Wissel ontwerpen op basis van Reliability, Availability, Maintainability en Safety

Transcriptie

1 RAM(S) ASPECTEN VOOR HET ONTWERPEN VAN WISSELS Wissel ontwerpen op basis van Reliability, Availability, Maintainability (en ). Eindrapport Afstudeerwerk van D.L.M. Warmerdam Afstudeercommissie prof. dr. ir. C. Esveld (TU Delft) dr. ir. V.L. Markine (TU Delft) ir. T.H.W. Horstmeier (TU Delft) ir. K.H. Oostermeijer (Holland Railconsult) 08 juli 2005

2 Wissel ontwerpen op basis van Reliability, Availability, Maintainability en Woord vooraf Dit afstudeeronderzoek is het eindexamenwerk van mijn opleiding Civiele Techniek aan de Technische Universiteit Delft. Mijn afstudeerrichting is de mastervariant Mechanica, Materialen en Constructies met de specialisatie Weg- en Railbouwkunde. Het examenwerk bestaat uit het uitvoeren van een wetenschappelijk onderzoek van een half jaar waaruit het analytische, synthetische academisch vermogen zal moeten blijken. De andere inhoudelijke aspecten waarop wordt gelet, zijn de zelfstandigheid, productiviteit, systematiek en originaliteit. De afstudeeropdracht is begeleid door de commissie bestaande uit de voorzitter de heer professor dr. ir. C. Esveld (TU Delft, afdeling Weg- en Railbouwkunde) en de dagelijkse begeleiders de heer dr. ir. V.L. Markine (TU Delft, afdeling Weg- en Railbouwkunde), de heer ir. T.H.W. Horstmeier (TU Delft, afdeling Bouwprocessen) en de heer ir. K.H. Oostermeijer (Holland Railconsult, groep Baan- &Spoorwegbouw). Ik wil hen bij deze graag bedanken voor de goede begeleiding en betrokkenheid. De drie peilingen en in het bijzonder de dagelijkse begeleiding door de heren Oostermeijer, Markine en Horstmeier zijn een hele goede ondersteuning geweest voor het gedegen uitwerken van dit onderzoek. Het onderzoek heeft plaats gevonden bij het bedrijf Holland Railconsult te Utrecht. Holland Railconsult is een ingenieursbureau met ruim 1400 professionals, gespecialiseerd in advisering en het genereren van technische oplossingen op het gebied van vervoersystemen en de daarbij horende infrastructuur. Het werkveld beslaat zowel binnenland als het buitenland. De medewerkers adviseren nationale, regionale en lokale overheidsinstanties, organisaties voor openbaar vervoer en andere instellingen op elk deel van de projectfasen. De expertise van Holland Railconsult ligt op het vlak van capaciteits-, veiligheids- milieu- en inpassingvraagstukken van het drukst bereden spoorwegnet ter wereld, waarin zij duurzame en integrale oplossingen realiseert. [1] Ik heb tijdens het afstuderen met veel plezier aan de opdracht gewerkt. De gevraagde doelstellingen waren interessant door de brede toepassingsmogelijkheden en het verkennende karakter. Het was hierdoor wel noodzakelijk om diverse afbakeningen te maken om de doelstellingen te kunnen halen. Het is leuk om tegen het einde van de afstuderen te horen dat er vanuit verschillende hoeken van de spoorwegsector interesse is om vervolgonderzoeken uit te voeren. Het afstuderen bij het bedrijf Holland Railconsult is een leuke tijd geweest. Ik heb met diverse medewerkers interessante gesprekken gehad over het ontwerpen van bovenbouwconstructies, wat veel heeft bijgedragen aan het verkrijgen van inzicht in zaken rondom de spoorweginfrastructuur. Ik wil hen en de mensen bij wie ik -kort of lang- op de kamer heb gezeten graag bedanken voor de gezellige en interessante tijd die ik tijdens mijn afstuderen heb gehad. Tijdens het afstuderen heb ik diverse gesprekken gehad met medewerkers van ProRail en Strukton over het beheer en instandhouding van wissels. Daarnaast heb ik gesprekken gehad met medewerkers van Kloos Oving B.V. over de bouw van wisselconstructies. Ik wil hen hierbij bedanken voor de tijd en informatie hetgeen een nuttige bijdrage is geweest voor dit onderzoek. In het bijzonder wil ik graag de heren Frits van Loenen en Evert Pardijs van ProRail bedanken voor hun grote betrokkenheid. Tot slot wil ik graag mijn familie en vrienden bedanken voor hun ondersteuning en Jac en Liesbeth wil ik hierbij extra bedanken voor hun veelzijdige support tijdens mijn studie. Het voor u liggende rapport betreft het definitieve eindrapport. Het is geschreven voor de afstudeeropdracht en is bestemd voor de leden van de examencommissie. Daarnaast kunnen het rapport en met name de bijlagen mogelijk als handleiding dienen voor de ontwerpers van de groep Baan- & Spoorwegbouw. Tot slot is dit rapport geschikt voor éénieder die meer wil weten over de toepassingsmogelijkheden van RAM(S)-aspecten binnen de groep Baan- &Spoorwegbouw. Doesjka Warmerdam Studente aan Technische Universiteit Delft Faculteit der Civiele Techniek Afdeling Weg- en Railbouwkunde -1- van de 107

3 RAM(S) aspecten voor het ontwerpen van wissels 8 juli van de 107

4 -3- van de 107 Wissel ontwerpen op basis van Reliability, Availability, Maintainability en

5 RAM(S) aspecten voor het ontwerpen van wissels Samenvatting Het gericht sturen op de Reliability, Availability, Maintainability en (RAMS) van de spoorweginfrastructuur maakt het mogelijk om zeker te stellen dat op een bepaalde spoorbaan een zekere hoeveelheid treinverkeer in de afgesproken periode veilig kan plaatsvinden. De RAMS aspecten worden steeds meer in projectbeschrijvingen opgenomen om deze mee te nemen tijdens alle fasen van het project. De definitie van RAMS is volgens de Europese Norm EN50126: Een karakteristiek van de langdurige gebruikersperiode van een systeem dat door de toepassing van voorgeschreven ontwerpregels, ontwerpmethoden, middelen en technieken wordt vastgelegd voor de gehele levenscyclus van het systeem. De RAMS van een systeem kan worden gekarakteriseerd als kwalitatieve en kwantitatieve indicator waarmee de mate wordt aangegeven waarin het systeem -of het subsysteem en componenten overeenkomstig met het systeem- kan functioneren zoals in de specificaties is vastgelegd en zowel beschikbaar als veilig is. Holland Railconsult wil de RAMS aspecten gaan toepassen in de ontwerpfase, bestemd voor de groep Baan-&Spoorwegbouw. Voor een goede implementatie is het nodig om onderzoek te doen naar de belangrijkste parameters van de RAMS aspecten, waar tijdens het ontwerpen gericht op kan worden gestuurd. Deze vraag is voor onderzoek neergelegd bij de Technische Universiteit Delft. De resultaten worden opgenomen in een kader voor de RAM(S) ontwerprichtlijn. Een belangrijk onderdeel is het verkrijgen van meer inzicht in de relatie tussen slijtage en gebruik, in de vorm van een degradatiemodel. RAMS is zowel een karakteristiek volgens de definitie uit EN50126 als een afkorting voor de vier aspecten Reliability, Availability, Maintainability en. Het aspect Availability is het belangrijkste aspect waarop wordt gestuurd door de railinfrabeheerder, zoals door ProRail in Nederland. De Availability wordt in belangrijke mate bepaald door de Reliability en Maintainability van het systeem welke op hun beurt grotendeels worden bepaald door de gemaakte ontwerpkeuzen. Het aspect bepaalt of wordt bepaald door de aspecten Reliability, Availability en Maintainability, maar tijdens de ontwerpfase wordt deze aangehouden als een opgegeven eis die niet wordt geoptimaliseerd. Het onderzoek is gebruikt om vast te stellen wat de belangrijkste parameters zijn voor de RAM aspecten zodat hier tijdens het ontwerpen expliciet op kan worden gestuurd. De daarmee opgestelde RAM formules zijn geverifieerd op een bestaand wissel. Een belangrijk onderdeel van de richtlijn zijn de indicatoren waarmee de Reliability en Maintainability waarden kunnen worden bepaald voor verschillende ontwerpkeuzen. Deze waarden kunnen worden vastgesteld en weergegeven met behulp van een RAM indicator als in figuur 1. Het figuur geeft een voorbeeld van een RAM indicator, waaruit kan worden afgelezen welke R of M waarden horen bij verschillende waarden van de aanloophoek van een tongbeweging. De hoge waarden gelijk aan 1 geven een zeer goede situatie weer en de vastgestelde waarden van de ondergrens komen overeen met de niet gewenste situatie, meestal gelijk aan 0,99. Elke ontwerpkeuze zal zekere R en M waarden hebben, die zijn af te lezen uit de desbetreffende indicatoren. aanloophoek 0 RAM(S) specificaties met UIC wielen ,0 (zeer goed) 0, (slecht ) R óf M figuur 1 RAM indicator aanloophoek tongbeweging De RAM waarden van een wissel zijn afhankelijk van de optredende slijtage en vermoeiing. Het optreden van slijtage en vermoeiing zijn afhankelijk van de wiel-rail interactie en materiaaleigenschappen. De invloedsfactoren van het slijtage- en vermoeiingsproces zijn onderverdeeld in generieke en specifieke factoren. De generieke invloedsfactoren worden bepaald door de wissel eigenschappen. De specifieke invloedsfactoren worden bepaald door de externe wisseleigenschappen, zoals het tracé, het uitgevoerde onderhoud, de ondergrond e.d.. Het model van de degradatie is tijdens het ontwerpen nodig voor het voorspellen van de (grootte van) de risico s en de verwachte levensduur van het wissel of de wisselcomponenten. Het degradatiemodel is in dit onderzoek opgesteld als kwalitatief model als resultaat van literatuuronderzoek en gesprekken met deskundigen. Het kader van de richtlijn is opgesteld volgens de verschillende fasen van het ontwerpproject. De belangrijkste onderdelen zijn de risicoanalyse, het opstellen van de systeemeisen en de ontwerpfase. De volgende stap zal zijn om het kader van de ontwerprichtlijn toe te passen bij een concreet project en het kwantificeren van het degradatiemodel. -4- van de 107

6 -5- van de 107 Wissel ontwerpen op basis van Reliability, Availability, Maintainability en

7 RAM(S) aspecten voor het ontwerpen van wissels Abstract Application of Reliability, Availability, Maintainability and (RAMS) management for rail infrastructure ascertain that a railway system can achieve a defined level of traffic in a given time frame and. RAMS aspects are more and more applied in project specifications during all phases of the project. The RAMS definition is according to the European Norm EN50126: A characteristic of a system s long term operation and is achieved by application of established engineering concepts, methods, tools and techniques throughout the lifecycle of the system. The RAMS of a system can be characterised as a qualitative and quantitative indicator of the degree that the system, or the sub-systems and components comprising that system, can be relied upon to function as specified and to be both available and safe. Holland Railconsult intends to apply the RAMS aspects in the design and engineering of railway constructions at the department of permanent way. For a good implementation, research needs to be carried out to determine the most important parameters of the RAMS aspects to be applied during design and engineering. This research issue has been placed by the Delft University of Technology. The results will be implemented in a RAMS Design Standard framework. An important part of this research is to gain more insight in the relation between wear and exploitation, ultimately resulting in a deterioration model. RAMS is as well a characteristic according to the definition of EN50126 as it is short for the four aspects Reliability, Availability, Maintainability and. Aspect Availability is the prime deliverable for an infrastructure manager, such as ProRail in the Netherlands. The Availability will heavily be influenced by the Reliability and Maintainability of a system, which are the consequences of decisions made in the design process. The aspect has a relation with the aspects Reliability, Availability and Maintainability, but will during the design process be applied as an invariable and will not be optimised. In order to allow control of the design process, the research is used to determine the major parameters for the individual aspects. The formulated RAMS equations were verified on an existing switch. The main part of the Design Standard consists of indicators to determine the Reliability and Maintainability values of a certain decisions made in the design process. These values can be determined and visualised with the help of the RAM Bar in figure 1. This figure is an example of a RAM Bar related to the R or M values of the different angle of attack for the set of switch. The high values equal to 1 correspond to a very good design. A poor design gives the lowest values, of approximately 0,99. Decisions made in the design process will result into certain R and M values of the matching indicators. an gle of att ack 0 RAM (S) speci f i cat i on s with UIC wheels ,0 0, (ver y good) (bad) R or M figure 1 RAM Bar exam ple angle of attack set of switch The RAM(S) values of a switch are mainly determined by wear and fatigue. Wear and fatigue depend on the wheel-rail interface and properties of the materials. The influencing factors for this process are classified as generic and specific factors. The generic influencing factors are the properties of the switch. The specific factors depend on the external properties of the switch amongst others the track, the executed maintenance and the subsoil. The deterioration model is an engineering tool to convert the risk values and the life expectancy of the switch or switch components. The degradation model has been drafted as a qualitative model determined by results of literature study and the interviews with peers. The formed Design Standard framework meets the different phases of design process. The main part is the risk analyses, the system requirements and the design phase. The next step will be to apply the Design Standard framework by a specific project and quantify the deterioration model. -6- van de 107

8 -7- van de 107 Wissel ontwerpen op basis van Reliability, Availability, Maintainability en

9 RAM(S) aspecten voor het ontwerpen van wissels Inhoud Woord vooraf... 1 Samenvatting... 4 Abstract... 6 Inhoud Inleiding RAMS in algemene context RAMS Management in de spoorwegsector Achtergrond van het RAMS denken Doelstellingen van de railinfrastructuur Toepassing van RAMS management in de spoorwegsector RAM(S) management tijdens ontwerpfase RAMS management bij Holland Railconsult Vraagstelling van Holland Railconsult voor afstudeeronderzoek Opbouw rapport Definiëren afstudeeropdracht Probleemsignalering Doelstellingen Onderzoeksmodel Theoretisch kader Kwalitatieve RAM aspecten kwantificeren Analyse RAM aspecten Reliability ontwerpfase Maintainability ontwerpfase Availability ontwerpfase Verificatie RAM meetwaarden Conclusie RAM meetwaarden RAM specificaties ProRail Analyse wisselcomplex Systeembeschrijving wissel Afbakening onderzoeksgebied wissel...40 Analyse wisselcomplex Functies wisselcomplex Fysieke opbouw wisselcomplex Gebruik wisselcomplex Analyse symmetrisch wissel Huidige staat van wissel Onderhoudstrategie wissel Optredende storingen en oorzaken Conclusie bestaande situatie wissel van de 107

10 Wissel ontwerpen op basis van Reliability, Availability, Maintainability en 4.5 RAM(S) Analyse wissel RAM(S) waarden van bestaande wissel Eerste validatie RAM(S) waarden Top tien verbeterpunten wissel ontwerp Aandachtspunten en adviezen voor het nieuwe ontwerp Analyse degradatiemodel wissel Parameters degradatiemodel Invloedsfactoren Wisseleigenschappen Tracé Baanvakaspecten Voertuigaspecten Aanleg en instandhouding Operatoren Hypothese degradatiemodel Ontwerp nieuwe wissel Ontwerp wissel volgens bestaande OVS-en Programma van eisen Spoorligging Wissels en kruisingen Analyse OVS ontwerp Ontwerp wissel volgens RAM(S) RAM(S) specificaties Europese standaard voor ontwerp en kwaliteit van tracé, wissels en kruisingen Maintainability ontwerpparameters Analyse RAM(S) ontwerp Vergelijking OVS en RAM(S) Richtlijn RAM(S) ontwerpen Ontwerpmethoden en RAM(S) richtlijn Kader RAM(S) richtlijn Baan-&Spoorwegbouw Fase 1: Concept Fase 2: Systeemdefinitie Fase 3: Risicoanalyse RAMS Fase 4: Systeemeisen Fase 6: Ontwerp Valideren en verifiëren Conclusie en aanbevelingen Conclusies Aanbevelingen Referenties van de 107

11 RAM(S) aspecten voor het ontwerpen van wissels 1. Inleiding De RAMS aspecten en de onderlinge relaties tussen deze aspecten worden kort beschreven in deze inleiding. Het ontstaan van het RAMS denken en de verdere ontwikkeling zijn beschreven vanuit de belangrijkste stappen. Het accent ligt hierbij op toepassing in de spoorwegsector. ProRail, de beheerder van het spoorwegnetwerk wil vanuit verschillende overwegingen de RAMS aspecten in de spoorwegsector toepassen. Holland Railconsult anticipeert op deze ontwikkeling en heeft als onderdeel de vraag voor dit onderzoek neergelegd bij de Technische Universiteit Delft. Op deze genoemde punten zal in dit hoofdstuk nader worden ingegaan waarbij de vraagstelling wordt beschreven. 1.1 RAMS in algemene context De vergaande mechanisatie en steeds complexere systemen maken de betrouwbaarheid van installaties en processen steeds belangrijker. De systemen en processen worden in de samenleving als betrouwbaar en robuust gezien, totdat er een ongeluk gebeurt of een grote storing plaatsvindt. De vragen die dan rijzen, zijn hoe heeft het kunnen gebeuren, wie is de verantwoordelijke en hoe kan het de volgende keer worden voorkomen. Steeds meer bedrijven gaan over tot het inventariseren, kwalificeren en kwantificeren van de mogelijke risico s voor het krijgen van een goede bedrijfszekerheid van hun systemen. Het doel van deze risicoanalyse is het kunnen wegnemen of beheersen van de risico s tijdens de ontwerpfase en later tijdens het gebruik van dat systeem. Het toepassen van risicomanagement maakt het mogelijk om iets te zeggen over de betrouwbaarheid van het systeem en welke maatregelen nodig zijn om met zo weinig mogelijk kosten het systeem in een zo goed mogelijke staat te houden. Een wereldwijd bekend begrip om de bedrijfszekerheidaspecten (kwaliteit) van het functioneren van een systeem aan te duiden, is volledig RAMSHE. RAMSHE staat voor Reliability: Betrouwbaarheid Availability: Beschikbaarheid Maintainability: Onderhoudbaarheid : Veiligheid Health: Gezondheid (arbeidsomstandigheden) Environment: Milieu RAMSHE wordt toegepast om de risico s expliciet in beeld te brengen, wat zowel kwalitatief als kwantitatief kan worden uitgewerkt. Optimalisering van het systeem wordt hierdoor mogelijk. RAMS is nu een zelfstandig begrip en is volgens de norm EN50126 Railway applications [2] als volgt gedefinieerd: Een karakteristiek van de langdurige gebruikersperiode van een systeem dat door de toepassing van voorgeschreven ontwerpregels en methoden, middelen en technieken wordt vastgelegd voor de gehele levenscyclus van het systeem. De RAMS van een systeem kan worden gekarakteriseerd als kwalitatieve en kwantitatieve indicatoren waarmee de mate wordt aangegeven waarin het systeem -of het subsysteem en componenten overeenkomstig met het systeem- kan functioneren zoals in de specificaties is vastgelegd en zowel beschikbaar als veilig is. De betekenis van alle RAMSHE aspecten wordt kort toegelicht. Reliability = Betrouwbaarheid EN50126: De waarschijnlijkheid dat het systeem een vereiste functie correct kan uitvoeren onder gegeven omstandigheden gedurende een bepaald tijdsinterval. De essentie is de faalfrequentie: de kans dat een systeem kan falen is de indicator die hierbij een cruciale rol speelt. Hoe groter de faalfrequentie hoe kleiner de Reliability van het systeem. Niet alle defecten in het systeem zijn te voorkomen. Een systeem honderd procent betrouwbaar maken, is niet te realiseren tegen aanvaardbare kosten. Er is dus behoefte aan een compromis, wat -10- van de 107

12 Wissel ontwerpen op basis van Reliability, Availability, Maintainability en vragen oproept als: hoeveel storingen zijn toegestaan?, op hoeveel niet planmatig onderhoud dient te worden gerekend? en welke mate van bedrijfszekerheid wordt verlangd? van de 107

13 RAM(S) aspecten voor het ontwerpen van wissels Availability = Beschikbaarheid EN50126: Het vermogen van het systeem om in een toestand te zijn om de gespecificeerde functies onder bepaalde omstandigheden en op een bepaald moment, of gedurende een bepaald tijdsinterval, uit te voeren. De essentie is opgebouwd uit de volgende twee kenmerken die een cruciale rol spelen: de frequentie waarmee het systeem is verstoord en daardoor niet kan functioneren én de duur van de verstoring. De Availability neemt af wanneer één of beide variabelen toenemen. Maintainability = Onderhoudbaarheid EN50126: De waarschijnlijkheid dat een bepaalde activiteit voor actief onderhoud voor een item onder gegeven gebruikersomstandigheden kan worden uitgevoerd volgens vastgelegde voorwaarden en aan de hand van vastgestelde procedures en hulpbronnen. De essentie van het Maintainability is het gemak en de snelheid waarmee gedurende de operationele fase preventief en correctief onderhoud aan het systeem kan worden gepleegd. Het gaat hierbij niet alleen om de technische factoren (hoeveel schroeven moeten los en weer vast worden gedraaid) maar ook om zaken als de beschikbaarheid van voldoende competent personeel., Health, Environment = Veiligheid, Gezondheid en Milieu EN50126: De mate waarin een proces vrij is van onaanvaardbare risico s op letsel, onveilige situaties en aantasting van het milieu. De essentie is dat betrekking heeft op de systeemveiligheid en dus is gericht op de veiligheidsprestatie van de infrastructuur om zo onder meer botsingen, ontsporingen en bezwijken van kunstwerken te voorkomen. De menselijke factor (bedienen) wordt daarbij meegenomen. De Health en Environment aspecten gaan in op de gezondheid van de werknemers/betrokkenen (Arbeidsomstandigheden) en het milieu. Een voorbeeld voor keuzen is de afstand tussen beide sporen. De spoorafstand bepaalt of het mogelijk is onderhoud uit te voeren aan één spoor zonder dat het tweede spoor ook buiten dienst moet worden genomen voor de vereiste veiligheid. Deze en soortgelijke voorschriften zijn opgesteld in het generieke Veiligheid- en Gezondheidsplan (V&G-plan) dat per project nader wordt uitgewerkt en als uitgangspunt dient bij nieuwe projecten. De aspecten die in het ontwerpen een belangrijke rol spelen, zijn de eerste 3 aspecten. De, Health en Environment worden tijdens het ontwerpen als uitgangspunten aangehouden. Er wordt naar een minimum gestreefd door zoveel mogelijk de kans op het optreden van onveilige en ongezonde situaties uit te sluiten. De SHE aspecten worden in het verdere onderzoek niet verder uitgewerkt. Er wordt in het verslag daarom over RAMS gesproken wanneer alle aspecten van belang zijn, er wordt over RAM(S) gesproken als er sprake is van zowel RAMS als karakteristiek én de aspecten Reliability, Availability en Maintainability en over RAM wanneer specifiek wordt gekeken naar de drie aspecten afzonderlijk. De LifeCycle Costs (LCC) worden als externe factor gezien bij het uitwerken van de RAM aspecten. De LCC dienen als objectieve weegfactoren bij de afweging tussen verschillende oplossingen met verschillende RAM(S) waarden. De RAM(S)-LCC waarden van spoorbaanontwerpen maken bijvoorbeeld mogelijk een kosten/baten afweging te maken tussen een duur ontwerp met lage onderhoudkosten en een goedkoop ontwerp dat meer onderhoud nodig zal hebben. De ontwerpfase is de uitgesproken fase waarin de kosten nog grotendeels beïnvloed kunnen worden en de LCC nog niet geheel zijn vastgelegd. Dit is nog wel een verder te ontwikkelen gebied, door de beperkte (eenduidige) gegevens om kwantitatieve aspecten zoals kosten voor een component- en de kwalitatieve aspecten -bijvoorbeeld vertragingkosten- in euro s uit te kunnen drukken van de 107

14 Wissel ontwerpen op basis van Reliability, Availability, Maintainability en De RAMS aspecten zijn ieder op zich geen onafhankelijke aspecten, maar vertonen een sterke onderlinge samenhang. De relatie van de aspecten is in het onderstaande figuur weergegeven. RAMS Saf ety Availability Rel iabil ity & Maintainability Oper at i on & Mainenance figuur 1.1 Relaties tussen, Reliability, Maintainability en Availability [EN50126] en Availability staan bovenaan op dezelfde hoogte omdat er veel wederzijdse afhankelijkheid is tussen deze factoren. Het falen van een systeem hoeft echter niet altijd te leiden tot onveilige situaties, maar een onveilige situatie tast vrijwel altijd de Availability van het systeem aan. Dit volgt uit het failsafe-principe om het treinverkeer stop te zetten bij het ontstaan van een onveilige situatie. De Availability en zijn de belangrijke factoren waarop wordt gestuurd in de spoorwegsector. De Availability en worden bepaald door aan de ene kant de Reliability en Maintainability en aan de andere kant door de Operation en Maintenance. De Operation en Maintenance staan voor het werkelijke gebruik van het wissel en het werkelijk uitgevoerde onderhoud wat direct van invloed is op de en Availability van het systeem. Een systeem dat minder zwaar of minder frequent wordt belast dan tijdens het ontwerpen is aangehouden, kan minder gevoelig zijn voor storingen dan eerst is aangehouden en wat positief werkt voor de Availability en. Het werkelijke uitvoeren van het nodige onderhoud is van belang voor (het behouden van) de geplande Availability en. De verwachte Operation en Maintenance zijn van belang voor het voorspellen van de levensduur van het systeem tijdens het ontwerpproces en om inzicht te krijgen in de verandering van de Availability in de loop van het gebruik. De Reliability en Maintainability zijn de belangrijkste aspecten waarop kan worden gestuurd tijdens het ontwerpproces. De Reliability wordt bepaald door het aantal storingen dat in een systeem kan optreden. Hoe groter de Reliability, hoe minder storingsgevoelig het systeem is. Een goed, betrouwbaar systeem is gunstig voor de Availability. Een betrouwbaar systeem levert daarnaast ook een veilig systeem. De Maintainability beïnvloedt de Availability: hoe sneller de storingen worden verholpen hoe kleiner de impact is op de Availability. De wordt bepaald door het goed en tijdig onderhouden van het systeem én onder veilige omstandigheden. De RAMS aspecten worden wereldwijd voor diverse systemen en in toenemende mate toegepast door de groeiende vraag naar betrouwbare systemen. Het toepassingsgebied waar met dit onderzoek naar wordt gekeken, is de railbouw sector met in het bijzonder het ontwerpen van de railinfrastructuur. Nu wordt eerst ingegaan op de geschiedenis van RAMS en de reden waarom het voor de spoorwegsector interessant is om over te gaan op het RAMS management. 1.2 RAMS Management in de spoorwegsector Achtergrond van het RAMS denken De Amerikaanse defensie-industrie heeft samen met de civiele vliegtuigindustrie in de jaren zeventig een belangrijke aanzet gegeven tot een gestructureerde wijze van ontwerpen, waarbij het begrip Reliability centraal stond. Aan het einde van de jaren zeventig werd de methodiek Failure Mode Effect Analysis (FMEA) ontwikkeld om de Reliability, Availability en Maintainability van technische systemen te analyseren. In 1980 verscheen de officiële Military Standard 1629a. De norm is voor velen de belangrijkste bron geweest voor de nu wijd verspreide analyse. [3] -13- van de 107

15 RAM(S) aspecten voor het ontwerpen van wissels -14- van de 107

16 Wissel ontwerpen op basis van Reliability, Availability, Maintainability en De Europese Commissie stuurde eind jaren tachtig-begin jaren negentig aan op een scheiding tussen eigendom van railinfrastructuur (staat) en de exploitatie van treinen (privaat). De railinfrabeheerder en andere spoorwegpartijen hebben als reactie hierop midden jaren negentig op Europees niveau gekeken hoe de prestaties op het gebied van de exploitatie van de infrastructuur expliciet en meetbaar gemaakt kunnen worden. Dit is het begin geweest van het RAMS denken binnen de spoorwegsector Doelstellingen van de railinfrastructuur ProRail werkt samen met het ministerie van Verkeer en Waterstaat en de vervoerders (zes reizigersorganisaties en zeven goederenvervoerders) volgens de institutionele driehoeksverband aan het operationeel zijn van het hoofdrailnet. De spoorwegsector bestaat uit een volledige samenwerking tussen deze drie partijen waarbij de belangrijke beslissingen gezamenlijk worden genomen. Het grote aantal vervoerders maakt het nodig dat er duidelijke afspraken worden gemaakt. Het operationeel zijn van het spoor is voor de overheid, de beheerder en de vervoerders een even zwaar wegend belang. De contracten tussen deze bedrijven zijn gericht op prestatie-eisen in de vorm het afgesproken percentage operationeel zijn van het hoofdrailnet waarin de onderhoudswerkzaamheden en incidenten zijn verdisconteerd. De huidige overeengekomen prestatienorm is een punctualiteit van 85% en het gezamenlijk doel is om in 2006 een punctualiteit van 90% te hebben. [5] De vervoerders krijgen van de overheid vervoersconcessies waarin onder meer overeenkomsten staan over de te leveren punctualiteit. Het percentage treinen dat een vertraging heeft van meer dan drie minuten betekent een afname van de punctualiteit. Dit is van belang omdat de vervoerders hierop worden afgerekend. De vervoerders betalen aan ProRail een gebruiksvergoeding voor het leveren van een beschikbaar spoorwegnetwerk. Het Ministerie van Verkeer en Waterstaat verleent een beheerconcessie aan ProRail waarin gedetailleerde overeenkomsten staan aangegeven voor het leveren van een veilig en betrouwbaar spoorwegnetwerk. ProRail krijgt een concessievergoeding waarbij op het aantal Treindienst Aantastende Onregelmatigheden (TAO s) wordt gelet, ofwel op het aantal vertragingen groter dan drie minuten. De TAO s worden geregistreerd naar oorzaak van optreden, zoals door het weer, technische storing of het proces. ProRail wil een optimaal beschikbaar spoor leveren dat veilig en betrouwbaar is. Zij wil deze doelstelling realiseren tegen optimale levensduurkosten en beperkte overlast voor gebruikers. ProRail kijkt daarom hoe de relatie kan worden gelegd tussen kosten (input) en de geleverde prestaties (output) met het doel een optimalisatie te bereiken. Het streven is een High Performance Organisation te zijn die haar afgesproken prestaties nakomt. Het RAMS-management is een goed systeem om deze doelstelling te realiseren en een goede marktpositie te krijgen (en te behouden). ProRail wil de operationaliteit van het spoorwegnetwerk verbeteren door met name de ongeplande onderbrekingen van de infrastructuur te verminderen en richt de aandacht hoofdzakelijk op de volgende twee operationeel verbeterende maatregelen: Het terugdringen van het aantal onregelmatigheden aan de infrastructuur die de treindiensten negatief beïnvloeden, Het verkorten van de functiehersteltijd na een opgetreden onregelmatigheid. Bij het nader uitwerken van deze doelstellingen ligt het zwaartepunt op de meest intensief gebruikte baanvakken en knooppunten, omdat deze verbeteringen een relatief grote bijdrage leveren voor de verbetering van de operationaliteit van het gehele spoorwegsysteem. Het bereiken van een betrouwbaar spoorwegsysteem met een goed evenwicht tussen de geleverde prestaties en de daarbij behorende kosten kan op verschillende manieren worden gerealiseerd. Er zijn dan ook verschillende optimalisatie mogelijkheden bestudeerd. Het is mogelijk een meetsysteem toe te passen waarmee de vervoerders direct kunnen worden afgerekend op de gebruikte railinfracapaciteit. Dit kan in de vorm van een meetsysteem waarbij onder meer het aantal aslasten en gebruikte tonnages worden gemeten, zoals met het monitorsysteem Quo Vadis van de 107

17 RAM(S) aspecten voor het ontwerpen van wissels In 2002 kreeg ProRail de opdracht van het ministerie van Verkeer en Waterstaat om een nieuw monitorsysteem te ontwikkelen voor het bepalen en registreren van verstoringen en om de oorzaken toe te kunnen wijzen aan de veroorzakers en voor het vastleggen van de gevolgen. Zo n meetsysteem maakt het mogelijk om buitengewone slijtage en/of schade bij de verantwoordelijke te declareren. Het onderzoek heeft een definitief ontwerp geleverd voor zo n systeem. De bouw en exploitatie hiervan bleken echter veel te duur en te omslachtig naar oordeel van alle partijen. In overleg is daarom besloten het huidige meetsysteem te verbeteren en de mogelijkheden te bekijken om op middellange termijn het ontwerp zo aan te passen dat de kosten-batenverhouding gunstiger uitvalt Toepassing van RAMS management in de spoorwegsector Het overgaan naar RAMS management in de railinfrastructuur is de overgang naar het kunnen verzekeren dat op een bepaalde spoorbaan een zekere hoeveelheid treinverkeer in de afgesproken periode veilig kan plaatsvinden. De RAMS van het spoorwegsysteem resulteert direct in de servicekwaliteit richting de treinpassagiers. [4] De RAMS aspecten en in het bijzonder de Availability van het spoor zijn interessante meetwaarden voor operationeel zijn van het spoor gedurende de hele levenscyclus van het systeem. Het RAMS management maakt het mogelijk om doelgericht te sturen op de functionaliteit van het spoorwegnetwerk en in het bijzonder op die aspecten in spoorwegconstructies welke laag scoren door een hoge prijs/kwaliteit verhouding. De RAMS waarden van een systeem zijn een gezamenlijke maat voor de bedrijfszekerheid en een goede basis voor het opstellen van prestatiecontracten van het operationele spoorwegnetwerk. Bij het toepassen van RAMS aspecten is het mogelijk om een zeker ambitieniveau toe te voegen aan de gewenste doelstellingen. De doelstelling is het behalen van een zekere operationaliteit van het spoorwegnetwerk en vanuit ambitie wordt gestreefd naar nog betere operationaliteit dan uit de bestaande situatie wordt afgeleid. Het RAMS management is daarnaast een goede aansluiting op het toepassen van de monitorsystemen waarbij gericht wordt gestuurd op het gebruik van de railinfrastructuur en het onderhoud van het systeem. 1.3 RAM(S) management tijdens ontwerpfase RAMS management bij Holland Railconsult ProRail gaat steeds meer projecten aansturen op vooraf opgegeven RAMS prestatie-eisen. Holland Railconsult anticipeert op deze veranderingen. De afdeling Elektrotechniek is eerder begonnen met het toepassen van RAMS normen, opgesteld door CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotechnique). CENELEC heeft in 1998 de Europese Standaard EN50126 uitgegeven, gericht op Reliability, Availability, Maintainability and in de spoorweg applicaties. [2] Deze norm EN50126 legt bij de beschrijving van de vier RAMS-elementen de nadruk op twee verschillende processen: Het ontwikkelingsproces van componenten, systeemdelen en systemen, Het bouwproces van nieuwe infrastructuur CENELEC heeft de Europese norm met betrekking tot RAMS in het leven geroepen om de concurrentiepositie van het spoor te verbeteren. Zo wordt de HSL-Zuid aangelegd om het treinverkeer te laten concurreren met het vliegverkeer, maar hiervoor is het wel noodzakelijk dat de interoperationaliteit en de veiligheid kunnen worden gegarandeerd. De interoperabiliteit is de mogelijkheid om treinen over de spoorwegnetten van meerdere landen te laten rijden zonder problemen bij de grenzen. Dat stelt zowel uniformiteiteisen aan het materieel als aan de infrastructuur. Daarnaast is de norm in Europees verband opgesteld om te voorkomen dat elk land een goedgekeurd spoorvoertuig en infrastructuur van een ander land hernieuwd laat onderzoeken voordat het wordt toegelaten op de eigen infrastructuur. [1] -16- van de 107

18 Wissel ontwerpen op basis van Reliability, Availability, Maintainability en De groep Baan-&Spoorwegbouw wil in de toekomst in staat zijn om te ontwerpen op basis van RAM(S) specificaties. Daarom is bij de Technische Universiteit Delft de vraag neergelegd om onderzoek te doen naar de theoretische onderbouwing van de toepassingsmogelijkheden van RAM(S) aspecten voor de groep B&S. De bij de TU Delft neergelegde vraag wordt in de nu volgende paragraaf behandeld Vraagstelling van Holland Railconsult voor afstudeeronderzoek De opdrachtgevers van Holland Railconsult vragen steeds meer expliciet "aan RAM(S) te doen". ProRail wordt door het ministerie van Verkeer en Waterstaat al afgerekend op de RAMS prestaties van de railinfrastructuur. ProRail stuurt projecten steeds meer aan op het toepassen van RAMS aspecten, het is echter nog niet een vereiste. Binnen Holland Railconsult worden onderzoeken en analyses uitgevoerd naar implementatie van de aspecten Reliability, Availability, Maintainability en in projecten. De doelstelling is nu dat naast de afdeling Elektrotechniek ook de andere afdelingen de belangrijkste Reliability engineering technieken leren kennen en een kader schetsen waarin deze technieken gebruikt kunnen worden. De groep Baan- en Spoorwegbouw (B&S) heeft eerder advies gegeven voor het ontwerpen van het ballastloos spoor van de HSL-Zuid op basis van de vooraf gespecificeerde Availability waarde. [4] De RAM(S) aspecten worden in andere projecten stilaan meer gebruikt, maar voor vernieuwingsprojecten van bestaande spoorbanen ontbreekt de theoretisch onderbouwde kennis van meetbare RAM(S) waarden en de implementatie in het ontwerp. Holland Railconsult ontwerpt nu op basis van systeemkennis, kennis van componenten en voorschriften voor het Ontwerpen Van Spoorlijnen (OVS). De OVS-en zijn opgesteld door de railinfrabeheerder en bevat voorschriften voor de ontwerper van de spoorbaaninfrastructuur. Elke norm bevat specifieke aspecten voor een bepaald onderdeel en is als zodanig ook een aanvulling op vigerende NEN normen. Een nieuw ontwikkelde spoorbaan wordt pas goedgekeurd voor het leveren van bepaalde prestaties na een proefperiode van enkele jaren waarin de spoorbaan is belast met normale treinlasten. Elke empirisch ontworpen spoorbaan heeft een bepaalde RAM(S) als resultaat van het ontwerp. De RAM(S) is echter vóór en tijdens het ontwerpen niet bekend. De verwachting van Holland Railconsult is dat ProRail in de nabije toekomst wel direct op RAMS gaat sturen. De groep B&S wil aan deze vraag kunnen voldoen en kunnen ontwerpen op basis van de gevraagde RAM(S) prestaties. De discipline wil weten of het ontwerpresultaat vanuit RAM(S) aspecten nog voldoet aan de OVS-en omdat de kans bestaat dat deze voorschriften niet meer voldoen. De doelstelling van Holland Railconsult is het implementeren van RAM(S) aspecten in het ontwerpproces voor de groep B&S. Het afstudeeronderzoek heeft hiervoor het doel om een vooronderzoek uit te voeren voor het verkrijgen van een goede theoretische onderbouwing van het werken met RAMS aspecten binnen de groep B&S. Een belangrijk aspect is hierbij de relatie tussen gebruik en slijtage: het degradatieverloop. De gewenste, concrete resultaten zijn: Een richtlijn RAM(S)-ontwerpen voor de groep Baan- en Spoorwegbouw, Een degradatiemodel van een nader te kiezen asset (waarschijnlijk een wissel) Deze vraagstelling van Holland Railconsult heeft een brede context om voldoende de mogelijkheid te bieden om een eigen invulling te geven aan het afstudeeronderzoek. De doelstellingen die in dit afstudeeronderzoek worden uitgewerkt, betreffen een nadere afbakening van deze vraagstelling wat wordt uitgewerkt in het volgende hoofdstuk van de 107

19 RAM(S) aspecten voor het ontwerpen van wissels 1.4 Opbouw rapport Het rapport is een stapsgewijze verkenning van de kenmerken van de RAM(S) aspecten. Het is gericht op het in kaart brengen van belangrijke ontwerpkeuzen die het mogelijk maken om gericht aan te sturen op de gewenste prestaties van een wissel. Het einddoel van het onderzoek is het opstellen van een kader van een richtlijn die de belangrijkste RAM(S) indicatoren voor het ontwerpproces in beeld brengt voor de verschillende projectfasen. De RAM(S) indicatoren geven een direct beeld van de gevolgen van een bepaalde keuze op de RAM(S) waarden. De stappen die hiervoor nodig zijn, zijn per hoofdstuk uitgewerkt. De opbouw van het rapport wordt per hoofdstuk kort toegelicht. Hoofdstuk 2 Definiëren afstudeeropdracht gaat nader in op de vraag van Holland Railconsult in aansluiting op de huidige ontwikkeling in het RAMS management welke het uitgangspunt vormt van de probleemsignalering. De probleemsignalering wordt omgezet in de doelstellingen van het onderzoek waarbij is gelet op het benodigde inkaderen voor de uitvoerbaarheid van het afstudeeronderzoek. De in het onderzoek gebruikte modellen worden in dit hoofdstuk nader toegelicht. Het onderzoeksdoel wordt tot slot in de paragraaf theoretisch kader scherper gedefinieerd en afgebakend waarbij de belangrijkste begrippen worden gedefinieerd. Hoofdstuk 3 Kwalitatieve RAM(S)-aspecten kwantificeren is gebruikt om de RAM(S) aspecten nader toe te lichten en uit te drukken in meetbare dimensies. Dit is uitgewerkt voor de aspecten Reliability, Availability en Maintainability. De waarden worden in formulevorm opgesteld met de vrijheidsgraden die tijdens het ontwerpen beïnvloed kunnen worden. De opgestelde formules worden aan het einde geverifieerd en vergeleken met in praktijk gebruikte RAM specificaties. Hoofdstuk 4 Analyse wisselcomplex gaat in op een onderzoek van een bestaand wisselcomplex. Het wisselcomplex wordt nader geanalyseerd waarbij een specifiek wissel wordt uitgelicht. Dit wissel wordt bekeken volgens de huidige geometrie en opbouw, waarbij de optredende storingen worden geanalyseerd. De eerder bepaalde RAM formules worden bij dit specifieke wissel gevalideerd volgens de huidige prestaties van het wissel. Het hoofdstuk wordt afgesloten met een risico top tien van de meest storingsgevoelige onderdelen van het geanalyseerde wissel en de adviezen voor verbetering. Hoofdstuk 5 Analyse degradatiemodel wissel wordt gebruikt voor het in beeld brengen van de degradatie van het wissel in de loop van het gebruik. De degradatie heeft direct invloed op de Reliability en Availability waarden van het wissel in de tijd. De factoren die de degradatie bepalen en de (complexe) relaties daartussen worden verhelderd met publicaties van eerder uitgevoerde onderzoeken en gesprekken met deskundigen. Het kwalitatieve degradatiemodel (hypothese) wordt hieruit afgeleid. Hoofdstuk 6 Ontwerp nieuwe wissel geeft een beeld van het maken van een nieuw wisselontwerp dat wordt gebruikt voor het analyseren van zowel de bestaande OVS-ontwerpmethodiek als het ontwerpen op basis van RAM(S) specificaties. De beide ontwerpmethoden worden eerst apart geanalyseerd en vervolgens vergeleken, zonder te gedetailleerd op de voorschriften in te gaan. Het doel is om inzicht te krijgen in de belangrijke verschillen tussen beide ontwerpmethoden. Hoofdstuk 7 Richtlijn RAM(S) ontwerpen geeft het kader weer van de RAM(S) ontwerp richtlijn voor de groep Baan-&Spoorwegbouw met de belangrijkste informatie die daarin zal worden opgenomen. Het kader van de richtlijn is nader uitgewerkt om een beeld te geven hoe de richtlijn eruit komt te zien. Het rapport wordt afgesloten met een Conclusie en aanbevelingen waarin een overzicht wordt gegeven van de belangrijkste resultaten en adviezen van de 107

20 -19- van de 107 Wissel ontwerpen op basis van Reliability, Availability, Maintainability en

21 RAM(S) aspecten voor het ontwerpen van wissels 2. Definiëren afstudeeropdracht 2.1 Probleemsignalering De vraag vanuit de opdrachtgever aan Holland Railconsult zal volgens verwachtingen in de toekomst verschuiven van ontwerpen volgens de bestaande ontwerpvoorschriften naar ontwerpen vanuit vooraf opgegeven RAM(S) specificaties. De groep Baan- en Spoorwegbouw heeft tot op heden weinig gewerkt met deze RAM(S) aspecten en heeft voor vernieuwingsprojecten aan bestaande spoorlijnen geen richtlijnen voor ontwerpen op basis van RAM(S) specificaties. De eerste vraagstelling gaat in op het opstellen van een goed theoretisch kader voor het werken met RAM(S) aspecten door de groep Baan-&Spoorwegbouw. De deelvragen die hieruit kunnen worden afgeleid, zijn: Wat zijn belangrijke kenmerken en parameters van de RAM(S) aspecten voor het ontwerpen? Hoe ziet de richtlijn voor het ontwerpen vanuit RAM(S) specificaties er uit voor de groep B&S? Zal een ontwerp dat is gemaakt op basis van RAM(S) specificaties ook nog voldoen aan de OVSen? En omgekeerd: hoe zijn de RAM(S) waarden van ontwerpen die volgens de huidige OVS-en zijn gemaakt? Een belangrijk aspect dat in dit onderzoek naar voren komt, is de relatie tussen gebruik, slijtage (degradatie) en onderhoud. De tweede vraagstelling gaat in op het opstellen van een model van de achteruitgang van een wissel. De bijbehorende deelvragen zijn: Hoe vindt de degradatie van het wissel plaats en hoe kan dat in een model worden weergegeven? Hoe is het degradatieproces te verbeteren door het maken van de juiste ontwerpkeuzen en het juist inplannen van onderhoud voor de geëiste levensduur van het wissel? 2.2 Doelstellingen De eerste doelstelling van dit onderzoek is het opstellen van een kader van de richtlijn voor het ontwerpen van een wissel dat voldoet aan de RAM(S) specificaties die door de opdrachtgever zijn gegeven. Dit kader wordt opgesteld vanuit onderzoek naar de belangrijkste kenmerken en de onderlinge verbanden van RAM(S) aspecten. De gevonden relaties voor de RAM(S) waarden worden geverifieerd en gevalideerd met een bestaand wisselcomplex. De validatie is een onderzoek van een bestaand wisselcomplex waarbij wordt gekeken naar de huidige situatie en de mogelijke verbeteringen. Het wissel wordt vervolgens opnieuw ontworpen waarbij het ontwerpen volgens de RAM(S) aspecten wordt vergeleken met de bestaande OVS-ontwerpmethodiek. Het verschil tussen de RAM(S) ontwerpresultaten en de resultaten vanuit de OVS-en is een belangrijk resultaat van dit onderzoek. De tweede doelstelling is het opstellen van een degradatiemodel op basis van informatie van de bestaande situatie, literatuuronderzoek en gesprekken met deskundigen. Het tijdens het ontwerpproces te gebruiken degradatiemodel van een wissel zal worden opgesteld vanuit de belangrijkste invloedsfactoren die uit dit onderzoek naar voren komen. De resultaten van het totale onderzoek worden gebruikt voor het opstellen van het kader voor de RAM(S) richtlijn voor het ontwerpen van een wisselcomplex van de 107

22 Wissel ontwerpen op basis van Reliability, Availability, Maintainability en 2.3 Onderzoeksmodel De doelstellingen van het onderzoek zullen worden bereikt met het doorlopen van de stappen die in het onderstaande onderzoeksmodel zijn samengevat. [zie figuur 2.1] Het onderzoeksmodel is een weergave van het samenvoegen van diverse informatiebronnen tot modellen waarmee de gegevens voor de richtlijn worden bepaald. RAMS theorie en kennis RAMS specificaties RAM ontwerp parameters wissel Informatie wissel praktijk Ontwerpvoorschriften Risicoanalyse wissel Richtlijn RAM(S) ontwerpen Relatie slijtage/gebruik Degradatiemodel wissel Informatie componenten figuur 2.1 Onderzoeksmodel De informatiebronnen en uitgangspunten voor het opstellen van de richtlijn zijn aangegeven aan het begin van het model. De informatie zal worden verzameld uit documenten, artikelen, richtlijnen en door gesprekken met deskundigen en bezichtigen van de locatie. De definities van de Reliability, Availability en Maintainability worden samen met de bestaande vergelijkingen gebruikt om vast te stellen welke parameters van invloed zijn op de RAM waarden gedurende het ontwerpproces. Het doel is het inzichtelijk maken hoe gedurende de ontwerpfase gericht kan worden gestuurd op de gevraagde functionaliteit van het wisselcomplex. De risicoanalyse wordt opgesteld uit de combinatie van de stappen van de FMECA methodiek 1 en een faalkans analyse vanuit de bestaande situatie van een wisselcomplex. Het doel van beide analyses is het in kaart brengen van het functioneren van een wissel -met name het niet functioneren- die door het optreden de RAM(S) prestaties negatief beïnvloeden. De risico-inventarisatie wordt gebruikt om hierop te kunnen anticiperen met het ontwerpen. Er wordt een degradatiemodel van een wissel opgesteld om een beeld te geven hoe het wissel door het gebruik achteruitgaat. Het degradatiemodel is een middel om aan te geven hoe de Reliability waarde in de loop van de tijd verlopen en hoe de Reliability en Availability waarden van ontwerpalternatieven verschillen door een ander degradatieverloop. Dit onderdeel is grijs gearceerd in figuur 2.1 als onderdeel van de gewenste onderzoeksresultaten. De resultaten van de RAMS parameters, de risicoanalyse en het degradatieverloop worden gebruikt voor het opstellen van een kader voor de RAMS richtlijn. Van het wisselcomplex wordt een nieuw ontwerp gemaakt om te zien hoe kan worden ontworpen met de RAM aspecten, om dat te vergelijken met de bestaande OVS-ontwerpmethode. 1 De FMECA is een vervolg op de eind jaren zeventig ontwikkelde methodiek Failure Mode Effect Analysis (FMEA). De toegevoegde C staat voor Criticality, het kwalificeren en kwantificeren van risico s. [zie ook bijlage III] -21- van de 107

23 RAM(S) aspecten voor het ontwerpen van wissels De RAMS filosofie geldt voor alle betrokken disciplines bij een project en alle fasen van de levensloop van het systeem. De fasen van de levensloop zijn in EN weergegeven in het V-model. 1. Concept terugkoppelen 12. Buiten gebruik stellen en verwijderen 2. Systeemdefinitie en t oepassi ngsom st andi g- heden 3. Risicoanalyse Pr oject - fase vooruit kijken 11. Exploitatie en onderhoud 10. Systeem acceptatie 4. Systeem eisen 9. Systeemvalidatie 5. Toedeling van syst eemei sen 8. Installatie 6. Ontwerp 7. Vervaardiging figuur 2.2 V-model en systeem engineering [EN50126] De eerste zes stappen zijn belangrijke fasen voor dit onderzoek. Het model wordt een V-model genoemd door de overeenkomstige vorm van de te nemen stappen waarbij wordt gewerkt van systeemniveau tijdens concept naar elementniveau bij het ontwerp. Na het ontwerp wordt weer terug gewerkt van elementniveau naar systeemniveau. Het neergaande been van de V staat voor het specificeren, decomponeren en detailleren van het systeem en de opgaande tak is de samenbouw en acceptatie in omgekeerde volgorde. Er wordt bij het concept systeemniveau uitgegaan van een zo compleet mogelijke verzameling functionele- en veiligheidseisen. Na het volledig gedetailleerde eisenpakket te hebben opgesteld, kunnen de potentiële gevaren en risico s worden geanalyseerd. De eisen worden tot op componentniveau van het systeem apart geanalyseerd en de subsysteemeisen worden nader gedefinieerd. Het ontwerp van het systeem kan worden uitgevoerd op basis van de opgestelde eisen, gevolgd door het vervaardigen van de deelsystemen en uiteindelijk het totale systeem. Het systeem kan na te zijn gevalideerd en geaccepteerd, worden overgedragen voor de exploitatie- en onderhoudsfase totdat het uiteindelijk buiten gebruik wordt genomen en gesloopt. [8] De fase die wordt doorlopen in het V-model wordt schematisch aangegeven met een verdikking. Het betreft in figuur 2.2 de fase risicoanalyse. Elke fase wordt met de bijbehorende stappen doorlopen waarbij er continue een terugkoppeling is met de eerdere fasen en vooruit wordt gebouwd op de latere fasen. Zo wordt bij het opstellen van de risicoanalyse al rekening gehouden met de exploitatie en onderhoud terwijl wordt teruggekeken naar het concept dat bij grote risico s zal worden aangepast. Het wordt in een verder gevorderd proces moeilijker om wijzigingen aan te brengen; gedurende het gebruik kunnen nog slechts kleine veranderingen worden toegepast ter verbetering van de situatie. Het V-model dient door alle betrokken disciplines van het systeem te worden toegepast om een effectieve toepassing van de RAMS aspecten en het lifecycle management te krijgen. Het V-model wordt nu uitgewerkt voor de groep Baan-&Spoorwegbouw, maar voor optimaal gebruik van RAMS dienen ook disciplines als Beveiliging en Tractie-Energiesystemen het RAMS management toe te passen. 2.4 Theoretisch kader De praktijkgerichte probleemstelling vanuit Holland Railconsult vormt het projectkader van het afstudeeronderzoek. Het projectkader is echter te ruim om binnen de afstudeerperiode in de volle omvang te kunnen behandelen en daarom zijn de doelstellingen zó opgesteld dat deze binnen dit afstudeerproject kunnen worden gehaald. De begrippen uit de doelstellingen die een centrale plaats in dit onderzoek hebben, worden eerst nader toegelicht. De definities van de kernbegrippen geven een nadere afbakening van het onderzoek en de informatieverzameling van de 107