INTELLISWITCH Et forskningsprojekt mellem DTU og Banedanmark om sporskifter Dorte Juul Jensen (DTU Wind) og René Fongemie (Banedanmark) ved Banekonferencen 2016 1
INTELLISWITCH Hvad er projektets formål? At udarbejde en intelligent måde at vurdere tilstanden af de enkelte sporskifter på, ved at udvikle en Maintenance Performance Indicator (MPI) model. Dette gøres ved: At der udvikles et robust monitorerings system til diagnose og prognose af nedbrydningen pga. af slid på komponenter. Udvikle dynamiske modeller til at kunne fremme forståelsen af de komplekse interaktioner i sporskifternes dele Finde sammenhænget mellem nedbrydningen og den lokale mikostruktur i skinnestålet ved at bruge avanceret metallurgiske teknikker/analyser 2
INTELLISWITCH Hvad kan MPI modellen bruges til? MPI Modellen kan bruges til at forbedre vedligeholdelsen af sporskifterne: Ved at man samler dvs. oplysninger om sporskiftets tilstand i en overordnede tilstandskarakter Ved at bruge objektivt data om tilstanden, målt ved f.eks. sporbeliggenheds målevognen og ved de regelmæssige tilsyn af sporskifterne. Disse oplysninger sammenholdes med teoretiske modeller om sporskifternes nedbrydning. 3
INTELLISWITCH Tilstand Sporskifter Nedbrydning Vedligeholdelse 4
INTELLISWITCH Tilstandsdata Metallurg iske tilstand Sporbelig genhed Slid INTELLISWITCH Strategiske beslutninger Tilstandskarakter [MPI] 5
INTELLISWITCH Projektet er opdelt i 5 arbejdspakker 6
INTELLISWITCH Strategiske mål med projektet At udvikle en MPI model der på baggrund af eksisterende data kan sige noget om sporskifternes tilstand At skabe et miljø for jernbaneforskning inden for sporteknik på DTU sammen med Banedanmark o Oprettelse af bl.a. ph.d. er og Post Doc er At få de studerende på DTU interesseret i jernbane-teknologi ved at tilbyde spændende Bachelor og Kandidatprojekter. 7
INTELLISWITCH En kort introduktion til de enkelte arbejdspakker Dorte Juul Jensen (DTU Wind) og René Fongemie (Banedanmark) ved Banekonferencen 2016 8
INTELLISWITCH Fakta om projektet Projektet gennemføres i perioden 2015-2019 Projektet er et samarbejde mellem inistutter på DTU og Banedanmark (Teknisk Drift, Spor) Projektet er finansieret af Innovationsfunden med 12,7 mio. DKK 2 ph.d. er og 2 Post Doc er arbejder fuldtid på projektet 9
INTELLISWITCH Arbejdspakke 1 Signalbaserede tilstandsmonitorering Anskaffe og installere et sensorsystem der kan monteres i et sporskifte i drift. Systemet skal bruges til at overvåge de dynamiske interaktioner der opstår når et tog passeere et sporskifte. Består af hjulsensorer, accelerometere, forskydningssensorer, strain gauges, og RFID læsere Systemet installeres i et sporskifte, og vil blive flyttet rundt til andre sporskifter o Første site forventes installeret ultimo maj 2016 10
INTELLISWITCH Arbejdspakke 1 Instrumentering og data logning Sensorerne placeres strategiske steder i sporskifter til at overvåge: o Når et toghjul bevæger sig fra tungen til sideskinnen o Når et toghjul bevæger sig fra vingeskinnen til hjertespidsen i en krydsning 11
INTELLISWITCH Arbejdspakke 2 Signalbaserede tilstands monitorering Behandler det data der opsamlet af sensorsystemet Dataet analyseres for at se om der er noget i dataet der kan tyde på nedbrydning eller fejl under udvikling Denne viden sammenholdes med eksisterende viden om sporskifter, til at opstille modeller for: o Hvordan fejlene opstår (diagnose) o Hvordan fejlene udvikler sig (prognose) Denne indsamlede viden skal senere bruges til opstille MPI modellen 12
INTELLISWITCH Arbejdspakke 3 Dynamisk modellering Der opstilles teoretiske modeller for sporskiftets nedbrydning Modellerne bygger på eksisterende mekaniske simuleringsprogrammer, som der skabes et link imellem: o Multi-body Models (Køretøjssimulering) o FEM modeller (Finite Element Method) Denne viden bruges i MPI til at bestemme de mekanismer der er med til nedbryde sporskifterne 13
INTELLISWITCH Arbejdspakke 3 Dynamisk modellering Multi-body Model (Køretøjssimulering) Dynamiske kræfter fra toget FEM Model (Sporskifte modellen) Kræfter ned i ballasten Sætninger i ballasten (Udvikling af sporbeliggenhedsfejl) Model for nedbrydning af ballasten 14
INTELLISWITCH Arbejdspakke 4 Metallurgisk karakterisering Dele fra f.eks. tunger og krydsninger som er udtaget fra sporet undersøges Dele med varierende tilstand sammenlignes o Man vil kunne karakterisere skaderne, og bestemme de skadesmekanismer der er med til nedbryde delene 15
INTELLISWITCH Arbejdspakke 4 Metallurgisk karakterisering (Eksempel) Udsnit fra UIC60 skinne 16
INTELLISWITCH Arbejdspakke 4 Metallurgisk karakterisering (Eksempel) 17
INTELLISWITCH Arbejdspakke 5 Modellering af MPI Data analysers som er indsamlet af Banedanmark om sporets og sporskifternes tilstand via f.eks. målevogne og manualle inspektioner Det undersøges om der er en sammenhæng mellem det data som sensorerne opfanger og det data der opfanges af målevognen Der udvikles en MPI model for de enkelte sporskifter, der ved hjælp af enkelte oplysninger om sporskiftet kan sige noget sporskiftets overordnede tilstand 18
INTELLISWITCH De involverede partere fra andre universiteter TU Chalmers, Dept. Materials and Manufacturing Technology, CHARMEC Etableret i 1995 som et samarbejde med Trafikverket og dvs. industripartnere, med målet om at styrke jernbanetransporten. I dette projekt vil de bl.a. bidrage med de metallurgiske undersøgelser. NTNU, Dept. Civil and Transport Engineering Et af de største institutter på NTNU, hvor transportinfrastrukturforskning en af de største fokusområder, herunder jernbane. Jernbaneafdeling har ekspertise inden for sporskifte simuleringsmodeller, ballast, og tilstandsmonitorering. University of Birmingham, Centre for Railway Research and Education Centeret sikrer viden og uddannelse til den internationale jernbanebranche. Vil hovedsagelig assistere med ekspertise om fejldiagnose og prognose, og design af systemer til tilstandsmontering af sporskifter. TU Graz, Dept. Railway Engineering and Transport Economy Har arbejdet mere end 15 år med sporkvalitetsnedbrydning, Life Cycle Costs (LCC), og analyse af jernbane assets, herunder sporskifter. I dette projekt vil de hovedsagelig beskæftige sig med LCC betragtninger. 19
Tak for jeres opmærksomhed! Er der nogen spørgsmål eller bemærkninger? 20
Vil du vide mere? Er i velkomme til at besøge vores hjemside www.intelliswitch.dk eller skriv til os. Projektleder Dorte Juul Jensen (doje@dtu.dk) og Banedanmark (intelliswitch@bane.dk) 21