Logistieke onderhoudsmethode voor emplacementen Samenvatting
Afstudeerder: P. Dippell Studentnummer: 1018922 e-mail:
[email protected] Status: versie 0.95 Laatste wijjziging: 29 augustus 2008
Onderwijsinstelling: Technische Universiteit Delft Afstudeercommissie: prof. Dr. -Ing I.A. Hansen Dr. -Ing. U.H. Hermann Dr. ir. V.L. Markine Ir. V.A. Weeda
Samenvatting Problemen op het spoor Vervoersbedrijven willen in de toekomst meer treinen op het Nederlandse spoorwegennetwerk laten rijden, zowel overdag als ‘s nachts. Hierdoor zal de vraag naar onderhoud groeien. Door deze verwachte toename zal de spanningen tussen alle belanghebbenden de komende jaren verder toenemen. Figuur A geeft deze problematiek schematisch weer. Figuur A Problemen op het spoor
Groeiende capaciteitsvraag van vervoerders
Meer storingen en noodreparaties
1. Meer treinen = meer slijtage 2. Meer treinen vragen om meer robuustheid
Minder tijd voor onderhoud en inspecties
Meer treinen = minder buitendienststellingen
Meer treinen = minder buitendienststellingen
Tegenstrijdige belangen tusen de vervoerders en spooraannemers in de capaciteitsverdeling staan het functioneren van het spoorwegennetwerk in de weg. Om de kwaliteit en veiligheid van het netwerk ook in de toekomst te kunnen garanderen is het noodzakelijk om het onderhoud aan het spoor zoveel mogelijk overdag tijdens de dienstregeling uit te voeren. Deze verandering binnen het onderhoud lost een sociaal probleem op wat de personele problemen van de aannemers moet doen verminderen (het inzetten van voldoende gekwalificeerd personeel). Verder zorgt het overdag onderhouden van het spoor voor een afname van de kosten van het onderhoud als een toename van de kwaliteit van het netwerk. Om ervoor te zorgen dat de totale kosten niet oplopen door onderhoudswerk overdag uit te voeren is het noodzakelijk om zo min mogelijk treindiensten te hinderen. Deze afstudeeropdracht zoekt naar een oplossing voor dit probleem. Een nieuwe onderhoudsmethode die het mogelijk maakt om onderhoudswerkzaamheden overdag uit te voeren zonder de dienstregeling ernstig te verstoren. Onderhoudsmethode Om een nieuwe onderhoudsmethode te ontwikkelen die onderhoudswerkzaamheden overdag tijdens de dienstregeling mogelijk maakt dient gebruik te worden gemaakt van bestaande en nieuwe technieken (innovaties). De mobiele werkplaats en de videoschouwtrein zijn hier voorbeelden van. Deze innovaties maken het mogelijk om onderhoudswerkzaamheden te verrichten zonder het gebruik van een buitendienststelling, wat capaciteitsonttrekking ten behoeve van onderhoud scheelt. De nieuwe onderhoudsmethode is gebaseerd op: • Dynamisch buitendienststellen:
Een dynamische buitendienststelling kenmerkt zich door gebruik te maken van de sterke punten van zowel lange als korte buitendienststellingen. Een gehele emplacement wordt gedurende een tijdsperiode (b.v. een werkdag van acht uur) in delen buitendienst gesteld. Hierdoor blijft treinverkeer mogelijk en kan met behulp van een goede indeling en planning de benodigde machines voor onderhoud optimaal ingezet worden, evenals de spoorwerkers. Deze wijze van buitendienststellen kan voor elk emplacement anders zijn. De dynamische buitendienststelling kenmerkt zich dan ook door maatwerk.
• Toolboxmethode:
Een toolbox in de onderhoudsmethode zorgt voor een gestructureerde en transparante opbouw van maatregelen. De tool
box maakt het tevens eenvoudiger om verschillende maatregelen met elkaar te vergelijken. Wanneer een prijskaartje aan de maatregelen wordt gehangen, wordt de economische afweging ook inzichtelijker. Een ander voordeel is dat het gebruik van een toolbox de mogelijkheid biedt voor participatie van andere partijen, zoals regionale overheden of omwonenden.
Met behulp van een ontwerpemplacement heeft de onderhoudsmethode vorm gekregen en is een stappenplan samengesteld om onderhoud op een emplacement overdag tijdens de dienstregeling mogelijk te maken. Het stappenplan: 1. Analyse emplacement • Breng de secties in kaart, evenals de secties die met elkaar verbonden zijn. Secties die met elkaar verbonden zijn moeten tegelijkertijd buiten bedrijf worden gesteld. • Breng de dienstregeling in kaart. Wanneer komen de treinen binnen en wanneer vertrekken zij weer. Tevens moet de halteplek bekend zijn en het aantal treinen die tegelijkertijd het emplacement aandoen. • Bepaal de robuustheid van de huidige ‘onverstoorde’ dienstregeling. Uitkomsten van dit onderzoek worden hier mee vergeleken. 2. Buiten bedrijf stellen van secties • Stel één sectie van het emplacement buiten bedrijf (en de hieraan gelinkte secties). • Onderzoek of het aantal treinen dat tegelijkertijd gebruik maken van het emplacement hun taak kunnen uitvoeren (halteren, wachten, passeren, enz...). Daarnaast moet worden bijgehouden welke spoorelementen hiervoor nodig zijn. • De overgebleven secties kunnen tegelijkertijd met de onttrokken sectie buitendienst worden gesteld. • Herhaal stap twee voor elke sectie van het te onderzoeken emplacement. 3. Knelpunten (indien niet aanwezig sla punt drie over) • Onderzoek het knelpunt. Hoe groot is de verstoring en is deze acceptabel? Kan de verstoring worden weggewerkt en hoe lang duurt dat? Hoeveel treinen en mensen worden beïnvloed? • Breng voor elk knelpunt in kaart wat welke maatregel uit de toolbox kan toevoegen. Per knelpunt ontstaat er een lijst met mogelijke ingrepen. Bij deze stap is het belangrijk dat het soort werkzaamheden bekend zijn. • Geef een rangorde aan in de bovenstaande lijst (per knelpunt). • Kies en onderbouw de meest optimale oplossing op basis van een kosten - baten analyse. 4. Realisatie • Bepaal voor het emplacement de beste volgorde voor het buiten bedrijf stellen van alle secties. Geef dit weer in een OBD. Deze keuze is afhankelijk van een aantal factoren: Het type materieel dat wordt gebruikt, de hoeveelheid mankracht die beschikbaar is, de tijdsduur (benodigde tijd en de beschikbare tijd) van de werkzaamheden en de kosten spelen mee in de afweging. • Organisatie van de onderhoudswerkzaamheden. Zorg bij deze stap voor een extra persoon die aanwezig is bij de verkeersleiding. Deze persoon dient zich alleen bezig te houden met de onder houdswerkzaamheden op treindienstleiding niveau. Figuur B geeft deze stappen weer in de vorm van een flowchart.
Breng de secties van het emplacement in kaart Breng de dienstregeling in kaart Bepaal de robuustheid van de huidige dienstregeling
Ja
Voldoende bewegingsvrijheid voor de dienstregeling?
Ja
Verstoring acceptabel? Gebruik de toolbox
Nee
Maak een rangorde Inventariseer welke secties tegelijkertijd buitendienst gesteld kunnen worden Nee
Is elke sectie getest?
Kies en onderbouw de meest optimale oplossing
Ja
Geef de groepen van buitendienststelling weer in het overzicht buitendienststellingen (OBD)
Nee
Ja
oplossing acceptabel?
toolbox
Stel één sectie (+ gelinkte secties) buiten bedrijf
onverstoorde situatie
Nee
verstoorde situatie Organiseer de werkzaamheden ten behoeve van onderhoud overdag tijdens de dienstregeling
Ja
Kies voor verstoringen?
Nee
Organiseer de werkzaamheden ten behoeve van onderhoud ‘s nachts realisatie onderhoud
Figuur B Sporenplan ‘s Hertogenbosch
Indien de toolbox geen acceptabele oplossing kan genereren blijven twee mogelijkheden over. De werkzaamheden kunnen alsnog overdag plaatsvinden, waarbij de verstoringen worden toegestaan . Of de werkzaamheden moeten ‘s nachts plaats vinden. Voor het realiseren van onderhoudswerkzaamheden in de nacht kan dezelfde methode als voor overdag worden gebruikt. ‘s Nachts dient rekening te worden gehouden met nachttreinen en goederentreinen. Case study De ontwikkelde onderhoudsmethode is vervolgens onderworpen aan een case study op emplacement ‘s Hertogenbosch om te bepalen of het een realistische methode betreft. Tevens wordt de case study gebruikt om de reikwijdte (gebruiksmogelijkheden) te bepalen.
Emplacement ‘s Hertogenbosch is een middelgroot emplacement met drie perrons, enkele opstelterreinen, een aansluiting met een stamlijn, sporen naar een PTT-perron (zie figuur C) en kruisende verkeersstromen (Utrecht - Eindhoven en Nijmegen - Tilburg). Deze kruisende stromen kruisen elkaar op emplacement ‘s Hertogenbosch.
Ht
AVOND SPITS
Figuur C Sporenplan ‘s Hertogenbosch
bron:
www.sporenplan.nl
De lichtere lijnen in figuur C worden in de case study buiten beschouwing gelaten. Deze gebieden betreffen de opstelterreinen, de stamlijn en het PTT-perron. De dienstregeling wordt in figuur D weergegeven met behulp van een basis spooropstelling. 0
701A 701B 701C
10
Ehv
20
30
C9600 V
D9600 V Ehv
Ut
Ah
Ehv
Em
702B 702C
40
50
60
A9600 V
Ut
B9600 V Ehv
RBH40S D Bh Em
Ah
RE40 D Esn
RE20 D
KE30 D Esn Kfhz Esn
Nm
Nm
D4400 V A16000 V
703A 703B Bd
A4400 V
A13600 V
Rsd
A3600 E
Nm B4400 V C16000 V
Bd
Shl
704A 704B
Nm
C4400 V
C13600 V
C3600 E Rsd
Sgn
A3500 E Ehv
Mt
Shl
I800 R
Ehv
Sgn
C3500 E
Mt
K800 R
Bv
705A 705B Fvs Sgn
Shl
J800 R
706B
Rsd
710B
D3500 E
Mt
Ehv
Ut B3600 E
709B
Shl
L800 R
Ehv Ah
Bh
Sgn
B3500 E
Mt
Em
FVSBV10 D
Ah B16000 V
Ut D3600 E
B13600 V Bd
Rsd Em
Bv
BHR30 D
ER30 D
ER10 D
BVFVS10 D
Maria
Maria
Maria
Fvs
711 Figuur D BSO ‘s Hertogenbosch
D16000 V D13 Bd
Met behulp van de spoorlay-out en de dienstregeling is emplacement ‘s Hertogenbosch in verschillende werkzones ingedeeld. Deze zones zijn weergegeven in figuur E. Werkzone 1
Werkzone 1b Station ‘s Hertogenbosch (zone 1)
Station ‘s Her Station ‘s Hertogenbosch (zone 1b)
1 2 3
1 2 3 4 5 6
4 5 6
9
9
10 11
10 11
Buitendienst gesteld spoor Indienst gesteld spoor
Buitendienst gesteld spoor Indienst gesteld spoor
Werkzone 2
Station ‘s Hertogenbosch (zone 2) 1 2 3 4 5 6
Buitendienst gesteld spoor Indienst gesteld spoor
9 10 11
Buitendienst gesteld spoor Indienst gesteld spoor
Werkzone 3
Werkzone 3b Station ‘s Hertogenbosch (zone 3)
Station ‘s Hertogenbosch (zone 3b)
1 2 3
1 2 3 4 5 6
4 5 6
9
9
10 11
10 11
Buitendienst gesteld spoor Indienst gesteld spoor
Buitendienst gesteld spoor Indienst gesteld spoor
Figuur E Werkzones
Werkzone 1 Werkzone 1b Werkzone 2 Werkzone 3 Werkzone 3b
X X X X X
Totaal
5
X
X
X
X X
X
2
2
2
X
1
X
X X X X X
2
5
X
vertraging > 3 min
andere spooropstelling
geen goederentreinen
dienstregeling aanpassen
linkerspoor rijden
perrons opsplitsen
extra wissel
treinpaden
Met behulp van het simulatieprogramma Open Track is onderzocht wat de gevolgen zijn van de buitendienststellingen op de dienstregeling. Tevens zijn de gevolgen van de ingrepen om de verstoringen te minimaliseren onderzocht. De resultaten van dit onderzoek zijn weergegeven in figuur F.
X
X 2
Figuur F Overzicht ingrepen
De onderste rij in figuur F geeft aan hoeveel fasen gebruik maken van een bepaalde ingreep. Naast de genomen maatregelen per werkzone is in figuur F ook weergegeven welke onderhoudszone voor een vertraging van meer dan drie minuten zorgt. Dat zijn zones 1b en 3b. Bij beide fasen zijn de wisselstraten aan weerzijden van het emplacement niet volledig toegankelijk voor het treinverkeer. Zone 3b heeft het
minste last van vertragingen van deze twee. Dit komt doordat de zuidelijke wisselstraat twee sporen beschikbaar stelt aan het treinverkeer. De kans op vertragingen groter dan drie minuten zijn bij deze fase aanwezig, maar is zeer gering (drie procent). Conclusie: slechts bij één onderhoudsgebied (fase 1b) treden structureel vertragingen op van groter dan drie minuten. Deze vertragingen treden alleen op gedurende de buitendienststelling van fase 1b en niet bij fase 1. Wanneer gebruik wordt gemaakt van slimme onderhoudsmethoden kan de capaciteitsonttrekking van deze zone verder terug worden gebracht. Aangezien voor dit onderzoek niet voldoende informatie beschikbaar is over het soort onderhoudswerkzaamheden (benodigde materiaal en tijdsduur) worden drietal adviezen gegeven betreffende het onderhoud op emplacement ‘s Hertogenbosch. Advies A Indien de door werkzone 1b en 3b veroorzaakte vertraging acceptabel is en de twee noodzakelijke wissels worden aangelegd, kan het volgende advies voor de volgorde van buitendienststellingen worden gegeven:
Als eerst kan werkzone 1 buitendienst worden gesteld, waarna werkzone 1 overgaat in 1b. De veroorzaakte vertraging kan deels worden weggewerkt wanneer wordt overgegaan naar werkzone 2. Nadat werkzone 2 is onderhouden kan via werkzone 3b worden overgegaan naar werkzone 3.
Dit advies gaat uit van een situatie waarbij de onderhoudswerkzaamheden aan het emplacement gedurende een dienstregeling van één dag kunnen plaatsvinden. De omgekeerde richting van buitendienststellen is ook mogelijk (3, 3b, 2, 1b, 1). Advies B Indien de onderhoudswerkzaamheden over twee dagen worden verdeeld, kan het volgende advies gegeven worden:
Op de eerste dag wordt werkzone 1 onderhouden, gevolgd door zone 1b. Er moet op aangestuurd worden om werkzone 1b te onderhouden tussen de ochtend- en de avondspits. Op de tweede dag wordt gestart met werkzone 3 waarna via zone 3b wordt overgegaan naar werkzone 2.
De dagindeling van de twee dagen is gebaseerd op het doel dat er ‘s nachts geen onderhoud wordt gepleegd. Advies C Indien de vertragingen die bij werkzones 1b en 3b optreden niet gewenst/onacceptabel zijn en de ingrepen om deze verder terug te brengen niet plaatsvinden, kan het volgende advies worden gegeven:
De werkzones 1b en 3b dienen voor of na aanvang van de dienstregeling te worden onderhouden. De nadelige gevolgen van deze werkzones worden zo vermeden. Wanneer de dienstregeling van start gaat kunnen de onderhoudswerkzaamheden in werkzone 1 worden uitgevoerd. Vervolgens wordt zone 2 onderhouden, waarna werkzone 3 volgt.
Het gebruik van een mobiele werkplaats zorgt voor een minder grote belasting van de capaciteit en speelt dan ook een belangrijke rol bij deze onderhoudsmethode. Eén van de belangrijkste voordelen van de mobiele werkplaats is dat het nevenspoor niet buitendienst gesteld hoeft te worden en beschikbaar blijft voor het treinverkeer. De mobiele werkplaats dient daarom op de grensgebieden van de werkzones en het
in dienstzijnde spoor te worden ingezet. Voor de uitbreidingen van de werkzones 1 en 3 is het ook verstandig om de mobiele werkplaats in te zetten. Wanneer werkzones 1b en 3b met behulp van een mobiele werkplaats worden onderhouden is geen buitendienststelling voor deze zones nodig. Dit betekent dat het snijverlies vervalt en het spoor weer sneller beschikbaar is voor het treinverkeer. Kosten- baten analyse De studie heeft uitgewezen, dat zonder grote ingrepen in de dienstregeling, onderhoudwerkzaamheden op een emplacement mogelijk zijn. Deze maatregelen zijn logistiek onderzocht. Echter, Inzicht in de economische gevolgen van deze ingreep ontbreekt nog. Om op basis van de modelstudie beslissingen te nemen is het belangrijk om de kosten en baten goed af te wegen. Om hiervoor tot inzicht te kunnen komen is een onderzoek naar de kosten en baten van de voorgestelde onderhoudsmethode noodzakelijk. Bij het onderzoek spelen de volgende aspecten een rol:
• Kosten voor het opheffen van treinen. • Kosten voor aanpassen van de bewegwijzering en inlichting van de reizigers. • Kosten voor ‘s nachts versus overdag werken. • Kosten voor het aanpassen van de infrastructuur.
Op basis van de berekende kosten en baten kan de huidige methode van onttrekkingen op een emplacement worden vergeleken met de voorgestelde nieuwe methode. Naast een kosten - baten analyse is het ook noodzakelijk om het onderhoudsrooster in samenwerking met een spooraannemer op te stellen. Tijdens het onderzoek bleek informatie over onderhoud aan het spoor niet zomaar verkrijgbaar. Kennis op dit gebied is niet te leren uit boeken, maar dient in de praktijk te worden opgedaan. Tijdens de case study zijn enkele methoden toegevoegd aan de toolbox. Deze noodzakelijke toevoegingen bestaan uit het berijden van het linker spoor en het goederenvervoer (gedeeltelijk) niet toestaan gedurende onderhoudswerkzaamheden. Andere ingrepen die minder noodzakelijk zijn, maar er voor zorgen dat er minder capaciteit nodig is voor onderhoudswerkzaamheden, bestaan uit innovatieve onderhoudstechnieken. Toepassingsgebied De modelstudie heeft naast de gepresenteerde resultaten ook inzichten opgeleverd voor andere toepassingsgebieden. De onderhoudsmethode kan ook worden gebruikt bij groot onderhoud en nieuwbouw. De methode bestudeert de effecten van buitendienststellingen op de dienstregeling. Voor elk type werkzaamheden kan onderzocht worden wat de optimale wijze van buitendienststellen is om de dienstregeling zo min mogelijk te hinderen. Spooraannemers kunnen met behulp van deze methode bepalen met welke configuratie (mankracht, materieel, enz...) zij onderhoud moeten plegen om de dienstregeling zo veel mogelijk te ontlasten. Om de aannemer hiertoe te bewegen is het mogelijk om hieraan een beloningssysteem te koppelen. Ook ProRail heeft baat bij de nieuwe onderhoudsmethode. Met behulp van de methode en een gedegen kosten - baten analyse kan worden bepaald of een ingreep in de infrastructuur wenselijk is. Het wordt inzichtelijk wanneer een investering in het netwerk (bijvoorbeeld een extra wissel) opweegt tegen de baten tijdens onderhoudswerkzaamheden. Bereidheid De onderhoudsmethode kan alleen slagen indien de verschillende partijen bereid zijn om veranderingen door te voeren. Bijvoorbeeld, het veranderen van de basis spooropstelling kan zorgen voor verwarring
bij de reizigers. In hoofdstuk 2 paragraaf 5.3 blijkt dat het belangrijk is om de reizigers goed en op tijd te informeren over de veranderde situatie tijdens werkzaamheden. Om dit in goede banen te lijden is het noodzakelijk om een reizigersinformatiesysteem te hebben die deze veranderingen op tijd en duidelijk aan de reizigers door geeft. Regelgeving Door technische ontwikkelingen ontstaan er meer mogelijkheden op het gebied van onderhoud, arbo enz.. Maar de regelgeving zorgt ervoor dat er nog niet volledig geprofiteerd kan worden van nieuwe (technische) ontwikkelingen. Dit onderzoek kan een begin vormen voor aanpassingen van deze regelgeving. Het onderzoek kan in kaart brengen op welk vlak er wrijfing ontstaat en aanpassingen nodig zijn. Verder onderzoek in de regelgeving is hiervoor noodzakelijk. Spoorbezetting Door gebruik te maken van nieuwe technieken geeft dit onderzoek een andere invulling aan schouwen en (klein) onderhoud. De arbo en veiligheid is niet meer bepalend. De structuur kan nu bepaald worden door de maximalisatie van de resterende capaciteit op het spoor. Het onderzoek start nu niet vanuit de beperkingen maar vanuit de mogelijkheden.Werkzones kunnen beveiligd worden door het beveiligingssysteem. Een overgang van buitendienststelling naar spoorbezetting zorgt voor een efficiéntere capaciteitsverdeling tussen het treinverkeer en onderhoud.