EFFEKTIV DATAHÅNDTERING ÅBNER FOR ØKONOMISK OG MILJØMÆSSIG BÆREDYGTIG VEDLIGEHOLDELSE AF JERNBANEAKTIVER

20.10.2022

Der er mange fordele forbundet med at anvende et linear asset management-system (LAM-system) til vedligeholdelse af jernbaneaktiver. Et LAM-system sikrer fuldt overblik over alle relevante data, samt at data er pålidelige og opdaterede. Systemet giver endvidere adgang til at koble utallige datakilder og dermed til værdifuld viden, som åbner for økonomiske besparelser og massiv CO2-reduktion.

Pålidelige og opdaterede input af store datasæt er et afgørende fundament for at kunne sikre fortsat økonomisk og miljømæssig bæredygtig forvaltning af jernbaneaktiver. Det giver et konventionelt asset management-system imidlertid ikke adgang til, da det er hierarkisk struktureret og derfor uegnet til jernbaner, som består af uafhængige komponenter.

”Et LAM-system giver derimod adgang til at beskrive og administrere objekter eller systemer, der er defineret ved deres længde, og hvor deres tilstand og egenskaber kan variere fra sektion til sektion,” siger André Filipe da Silva Rodrigues, specialist i Railways and Metro i COWI i Danmark.

UDFORDRENDE VARIATION I DATAKILDER

Ifølge Rodrigues åbner et LAM-system for detaljerede informationer om skinnernes tilstand på bestemte forløb af strækningen – f.eks. om den anvendte jernbaneprofil, stålkvaliteten, graden af nedslidning, installationsdato og status for vedligeholdelse. Samtidig kan man via systemet indsamle og løbende opdatere data fra varierede kilder og i forskellige formater om f.eks. sporstrækningens geometri og tilstanden af aktiverne langs med sporet.

”Det er især variationen i datakilder, som uden adgang til et LAM-system gør det særligt udfordrende at håndtere situationer, der kræver samkøring og analyse af forskellige datatyper. Eksempelvis er afklaring af tidspunktet for sikkerhedsrelateret vedligeholdelse af banekomponenter koblet til bl.a. komponentmateriale og -geometri, trafikintensitet og hastighed på skinnerne. Samtidig påvirker tilstanden af forskellige aktiver hinanden. Fejl i skinners overflade fører f.eks. til nedsat hjul-skinne-interaktion, hvilket fremskynder skader på fastgørelser, sveller og ballast, hvilket skaber et såkaldt feedbackloop, hvor tilstanden af skinnernes overflade bliver yderligere forværret,” fortæller Rodrigues.

Billede: COWI.

FÆLLES GRÆNSEFLADE FOR ALLE INVOLVEREDE

Han påpeger, at oplysninger af den art er afgørende for valg af vedligeholdelsesstrategi, og at de endvidere leverer information om de tilstandsniveauer, der skal udløse et vedligeholdelsesindgreb. Men den optimale planlægning af en bæredygtig vedligeholdelsesstrategi indebærer derudover komplekse analyser af en lang række bl.a. logistiske og økonomiske forhold.

”I det førnævnte eksempel kan det f.eks. være en fordel at vedligeholde eller udskifte alle sporelementer inden for et kort tidsrum, så man undgår at starte et feedbackloop med sporforringelser til følge. I en situation, hvor der er behov for såvel at vedligeholde nogle som udskifte andre sporelementer, kan det være en fordel at gøre begge dele i ét projekt. Dette kan dog også have den konsekvens, at man forlænger tidsrummet, hvor infrastrukturen er utilgængelig,” siger han og pointerer, at et LAM-system muliggør sådanne komplekse analyser og i overskrifter bl.a. tilbyder følgende fordele:

• Et fælles referencesystem, som omfatter data fra alle relevante kilder.
• Et fælles datasystem, hvor alle data kan visualiseres og analyseres i forskellige kombinationer.
• En fælles grænseflade for sporspecialister, analytikere, planlæggere og andre fagfolk, der har brug for at tilgå og behandle data. Beslutninger er synlige for alle involverede i organisationen.

NEDBRYDNING AF BANEKOMPONENTER UNDGÅS

Rodrigues understreger, at jo flere oplysninger og funktioner, der føjes til LAM-systemet, jo flere forbindelser kan der skabes mellem forskellige aktiver, datakilder og dele af organisationen.
Han forklarer, at man via LAM-systemet ikke blot bruger data om aktivets tilstand, men også inddrager andre data, som kan hjælpe med at forudsige, hvordan tilstanden vil udvikle sig over tid. Og det er afgørende for at sikre korrekt vedligeholdelse og undgå alvorlige situationer.

”Hvis en skinneoverflade ikke vedligeholdes tilstrækkeligt, begynder den at deformere på grund af såkaldt rolling contact fatigue (RCF). Der er tale om plastiske deformationer, som gradvist bliver til mikroskopiske revner – skinnefejl – som udvikler sig med stigende hastighed. Jo dybere revnen er, jo hurtigere vokser den. Og hvis defekten får lov til at udvikle sig ukontrolleret, vil den kompromittere skinnens tværsnit og potentielt føre til et skinnebrud, som i værste fald kan forårsage en afsporingsulykke,” siger han.

Illustration: COWI, billede: Carsten Rasmussen. 

FORUDSIGELSER AF SKINNERNES TILSTAND

Ifølge Rodrigues kan man via et LAM-system samkøre alternative målemetoder med de metoder, som allerede er i brug til at opdage jernbanedefekter, hvilket åbner for at erstatte såvel cyklisk som reaktiv vedligeholdelse med et vedligeholdelseskoncept baseret på den konstaterede eller forudsagte tilstand af skinnerne.

”Det kan f.eks. være oplagt at tage udgangspunkt i skinneoverfladens akustiske ruhed, som typisk måles for at fastslå, om der genereres for meget støj fra kontakten mellem hjul og skinner. En forøget ruhed er ofte forløber for eller indikerer direkte en mere alvorlig deformation af overfladen. For at fastslå en sådan sammenhæng er det nødvendigt at analysere historiske data fra alle relevante kilder, herunder om bl.a. skinnetype og -alder, trafikbelastning og -hastighed samt sporgeometri,” siger han og fortsætter:

”Ved at bruge et LAM-system kan den indledende og ofte tidskrævende fase med at sikre, at alle data er pålidelige og korrekt indplaceret i systemet, reduceres til et minimum, da alle data allerede er up-to-date og indgår i LAM-systemet. Og man kan på den baggrund sikre, at skinneslibning eller -fræsning finder sted på et tidligt tidspunkt, baseret på niveauet eller arten af den målte akustiske ruhed og den specifikke kombination af data.”

Resultatet er, pointerer Rodrigues, at skinnefejl – og i sidste ende skinnebrud – kan forebygges helt med minimal og målrettet vedligeholdelse i stedet for, som det typisk finder sted i dag, ved brug af en omfattende cyklisk vedligeholdelse, når der endnu ikke er tegn på skinnefejl, eller meget intensiv lokal vedligeholdelse, når skinnefejlene allerede er udviklet.

Illustration: COWI, billede: Carsten Rasmussen og Peter Juel Jensen.

Det faktum, at alle de data, som er nødvendige for at træffe beslutning om behovet for indgreb, allerede indgår i LAM-systemet, giver endvidere direkte adgang til at implementere ledelsessystemer, der genererer og prioriterer de nødvendige indsatser. Og det muliggør ligeledes planlægning og koordinering med resten af organisationen ved hjælp af tilpassede grænseflader, ligesom det giver adgang til at generere arbejdsordrer og – efter at vedligeholdelsesindsatsen har fundet sted – til at beregne det udførte arbejde, registrere og spore det samt evaluere den indvirkning, det har haft på skinnernes tilstand.

STORT POTENTIALE FOR CO2-REDUKTION

Ud over de økonomiske besparelser, der er forbundet med denne tilgang, medfører det også en betydelig CO2-reduktion i forhold til andre vedligeholdelsesmetoder. Og det er der flere årsager til

Hvis skinnefejl ikke forebygges eller elimineres, skal skinnerne udskiftes langt tidligere, end det ellers ville være nødvendigt. Samtidig reduceres skinners levetid betydeligt, hvis skinnefejl først udbedres, efter de er konstateret – f.eks. i et cyklisk vedligeholdelseskoncept – da det typisk indebærer, at en relativt stor del af overfladen skal fjernes. Der er endvidere betydelige

CO2-emissioner forbundet med drift af slibe- eller fræsemaskiner samt transport af samme, fordi de fleste entreprenører er internationale virksomheder, som flytter udstyr over hele Europa for at kunne levere deres tjenester.

”Ved at anvende et forebyggende, LAM-styret vedligeholdelseskoncept baseret på akustisk ruhedsmåling kan man nøjes med at fjerne akkurat den mængde skinnemateriale, som på en given strækning kan forhindre, at der opstår fejl. Dette forlænger i høj grad skinnernes levetid, hvilket reducerer brugen af naturressourcer og sparer store mængder CO2 til stålproduktion. Denne tilgang minimerer endvidere både nødvedligeholdelse i forbindelse med skinnebrud og kritiske skinnefejl samt behovet for planlagt vedligeholdelse,” siger Rodrigues og fortsætter:

”Det samlede resultat er en mere robust transportinfrastruktur med færre forsinkelser og aflysninger. Det betyder dels mindre CO2 fra erstatningstransport, når togene ikke kører, og dels en mere pålidelig offentlig transport, som animerer flere til at benytte togene og afholder flere fra at købe eget køretøj eller bil nummer to og derigennem øge CO2-belastningen.”

EN BÆREDYGTIG VEDLIGEHOLDELSESSTRATEGI

Ifølge Rodrigues kan den beskrevne fremgangsmåde til etablering af en prædiktiv vedligeholdelsesstrategi for jernbaneskinner ved hjælp af et LAM-system med fordel også udbredes til andre sporkomponenter. Data om hurtigtvoksende afvigelser i sporets geometri kan f.eks. knyttes til nedbrydning af ballast eller forringet kvalitet af sporets underlag, ligesom accelerationsmålinger af akselkasser kan samkøres med problemer med fastgørelsessystemet såsom manglende bolte eller revner i svellerne. Som et tredje eksempel kan fejl i de mekaniske komponenter i sporskifter og overgange knyttes til data om bl.a. skinneoverfladens tilstand, sporgeometri og målinger af sporskiftesystemet.

”Ved at udnytte LAM-systemets evne til at indsamle og samkøre store datasæt fra en lang række kilder kan infrastrukturforvaltere udnytte alle de data, der er til rådighed, til at planlægge optimerede vedligeholdelsestiltag, der er såvel økonomisk som miljømæssigt bæredygtige og har minimal indvirkning på sporenes tilgængelighed og pålidelighed,” slutter han.

MØD EKSPERTEN

André Filipe da Silva Rodrigues, civilingeniør og ph.d. med fokus på udvikling af computermodeller af jernbanespor – en viden, han har brugt gennem fire år som assisterende teknisk systemansvarlig for skinner i Banedanmark i fire år, hvor han endvidere var systemadministrator for Banedanmarks LAM-system. Som led i dette arbejde udviklede han modeller til at forudsige defekter og vurdere behovet for fornyelse af skinner, bidrog til udviklingen af Banedanmarks vedligeholdelsesstrategi, udviklede tekniske specifikationer for mekaniseret ultralydsmåling og samarbejdede med forskere på DTU om anvendelse af maskinlæring til billedgenkendelse af defekter på skinneoverfladen samt nedbrydning af sporskifter og overskæringer. I COWI arbejder André som specialist med fokus på anvendelsen af LAM-systemer og datadrevet vedligeholdelse af jernbaner.