Diensten – Onderzoek en ontwikkeling

PM’n’IDEA

Predictief onderhoud door middel van niet-intrusieve inspectie en data-analyse

Contract: SCP8-GA-2009-234299
Website: www.pmnidea.eu
Acroniem: PM’n’IDEA
Volledige titel: Predictive Maintenance employing Non-intrusive Inspection & Data Analysis
Project Coördinator: UNIFE, Brussel (BE)
Startdatum: June 1, 2009
Duur (maanden): 36
Budget: €4,940,007.00
EC-contributie: €3,199,725.00

Achtergrond

Om aan de algemene doelstellingen van de SST.2008.5.1.1 call te beantwoorden, zal het project zowel nieuw als vernieuwd spoor beschouwen bij het ontwikkelen van zelfinspecterende spoorcomponenten die leiden tot drastische vermindering van de onderhouds- en inspectiekosten, een verbetering van de efficiëntie van het energieverbruik en van de ingezette middelen, en een verlenging van de levensduur van de infrastructuur.

Het inzetten van intelligente beeldvormingsanalyse zal de objectiviteit van de inspectie verhogen, terwijl de noodzaak van het gevaarlijk wandelend manueel inspecteren van het spoor afneemt. Deze ontwikkelingen maken de tramuitbating veiliger en kostefficiënter, terwijl de verkeersopstoppingen en het effect op de omgeving verminderen.

Het consortium omvat netwerkoperatoren, onderhoudsbedrijven en producenten, waardoor demonstratie van de ontwikkelde systemen gegarandeerd is en gevolgd door een snelle exploitatie.

Doelstellingen

De belangrijkste uitdaging om aan de voorziene groei van het stedelijk vervoer te kunnen beantwoorden, ligt in het maximaliseren van de beschikbaarheid van sporen die voldoen aan de structurele integriteit voor het verkeer van passagiersvoertuigen.

PM’n’IDEA is opgezet om bij te dragen tot het bereiken van deze doelstelling door het aanpakken van de twee factoren die een negatief effect hebben op de beschikbaarheid van het spoor:

niet-geplande vernieuwing en onderhoud veroorzaakt door een onvoorzien defect;
ingrijpende inspectie om de integriteit van het systeem te garanderen.

Het dient te worden benadrukt dat de structurele conditie van een aantal oudere tramnetwerken, meer specifiek deze in de nieuwe lidstaten, zwak is en dat door het feit dat structurele vernieuwing duur is en veel tijd vraagt, het essentieel is dat een prioriteitsrangorde voor vernieuwing en onderhoud word opgesteld, gebaseerd op een geldige wetenschappelijke basis. Ook dit aspect wordt in het project behandeld.

Met het oog op de gemeenschappelijke technologie en de vraag naar nieuwe technologie, beantwoordt het project aan de vereisten van zowel trein- als tramlijnen.

Volgende vereisten worden aangepakt in de uitvoering van het project:

De verdere ontwikkeling en toepassing van beeldvorming- en analysetechnieken voor zover het spoor en zijn omgeving manueel worden geïnspecteerd. Dit resulteert in een uitgebreidere en objectievere inspectie die zowel van toepassing is op spoorwegen als op tramlijnen.
De ontwikkeling van een inspectiesysteem voor de evaluatie van de structurele integriteit van ingebedde groefrails. Hiervoor bestaat tot nu toe geen enkel systeem.
De ontwikkeling van methodologieën voor de meting van de kwaliteitsafwijking t.o.v. de standaardspecificatie geïdentificeerd als “specifieke toon” van de sectie. Dit is van toepassing zowel voor spoorwegen als voor tramlijnen.
De ontwikkeling van nieuwe technologieën voor de meting van raildoorbuiging, de berekening van de geassocieerde stress, en technieken voor de extrapolatie naar andere voertuigtypes en uitgeoefende krachten. Indirecte evaluatie van de degradatie van de spoorstijfheid zal ook worden beschouwd.
Het opstellen van evaluatiecriteria voor de structurele integriteit van ingebedde groefrail in secties van tramlijnen. Dit bepaalt de grootte van de toegelaten verticale slijtage en de minimumdikte van de lip van de groefrail waarvoor tot nu toe geen aanvaarde norm bestaat.
De ontwikkeling van een techniek voor de automatische evaluatie van de degradatie en de integriteit van spoor met verbindingsstukken, geïsoleerde spoorvoegen, uitzettingsvoegen, wisselbladen en verbindingsstaven.

Werkbeschrijving

Het project is vooral gericht op het minimaliseren van de manuele inspectie (het spoorwandelen) van tramlijnen, hoewel de ontwikkelde systemen zeer waarschijnlijk ook kunnen gebruikt worden voor spoorwegen. Het project concentreert zich op de degradatie van belangrijke componenten van het spoorsysteem zoals geïsoleerde spoorvoegen en verbindingsstukken waarvan de integriteit fundamenteel is om een 24 x 7 spoorweg en de daarbij gepaard gaande cyclische belastingen te realiseren. Het zal ook het huidig tekort aan normen voor de definitie en evaluatie van de structurele integriteit van groefrail overbruggen.

WP1 – Objectieve evaluatie van visuele integriteit

Ontwikkeling van een beeldvormingssysteem dat consistente beelden produceert die door een automatisch analysesysteem kunnen worden geïnterpreteerd teneinde de manuele inspectie door middel van spoorwandelen te elimineren. Het systeem is in staat de degradatie te lokaliseren en te classificeren, de structurele integriteit te evalueren en ernstige defecten voorkomen.

WP2 – Objectieve evaluatie van de structurele integriteit

Selectie van een geschikte inspectiemethode van de inwendige integriteit van ingebedde rails.

Bouw van een prototype om de sensoren, het data-acquisitiesysteem en de diagnostische mogelijkheden te valideren.

WP3 – Objectieve evaluatie van spoorkwaliteit

Ontwikkeling van een goedkoop aan-boord-inspectiesysteem, geïnstalleerd op een normaal voertuig, dat tijdens het rijden de spoorkwaliteit evalueert.

Dit elimineert de bezetting van het spoor voor het uitvoeren van metingen en maakt de planning van onderhoudswerkzaamheden efficiënter. Het controleren van de spooronregelmatigheden heeft tevens een positief effect op geluid en trillingen.

WP4 – Het definiëren van de grenswaarden voor structurele integriteit

Bepaling van grenswaarden in functie van de aslasten voor de verticale en laterale slijtage alsook deze op de binnenhoek van het loopvlak van de rail, en dit zowel voor groef- als vignolerails.

WP5 – Objectieve evaluatie van spoor sub-componenten

Ontwikkeling en evaluatie van technieken voor het inspecteren van het raildoorbuigingsprofiel en zijn golflengte onder dynamische condities, de berekening van de hiermee gepaard gaande stress en de associatie met de evolutie van de degradatie.
Ontwikkeling van technieken voor de automatische evaluatie van degradatie en integriteit van geselecteerde sub-componenten zoals railverbindingsplaten, geïsoleerde railverbindingen, uitzettingsgroeven, wisselbladen en verbindingsstaven.

WP6 – Industriële & economische evaluatie

Economische evaluatie van de verschillende in de vorige werkpakketten voorgestelde oplossingen in vergelijking met de huidige bestaande en welgekende methoden.
Bepaling van de optimale balans tussen investering en huur.
Voorstelling van onderhoudsstrategieën.

WP7 – Kennisverspreiding & exploitatie van de resultaten

Creatie van een distributieplatform om een brede verspreiding van de informatie te realiseren die verder gaat dan de leden van het consortium.
Garantie dat de resultaten onder de ogen komen van de juiste beslissingsnemers die ze zullen implementeren.
Garantie dat de geproduceerde resultaten van hoge kwaliteit zijn en een degelijke technische oplossing bieden. Dit gebeurt door middel van een “technisch evaluatieplatform” en een bijdrage tot standaardisatie.

Resultaten

Nieuwe componenten en onderhoudsprocessen om de integriteit van stadsspoornetwerken te verbeteren door het inzetten van intelligent ontwerpen en sensortechnologie in kostefficiënte producten voor niet-destructieve inspectie, met in het bijzonder inspectiesystemen die automatische visuele inspectie combineren met interne structurele integriteit en de evaluatie van het spoor en de degradatie vanaf een bepaald punt.