Abstract Freight train stalling on grades is a problem on different locations on Finnish rail network. The stalls are focused on certain times of the year and on certain locations, both of which can be challenging to heavy freight trains due to available friction and the grades on the track. The most important single factor in the stalls is lowered adhesion, especially during the fall due to leaves on rail. The stalls lead to delays that reduce track capacity utilization. Not only is the stalled train delayed but also other trains close to the stall location are affected due to mostly single tracks. Northern America has several decades of experience using distributed power on long and heavy freight trains. The main reason applying distributed power is better control of coupler forces. Coupler forces can be greatly reduced by distributed power so heavier and longer trains can be operated which leads to increased track capacity utilization. Despite very challenging grades and curves, stalling on grades is not an issue in North America. Using simulations it was investigated can distributed power be used to prevent freight trains from stalling on grades in Finland. Actual freight train configurations and track profiles were chosen for the simulations that were performed in TTCI research center, in Pueblo, Colorado. Railway Company BNSF Railway also shared their experiences using distributed power. Based on the results of the simulations, benefits from distributed power would remain rather low in Finland. Curving resistance might be lowered to a degree in tight curves, but other than that hill climbing ability of the trains with distributed power is not affected. In order to gain benefits from distributed power the trains would need to be longer and heavier. To increase track capacity utilization by reducing hill stall, an extra locomotive would need to be added to the problematic trains.

Tiivistelmä Raskaiden tavarajunien mäkeenjäännit Suomen rataverkolla ovat ongelma, joka keskittyy tiettyihin vuodenaikoihin ja sijainteihin, jotka ovat haasteellisia kitkaolosuhteiden ja radan pystygeometrian vuoksi. Tärkein yksittäinen muuttuja mäkeenjääntien taustalla ovat kitkaolosuhteet, jotka ovat vaikeat varsinkin syksyisin radalle päätyneiden epäpuhtauksien, kuten lehtien vuoksi. Mäkeenjäänneistä seuraa epätäsmällisyyksiä, jotka heikentävät ratakapasiteetin käytettävyyttä. Aikataulupoikkeamat kohdistuvat usein mäkeenjääneen junan lisäksi muihin rataosuudella liikkuviin juniin, jotka yksiraiteisilla rataosuuksilla joutuvat avustamaan tai odottamaan tilanteen purkautumista. Pohjois-Amerikassa on usean kymmenen vuoden kokemus hajautetun vetovoiman käyttämisestä pitkissä ja raskaissa tavarajunissa. Vetovoiman hajauttamisella hallitaan junakokoonpanossa esiintyviä suuria kytkinvoimia. Kytkinvoimien alentamisella saavutetaan useita etuja, operaattoreille tärkeimpänä parantunut ratakapasiteetin käytettävyys suurempien junien seurauksena. Pohjois-Amerikassa mäkeenjäännit eivät ole ongelma paikoitellen erittäin haastavista maastonmuodoista huolimatta. Simulointityön avulla selvitettiin, voidaanko Suomen rataverkolla ja olosuhteissa saavuttaa parempaa junien mäennousukykyä vetovoimaa hajauttamalla. Työhön valittiin todellisia junakokoonpanoja ja mäkiä rataverkolta ja simuloinnit suoritettiin TTCI-tutkimuslaitoksessa, Yhdysvalloissa 28.10.–2.11.2013. Tulosten perusteella vetovoiman hajauttamisen hyödyt junien operoinnissa Suomessa jäävät vähäisiksi. Mäennousukyky voi parantua tiukkakaarteisissa mäissä alentuneena kaarrevastuksena, suoraviivaiseen mäennousukykyyn vetureiden sijoitus kokoonpanossa ei vaikuta. Junien tulisi olla merkittävästi pidempiä ja raskaampia, jotta vetovoiman hajauttamisen hyödyt nousisivat esille. Ratakapasiteetin tehostamiseksi mäkeenjääntien vähentämisen kautta ongelmallisiin juniin tulisi lisätä vetovoimaa vaikeina talvi- ja syyskuukausina.