CURSUS
SPOORTECHNIEKEN Module 3 Deel 3.A en 3.B Homologatie, Operabiliteit, LCC en RAMS, Maintenance
ir. Hugo Goossens Onafhankelijk consultant – ex TUC RAIL
4 december 2014 georganiseerd door
Expertgroep Civiele Techniek
Ingenieurshuis Antwerpen
COPYRIGHT © 2014 – ie-net Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze publicatie mag worden gereproduceerd, opgeslagen in de computer, overgenomen onder gelijk welke vorm (elektronisch, mechanisch, magnetisch) of gefotokopieerd zonder de schriftelijke toelating van ie-net vzw, Desguinlei 214, B- 2018 Antwerpen 1. Tel. : 03/260.08.40 - Fax : 03/216.06.89, E-mail
[email protected], Website HTTP ://WWW.IE-NET.BE Elke auteur is verantwoordelijk voor de inhoud van zijn/haar teksten. ie-net vzw wijst alle aansprakelijkheid af wanneer gebeurlijke foutieve gegevens zouden leiden tot discussies of geschillen
Cursus spoortechnieken
Verificatie en Validatie (Homologatie) van een (sub)systeem
ir Hugo Goossens 04.12.2014
Inhoud • Doelstelling • Belangrijke actoren • Wettelijk kader en link met de TSI’s • Verificatie en validatie binnen de V‐cyclus • Proeven: – statische en quasi statische proeven – dynamische proeven • Het technisch dossier voor homologatie • Besluiten 04.12.2014
1
Doelstelling Vertrouwd maken met een aantal (recentere) wettelijke begrippen zoals homologatie, “CE” attest, technisch dossier voor homologatie, infrastructuurregister … Overlopen van de testen die in het kader van een homologatiedossier dienen (kunnen) uitgevoerd worden en het waarom van deze testen Praktische richtlijnen bespreken op basis van het UIC document (opgemaakt voor de homologatie van hoge snelheidslijnen)
04.12.2014
Belangrijke actoren DVIS: Dienst voor Veiligheid en Interoperabiliteit van de Spoorwegen = de Belgische Veiligheidsinstantie van de Federale Overheidsdienst (FOD): levert toelatingen af voor de ingebruikname (infrastructuur) en de uitbating (voertuigen) van het spoor, de veiligheidscertificaten aan de spooroperatoren en de veiligheidserkenning aan infrastructuurbeheerder legt het nationale reglementaire kader vast en controleert de naleving ervan waakt over de instandhouding van het veiligheidsniveau op het net bezorgt de certificeringen aan het personeel (o.a. treinbestuurders) ERA (European Railway Agency): Het Europese Spoorwegbureau – voor bevordering van veilige en interoperabele spoorwegen: opstellen van haalbare gemeenschappelijke technische normen en veiligheidsmaatregelen en –doelstellingen verslagen over de spoorwegveiligheid in de EU bevorderen uniforme seinnormen in heel Europa
04.12.2014
2
Belangrijke actoren Normalisatiecommissies (CEN, CENELEC, ISO, DIN, NBN, …): commissies belast met het opstellen van nationale (NBN-DIN), Europese (EN-) of internationale (ISO-)normen; meer en meer specifieke spoorwegnormen, zowel Technische (spoorcomponenten) als Managementnormen (RAMS)
UIC (Union Internationale des Chemins de Fer): internationale instelling met als leden een aantal spoorwegbeheerders en –operatoren; geeft de UIC-fiches uit en is verantwoordelijk voor een aantal studies (infrastructuur, rollend materieel, milieu, energie, …); UIC fiches met “O” in de titel zijn bindend, deze met “R” bevatten aanbevelingen
04.12.2014
Belangrijke actoren NoBo/DeBo (gebruikelijke afkortingen voor Notified Body en Designed Body) – Nederlandstalige termen: ‘aangemelde instantie’ / ’aangewezen instantie’ -NoBo: instanties belast met de beoordeling van overeenstemming of geschiktheid voor gebruik van interoperabiliteitsonderdelen of ten behoeve van de “EG” keuringsprocedure van subsystemen -DeBo: instanties belast met het onderzoek ten behoeve van de keuringsprocedure van subsystemen aan de hand van de van toepassing zijnde veiligheidsvoorschriften -Enkele voorbeelden: -NoBo: NV Belgorail (B), CERTIFER (FR), CETREN (Spanje), EISENBAHN-CERT (Duitsland) -DeBo: actueel enkel Belgorail erkend in België
04.12.2014
3
Belangrijke actoren ISA (Independent Safety Assessor): commissie (organisatie) van onafhankelijke deskundigen op gebied van veiligheid; werkt onafhankelijk van de opdrachtgever (vb. beoordelen van de veiligheid van een ontwerp van seingeving)
04.12.2014
Wettelijke Bepalingen Koninklijk Besluit van 26 januari 2010 : Wet betreffende de interoperabiliteit van het Belgische spoorwegnet in de Europese gemeenschap; zowel geldig voor het hogesnelheidsnet als voor het conventionele net. Koninklijk Besluit van 13 november 2011: Wijziging van de wet van 26.01.2010 betreffende de interoperabiliteit van het spoorwegsysteem in de Europese gemeenschap De wetten beschrijven hoe een sub systeem moet beoordeeld worden in het kader van de Technische specificaties van Interoperabiliteit of ‐ bij gebrek aan TSI‐ van de nationale regelgeving. 04.12.2014
4
Cursus Spoortechnieken
Interoperabiliteit van het trans Europese Hoge snelheid spoorweg systeem en van het Conventionele Spoorwegsysteem
ir Hugo Goossens
Interoperabiliteit: Inhoud • Wettelijke voorschriften • Doelstelling • Wat is interoperabiliteit? • De technische specificaties voor interoperabiliteit • De rol van de Notified (Designed) Body • Besluiten
04.12.2014
2
1
Interoperabiliteit: Een treinritje door Europa • • • • • •
1435 mm - 1500 Volt cc - ATB 1435 mm - 3000 Volt cc – laterale signalisatie 1435 mm - 3000 Volt cc – TBL 2 1435 mm - 25 kV ac – TVM 430 1435 mm - 1500 Volt cc – KVB 1670 mm - ….. Waar zijn we vertrokken? Waar rijden we naar toe? Met één of meerdere locomotieven? Kon ik in mijn rijtuig blijven? m.a.w. Was mijn trein interoperabel? Waren de bereden lijnen interoperabel? Of was minstens mijn rijtuig interoperabel?
NEEN ! Europa wil, minstens binnen de Europese gemeenschap, komen tot een interoperabel spoorwegnet voor hoge snelheidslijnen en voor een deel van het conventionele net, daarom: TECHNISCHE SPECIFICATIES VOOR INTEROPERABILITEIT 04.12.2014
3
Interoperabiliteit: Wettelijk kader Europese regelgeving : • Verschillende Richtlijnen betreffende de interoperabiliteit van het trans-Europees hogesnelheidsspoorwegsysteem en van het conventionele trans-Europese spoorwegsysteem omgezet in de Belgische wetgeving, met als voornaamste wet het • Koninklijk besluit van 26 januari 2010 betreffende de interoperabiliteit van het trans-Europese hogesnelheid spoorwegsysteem en van het conventionele spoorwegsysteem
04.12.2014
4
2
Interoperabiliteit: Doelstelling van de uiteenzetting • Inzicht geven in de verschillende Technische Specificaties van Interoperabiliteit • Bespreking van de essentiële eisen • Belichten van enkele belangrijke aspecten: interoperabele onderdelen en register van de infrastructuur • Rol en aanpak van Belgorail als Notified en als Designed Body • Ervaringen 04.12.2014
5
Overzicht gebieden van interoperabiliteit 1. Hoge snelheidslijnen
Gebieden van structurele aard: * • Infrastructuur (spoor, burgerlijke bouwkunde) • Energie (bovenleiding, voeding) • Besturing en seingeving (signalisatie en de daaraan gebonden communicatie) • Exploitatie en verkeersleiding • Rollend materieel Gebieden van functionele aard: • Onderhoud • Telecommunicatietoepassingen voor reizigersdiensten en vrachtvervoer * + Overkoepelende domeinen : - Veiligheid in spoorwegtunnels - Personen met beperkte mobiliteit 04.12.2014
6
3
Overzicht gebieden van interoperabiliteit (2) 2. Conventionele lijnen Gebieden van structurele aard: * • Infrastructuur (spoor, burgerlijk bouwkunde) • Energie (bovenleiding, voeding) • Besturing en seingeving • Exploitatie en verkeersleiding • Rollend materieel
Gebieden van functionele aard: • Onderhoud • Telecommunicatie toepassingen voor reizigersdiensten en vrachtvervoer * + Overkoepelende domeinen : - Veiligheid in spoorwegtunnels - Personen met beperkte mobiliteit 04.12.2014
7
Interoperabiliteit- STI - Essentiële eisen Worden behandeld in elke TSI: 1. Algemene eisen • • • • • •
Veiligheid (RAMS) Technische compatibiliteit Betrouwbaarheid en beschikbaarheid (RAMS) Onderhoud (RAMS) Gezondheid Bescherming van het milieu
2. Bijzondere eisen per subsysteem, en dit zowel voor Hoge snelheidslijnen als voor Conventioneel verkeer; van toepassing bij ontwerp, bouw, exploitatie en maintenance (zie levenscyclus van een project) 04.12.2014
8
4
Interoperabiliteitsonderdelen (1) De « CE » verklaring Zowel voor HSL-net als voor Conventioneel net: 1. Onderdelen voor algemeen gebruik (voor niet spoorwegtoepassingen maar ongewijzigd gebruikt) 2. Onderdelen voor algemeen gebruik maar met specifieke toepassing in de spoorwegsector 3. Specifieke onderdelen (ontworpen voor spoorwegtoepassing) Enkele voorbeelden van interoperabele onderdelen: - spoorstaven, dwarsliggers, wissels - de rijdraad van de bovenleiding - ERTMS (ETCS en GSM-R) Belang van de GAME (GAMAB) en de REX (Retour d’expérience): - aanvaarding van de wissels op de hoge snelheidslijnen 3 en 4 met een opbouw die niet 100% aan de STI-voorschriften betreffende uit te voeren testen voldoen ALARP principe 04.12.2014
9
Interoperabiliteit – De CEKeuringsverklaring voor subsystemen • Taal = taal technisch dossier (zie hoofdstuk homologatie) • Gedateerd en ondertekend (identiteit ondertekenaar) • Referenties van de huidige reglementering (vb. TSI uitgave 2008) of de toegepaste reglementering (vb TSI uitgave 2002) • Gegevens aanbestedende dienst of zijn gemachtigde • Beknopte beschrijving subsysteem • Gegevens aangemelde instantie • Referenties documenten in technisch dossier • Bepalingen van voorlopige en definitieve aard (exploitatiebeperkingen of –voorwaarden; voorbeeld: snelheid op lijn 36N voorlopig beperkt tot 160 km/h in afwachting installatie ERTMS) • Geldigheidsduur (indien voorlopig) 04.12.2014
10
5
Interoperabiliteit – De CEKeuringsverklaring voor subsystemen • Stadia: - algemeen ontwerp - bouw - beproeving voltooide subsysteem • Aangemelde instantie stelt conformiteitsverklaring op voor de aanbestedende overheid die EG-keuringsverklaring opstelt voor de veiligheidsinstantie • Aangemelde instantie heeft permanent toegang tot alle bij het proces betrokken plaatsen en documenten; hij voert periodiek audits en bezoeken uit • Aangemelde instantie publiceer regelmatig: - de ontvangen aanvragen om « EG »-keuringen - de afgegeven conformiteitsverklaringen - de geweigerde conformiteitsverklaringen 04.12.2014
11
Interoperabiliteit - STI - Infrastructuurregister • De wetgeving voorziet dat voor elk subsysteem de opmaak van een infrastructuurregister; dit is nodig gevolge: – Liberalisering van het spoorverkeer – Opsplitsing van de NMBS in drie maatschappijen – Notie van Infrastructuurgebruiker met: - één Infrastructuurbeheerder (Infrabel) - een groeiend aantal spoorwegondernemingen – Gelijkheidsbegingsel voor behandeling van de spoorwegoperatoren (bestaande en toekomstige) – Europese verplichting tot informatie: - van de infrastructuurbeheerder naar de operatoren toe betreffende de infrastructuur en bepaalde faciliteiten - van de operatoren naar de infrastructuurbeheerder toe betreffende het ingezette materieel
04.12.2014
12
6
Interoperabiliteit - STI - Infrastructuurregister • Minister publiceert op voorstel van de beheerder van de infrastructuur het register van de spoorweginfrastructuur • Registers geven voor elk (deel van een) subsysteem de voornaamste karakteristieken en hun overeenstemming met de TSI’s • Register wordt in principe opgesteld per lijn (niet zozeer per project) met vermelding van de betrokkene sectie (begin- en eind Kp) • Mogelijk verschillende grenzen per subsysteem • Register kan nieuw zijn of een aanvulling aan een bestaand register • Taak in België beheerd door Infrabel « Toegang Netwerk »
04.12.2014
13
Interoperabiliteit - STI - Infrastructuurregister • Copie van deze registers worden toegezonden aan de andere lidstaten • ERA werkt actueel aan een nieuw type register dat achteraf standaard kan worden voor alle lidstaten • Praktisch nut? 1. Stel Ryanair wil in de toekomst als spooroperator een verbinding Oostende – Keulen verzekeren met Hoge snelheidstreinen aan 300 km/h. Waar vinden de managers de nodige officiële informatie (welke zijn de maximum hellingen? Welke zijn de kleinste boogstralen? Welke spanningen van de voeding kom ik tegen? Is het ganse hoge snelheidsgedeelte uitgerust met ERTMS2 ? ….). Het register der Infrastructuur moet hem hierin kunnen helpen 04.12.2014
14
7
Interoperabiliteit - STI - Infrastructuurregister 2.
3.
4.
Omgekeerd kan bijvoorbeeld de NMBS betreffende rollend materieel officiële inlichtingen krijgen in de registers van rollend materieel. Ook voor spoorgebonden aannemers kan dit register interessant zijn bij investering in nieuwe machines; er kan ten andere naar verwezen worden in bestekken of overeenkomsten van levering gezien het een officieel document is. Ten titel van informatie: de FOD gaf een document uit met een overzicht van alle in België wettelijke verplichtingen in verband met rollend materieel.
04.12.2014
15
Interoperabiliteit - Rol van de NoBo en DeBo • De NoBo : indien er voor het betrokken project TSI’s van kracht zijn • De DeBo : indien er voor het betrokken project nog geen TSI’s van kracht zijn; er wordt geoordeeld op conformiteit met de bestaande regelgeving (in België wordt dat, wat de infrastructuur betreft een “Bestek voor de Infrastructuur”) • Er zijn praktisch in alle Europese lidstaten NoBo’s erkend; in België is Belgorail tot op heden de enige. • Als DeBo is Belgorail (tot op heden) het enige erkende organisme in België (is zeer moeilijk voor buitenlanders)
04.12.2014
16
8
Interoperabiliteit - Rol van de NoBo en DeBo • Tussenkomst van NoBo (in het kader van TSI): – Aangemelde instantie: instantie waarvan de bevoegdheden worden erkend om de conformiteit beoordeling in het kader van bepaalde richtlijnen uit te voeren – Bestaat in andere sectoren (CE benadering) – Gebeurt vanaf het begin van het project (conceptie stadium) – Onderzoeken van het ontwerp, de productie, het samenvoegen, de proeven, de indienststelling en soms de geschiktheid voor gebruik – De conformiteit van de subsystemen evalueren: seininrichting, infrastructuur, rollend materieel… vóór de ingebruikstelling – De conformiteit en de geschiktheid tot gebruik van de onderdelen evalueren vóór hun ingebruikname – Het technisch dossier samenstellen
04.12.2014
17
Interoperabiliteit - Rol van de NoBo en DeBo – De procedures evalueren die de conformiteit van de productie moeten waarborgen wanneer dit voorzien is (kwaliteitsmanagement, opvolging van de fabricage, nazicht per serie….) • Tussenkomst van de DeBo (in het kader van de nationale regelgeving) – Zelfde bevoegdheden als de NoBo – Naarmate de STI conventioneel spoor gepubliceerd worden zal de rol van de DeBo door de NoBo overgenomen worden
04.12.2014
18
9
Interoperabiliteit: Aandachtspunten 1. 2.
3. 4. 6.
Noodzaak opstellen Generieke dossiers Noodzaak tijdig de wettelijke instantie aan te duiden Evaluatieperiode en goedkeuringsperiode in te bouwen in de planning (minimum 6 maand) Duidelijke opdracht geven aan projectmanagers en leidende ambtenaren voor opstellen technische dossiers Waarborgen dat de definitieve opleveringen gedaan worden voor het opstellen van de technische dossiers Na een eerste design review met de aangemelde instantie de eventuele afwijkingen vragen aan de bevoegde overheidsdienst
04.12.2014
19
Interoperabiliteit: Aandachtspunten 7.
Inzamelen van de « EG »-keuringsverslagen voor de interoperabele onderdelen: 1. Onderdelen geleverd door de aannemers 2. Onderdelen geleverd door de leveranciers -
8. 9. 10. 11. 12.
in het kader van de aannemingen door Infrabel, ICT en leveranciers binnen de NMBS-groep
Vertaling van de nodige documenten Opstellen communicatiematrix met de lijst van de verantwoordelijken Opstellen RACI-tabel Opstellen PV’s van overdracht tussen de verschillende subsystemen (na overdracht bedding) Opstellen generieke lijst van proeven en in te zetten middelen (meetrijtuigen, geluidsmetingen, drukmetingen, …)
04.12.2014
20
10
Wettelijke Bepalingen (2) Terminologie : • Evaluatiedossier opdrachtgever (vb. Infrabel) voor een sub‐ systeem • Technisch dossier voor ingebruikneming (NoBo / DeBo) voor een subsysteem • CE ‐ certificaat opgesteld door opdrachtgever • Toelating tot in gebruik name door DVIS (Federale Overheidsdienst) • Goedkeuring Veiligheidsdossier door FOD nodig vóór commerciële indienststelling
Homologatie is een wettelijke verplichting waarin opdrachtgever, studiebureaus, leveranciers en aannemers een cruciale rol vervullen
04.12.2014
Levenscyclus van een project ‐ EN 50126 8 RETRAIT DU SERVICE 7 VALIDATION
1
6
SYSTEM DEFINITION
VERIFICATION
2
5
OVERALL SYSTEM DESIGN
3
DETAIL SYSTEM DESIGN
VALIDAT ION
SYSTEM DEFINITION
VERIFICATION
4
& DEPOSE
EXPLOITATION & MAINTENANCE
SYSTEM AGREEMENT & TRANSFER
SYSTEM INTEGRATION
SYSTEM REALIZATION
SYSTEM AGREEMENT & TRANSFER
VERIFICATION
1
6
OVERALL SYSTEM DESIGN
SYSTEM INTEGRATION VERIFICATION
2
5 DETAIL SYSTEM DESIGN 3
SYSTEM REALIZATION 4
VA LID ATI ON
SYSTEM AGREEMENT & TRANSFER
SYSTEM DEFINITION VERIFICATI ON 1
6
OVERALL SYSTEM DESIGN
SYSTEM INTEGRATION
VERIFICATI ON
2
DETAIL SYSTEM DESIGN
3
5 SYSTEM REALIZATION
4
… 04.12.2014
5
Mogelijke scenario’s bij het testen
1.
Nieuw rollend materieel op een bestaande en reeds gehomologeerde lijn
2.
Nieuwe (opgewaardeerde) lijn of subsysteem getest met gehomologeerd rollend materieel
3.
Nieuwe lijn (nieuw subsysteem) en nieuw rollend materieel: te vermijden!!!
04.12.2014
Verificatie‐ en Validatieproces ‐ Testen (quasi) STATISCHE TESTEN Vmax = 160 km/h
DYNAMISCHE TESTEN Vmax = Vontwerp + 10%
‐ ‐ ‐ ‐
Design review Keuring materialen Keuringen op de werf Statische testen per subsysteem ‐ Statische integratie testen
WAAROM?
04.12.2014
6
Verschil tussen de statische en dynamische testen STATISCHE TESTEN
DYNAMISCHE TESTEN
=
=
CONTROLE VAN DE GEOMETRIE VAN HET SPOOR EN DE BOVENLEIDING
RESPONS VAN HET ROLLEND MATERIEEL OP DE GEOMETRIE VAN HET SPOOR EN DE BOVENLEIDING
04.12.2014
Doel van de dynamische integratietesten
De dynamische integratie testen hebben dus voor doel aan te tonen dat de verschillende subsystemen (dus ook het rollend materieel) en hun respectievelijke interfaces blijvend correct en veilig werken en dit met een hoge graad van comfort.
04.12.2014
7
04.12.2014
Opname geometrie van een spoor
04.12.2014
8
04.12.2014
In te zetten testtreinen Verschillende types testtreinen kunnen uitgerust worden: • In enkele en dubbele samenstelling (Thalys L1) • Met trekkende en opduwende locomotief (L2) • Met verschillende treintypes (Thalys en ICE3; Thalys en Eurostar) of verschillende types pantograaf • Met pantografen in verschillende standen op eenzelfde treinstel • Treinstel met één of meerdere draaistellen met wielen op de sleetgrens (controle rijstabiliteit) • Experimentele trein (snelheidsrecord SNCF)
04.12.2014
9
Overzicht voornaamste metingen* • Opmeten van de verticale en horizontale versnellingen in de stuurcabine, in een rijtuig en op de draaistellen • Video opname van het contact tussen de pantograaf en de rijdraad. • Meten van de kracht van de pantograaf op de rijdraad en/of meten van het aantal en de duur van de vonken (! Verschil in gedrag tussen CuAg en CuMg rijdraad) • Observatie van het gedrag van de rijdraad vanuit de achterste stuurcabine • Registratie van de snelheid van de testrit • Controle van de signalisatie, detectoren (wind, warme asbussen, …en het telecommunicarienetwerk (GSM‐R) * Testen afhankelijk van het (of de te) homologeren subsysteem (‐en); zie ook TSI’s 04.12.2014
Andere mogelijke metingen • Meting van de oplichting van de rijdraad (statisch en/of dynamisch) • Meting van de tymphanische druk in een rijtuig (in tunnels – strengere eisen voor nieuw rollend materieel) • Meting van het rolgeluid (contact wiel ‐ rail) • Meting van trillingen en geluid op verschillende afstanden van de rail (normen – bouwvergunning – referentiewaarden) • Meting van de meesleepkracht van een doorrijdende trein (veiligheidsafstanden – snelheidbeperking) • Metingen op dwarsliggers, bevestigingen, onderleggers, wissels, ….
04.12.2014
10
Samenvatting van de dynamische testen
• De dynamische testen starten aan een beperkte snelheid (vb. 160 km/h); deze wordt ‐na elke rit met bevredigende resultaten‐ trapsgewijze opgevoerd tot de ontwerpsnelheid + 10%. • Elk mogelijk rijpad wordt getest in beide richtingen • Sommige testen (GSM‐R) dienen gedurende een in de normen minimum vastgelegde duur uitgevoerd te worden
04.12.2014
Proeven tussen eind testen en begin exploitatie • Uithoudingstesten (Endurance tests) • Testen bij technische uitval van componenten (downgraded situations) (vb. wederzijdse voeding vanuit verschillende tractieonderstations) • Simulaties van catastrofes (disaster simulations) (vb. operatie Cassandra op de L1; grensoverschrijdende brandweeroefening in Peerdsbos; brandweeroefening in de tunnel van Soumagne)
04.12.2014
11
Ultieme testrit op Lijn 1: 354 km/h
04.12.2014
Methode “1 +Δ” • Doel: kostprijs en duur van de testen beperkten door toepassing van de principes: • “GAME” – “GAMAB” – “ALARP” (zie ook hoofdstuk RAMS) • Aantal en de omvang van de proeven voor een subsysteem kunnen gereduceerd worden voor zover: – kan verwezen worden naar eerdere proeven uitgevoerd op een identiek subsysteem of onderdeel er van – geen deel uitmaken van de door de TSI of nationale regelgeving voorgeschreven verplichte proeven – akkoord bekomen wordt van de Notified (Designed) Body en eventueel van het ministerie 04.12.2014
12
Het technisch dossier Het technisch dossier dat dient opgemaakt per subsysteem ten einde de “CE”‐verklaring van conformiteit te bekomen voor dat subsysteem dient volgende elementen te bevatten: ‐ een beschrijving van het subsysteem (of van de lijn indien het een volledige infrastructuur omvat) ‐ het infrastructuurregister (Toepassingsgids gepubliceerd door ERA) ‐ de “as built” plans (of minstens een lijst ervan) ‐ de PV’s van oplevering (in de fabriek, van overdracht van een subsysteem naar een ander, op de werf, …) ‐ de test‐ en controlerapporten
04.12.2014
Het technisch dossier (2)* - De referenties van de toegepaste STI’s, nationale reglementering, normen, EUROCODES, … ‐ de referenties betreffende de “1” en de “Δ” ‐ de conformiteitsverklaringen van de Interoperabele onderdelen ‐ de maintenance instructies ‐ de gebruikslimieten ‐ de afwijkingen van de STI’s (met vermelding of deze reeds voorafgaandelijk akkoord kregen van de FOD) * Wij verwijzen naar de bestaande wetgeving en de verschillende uitgaven van de STI 04.12.2014
13
Planning – Rol van de tussenkomende partijen • De FOD beschikt over 3 maand om zijn akkoord te geven over een afwijking aan een TSI • De FOD beschikt over 4 maand na het indienen van het volledige dossier voor in dienst stelling dat dient opgesteld door de opdrachtgever na het bekomen van een conformiteitsattest van de DeBo • Aannemers dienen dan ook tijdig hun as built dossiers en hun technische documentatie in te dienen • Leveranciers van interoperabele onderdelen dienen tijdig hun geldige “CE” attesten in te dienen • De opdrachtgever zorgt ervoor over alle andere wettelijke attesten te beschikken (hijstoestellen, machine attesten, drukreservoirs, bodemattesten, exploitatievergunningen,… 04.12.2014
Besluiten • De “homologatie” maakt integraal deel uit van het proces van in dienst stelling van een nieuw subsysteem of een nieuwe lijn. • De homologatie is een proces dat in de ontwerpfase van een project dient opgestart te worden • De aangemelde/aangewezen instantie speelt een cruciale rol tijdens het volledige verloop van het proces • Bij het opmaken van de planning dient rekening gehouden te worden met de nodige termijnen tussen het einde van de werken en de toelating tot commerciële in dienst stelling
04.12.2014
14
Testen bovenleiding
Meten van de vonken en filmen van de bovenleiding
04.12.2014
15
Cursus Spoortechnieken
Levenscyclus van een project – Life Cycle Cost RAMS ir Hugo Goossens 04.12.2014
Inhoud • De levenscyclus van een project • Life cycle Cost • • •
Definitie Factoren die de LCC beïnvloeden Praktische toepassingen
• RAMS • • • • • • • •
Normatieve context Norm EN 50126 Benadering in de V – cyclus Factoren die de spoorweg-RAMS beïnvloeden De risicomatrix en hoe risico’s behandelen De “SIL” Berekening van de beschikbaarheid De levenscyclus van een project
• Besluiten 04.12.2014
2
1
LEVENSCYCLUS VAN EEN PROJECT
04.12.2014
3
Levenscyclus van een project EN 50126 8 7 VALIDATIE
1
6
SYSTEM DEFINITION
VERIFICATIE
2
5
OVERALL SYSTEM DESIGN
3
DETAIL SYSTEM DESIGN
VALIDAT ION
SYSTEM DEFINITION
VERIFICATICATIE
4
AFBRAAK VAN HET SYSTEEM
EXPLOITATION & MAINTENANCE
SYSTEM AGREEMENT & TRANSFER
SYSTEM INTEGRATION
SYSTEM REALIZATION
SYSTEM AGREEMENT & TRANSFER
VERIFICATION
1
6
OVERALL SYSTEM DESIGN
SYSTEM INTEGRATION VERIFICATION
2
5 DETAIL SYSTEM DESIGN 3
SYSTEM REALIZATION 4
VA LID ATI ON
SYSTEM AGREEMENT & TRANSFER
SYSTEM DEFINITION VERIFICATI ON 1
6
OVERALL SYSTEM DESIGN
SYSTEM INTEGRATION
VERIFICATI ON
2
DETAIL SYSTEM DESIGN
3
04.12.2014
5 SYSTEM REALIZATION
4
… 4
2
LIFE CYCLE COST
04.12.2014
6
3
Life Cycle Cost
Investeringskosten
Zichtbare kosten
Onzichtbare kosten
R&D
Exploitatie Maintenance
Afbraak en Verwij- Installatie dering Onbeschikbaarheid
Milieu Sociale kosten Kosten vernieuwing
Herstellingskosten
04.12.2014
7
Life Cycle Cost Life cycle costs means: the value of research and development costs, investment costs, operation costs, maintenance costs, and termination costs over the life span of a facility or service. Life cycle cost betekent: de som van de onderzoeks- en ontwikkelingskosten, de investeringskosten, de operationele kosten, de onderhoudsen vernieuwingskosten en de afbraakkosten gedurende de levensduur van een uitrusting of een dienst.
04.12.2014
8
4
Life Cycle Cost Elementen bepalend voor de Life Cycle Cost 1.
04.12.2014
Levenscyclus
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Investeringskosten (met inbegrip van de ontwikkelings- en studiekosten) Levensduur Kost van onbeschikbaarheid Milieukosten Jaarlijkse onderhoudskosten Herstellingskosten Vernieuwingskosten (tussentijdse of partiële) Opbraak en afvoerkosten Bonus voor regeneren van afbraakmaterialen Kosten technische veroudering ...
9
Investeringskosten (1) Elementen bepalend voor de investeringskosten 1. Conceptuele opvatting: Ballast- ,ballastloos spoor, embedded rail, … Wisselstroom-gelijkstroom Klassiek systeem – innovatief systeem 2. Prijs van des materialen* Ballast 100 tot 405% Kwaliteit, transport Rails 100 tot 171% Kwaliteit, transport, lengte Dwarsliggers - hout 100 tot 166% Soort, behandeling, transport - beton100 tot 192% Type, transport * Benchmarking UIC 3. Kostprijs handenarbeid Supplementen (nacht, WE)
04.12.2014
10
5
Investeringskosten (2) 4. Sites 1. 2. 3.
Landelijke of (voor)stedelijke zones Zones met kunstwerken of tunnels Zones met slechte ondergrond, (niet in kaart gebrachte) mijnen, karstische ondergrond, … 4. Zones met (industriële) vervuiling 5.Vervoersvoorwaarden 1. Type vervoer(22,5 ton of 25 t aslast, reizigers, goederen,gemengd, gevaarlijke goederen, …)
2. 3.
Exploitatiesnelheid (bochten, CuAg, remafstanden, …) Densiteit verkeer (vermoeidheidsverschijnselen: rails, rijdraad, …)
04.12.2014
11
Onderhoudskosten !!! De kosten van maintenance van een subsysteem dienen gezien
te worden in het kader van de kosten van maintenance van het globale systeem. Indien men spreekt over de kostprijs van bezetting van de infrastructuur voor onderhoud van de bovenleiding dan vertelt men maar halve waarheden; mits degelijke programmatie (multidisciplinaire aanpak) kunnen heel wat werken aan de bovenleiding geprogrammeerd worden binnen de tijdspanne toegekend voor de werken aan het spoor en omgekeerd!!! Idem voor andere subsystemen De onderhoudskosten zijn sterk afhankelijk van de kwaliteit van het werk bij de bouw en van de zorg die besteed wordt aan de infrastructuur gedurende de eerste periode van exploitatie!!!
04.12.2014
12
6
ONDERHOUD VAN EEN (SPOOR-) SYSTEEM BEGINT BIJ DE CONCEPTIE !!!
m.a.w. Betrek de diensten maintenance in een vroeg stadium bij uw projecten.
Eisen van de maintenance Bij de aanleg van of ontdubbeling van lijnen moet de toekomstige maintenancedienst zeer nauw betrokken worden bij het ontwerp (zie ook modules RAMS en Maintenance)!
04.12.2014
14
7
Herstelkosten Factoren die de herstelkosten beïnvloeden 1. Opbouw van het subsysteem (kwaliteit,redondantie, fall oplossingen, …) 2. Bereikbaarheid van de site (of het defecte subsysteem) 3. Organisatie van de onderhoudsdienst (wachtdienst,
back
regie, aanneming - bestaat er al dan niet een SLA voor service contracten?- …)
4. 5.
Ingezette middelen (afstandsbediening, vervoer, ….) Management van de wisselstukken (sleetstukken,
6.
Inhoud
7.
Kunnen voorlopige herstellingen (reglementering in verband met railbreuken)
critische stock,
leveringstermijnen, gegarandeerde leveringsduur, …)
eventuele
malussyteem)
contracten
met
de
bouwer
uitgevoerd
(Bonus-
worden?
04.12.2014
15
Vernieuwingskosten* 1.
Spooronderbrekingen (continu, weekend, beperkte duur, densiteit van
2.
Configuratie infrastructuur (overwegen, perrons, kunstwerken,
3.
Beschikbare middelen (wegvoertuigen, werktreinen, verhandelingstuigen, …) Nieuwe materialen (CuMg rijdraad, ingegoten sporen, bainitische rails, …) Recuperatiemogelijkheden uitgetrokken materialen (spoorstaven, wissels, ballast, …) Onderhoudsvriendelijk maken van de infrastructuur (sanering bedding, goede afwatering)
4. 5. 6.
de overwegen, …)
omleidings- en uitwijksporen, wissels, …)
* Elementen meestal ook geldig bij aanleg of grote ombouwing 04.12.2014
16
8
Kosten onbeschikbaarheid Infrastructuur Spooronderbrekingen, dienst op enkel spoor, omleidingen van het verkeer, vertragingszones, enz…. zijn elementen die de globale kostprijs van de maintenance (onderhoud en vernieuwing) en van eventuele grote herstellingswerken (na ontsporing) sterk kunnen beïnvloeden (administratieve taken, bijkomend exploi-tatiepersoneel, verlenging werkuren personeel, enegiekosten, kosten vertragingen, …).
Belangrijk is dan ook inzicht te hebben in deze kosten
(vergelijk de hersteltijd na ontsporing tussen ballastspoor en Rheda spoor, voordeel van geprefabriceerde spoor-elementen voor rechtstreekse aanleg t.o.v. inbetonnering in situ).
04.12.2014
17
Opbraak- en evacuatiekosten Bij het berekenen van de Life Cycle Cost van een subsysteem dienen de uitbraak- en evacuatiekosten in rekening gebracht te worden; enkele aandachtspunten: ° aanwezigheid van asbest in af te breken elementen (tramstellen, rijtuigen, gebouwen, tractiestations, ….)
° ballast (spoor) is grotendeels recupereerbaar voor andere toepassingen – uitgebroken spoor op rechtstreekse aanleg moeilijker ° toenemende kostprijs van evacuatie gecreosoteerde dwarsliggers en houtstukken (Brussels Gewest) ° vervuilde sites (werkplaatsen, tankinstallaties, ….) ° recuperatie materialen is een pluspunt (rails, houtstukken, spoortoestellen, aandrijfmotoren wissels, …)
° de duur van uitbraak kan de onbeschikbaarheid sterk beinvloeden en heeft dus zijn specifieke kost 04.12.2014
18
9
Levensduur van een subsysteem 1. 2. 3.
Elk subsysteem en elke component binnen een subsysteem heeft zijn eigen levensduur Binnen een subsysteem kan gestreefd worden naar een zo uniform mogelijke levensduur (gelijktijdige vernieuwing) Voor een aantal componenten kan men niet meer 100% steunen op historische gegevens betreffende de levensduur (ballast, rails, rijdraad, relais, ….)
4. 5.
In offertes dient gevraagd te worden naar de door de leverancier gegarandeerde levensduur en naar de gemiddelde tijdspanne tussen defecten (MTBF) Voortijdige vernieuwing van componenten kan soms kostenbesparend zijn (rails die herbruikbaar zijn)
04.12.2014
19
Schematische voorstelling van LCC van een systeem before operation
during operation
after operation
Life Cycle Costs
INVESTMENT COSTS
: Equipment and Material Purchase Cost : Engineering Cost : Installation Cost : Initial Spares Cost : Initial Training Cost
...
04.12.2014
OPERATING COSTS
Maintenance and Operating Cost
: Corrective Maintenance Cost : Calendar based PM Cost
Condition based PM Cost : Operating Cost : Energy Consumption Cost
...
Delay Cost
: Short Term Delay Cost
Long Term Delay Cost
...
DISPOSAL COSTS
Hazard Cost
: Disposal Cost
Reinvestment Cost
...
: Human Safety Cost : Environmental Threat Cost : Cleaning Cost : Rebuilding Cost
...
20
10
Practische Toepassingen • Ideale levensduur van spoorstaven – Is meer preventief slijpen verantwoord? • Keuze van het type rail (UIC 60 of 50T; kwaliteit van het staal) in functie van de categorie van lijnen • Keuze van het materiaal van de rijdraad voor hoge snelheidslijnen (CuMg of CuAg) • Kabelsleuven in beton of uit synthetisch materiaal ? Of simpelweg terug ingraven van kabels (Cu-diefstal)? • Onderbouw van een nieuwe lijn of de klassieke aarden bedding, op beton of met sandwich bitumenlaag tussen aarden baan en ballast
04.12.2014
21
RAMS
11
RAMS*
Reliability Availability Maintenability Safety
Betrouwbaarheid Fiabilité Beschikbaarheid Disponibilité Onderhoudbaarheid Maintenabilité Veiligheid Sécurité norm EN 50126
* de in de tekst gegeven voorbeelden kunnen wijzigen in functie van de eisen van de klant
04.12.2014
23
RAMS: de normatieve context • Europese Norm EN 50126 : “Railtoepassingen – De specificatie en het bewijs van de betrouwbaarheid, bruikbaarheid, beschikbaarheid, onderhoudbaarheid en veiligheid” (RAMS, FDMS) • Omzetting als Belgische norm NBN EN 50126:1999 • De norm definieert een manier van management gesteund op de levenscyclus van het systeem, subsysteem, onderdeel. • De norm geeft geen gekwantificeerde objectieven (deze dienen in het programma van eisen opgenomen te worden). • De norm verwijst naar een aantal andere normen betreffende kwaliteit (EN ISO 9001tot 9003) en veiligheid (EN 50128, EN 50129, CEI 60050 en CEI 61508) • RAMS kan natuurlijk ook toegepast worden buiten de specifieke spoorwegtoepassingen (werkplaatsen, constructies, ….); de principes blijven analoog, de toepassingen zijn specifiek. • In 2002 werd een norm “International Standard” CEI-IEC 62278 betreffende spoorweg-RAMS uitgegeven 04.12.2014
24
12
Inhoud van de norm EN 50126 • Inleiding, toepassingsgebied, normatieve referenties en definities (Hoofdstukken 1 tot 3) • RAMS binnen het spoorweggebied (Hoofdstuk 4) • Management van de RAMS binnen het spoorweggebied (Hoofdstuk 5) • Levenscyclus van de RAMS (Hoofdstuk 6)
04.12.2014
25
Enkele basisbegrippen • Betrouwbaarheid (R) = de waarschijnlijkheid dat een item een vereiste functie kan uitvoeren onder gegeven omstandigheden gedurende een bepaald tijdsinterval • Beschikbaarheid (A) = het vermogen van en product in een toestand te zijn om een vereiste functie onder bepaalde omstandigheden op een bepaald moment of gedurende een bepaald tijdsinterval uit te voeren, er van uitgaande dat de vereiste externe hulpbronnen zijn verschaft • Onderhoudbaarheid (M) : de waarschijnlijkheid dat een bepaalde onderhoudsactiviteit voor een item onder gegeven gebruiksomstandigheden kan worden uitgevoerd binnen een vastgestelde tijd, wanneer het onderhoud wordt uitgevoerd volgens vastgestelde voorwaarden en aan de hand van vastgestelde procedures en hulpbronnen • Veiligheid (S): vrij zijn van onaanvaardbare risico’s of letsels • Meer en meer wordt de eerste S aangevuld met een tweede van “Security” (beveiliging) 04.12.2014
26
13
Enkele basisbegrippen • RAMS is een eigenschap van een systeem: “Het gedurende lange tijd (in principe de gehele levenscyclus) in bedrijf zijn van een systeem” • RAMS wordt verwezenlijkt door toepassen van vastgelegde – technische concepten – methoden – hulpmiddelen – technieken RAMS van een systeem = een kwalitatieve en kwantitatieve indicator van de mate waarin men erop kan bertrouwen dat een systeem kan functioneren op de gespecifieerde wijze en bijgevolg zowel beschikbaar als betrouwbaar is 04.12.2014
27
Toepassingsgebied EN 50126 • Wat zegt de norm over het toepassingsgebied? – op nieuwe spoorweg(sub)systemen – op nieuwe spoorweg(sub)systemen die geïntegreerd worden in oude (bestaande) spoorwegsystemen – op wijzigingen van bestaande spoorweg(sub)systemen (bijvoorbeeld het invoeren van een nieuwe technologie) die geïntegreerd zijn (worden) in oude (bestaande) systemen of subsystemen
04.12.2014
28
14
RAMS – Benadering in de V cyclus Standaard RAMS – projectfasen
Infrastructuurproject
1
Concept
Formulering opdracht / Randvoorwaarden/ Voorstudie
2
Systeemdefinitie
Voorontwerp/ Planning/Fasering
3 4
Risicoanalyse
Strategie /Kwaliteitsplan
Systeemeisen
Kostenanalyse op basis van 1 tot 3
5
Toebedeling systeemeisen
Onderhandelingen met opdrachtgever/klant
04.12.2014
29
RAMS – benadering in de V cyclus 6
Ontwerp
Ontwerp/ Bestek / Meetstaat
7
Introductie systeemeisen
Offerte/ Aanbesteding
8
Fabricatie/Uitvoering / Installatie
Werken
9
Systeem verificatie
Toezicht/ Testen/ Proeven
10 Systeem validatie
Dynamische proeven/ Technisch dossier
11 Systeem aanvaarding
Attesten/ Definitieve oplevering
04.12.2014
30
15
RAMS – benadering in de V cyclus 12
Exploitatie en onderhoud
Inventaris wisselstukken en gereedschap/Data beheer RAMS
13
Modificatie en aanvulling
In acht nemen RAMSstudie
14
Buiten dienst stelling en verwijdering
Analyse en evaluatie RAMS/REX
Opmerking: Een V- cyclus bestaat niet enkel voor het systeem maar ook voor elk subsysteem en zelfs voor elke component. RAMS voor een systeem kan maar opgebouwd worden door gebruik te maken van de output van de RAMS – studies van de onderliggende lagen 04.12.2014
31
Factoren die Spoorweg-RAMS beïnvloeden De “RAMS” van een spoorweg (sub)systeem wordt op drie manieren beïnvloed: - Storingsbronnen die intern binnen het systeem ontstaan = systeemomstandigheden - Storingsbronnen die zich bij het systeem aandienen tijdens het in bedrijf zijn = bedrijfsomstandigheden - Storingsbronnen die zich bij het systeem aandienen tijdens onderhoudsactiviteiten = onderhoudsomstandigheden
04.12.2014
32
16
Risicoanalyse Een risico is een mogelijkheid van storing die een impact heeft op de vooropgestelde doelstellingen. Een risico wordt gemeten op basis van waarschijnlijkheid van optreden (frequentie) van een storing en op basis van haar mogelijke gevolgen (ernst). Risico’s worden dan ook a priori ingeschat door een combinatie te maken van de mogelijke frequentie en de mogelijke ernst van de gevolgen. Combinatie van beiden laat toe een risicorang-schikking te maken, meestal onder de vorm van een RISICOMATRIX
04.12.2014
33
Risicomatrix (principe) ERNST
FREQUENTIE Catastrofaal
Kritiek
Marginaal
Onbelangrijk
Frequent
Ontoelaatbaar Ontoelaatbaar Ontoelaatbaar
Waarschijnlijk
Ontoelaatbaar Ontoelaatbaar
Incidenteel
Ontoelaatbaar
Ongewenst
Ongewenst
Weinig voorkomend
Ongewenst
Ongewenst
Aanvaardbaar
Verwaarloosbaar
Onwaarschijnlijk
Aanvaardbaar
Aanvaardbaar
Verwaarloosbaar
Verwaarloosbaar
04.12.2014
Ongewenst
Ongewenst Aanvaardbaar Aanvaardbaar
34
17
Risicomatrix (2) Naargelang de toegepaste norm zijn de definities van ernst en frequentie soms licht verschillend. Indien u een risicomatrix dient op te stellen eerst afspreken met uw opdrachtgever! Bepalen van de ernst en frequentie kan gebeuren: - steunend op historische gegevens van het eigen net - door simulaties - door een team van (onafhankelijke) experts - door internationale uitwisseling
04.12.2014
35
Risicomatrix - Cijferwaarden ERNST VAN LICHAMELIJKE SCHADE 0 1
Zeer lichte verwonding
2
Tijdelijke arbeidsongeschiktheid (1 tot 3 dagen); meerdere lichte kwetsuren
3
Meer dan 3 dagen; ernstig maar omkeerbaar effect op de gezondheid
4
Meerdere ernstig/ blijvende arbeidsongeschiktheid/ levensbedreiging 1 persoon
5
Levensbedreiging meerdere personen (> 1 tot 5 eq. doden)
6
Levensbedreiging meerdere pers. (> 5 tot 25 eq. doden)
7
Levensbedreiging meerdere personen (> 25 eq. doden)
Lichte kwetsuur, zonder tijdelijke arbeidsongeschiktheid
04.12.2014
36
18
Risicomatrix – Cijferwaarden
(2)
ERNST VAN NIET LICHAMELIJKE SCHADE 0 x ≤ 5000 € 1 5000 € < x ≤ 24000 € 2 24000 € < x ≤ 120000 € 3 12000 € < x ≤ 600000 € 4 600000 € < x ≤ 3000000 € 5 3000000 € < x ≤ 15000000 € 6 15000000 < x ≤ 75000000 € 7 x > 75 Mio € 04.12.2014
37
Risicomatrix – Cijferwaarden (3) FREQUENTIE
04.12.2014
1
Minder dan elke 125 jaar
2
Tussen elke 125 en elke 25 jaar
3
Tussen elke 25 jaar en elke 5 jaar
4
Tussen elke 5 jaar en elk jaar
5
Tussen 1 en 5 keer per jaar
6
Meer dan 5 keer per jaar 38
19
Hoe risico’s behandelen? • Risico’s kunnen uitgeschakeld worden door bijvoorbeeld: – invoeren ETCS systeem of gelijkwaardig (CAB signal) – detectie warme asbussen op de treinstellen (of in de infrastructuur) – detectie slepende voorwerpen (wagenlading, ontspoorde as) – detectie vallende voorwerpen (kunstwerken, rotsen) – gesignaliseerde spoorovergangen voor personeel op de HSL – goede reglementering
• Risico’s kunnen verminderd worden door onder meer: – redundantie in de opbouw van systemen – in tunnels : bi-tube, cross passages, nooduitgangen, uitschakelen noodrem, vermijden van wissels in monotube, …) – monitoring systemen (toegangscontrole, branddetectie, monitoring van spoortoestellen, monitoring hevige regenval, …) – “Borsteltrein” die dagelijks ingezet wordt op de hoge snelheidslijnen – goed beheer van de wisselstukken 04.12.2014
39
Gevarenchecklijst • • •
Belangrijk voor de risicoanalyse is de gevaren (risico’s) te identificeren. Dit identificeren gebeurt het best in overlegsessies waar een aantal “ervaren” mensen aan deel nemen. Op het einde van zulke sessie en als controle op de volledigheid wordt vaak gebruik gemaakt van een in Engeland opgesteld gevarenchecklijst (Referentie: Engineering Safety Management -The Yellow BookVolume 2 – Issue 4)
•
Een uittreksel uit deze lijst: 1. Functionele Checklist: - alarmen en waarschuwingen - foutenmelders - slechte werking software, …
04.12.2014
40
20
Gevarenchecklijsten (2) 2.
3.
4.
Mechanische checklist - corrosie - ontsporing - brand - oververhitting, … Constructie checklist - constructieve evenementen - training en controle van de aannemers - milieueffecten, … Elektrische checklist - elektromagnetische interferentie (EMC) - isolatiefout - indirect en direct contact met stroomvoerende geleiders, …
04.12.2014
41
Gevarenchecklijsten (3) 5.
6.
04.12.2014
Exploitatie en ondersteunende diensten - menselijke factoren - opstart van het systeem (badkuipcurve) - verstrooidheid - training, …. Beïnvloedingsfactoren - asbest - elektrocutie - schadelijke gassen - laserstralen - bewegende onderdelen - radioactieve materialen, …
42
21
« SIL » • EN 50126 definieert de SAFETY INTEGRITY LEVEL of het SIL – niveau van Toelaatbare frequentie voor fouten (Tolerable Hazard Rate of THR) EN 50129 definieert de kwalitatieve technische eisen die dienen nageleefd te worden. Toelaatbare frequentie van een gevaarlijke toestand of THR
SIL
10 exp -9 ≤ THR < 10 exp -8 10 exp-8 ≤ THR < 10 exp -7 10 exp-7 ≤ THR < 10 exp -6 10 exp-6 ≤ THR < 10 exp -5
4 3 2 1
04.12.2014
43
“SIL” (2) • Globaal kunnen we stellen: – SIL 0 = Geen veiligheidseisen – SIL 4 = Maximum aan veiligheidseisen • SIL -eisen moeten aangetoond worden in het veiligheidsdossier • Hier ook kan gebruik gemaakt worden van de begrippen « 1 + ∆ », GAME, GAMAB en ALARP • « REX » is ook een goed hulpmiddel (ijkpunt) • Belangrijk is over een goed referentieel te beschikken (werk voor het ERA?)
04.12.2014
44
22
« SIL »
(3)
Voorbeeld : uittreksel uit de SIL eisen voor Perpignan – Figueras
Subsysteem
Niveau SIL
Electrificatie (energie)
0
Tunneluitrusting: drainage
0
Tetra-Tetrapol
0+
Meteostation
0
Detectoren vallende voorwerpen
2
Detectoren warme asbussen
2
Tunneluitrusting: ventilatie
2
Signalisatie
4
Sporen
4
04.12.2014
45
De “RAM” bij de “RAMS” • Tot op heden werd vooral de “S” van de RAMS behandeld. • Aan de andere parameters werd reeds voldoende aandacht besteed in de andere modules. • Toch nog even benadrukken dat alle partijen bij RAMS betrokken zijn; als toelichting geven we de verklaring van de MDT (Mean down time) = gemiddelde tijd dat een installatie buiten dienst is
04.12.2014
46
23
Beschikbaarheid Verschillende mogelijke definities. De gewenste beschikbaarheid dient vermeld in het programma van eisen of in het bestek Vergoeding of penaliteiten worden voorzien in functie van de bekomen beschikbaarheid.
04.12.2014
47
Beschikbaarheid (2)
A
= Availability / Beschikbaarheid
MUT = Mean Utility Time = Tijd van mogelijke beschikbaarheid
MDT = Mean Down Time = Tijd van onbeschikbaarheid
04.12.2014
48
24
Beschikbaarheid (3) A (%)
MUT
= MUT - MDT MUT
= (TT - MTTM) = (Total Time - Mean Time To Maintain) = (Totale tijd – Gemiddelde tijd voor onderhoud)
MDT
= OCT + ALT + MTTR + LST + STT
04.12.2014
49
Beschikbaarheid (4) •
MDT = =
Mean Down Time De gemiddelde tijd, na optreden van het defect, om het systeem terug in dienst te stellen
•
OCT = =
Operational Constraint Time De tijd die verloopt tussen optreden defect en het tijdstip dat de interventieploeg aan de slag kan
•
ALT = =
Acces and Logistic Time Tijd die verstrijkt tussen oproep en aankomst plaats van tussenkomst
•
MTTR= =
Mean Time To Repair Gemiddelde hersteltijd
•
LST
= =
Logistic Supply Time De supplementaire tijd aan de MTTR om de wisselstukken ter beschikking te hebben op de plaats van interventie
•
STT
= =
Start Up Time Tijd die na de herstelling verloopt voor vrijmaken plaats van interventie, eventuele testen en in dienst stelling van het herstelde systeem
04.12.2014
50
25
Beschikbaarheid (5) MDT Oproepen en verplaatsen personeel maintenance ALT
Optreden fout
Terug in dienst stellen systeem STT MTTR
OCT
LST
Toelating exploitatie tot interventie
04.12.2014
51
(TT − MTTM)
∑
−
x ï (MDT
i
× MTBF
TT
(TT − MTTM)
)
≥ 99,96% ?
Nemen we, voor een bepaalde component van het systeem, volgende aannamen: TT
=
1 jaar
MTTM
=
3h
MTD
=
5h
MTBF
=
= =
d.w.z. dat de component gemiddeld drie uur onderhoud per jaar vereist
=
d.w.z. dat gemiddeld 5 uur stilstand dient in rekening gebracht te worden. (De MTTR is dan bvb. 3 h) Beschouwen we 1 type defect, dus i = 1
24000 h = =
MTBFTT ~ 04.12.2014
0,36
8660 uur
Mean Time Between Failures d.w.z. dat volgens de waarschijnlijkheid 1 defect om de 3 jaar voorkomt.
=
8660 : 24000
=
de kans op een jaarlijks defect. 52
26
(8660 − 3) −
∑ (5 × 0,36 ) ≅ 99,97 1
(8660 − 3)
% ≥ 99,96 % !
04.12.2014
53
Mean Down Time: functie van ?
MDT Optreden fout
Teug opstarten van hetsysteem Oproep maintenance ploeg en ter plaatse komen ALT
STT
MTTR OCT
LST
Toelating exploitant voor interventie van een maintenanceploeg
04.12.2014
54
27
Mean Down Time: functie van ? (2) Bij het bepalen van de Mean down time (nodig voor het berekenen van de beschikbaarheid) zijn alle actoren betrokken: – De ingenieursbureau’s (kwaliteit, redondantie, …) – De leveranciers (MTBF, MTTR, leveringstermijn van wisselstukken, mogelijkheid van standaardruil, ….) – De exploitatiediensten (snelheid interventie, oproepen maintenance personeel, beschikbaarheid reservematerieel, organisatie hulpdiensten bij ontsporing, …) – De maintenance (interventietijd, beschikbaarheid van wisselstukken en gereedschap, frequentie van controle)
04.12.2014
55
RAMS - Besluiten • RAMS neemt de laatste jaren steeds een belangrijker plaats in bij de ontwikkeling van een spoorweg (sub)systeem en tijdens de volledige levenscyclus ervan. • De norm EN 50126, alhoewel niet de enige, wordt meer en meer als referentie gebruikt (en zeker voor technische aspecten) • Ook de LCC heeft een link met RAMS. • Alle partijen binnen een project zijn betrokken: zowel de opdrachtgever, de ontwerper, de leveranciers en de aannemers, de exploitant en de onderhoudsverantwoordelijken • Zinnige toepassing van RAMS dient te gebeuren van bij de aanvang van het project. • Er bestaat een grote nood aan een algemeen aanvaarde databank; indien er op Europees niveau geen duidelijke afspraken gemaakt worden lopen we het risico een “overaanbod” aan veiligheidsmaatregelen te moeten treffen!! • “GAME” – “GAMAB” en “ALARP” blijven waardevolle principes die met gezond verstand dienen toegepast te worden 04.12.2014
56
28
Cursus Spoortechnieken
Maintenance
ir Hugo Goossens
04.12.2014
1
Inhoud • Definitie en doelstelling • Eisen van de maintenance : ontwerpfase • Algemene organisatie • Controles en schouwingen • Onderhoudswerkzaamheden • Vernieuwingen • Herstellingen en depannages • Besluiten 04.12.2014
2
1
Maintenance • Definitie (EN 13306X60-319): “Het geheel van de technische, administratieve en management acties tijdens de levenscyclus van een goed, met voor doel van het in een staat te behouden of terug te brengen in dewelke het zijn vereiste functie(s) kan vervullen”(vrije vertaling) • In de praktijk omvat de maintenance: – – – –
de inspecties en controles het onderhoud de herstellingen de vernieuwingen
• Doel : bewust worden dat de “maintenance moet starten bij het ontwerpen van een infrastructuur”
04.12.2014
3
Eisen van de maintenance • Bij projecten, en zeker bij spoorwegprojecten zoals de aanleg van of ontdubbeling van lijnen of spoorbundels moet de toekomstige maintenancedienst zeer nauw betrokken worden bij het ontwerp (zie ook module RAMS)! • Overzicht van de bij spoorontwerpen vast te leggen eisen voor de maintenance: ° toegangen (wegen, trappen, deuren, poortjes…; rekening houden met de aan te voeren lasten; vervolledigen met eisen van veiligheid: vb.helicopter platform, overweg voor spoor-wegvoertuigen); eventuele toegangscontrole (badge, camera) ° dienstwegen (continuïteit - breedte)
° uitwijksporen voor onderhoudstuigen of voor defecte treinstellen
04.12.2014
4
2
Eisen van de maintenance ° inrichting LCI – Logistiek Centrum Infrastructuur (gasoil,
laadplatforms, magazijnen)
° montagearea voor wissels en/of stapelen materialen ° stockage critische wisselstukken ° sanitaire voorzieningen voor het onderhoudspersoneel ° ondersteunende systemen voor de maintenance (monitoring van wissels) ° datacollectie i.v.m. de RAMS-studies en opstellen van de programma’s voor onderhoud en vernieuwing De kwaliteit en de levensduur van een infrastructuur (sub)systeem worden sterk geconditioneerd door de kwaliteit bij aanleg en de zorg die aan het (sub)systeem besteed wordt gedurende de eerste maanden (stabilisatieperiode) na in dienst stelling !!!
04.12.2014
5
Algemene organisatie van de maintenance van een spoorinfrastructuur • De maintenance van een spoorinfrastructuur omvat vier grote luiken: – – – –
Controles en schouwingen Onderhoudswerkzaamheden Vernieuwingswerken Depannages en herstellingen
Op elk van deze luiken zijn er algemene principes van toepassing en verder specifieke maatregelen voor elk van de subsystemen. • De uit te voeren controles en maintenance werken (dus de kostprijs) zijn afhankelijk van een groot aantal parameters: de UIC-klasse – belasting - van de lijn, de lijnsnelheid, de aard en de leeftijd van de materialen, …, maar ook van de initiële kwaliteit, de weersomstandigheden, de beschikbare investeringsmiddelen, de mogelijke toe te kennen spooronderbrekingen, enz. 04.12.2014
6
3
Maintenance: controles en schouwingen • Voorafgaande opmerkingen: – de verplichte wettelijke schouwingen (vb. hijstoestellen,reservoirs, onder druk, …) worden hier niet besproken – meer en meer controles en schouwingen worden geautomatiseerd of gebeuren van op afstand (vb. monitoring van de wissels)
• Controles en schouwingen kunnen onderverdeeld worden in: – visuele schouwingen en controles te voet (controle van het spoor, controle van de bovenleiding, controle afwateringsgrachten, …) – visuele schouwingen en controles aan boord van een trein (dagelijkse veegtrein op de HSL, controle van de bovenleiding vanuit een rijtuig met koepel, …) – schouwingen en controles met specifieke meetrijtuigen: • Versnellingsmetingen draaistellen aan lijnsnelheden (vooral op de HSL) • meetrijtuig EM130 (geometrie sporen en bovenleiding, railprofiel en binnenkort ook camera voor filmen spoor en omgeving) • meetrijtuigen voor signalisatie (TVM430, ETCS, ,,,) en telecommunicatie (GSMR) • ultrasooncontrole van de rails 04.12.2014 • meting golvende sleet, … 7
Maintenance: controles en schouwingen • Controles en schouwingen kunnen periodiek zijn (opgelegde periodiciteit) of kunnen gevolg zijn van specifieke omstandigheden (vaststelling van een fout bij rit met de veegtrein, grote hitte, hevige regenval, alarm gegeven door een treinbestuurder, …).
• De resultaten van de metingen worden meer en meer verwerkt in computerprogramma’s en kunnen aanleiding geven tot: – beoordeling van de huidige staat en aanbevelingen in verband met de onderhoudswerken (nodig – niet nodig) – opmaken planningen – nood aan interventie binnen een redelijke termijn – planning – dringende interventies (vb. bij railbreuk) en zelfs stilleggen van het verkeer – veiligheid van het verkeer
• Een aantal metingen gebeuren door de NMBS-groep met eigen middelen (EM130, TVM430, ETCS) …, andere in (meerjarige contracten van) onderaanneming (ultrasooncontrole, meten golvende sleet, .…) 04.12.2014
8
4
Maintenance: controles en schouwingen
EM 130: Meten railprofiel
04.12.2014
EME130: geometrie van het spoor en van de bovenleiding
9
E EM 130: geometrie van de bovenleiding
Maintenance: controles en schouwingen
Autorail voor controle van de laterale seininrichting en ETCS
04.12.2014
10
5
Evolutie kwaliteit van de sporen
04.12.2014
11
Dynamische metingen met Thalys trein Thalystrein uitgerust met accelometers op de draaistellen
04.12.2014
12
6
Dynamische metingen van het spoor met Thalys trein - grafieken
Laterale acceleraties draaistel
Laterale acceleratie in rijtuig Verticale acceleratie in rijtuig Snelheid
2014
13
Maintenance: onderhoudswerkzaamheden • Onderhoudswerkzaamheden worden meer en meer gemechaniseerd en worden minder en minder volgens een vaste periodiciteit uitgevoerd maar wel volgens behoefte (gevolg analyse van de meetresultaten van de metingen met de gespecialiseerde tuigen). • Enkele voorbeelden van belangrijke onderhoudswerken: – – – –
onderstoppen-nivelleren-richten van het spoor slijpen en herprofileren van de rails heroplassen mangaan hartstukken onderhoud wisselstellers en wisselverwarming, enz….
• “Onderhoud” heeft soms een bredere betekenis; als voorbeeld geven we het slijpen van rails (preventief en curatief) – verwijderen van golvende sleet op de rails (voorkomen vermoeidheid in rails en bevestigingen) – herprofileren van rails (zijdelingse sleet, braamvorming) 04.12.2014
14
7
Maintenance: onderhoudswerkzaamheden - verwijderen van de gedecarboniseerde laag in het loopvlak (vertragen van eventuele scheurvorming in nieuwe rails) - verminderen van het rolgeluid en trillingen (ecologisch slijpen)
• Het Logistieke Centrum Infrastructuur is de eenheid op lokaal niveau (arrondissement) die de onderhoudsdiensten voor de spoorweginfrastructuur centraliseert.
Logistiek centrum Infrastructuur: onderhoud van de HSL1
04.12.2014
15
Controle en onderhoud van wissels
Links: inspectie van een wissel op een hoge snelheidslijn Rechts: nivelleren van de wissel door manueel onderstoppen van de houtstukken (verbeteren van lokale nivelleerfouten)
04.12.2014
16
8
Onderstop-nivelleer-richtmachine
04.12.2014
17
Maintenance van het spoor: EMV – multifunctionele machine
04.12.2014
18
9
Maintenance bovenleiding – EMC: multifunctionele machine
04.12.2014
19
Maintenance: Trein voor het slijpen van rails
04.12.2014
20
10
Maintenance: vernieuwingen • Vernieuwingen van de spoorweginfrastructuur zijn nodig als de samenstellende elementen niet meer aan de behoeften voldoen of in een staat zijn dat de onderhouds- en herstelkosten (inbegrepen de kosten van onbeschikbaarheid) te hoog oplopen. • Voor een subsysteem kan de vernieuwing totaal of partieel zijn; voorbeelden: vernieuwing van de rijdraad van de bovenleiding; vernieuwing van de rails (R); vernieuwing van dwarsliggers (D) en ziften van de ballast (B); … • In sommige gevallen kan een totale vernieuwing economisch gunstiger uitvallen dan een partiële vernieuwing; voorbeeld: vernieuwen R+D+B kan voordeliger zijn dan vernieuwen D+B en vernieuwen van de rails enkele jaren later (zie ook module LCC) 04.12.2014
21
Maintenance: vernieuwingen • Vernieuwingswerken gemechaniseerd:
werden
de
laatste
20
jaar
sterk
– trein voor het vernieuwen van de rijdraden van de bovenleiding – trein voor vernieuwen van rails en dwarsliggers – zifttrein voor het reinigen van de ballast en speciale wagens voor het laden, transporteren en ontladen van de ziftafval – transportwagens voor het vervoer van geassembleerde wissels en een speciale portiek voor het plaatsen van deze wissels – speciale kranen (hulpkranen) voor het plaatsen van trogbruggen – enz.
• Het rendement van vernieuwingswerken is afhankelijk van heel wat factoren: beschikbare middelen, toegekende spooronderbrekingen, het aantal singuliere punten zoals overwegen, kunstwerken, stations of stopplaatsen, enz. 04.12.2014
22
11
Vernieuwing: onderzoek vervuiling ballast door boringen met staalname
04.12.2014
23
Vernieuwing van het spoor: controle vervuilingsgraad van de ballast
20 %
60 %
> 100 %
Verontreinigingsgraad van ballast Ziften aangeraden vanaf een vervuilingsgraad van 30 %
04.12.2014
24
12
Maintenance: ziftmachine voor ballast
Ballastziftmachine 1. 2. 3.
04.12.2014
Afstrijker dwarsliggers Hef- en richtdispositief Ziftketting
25
Vernieuwingstrein voor dwarsliggers en rails
Algemeen aanzicht en details van het uitgraven en plaatsen van dwarsliggers 04.12.2014
26
13
Vernieuwen spoorpanelen of gepremonteerde wissels
België heeft als eerste dergelijke machine aangekocht (jaren ’90)
04.12.2014
27
Vernieuwen van de bovenleiding
Zicht op het werkplatform van een vernieuwingstrein van de bovenleiding Rechts boven: vernieuwing van de palen van de bovenleiding. Rechts onder: moderne wagens met werkplatforms. 04.12.2014
28
14
Herstellingen en depannages • Onvoorzien dienen regelmatig herstellingen en depannages uitgevoerd te worden; dergelijke ingrijpen zijn steeds erg duur en vaak tijdrovend • Meer en meer wordt overgeschakeld naar verplichte wachtdiensten buiten de werkuren (arrondissement HSL) of naar stand by thuis (signalisatie) • Bij het berekenen van life cycle cost kan de kostprijs van interventies voor herstellingen zwaar doorwegen (vb. bij een railbreuk: opzoeken oorzaak van seinstoring, eventueel treinverkeer toelaten aan beperkte snelheid gedurende piekuren maar onder permanent toezicht, later voorlopige herstelling (met lasplaten) en uiteindelijk de definitieve herstelling).
04.12.2014
29
Besluiten • Maintenance start bij het ontwerp • Mechanisatie van zowel metingen als uitvoering wordt steeds belangrijker • Preventief onderhoud kost beduidend minder dan curatief onderhoud of depaneren en zorgt voor minder verkeershinder • Goede databases kunnen (preventieve) maintenancewerken optimaliseren • Bij contracten is het belangrijk deze af te sluiten voor een langere duur • Bij systeem- of productkeuzes dienen de maintenancekosten ingecalculeerd te worden in de life cycle costs
04.12.2014
30
15
