Bedre vedligehold lavere livscyklusomkostninger Præsenteret ved BaneBranchens Banekonference af Bo Nielsen

Transkript

1 Bedre vedligehold lavere livscyklusomkostninger Præsenteret ved BaneBranchens Banekonference af Bo Nielsen

2 Emner Introduktion Hvorfor fokus på livscyklusomkostninger / LifeCycleCosts (LCC) Sporfornyelse, eksempel på besparelse vedr. ballast-/underballasttykkelse Effektivisering af sporvedligehold på Optimering af ballastrensemetode Afslutning

3 Introduktion Introduktion af Bo Nielsen Uddannet bygningsingeniør i 1990 Arbejdet ved DSB, Banestyrelsen, Atkins og Banedanmark, som projektleder, fagprojektleder og specialist vedr. bl.a.: Sporkvalitet og målevogne Skinneslibning og sporjustering Sporets linjeføring og hastighedsprofiler Hjul/skinneforhold herunder accept af rullende materiel Har arbejdet siden 2005 i Banedanmark som Teknisk System Ansvarlig for Spor og hjul/skinne

4 Hvorfor fokus på livscyklusomkostninger / LifeCycleCosts (LCC) Illustration af anlægs- og vedligeholdelsesomkostningers indflydelse på LCC Fokus på omkostninger i anlægs- /fornyelsesfasen er vigtigt, men mindst lige så vigtigt i vedligeholdelsesfasen. Kilde: Measurement techniques on railway track to accomplish optimal maintenance af Eric G. Berggren, Sverige

5 Hvorfor fokus på livscyklusomkostninger / LifeCycleCosts (LCC) Illustration af anlægs- og vedligeholdelsesomkostningers indflydelse på LCC Set i lyset af: at jernbanen har eksisteret i mere end 150 år, at der er lagt op til store investeringer i jernbanen i Danmark i de kommende år, synes det sandsynligt, at jernbanen skal bestå mange år endnu => hvorfor det må være fornuftigt, at tage udgangspunkt i LCC

6 Sporfornyelse, eksempel på besparelse vedr. ballast-/underballasttykkelse Forslag om etablering af ny sporkasse med lagtykkelse på 40 cm i stedet for 50 cm I UIC719 er angivet betydningen af tykkelsen af ballast + underballast mht. sporjusteringshyppigheden. Hvis der på et sporstykke justeres 2 gange så ofte som gennemsnittet på en strækning, og der ønskes en ændring, så der kun skal justeres svarende til gennemsnittet på en strækning, skal lagtykkelsen øges med 0,10 m. Bt+Ut (normalt) = 0,50 m => Bt+Ut (minimum) = 0,40 m Faktor 2 i justeringsbehovet

7 Sporfornyelse, eksempel på besparelse vedr. ballast-/underballasttykkelse Forslag om etablering af ny sporkasse med lagtykkelse på 40 cm i stedet for 50 cm BN2-løsning med lagtykkelse på 50 cm: Sporjustering af 1 km spor, 6 gange a kr/50 år ~ kr./år BN1-løsning/forslag om etablering af lagtykkelse på 40 cm: Besparelse på 1 km sporkasse og dræn, kr/50 år ~ kr./år Sporjustering af 1 km spor, 12 gange a kr/50 år ~ kr./år Sum, fornyelsesbesparelse samt sporjustering ~ kr./år => Selvom det kan friste at spare penge her og nu ( kr./km) er dette ikke hensigtsmæssigt set ud fra LifeCycleCosts ( kr./km).

8 Krav til ballastskulderens bredde for spor med monoblokbetonsveller Jernbaneforvaltninger m.v. Ballastskulderens bredde Bsk Krav af hensyn til sideværts stabilisering ERRI/UIC, anbefalinger 50 cm - Deutsche Bahn, krav 50 cm - Banedanmark, krav 40 cm tons togvægt

9 Årsag til nuværende krav samt udfordringer ved ændring af krav Krav til ballastskulderens bredde ved Banedanmark er historisk betinget og primært/blandt andet en konsekvens af, at der ifb. opgraderingen til 180 km/h i 90 erne for Særlige togsæt ikke var tilstrækkeligt fokus på LifeCycleCosts I praksis kræver en ændring af nuværende krav til ballastskulderens bredde og belastning, at det kan dokumenteres rent sikkerhedsmæssigt, at en ændring af kravene som minimum har samme sikkerhedsniveau. Derfor er det ikke nødvendigvis tilfredsstillende i praksis rent sikkerhedsmæssigt, at øge ballastskulderens bredde fra 40 cm til 50 cm og fjerne kravet om en belastning på tons togvægt!!!

10 Konsekvens af nuværende krav vedr tons togvægt ifb. sporjustering Enten skal der anvendes Dynamisk Stabilisering Maskine (DSM), idet DSM giver en effekt på ton togvægt > tons togvægt Denne løsning med anvendelsen af DSM er dog ikke mulig på flere broer, herunder bl.a. Storebæltsbroen Eller hastigheden skal reduceres til maksimalt 160 km/h (i praksis 120 km/h) indtil sporet har været belastet med tons togvægt => Hvorfor bl.a. S&B af regularitetsmæssige årsager har ønsket at få ændret nuværende krav

11 Sikkerhedsmæssig betydning mht. sporets sideværts stabilitet af tons togvægt En belastning på tons togvægt umiddelbart efter sporjustering => Forbedring af den sideværts stabilitet af sporet med 10 % (fra 50 procentpoint til 55 procentpoint) Kilde: Nordisk Baneteknisk Ingeniørutbildning af Henrik Fagerholm, Finland. Baseret på undersøgelse ved Deutsche Bahn.

12 Sikkerhedsmæssig betydning mht. sporets sideværts stabilitet af øget ballastskulder En forøgelse af ballastskulderens bredde fra 40 cm til 55 cm => Forbedring af den sideværts stabilitet af sporet med ca. 10 % (fra ca. 127 procentpoint til ca. 140 procentpoint) Kilde: Nordisk Baneteknisk Ingeniørutdannelse af Per Herman Sørlie, Norge. Baseret på undersøgelse ved Deutsche Bahn.

13 Sikkerhedsmæssigt alternativ til nuværende krav Nuværende krav for monoblokbetonsveller: Ballastskulderbredde på 40 cm og togbelastning på ton Alternative/fremtidige krav for monoblokbetonsveller: Ballastskulderbredde på 55 cm uden krav om togbelastning En overordnet sammenligning af Banedanmarks monoblokbetonsvelle S89/S99 med Deutsche Bahns monoblokbetonsvelle B70, viser af S89/S99 er lettere/mindre end B70, hvorfor resultatet af sikkerhedsmæssige betragtningerne, der giver anledning til en 5 cm bredere ballastskulder ved Banedanmark i forhold til Deutsche Bahn, vurderes for rimelige/fornuftige.

14 Økonomi, fornyelses- og nyanlægssituation, anlægssituation Meromkostning, ballastsupplering 100 m 3 /km a 317 kr./m 3 ~ kr./km 1) Besparelse vedr. DSM ifb. slutjustering og 1. års justering ~ kr./km 2) Samlet meromkostning i anlægssituation ~ kr./km 1: Baseret på enhedspris ifb. sporfornyelsesprojekt Bramming Tønder : Baseret på enhedspris inkl. afskrivning ved investering i ny DSM ved Banedanmark.

15 Økonomi, fornyelses- og nyanlægssituation, set i sporets levetid Meromkostning i anlægssituation ~ kr./km Besparelse ved planlagt vedl. just uden DSM (8*15.090) ~ kr./km 1) Besparelse ved kl4 fejls just uden DSM (0,4*42*12.000) ~ kr./km 2) Meromkostning ved ballastrensning, skønnet ~ kr./km Samlet besparelse i sporets levetid på 42 år ~ kr./km Ovennævnte ~ ca kr./km pr. år eller på landsplan ca. 3,5 mio. kr./år. 1: Baseret på en levetid af sporet på 42 år samt sporjustering i gennemsnit hvert 5. år. 2: Baseret på fjernelse af 0,4 kl4 fejl pr. år pr. km spor samt udbedring af ca. 2,5 kl4 fejl pr. skift à kr. for DSM.

16 Økonomi m.v. i vedligeholdelsessituationen Hvis der alene foretages ændringer ifb. fornyelse og nyanlæg vil det tage op imod 42 år før en ændret strategi er fuldt implementeret Nødvendigt at foretage ændringer ifb. vedligehold, hvor det vurderes mest effektivt at foretage ballastskulderændringen ifb. kommende planlagte vedligeholdelsesjusteringer, dvs. en overgangsperiode på ca. 5 år. I vedligeholdelsessituationen er arbejdsforholdende knapt så gunstige som ifb. fornyelses- og nyanlægssituationen. Besparelsespotentialet for eksisterende spor er opgjort til ca kr. pr. år pr. km spor under forudsætning af, at der er plads på planum til en udvidelse af ballastskulderen og ved nuværende vedligeholdelsesmæssige forhold.

17 Økonomi m.v. i vedligeholdelsessituationen, eksisterende planumsforhold En der plads til en ballastskulder på 55 cm? Formodning om at ideelle forhold som illustreret i Banenormen ikke findes alle steder.

18 Økonomi m.v. i vedligeholdelsessituationen, eksisterende planumsforhold En gennemgang af ballastprofilskanninger viser, at der i udstrakt grad på strækninger med hastighed 160<V 200 km/h er plads til en ballastskulder på 55 cm Oversigt over løsningsmuligheder mht. større ballastskulder Bsk 55 cm, a=1,5 Bsk 55 cm, a=1,25 Bsk 40 cm, 10 cm forhøjning, a=1,25 Kilde: Effektivisering af sporvedligeholdelse på Bo Nielsen, Banedanmark.

19 Økonomi, set i sporets levetid Ifb. Signalprogrammet fjernes en del isolerklæbestød, hvilket forventes at reducere antallet af kl4 fejl i forhold til den nuværende situation og dermed også reducere potentialet for effektivisering med i størrelsesordenen 1/3 Årlig besparelsespotentiale på lang sigt på landsplan efter implementeringen kan skønnes til 2/3*4.600 kr. pr. km spor pr. år*550 km spor ~ 1,7 mio. kr./år 1) => Besluttet at igangsætte de nødvendige ændringer i 2 relevante Banenormer med henblik på at kunne effektivisere sporvedligeholdelsen 1: Besparelsespotentialet er baseret på nuværende omfang af delstrækninger med hastighed i intervallet 160<V 200 km/h, mens en opgradering af f.eks. Femern Landanlæg til 200 km/h vil give anledning til en forøgelse af besparelsespotentialet til ca. 2,4 mio. kr./år.

20 Optimering af ballastrensemetode Nuværende ballastrensemetode Udfordring med fejlplacerede kabler Nuværende ballastrensemetode er baseret på LifeCycleCost betragtninger fra 2002 Kraftigt regnskyl har ført til nye erfaringer ved gammel urenset ballast => Dæmningsskred bl.a. på Kystbanen i sommeren 2010 => Regularitetsproblemer m.v.

21 Optimering af ballastrensemetode Forslag til ændret ballastrensemetode, hvor hele ballastprofilet inkl. banket renses LifeCycleCost beregninger i 2011 baseret på nutidsværdiberegninger => At der bør foretages rensning af hele ballastprofilet inkl. banket, som også er standardmetoden bl.a. ved Deutsche Bahn og Trafikverket m.v., men da en stor del af gevinsten først kommer hjem om mere end 30 år (øget levetid) er det ikke tilstrækkeligt at fokusere på LifeCycleCost. Investering i sporfornyelse år 0 [kkr] Nutidsværdi af sporfornyelse samt forskel vedr. vedligehold for år 1 til år 50 [kkr] Samlet Nutidsværdi år 0- år 50 [kkr] Nuværende ballastrenseprofil Fuldt ballastrenseprofil Nuværende ballastrenseprofil Fuldt ballastrenseprofil Kalkulationsrente 3 % Kalkulationsrente 5 %

22 Afslutning Fokus på LifeCycleCost samt her og nu omkostninger Set i lyset af: at jernbanen har eksisteret i mere end 150 år, at der er lagt op til store investeringer i jernbanen i Danmark i de kommende år, synes det sandsynligt, at jernbanen skal bestå mange år endnu => hvorfor det må være fornuftigt, at tage udgangspunkt i LCC => men hvis tilbagebetalingstiden er for lang spiller her og nu omkostningerne en ikke uvæsentlig rolle