade 20 kV, tidigare 6 kV) och vridbara utliggare istället för de tidigare stela konsolerna [s 48]. Detta möjliggjorde användet av spännvikter och gav bättre strömavtagning. [s 73]

Enkel bärtråd, rörlig utliggare

Troligen mellan Hagalund och Järva. Rörlig utliggare. [Dahlander 1908 sid 48 bild 22]
 Stolpe med dubbel isolation
Stolpe med direkt upphängd kontaktledning och dubbel isolation [Dahlander 1908 bild 41 sidan 63]
 Oerlikonledning på rälsstolpe
Oerlikonledning upphängd på stolpe tillverkad av räl [Dahlander 1908 bild 33 sidan 58]

Stolpar och upphängning - Oerlikonsystemet

Mellan Tomteboda och Stockholm C användes Oerlikons system. Kontaktledningen kan här vara placerad vid sidan av spåret; strömavtagarspöet kan göra kontakt med tråden från sidan, ovanifrån eller underifrån. Kontakt underifrån utnyttjades vid växlar. Främsta fördelarna med Oerlikonsystemet var ökad redundans genom att man kunde ha en ledning på vardera sidan av spåret. Genom att utliggare undveks blev montage och underhåll också enklare än med andra kontaktledningskonstruktioner. Dessutom ansågs kontakt uppifrån vara säkrare vid isbeläggning [s 41].  Enligt andra uppgifter berodde inverkan av rimfrost och is snarare på spänningen;  Burgdorf - Thun som drevs med 800 V trefas hade stora problem, men den likaledes i alpmiljö belägna Valtellinabanan (också trefas) drevs med 3 kV och hade inga sådana vinterproblem. [s 216]


Stockholm C: Westinghouseloket tar ström med ovankontakt [Sveriges Järnvägsmuseum, Nybergska samlingen]


Oerlikonledningen mellan Tomteboda och Kungsbron monterades av ASEA. Inne på Stockholm C pågick ombyggnadsarbeten som försenade elektrifieringen, och när det var klart för att sätta upp kontaktledningen där gjordes det av SJ egen personal [s 47]
Oerlikonledning vid Tomteboda
Ovan: Sektionsavbrott vid Oerlikonledning. Anslutningen till Tomteboda från Norrtull.
[Dahlander 1908 bild 29 sidan 54]

Till höger: Motorvagnståg vid Albano   [Sveriges Järnvägsmuseum, Nybergska samlingen]
 
Sidokontakt. Westinghouseloket
Ovan: Sidokontakt [Dahlander 1908 bild 31 sidan 56]


Nedan: Underkontakt, lok 1 vid Sabbatsbergs lokstation. [Sveriges Järnvägsmuseum, Nybergska samlingen]


Till höger: Delförstoring från bilden nedan 

För Oerlikonledningen användes kontaktledningsstolpar tillverkade av kasserade räler.  I vissa fall blev dessa stolpar inte tillräckligt stabila, utan sviktade. Rälstolparna var dock billiga och så smala att de kunde placeras mellan spåren [s 64]

Oerlikonspöna kunde till skillnad från saxbyglar (pantografer) arbeta även vid låg dragspänning på kontaktledningen. Dock hoppade spöna vid passage av upphängningspunkter, och de uppkommande ljusbågarna slet hårt på spönas kopparslitskenor [s 74]. En nackdel med Oerlikonsystemet var, att strömavtagarens låga tryck mot kontaktledningen medförde att fuktighet gav påtagligt försämrad strömavtagning. Att ha större tryck på spöna var olämpligt eftersom det kunde pressa ledningen ur läge [s 76]

En svaghet hos Oerlikonsystemet var att man, för att på stationerna kunna använda båda sidornas strömavtagare, måste utnyttja underkontakt. Detta medförde att ledningen måste placeras lågt. Genom att använda dubbla kontakttrådar för varje spår har man vid Stockholm C kunnat placera ledningen högre. Underkontakt medförde risk för driftstörningar på grund av att strömavtagaren lätt kunde fastna om tråden kommit ur läge [s 76].

Isolatorer

Olika typer av isolatorer provades. De tidigaste visade sig fungera dåligt vid fuktigt väder och sotbeläggning,  och klarade inte de mekaniska påkänningar som förekom. Stenkastning mot isolatorer var ett problem, som dock minskades genom övergång från vita till bruna isolatorer. Färgändringen ledde till minskad skadegörelse, även vid Hagalund "hvarest säkerligen ingen brist rådre på okynniga pojkar" [s 52]

På en del av Värtabanan provades dubbel isolation, liknande det vanliga arrangemanget vid spårvägar. Denna isolering visade sig olämplig när spänningen ökades till 20 kV [s 55 ff].  En god enkel isoliering var att föredraga. Under de 127 dagar som man körde elektriska persontåg mellan Stockholm och Järva förekom inga isolatorfel på kontaktledningen. Spänningen var under denna trafik begränsad till 6 kV eftersom motorvagnarna inte klarade högre [s 62]


Tomteboda. Kontaktledningen tycks ha dubbel isolering [Sveriges Järnvägsmuseum, Nybergska samlingen]

Oerlikonledningens isolatorer hade en "Defektanzeiger" som skulle göra att en felaktig isolator kunde identifieras. Detta visade sig inte fungera säkert [s 61 f]

Mer om kontaktledning i bilagor till [Dahlander 1908]  
Bilaga 6: Till öfverdirektören för maskinafdelningen: PM rörande utförande af kontaktleningen vid elektriska försöksbanan Tomteboda - Värtan

Bilaga 7:  Utförande av ledningar Tomteboda - Värtan

Bilaga 8:  Utförande av ledningar Tomteboda - Järva

Dragkraft

Siemens-Schuckert och Westinghouse levererade var sitt lok.

Motorvagn

Från AEG anskaffades elektrisk utrustning till fyra befintliga boggievagnar, varav två  ombyggdes till motorvagnar.  Övre bilden visar en av dessa motorvagnar [Dahlander 1908 bild 67 sidan 113]

Elektrisk belysning med ström från kontaktledningen användes både i motorvagns- och loktågen. Elvärme provades i motorvagnståget  [s 153 ff].

ASEA levererade en mycket motorsvag tvåaxlig ombyggd personvagn, som inte kunde dra några tåg och kördes endast i begränsd omfattning, bilden nedan [Sveriges Järnvägsmuseum, Nybergska samlingen]


Drift

Den 15 juni 1905 gjordes första provkörningen av ett elektrolok (Westinghouse-loket). I augusti - september samma år var motorvagnarna klara för provkörning, och i oktober även Siemens-Schuckert-loket [s 16]. Den 7 mars 1906 gick första tåget Tomteboda - Järva [s 19]. Kanske avses första tåget i reguljär trafik?

Natten mellan den 23 och 24 oktober 1906 kunde man provköra Oerlikon-sträckan fram till Kungsbron, och den 23 februari 1907 var hela sträckan klar, så att reguljär eldrift för en del av persontågen mellan Stockholm och Järva kunde börja. Man använde ett fyravagnars motorvagnssätt och ett tågsätt med sju tvåaxliga vagnar dragna av Westinghouse-loket.  Denna trafik pågick till och med den 29 juni, utan driftstörningar [s 20]. Intresset inriktades sedan mot Värtabanan, där man kunde låta försökstågen rulla mer intensivt (linjen Tomteboda - Järva var ju fortfarande enkelspårig) för att  "åstadkomma större tillryggalagd väglängd per dag" [s 20].

Under 127 dagar kördes reguljär eldrift för lokaltåg mellan Stockholm och Järva. Spänningen var då 6 kV eftersom motorvagnarna inte var dimensionerade för högre. Elloken kördes på spänningar mellan 5 och 20 kV, vanligast 12 - 13 kV.  18 -20 kV hade använts bara i begränsad omfattning, dels på grund av att Värtabanan under större delen av försökstiden hade otillräckliga isolatorer, dels att kraftstationens transformatorer inte fungerade bra vid så hög spänning. Det borde dock vara fullt möjligt och lämpligt att använda åtminstone 15 kV.  [s 62 f]   Avsikten var att försökselektifieringens kontaktledning skulle provas med 30 kV [s 226], dock användes även 37 kV "vid prövning av linjeisolationen" [s 26]. Denna höga spänning tycks dock enbart ha använts på matarledningen [s 28]. 

Frekvensen var normalt 25 Hz.  Traktionsmotorerna var avsedda för denna frekvens. Ibland körde man dock med 15 eller 20 Hz, vilket krävde utbyte av ångturbinernas regulatorer. Vid dessa lägre frekvenser arbetade dock varken kraftstationen eller traktionsmotorerna optimalt [s 185]


Ett pendeltåg vid Stockholm C. Oerlikonströmavtagarna är uppe. Den främre motorvagnen är nr 1391  [Sveriges Järnvägsmuseum, Nybergska samlingen] 
 
Nedfallna ledningar och andra fel skulle snarast anmälas till kraftstionen, rikstelefon 9852, detta enligt "Allmän instruktion för järnvägspersonalen angående försöksbanans elektriska ledningar". Det fanns även en instruktion för förare, där det bland annat beskrevs hur växling mellan byglar och kontaktspön skulle gå till. På motorvagnstågen skulle främre plattformen vara reserverad för föraren och det obligatoriska biträdet. Om ljuset slocknade hade kontaktledningen förmodligen blivit strömlös. Föraren skulle då "genast medelst medförd telefonapparat sätta sig i förbindelse med kraftstationen"  [s 249 f]

Dahlander beklagar att åska inträffade endast två gånger under provdriften. Åskvädren syntes inte ha haft någon inverkan vare sig på tåg eller kraftstation  [s 35]

Elsäkerhet

De första provkörningarna av kraftstationen skedde via ett vattenmotstånd i en närbelägen grop. Cirka 100 meter från gropen pågick ispårning av en urspårad godsvagn. Arbetarna fick "starka elektriska stötar" och måste avbryta arbetet. En diskande tjänsteflicka i ett närbeläget bostadshus hade fått stötar från vattenledningskranen, och en telefonledning som passerade gropen blev oanvändbar . Genom ändring av anslutningarna till vattenmotståndet minskades de vagabonderande strömmarna, och ispårning, diskning och telefonering kunde återupptagas. [s 27]

Både vid materledningen och kontaktledningarna fanns jordförbindningsanordningar, som skulle träda i aktion om tråden t ex ramlade ner. Under broar fanns olika konstruktioner för att hindra ljusbågar och direktkontakt mellan ledning och bro. Dessutom satte man upp skyddstak för att hindra trafikanter på broarna att komma i kontakt med ledningen. Varnande anslag uppsattes. [s 65 f]

Bro över järnvägen
Skyddsanordning under bro vid Hagalund [Dahlander 1908 bild 15 sidan 43]
 Grindar och skyddsportal
Skyddsportal vid Solnavägen [Dahlander 1908 bild 44 sidan 68]

Under broar fanns ursprungligen normalt strömlösa sektioner. Strömmen leddes förbi genom en speciell matarledning. Avsikten var att öka säkerheten. Olägenheter av olika slag visade sig dock; det var inte minst besvärligt att sluta och bryta strömmen före varje tågpassage (i den mån tågen inte hade tillräcklig fart för att kunna passera utan strömtillförsel). Snart sattes därför hela ledningen kontinuerligt under spänning, och detta hade inte givit några negativa effekter [s 66 f]

Stambanans plankorsning med Solnavägen ansågs som en farlig punkt, och man ordnade både en död sektion och skyddsportaler, samt anslag "Lifsfarligt att vidrörda tråden öfver banan".   Den döda sektionen kopplades dock in, "sedan det visat sig, att de åkande kunnat motstå frestelsen att vidröra kontakttråden med piskan eller annat" [s 68].

På Järva station fanns ett par plankorsningar som försågs med skyddsportaler.

Vid Gamla Kungsholmsbrogatan måste ledningen på grund av den närbelägna Kungsbron placeras extremt lågt. Av detta skäl ordnades en död sektion, där vägvakten släppte på ström före tågpassage. När sektionen var strömförande ringde en växelströmsringklocka matad med 100 V via en transformator [s 69]. Bomvakten fick inte släppa på strömmen förrän bommarna var fällda [s 250]

Vid infarterna till Värtan, Järva och Stockholm C fanns strömslutare med vilka bangården kunde göras spänningslös i samband med arbeten på ledningen, vissa lastningsarbeten mm.  Utförandet av strömslutare och avbrott i ledningen utvecklades under försökens gång [s 69 f]

En del olycksfall inträffade; tre banvakter skadades och en dödades i samband med användning av stålmåttband, och en ledningsmontör var nära att svimma efter att ha vidrört en stolpe med defekt isolator. En eldare steg upp på tendern och kom i kontakt med ledningen som just då förde 20 kV. Eldaren överlevde. En annan effekt av eldriften var att personal och passagerare ibland sträckte sig ut så långt att de slog i kontaktledningsstolparna.  [s 71 f]

Säkerhetsföreskrifter, bilaga 15 till [Dahlander 1908]

Telestörningar

SJ inköpte redan 1904 två telefonapparater "för högtension" från L.M.  Ericsson & Co [s 15]

Den 18 maj 1905 provade man en av L.M Ericsson tillverkad kompenseringsapparat som skulle upphäva störningarna i försöksanläggningens telefonledning. Den 3 juni samma år gjordes "försök rörande banströmmens störande inflytande på järnvägstelegrafen" mellan Tomteboda och Värtan [s 16]. I november och december 1905 gjordes ytterligare iakttagelser av påverkan på telegraf- och telefonledningarna [s 19]. Det visade sig tidigt att störningar uppstod både för järnvägstelegrafen och Telegrafverkets snabbtelegrafledningar, som följde järnvägen mellan Tomteboda och Albano. Telegrafverkets ledningar flyttades därför, och järnvägens tidigare enkeltrådiga ledning försågs med metallisk återledning.  [s 98]

Mellan Tomteboda och Värtan monterades i försökssyfte en dubbeltrådig telefonledning på högspänningsisolatorer i kontaktledningsstolparna. Ledningen var ansluten till en telefon i kraftstationen, och bärbara telefoner kunde kopplas in på linjen. Eltågen medförde sådana bärbara apparater.  Inledningsvis gick telefonlinjen inte att använda - banströmmen gav ett starkt surrande ljud i apparaterna. Efter vissa justeringar gick det bättre. Man passade även på att isolera både telefonerna och telefonörerna från jord medelst högspänningsisolatorer, och därefter stördes inte telefoneringen.   [s 98 f]

Mellan Tomteboda och Albano satte man dessutom upp fyra trådar på särskilda stolpar.  

Mellan Tomteboda och Järva gick 25 dubbla telefonledningar tillhörande Telegrafverket. På banans andra sida fanns 16 enkeltrådiga telegraflinjer, varav sex tillhörde SJ och tio Telegrafverket. Här kompletterade man, liksom på Värtabanan, med en särskild "försöksdriftstelefonledning", dock upplagd på vanliga teleisolatorer. Inga starka störningar hade märkts på denna sträcka [s 99]

Växelströmsstörningar på SJ-telegrafen kunde tänkas uppstå genom statisk uppladdning eller elektromagnetisk induktion. Dessa störningar kunde antagligen minskas genom olika åtgärder. Den mest kostsamma lösningen skulle vara att övergå till särskild återledning [s 104 ff]

Dahlander nämner inget om störningar på växelströmsblockanläggningar eller andra elektriska  system i signalsäkerhetsanläggningarna. 

Slutsatser

[s 183 ff]

Försöksanläggningen avvecklas

1909 körde man med eldrift endast vid några enstaka tillfällen.  Kontaktledningar fanns vid slutet av året kvar endast på sträckan Tomteboda - Järva.  Den ena ångturbingeneratorn togs ner i slutet av 1909. Den användes sedan, kopplad till en trefasgenerator, för att försörja SJ-verkstaden vid Liljeholmen med ström. [SOS 1909 s 38]

1910 togs resterande kontaktledning bort, och den återstående ångturbingenaratorn skickades till Notviken, där den sedan alstrade ström för SJ-verkstäderna [SOS 1910 s 42]

Jämförelse med andra försöksanläggningar

Ungefär samtidigt med SJ försöksdrift genomfördes liknande försök med enfaselektrifiering i Tyskland, Schweiz och Frankrike:

SJ Stockholms-området Schweiz; Seebach - Wettingen Tyskland: Nieder-Schöneweide - Spindlersfeld Frankrike: Grasse - Mouans-Sartoux
Försöksanläggningen körbar 1905 - 1910 1905 - 1909 1903 - 1906 1909 (ev tidigare) - 1914
Banlängd km 13 20 4 7
Spänning 6 -20 kV 15 kV 6 kV 12 kV
Frekvens 15 - 25 Hz Först 50 Hz, senare 15 Hz 25 Hz 25 Hz
Antal dragfordon som användes i större omfattning 2 lok, 2 motorvagnar 3 lok 2 motorvagnar 1 dubellok

Vid den schweiziska försöksanläggningen användes inledningsvis 50 Hz i kontaktledningen och omformning ombord på loket, men snart gick man över till lågfrekvens i kontaktledningen, som i likhet med SJ:s försöksanläggning delvis var utförd enligt Oerlikons system, delvis för strömavtagning med konventionell bygel.

I Frankrike var det järnvägsförvaltningen PLM som gjorde provkörningar med ett Alioth dubbellok. Loket hade likströmsmotorer och omformare. .


Försökens betydelse för införande av eldrift

Det kan synas märkligt, att SJ gjorde så omfattande försök med den nya driftformen. Erfarenheterna kom ju inte heller till omedelbar användning vid SJ - det dröjde till 1914 innan eldriften på Riksgränsbanan kom igång. Då hade också uppfattningen om lämplig frekvens ändrats; standard för de flesta enfasbanor i Europa blev 15 Hz (senare 16,7 Hz). 

Mellersta Östergötlands Järnväg var dock snabb med att utnyttja försöksdriftens erfarenheter. Redan 1908 öppnade man eldrift på linjen Borensberg - Klockrike.  Här användes 25 Hz, precis som varit vanligast vid SJ:s försök. 

Järnvägselektrifiering och industrifrekvens

SJ-försöken skall också ha haft "väsentligt inflytande" på att Hamburgs lokaltåg (numera S-Bahn) mellan 1908 och 1955 använde 25 Hz [Kotzott 1955, sid 98] . Spänningen i Hamburg  var 6.3 kV. Antagligen inverkade försöksresultaten också på att Mellersta Östergötlands Järnväg 1908 började använda enfasdrift med 25 Hz (genom omformning från 50 Hz i kraftverket i Borensberg)

Möjligheten att använda 25 Hz för järnvägsdrift anfördes som en av flera fördelar när Stockholms elverk, vattenfall, LKAB  och Uddeholmsbolaget under nittonhundratalets första decennier införde denna frekvens. Tidigare hade 50 och 60 Hz varit vanligast i Sverige. 25 Hz hade vissa fördelar, och inte enbart möjligheten till järnvägsdrift. Många kraftverk i och utom Sverige hade dock redan gått in för att använda andra frekvenser. Flera järnvägsförvaltningar i centraleuropa, liksom SJ och NSB, införde enfasdrift med 15 Hz, senare 16 2/3 Hz.

Anhängarna av 25 Hz kraftnät fick senast cirka 1920 erkänna sig besegrade, och flera decennier av dyrbar omställning från 25 till 50 Hz följde. Även 60 Hz-systemen i Sverige (liksom de med andra frekvenser) lade successivt om till 50 Hz, och enhetlig "industrifrekvens" i Sverige var införd ca 1960. De avgörande besluten om övergång till 25 Hz i allmänna kraftnät hade tagits redan före SJ försöksdrift, men man kan tänka sig att 25 Hz-entusiasterna blev styrkta i sin uppfattning av försökdriftens resultat. Om det förekom en påverkan åt andra hållet, alltså att 25 Hz-vågen påverkade försöksdriftens inriktning och slutsatser, är okänt.

Kapaciteten hos de viktigaste storkraftverken/kraftsystemen var i början av 1920-talet, fördelat på olika frekvenser [Nylander 1954 sid 103 - 106]

Frekvens Viktiga kraftverk/system Kapcitet MVA
25 Värtan, Untraverken, Trollhättan, Porjus, Uddeholm 353
40 Ludvika 8
45 Arvika, Jössefors 3
50 Älvkarleby, Motala, Yngeredsfors, Gullspång, Sydkraft 276
60 Dalarna, Jämtland 76

Utöver ovan inräknade kraftsystem fanns många mindre, ofta med frekvensen 50 Hz.
 


Källor

[Dahlander 1908]  Dahlander, Rob.: "Försöken med elektrisk järnvägsdrift utförda å statens järnvägar åren 1905 - 1907", Stockholm 1908

[Hilton & Due 1960] Hilton, George W och Due, John F: "The Electric Interurban Railways in America", 1960

[Kotzott 1955]  Kotzott, Karl: "50 Jahre Einphasenwechselstrombetrieb mit 25 Hz und 6300 V auf der Hamburg - Altonaer Stadt- und Vorortbahn", i Elektrische Bahnen 1955, sid  97 - 104

[Nylander 1954]  Nylander, K.E.: "Periodtalsutvecklingen i Sverige" 1954

[Avancez 1985]  flera författare: "Avancez s.v.p.! Cent ans d'histoire vicinale en Belgique", 1985

[Davies 1984]  Davies, W.J.K.: "100 Years of the Belgian Vicinal. SNCV/NMVB 1885 - 1985"

[SOS]  Sveriges Officiella Statistik: Statens Järnvägar


Startsidan

Sidan uppdaterad den 5 juni 2021