3/02/2011

KVIV TI SPOORTECHNIEKENMODULE 3

LIFE CYCLE COST RAMS

24 FEBRUARI 2011

ir Hugo Goossens E-RAILCONSULT bvba

R A D C B S V C3-2-2011

O S F S L M M

?

2

1

3/02/2011

RAMS - LIFE CYCLE COST

Reliability Betrouwbaarheid Availability Beschikbaarheid Maintenability Onderhoudbaarheid Safety Veiligheidnorm EN 50126

Fiabilit Dispinibilit Maintenabilit Scurit

Life cycle Cost3-2-2011 3

FAQ Toelichting norm EN 50126 Andere normen? Statistieken en faaldata in de literatuur en in praktijk k ijk Kosten baten analyses: hoe duurdere keuzes verantwoorden? Kan een RAMS-analyse een meerwaarde betekenen? Waar en wanneer is RAMS toepasbaar? Ook op rollend materieel, werkplaatsen, stelplaatsen, .? Relatie RAMS en Safety case? Maakt RAMS deel uit van een integrale Safety case?3-2-2011 4

2

3/02/2011

Inhoud Doelstelling van opleiding Life Cycle Cost RAMS: de normatieve context Inhoud van de norm EN 50126 Basisbegrippen i.v.m. RAMS V- cyclus of levenscyclus van een project Factoren die spoorweg-RAMS benvloeden Risicoanalyse - Ri i m t i Ri i b h Ri i n l Risicomatrix Risicobeheer SIL De RAM in de RAMS ! Conclusies5

3-2-2011

Doelstelling van de opleiding Life Cycle Cost : definitie, levensduur, bepalende p parameters, toepassingen, , p g , Situeren van de RAMS-benadering in de levenscyslus van een project, een systeem, een subsysteem, Samenhang tussen RAMS en Life Cycle Cost Focus op de veiligheid: de risicomatrix Focus op de betrouwbaarheid (R) F Focus op d beschikbaarheid (A) de b hikb h id Focus op de onderhoudbaarheid (M) Focus op de veiligheid (S)3-2-2011 6

3

3/02/2011

LIFE CYCLE COST

3-2-2011

8

4

3/02/2011

Life Cycle Cost

Zichtbare kostenR&D

Investeringskosten

Onzichtbare kosten

Exploitatie Maintenance Milieu Sociale kosten Kosten vernieuwing Herstellingskosten

Afbraak en Installatie verwijderin g Onbeschikbaarheid

3-2-2011

9

Life Cycle CostLife cycle costs means: ythe value of research and development costs, investment costs, operation costs, maintenance costs, and termination costs over the life span of a facility or service.

3-2-2011

10

5

3/02/2011

Life Cycle CostElementen bepalend voor de Life Cycle Cost 1. Investeringskosten ( g (met inbegrip van de ontwikkelingsg p g en studiekosten) 2. Levensduur 3. Kost van onbeschikbaarheid 4. Milieukosten 5. Jaarlijkse onderhoudskosten 6. Herstellingskosten 7. V i 7 Vernieuwingskosten ( i k (tussentijdse of partile) ijd f il ) 8. Opbraak en afvoerkosten 9. Bonus voor regeneren van afbraakmaterialen 10. Kosten technische veroudering 11. ...3-2-2011 11

Levenscyclus s

Investeringskosten (1)Elementen bepalend voor de investeringskosten Conceptuele opvatting: Ballast- ,ballastloos spoor, embedded rail, rail Wisselstroom-gelijkstroom Klassiek systeem innovatief systeem (voorbeeld TSO) 2. Prijs van des materialen* Ballast 100 tot 405% Kwaliteit, transport Rails 100 tot 171% Kwaliteit, transport, lengte Dwarsliggers - hout 100 tot 166% Soort, behandeling, transport - beton100 tot 192% Type, transport Benchmarking UIC

3.

3-2-2011

Kostprijs handenarbeid Supplementen (nacht, WE)

12

6

3/02/2011

Investeringskosten (2)Sites 1. Landelijke of (voor)stedelijke zones 2. Zones met kunstwerken of tunnels 3. Zones met slechte ondergrond, (niet in kaart gebrachte) mijnen, karstische ondergrond, 4. Zones met (industrile) vervuiling 5. Vervoersvoorwaarden 1. 1 Type vervoer(22 5 ton of 25 t aslast, reizigers, vervoer(22,5 aslast reizigers goederen,gemengd, gevaarlijke goederen, ) 2. Exploitatiesnelheid (bochten, CuAg, remafstanden, ) 3. Densiteit verkeer (vermoeidheidsverschijnselen: rails, rijdraad, )3-2-2011

4.

13

Onderhoudskosten!!! De kosten van maintenance van een subsysteem dienen gezien te worden in het kader van de kosten van maintenance van het globale systeem. systeem

Indien men spreekt over de kostprijs van bezetting van de infrastructuur voor onderhoud van de bovenleiding dan vertelt men maar halve waarheden; mits degelijke programmatie (multidisciplinaire aanpak) kunnen heel wat werken aan de bovenleiding geprogrammeerd worden binnen de tijdspannen toegekend voor de werken aan het spoor en omgekeerd!!! Idem voor andere subsystemen p g y De onderhoudskosten zijn sterk afhankelijk van de kwaliteit van het werk geleverd bij de bouw en van de zorg die besteed wordt aan de infrastructuur gedurende de eerste periode van exploitatie!!!3-2-2011 14

7

3/02/2011

ONDERHOUD VAN EEN (SPOOR ) (SPOOR-) SYSTEEM BEGINT BIJ DE CONCEPTIE !!!m.a.w.

Betrek de diensten maintenance in een vroeg stadium bij uw projecten.

Eisen van de maintenance (1)Bij de aanleg van de hoge snelheidslijnen in Belgi werd de toekomstige maintenancedienst (Arrondissement HSL) zeer nauw betrokken van bij het ontwerp! Voor de werken op het klassieke net is dit veel minder het geval; onterecht! Overzicht van de bij het ontwerp vast te leggen eisen voor de maintenance: toegangen ( egen trappen, deuren, poortjes; (wegen, trappen deuren poortjes rekening houden met de aan te voeren lasten; te vervolledigen met eisen van de veiligheid: vb.helicopter, platform voor spoor-wegvoertuigen)3-2-2011 16

8

3/02/2011

Eisen van de maintenance (2) dienstwegen (continuteit) uitwijksporen onderhoudstuigen g g ( g , ) toegangscontrole (badge, camera) inrichting LCI (gasoil, laadplatforms, magazijnen) montagearea voor wissels en/of stapelen materialen stockage critische wisselstukken sanitaire voorzieningen ondersteunende systemen voor de maintenance (monitoring van wissels : vb. POSS) d i.v.m. d RAMS-studies data i de RAMS di Het technisch dossier voor homologatie van een spoorweg subsysteem dient per subsysteem een hoofdstuk maintenance te omvatten !3-2-2011 17

Eisen van de maintenance (3)Het overdrachtdossier aan de klant (Infrabel) dient de onderhoudsvoorschriften te bevatten die afwijken of in supplement komen van de gangbare gebruiken (reglementering); voor apparatuur dienen steeds de onderhoudsvoorschriften meegeleverd te worden. Het overdrachtdossier dient ook de verschillende CE attesten te bevatten (machine richtlijn interoperabele richtlijn, onderdelen) en de nodige wettelijke attesten (hijstoestellen, hoogspanningsinstallaties, houders onder druk, enz.)

3-2-2011

18

9

3/02/2011

HerstelkostenFactoren die de herstelkosten benvloeden 1. Opbouw van het subsysteem (kwaliteit,redondantie, fall back oplossingen, )) 2. B ikb h id van de site (of het defecte subsysteem) 2 Bereikbaarheid d i ( fh d f b ) 3. Organisatie van de onderhoudsdienst (wachtdienst, regie, aanneming -bestaat al dan niet een SLA voor servicecontracten?-) 4. Ingezette middelen (afstandsbediening, vervoer, .) 5. Management van de wisselstukken (sleetstukken, critische stock, leveringstermijnen, gegarandeerde stock leveringstermijnen leveringsduur, ) 6. Inhoud eventuele contracten met de bouwer (Bonusmalussyteem) 7. Kunnen voorlopige herstellingen uitgevoerd worden? 3-2-2011 19 (reglementering in verband met railbreuken)

Vernieuwingskosten1. 2. 3. 4. 5. 6. Spooronderbrekingen (continu, weekend, beperkte duur, g densiteit van de overwegen, ) Configuratie infrastructuur (overwegen, perrons, kunstwerken, omleidings- en uitwijksporen, wissels, ) Beschikbare middelen (wegvoertuigen, werktreinen, verhandelingstuigen, ) Nieuwe materialen (CuMg rijdraad, ingegoten sporen, bainitische rails, ) Recuperatiemogelijkheden uitgetrokken materialen (spoorstaven, wissels, ballast, ) Onderhoudsvriendelijk maken van de infrastructuur (sanering bedding, goede afwatering)20

3-2-2011

10

3/02/2011

Kosten onbeschikbaarheid InfrastructuurSpooronderbrekingen, dienst op enkel spoor, omleidingen van het verkeer, vertragingszones, enz. zijn elementen die de globale kostprijs van de maintenance (onderhoud en vernieuwing) en eventuele grote herstellingswerken (na ontsporing) sterk kunnen benvloeden (administratieve taken, bijkomend exploitatiepersoneel, verlenging werkuren personeel, enegiekosten, kosten vertragingen, ). Belangrijk is dan ook inzicht te hebben in deze bijkomende g j j kosten (vergelijk de hersteltijd na ontsporing tussen ballastspoor en Rheda spoor, voordeel van geprefabriceerde spoorelementen voor rechtstreekse aanleg t.o.v. inbetonnering in situ).3-2-2011 21

Opbraak- en evacuatiekostenBij het berekenen van de Life Cycle Cost van een subsysteem dienen de uitbraak- en evacuatiekosten in rekening gebracht te worden; enkele aandachtspunten: b h d k l d h aanwezigheid van asbest in af te breken elementen (tramstellen, rijtuigen, gebouwen, tractiestations, .) ballast (spoor) is grotendeels recupereerbaar voor andere toepassingen uitgebroken spoor op rechtstreekse aanleg moeilijker toenemende kostprijs van evacuatie gecreosoteerde dwarsliggers en houtstukken (ervaring met Brussels Gewest) vervuilde sites (werkplaatsen, tankinstallaties, .)3-2-2011 22

11

3/02/2011

Opbraak- en evacuatiekosten (2) recuperatiemogelijkheid materialen is een pluspunt (rails, houtstukken, spoortoestellen, aandrijfmotoren wissels, ) de duur van uitbraak kan de onbeschikbaarheid sterk beinvloeden en heeft dus zijn specifieke kost

3-2-2011

23

Levensduur van een subsysteem1. 2. 3. 4. 5. Elk subsysteem en elke component binnen een y j g subsysteem heeft zijn eigen levensduur Binnen een subsysteem kan gestreefd worden naar een zo uniform mogelijke levensduur (gelijktijdige vernieuwing) Voor een aantal componenten kan men niet meer 100% steunen op historische gegevens betreffende de levensduur (ballast, rails, rijdraad, relais, .) In offertes dient gevraagd te worden naar de door de leverancier gegarandeerde levensduur en naar de l i d d l d d gemiddelde tijdspanne tussen defecten (MTBF) Voortijdige vernieuwing van componenten kan soms kostenbesparend zijn (rails die herbruikbaar zijn)24

3-2-2011

12

3/02/2011

Schematische voorstelling van LCC van een systeembefore operation during operation after operation Life Cycle Costs

INVESTMENT COSTS

OPERATING COSTS

DISPOSAL COSTS

Equipment and Material Purchase Cost Engineering Cost Installation Cost Initial Spares Cost Initial Training Cost ...

Maintenance and Operating Cost

Delay Cost

Hazard Cost

Disposal Cost Reinvestment Cost ...

Corrective Main Maintenance Cost Calendar based PM Cost Condition based PM Cost Operating Cost Energy Consumption Cost ...

Short T Sh t Term Delay Cost Long Term Delay Cost ...

Human S f t H Safety Cost Environmental Threat Cost Cleaning Cost Rebuilding Cost ...

3-2-2011

25

Practische Toepassingen Ideale levensduur van spoorstaven Is meer slijpen verantwoord? Keuze van het type rail (UIC 60 of 50T; kwaliteit van het staal) in functie van de categorie van lijnen Keuze van het materiaal van de rijdraad voor hoge snelheidslijnen (CuMg of CuAg) Kabelsleuven in beton of uit synthetisch materiaal ? Of simpelweg simpel eg terug ingra en van kabels? ingraven an Onderbouw van een nieuwe lijn of de klassieke aarden bedding, op beton of met sandwich bitumenlaag tussen aarden baan en ballast3-2-2011 26

13

3/02/2011

RAMS

RAMS: de normatieve context Europese Norm EN 50126 : Railtoepassingen De p j , specificatie en het bewijs van de betrouwbaarheid, bruikbaarheid, beschikbaarheid, onderhoudbaarheid en veiligheid (RAMS, FDMS) Omzetting als Belgische norm NBN EN 50126:1999 De norm definieert een manier van management gesteund op de levenscyclus van het systeem, een subsysteem, een onderdeel. De norm geeft geen gekwantificeerde objectieven (deze dienen in het programma van eisen opgenomen te worden).3-2-2011 28

14

3/02/2011

RAMS: de normatieve context (2) De norm verwijst naar een aantal andere normen betreffende kwaliteit (EN ISO 9001tot 9003) en veiligheid (EN 50128, EN 50129, CEI 60050 en CEI 61508) RAMS kan natuurlijk ook toegepast worden buiten de specifieke spoorwegtoepassingen (werkplaatsen, constructies, .); de principes blijven analoog, de toepassingen zijn specifiek. specifiek In 2002 werd een norm International Standard CEI-IEC 62278 betreffende spoorweg-RAMS uitgegeven3-2-2011 29

Inhoud van de norm EN 50126 Inleiding, toepassingsgebied, normatieve referenties en definities (Hoofdstukken 1 tot 3) RAMS binnen het spoorweggebied (Hoofdstuk 4) Management van de RAMS binnen het spoorweggebied (Hoofdstuk 5) Levenscyclus van de RAMS (Hoofdstuk 6)3-2-2011 30

15

3/02/2011

Enkele basisbegrippen Betrouwbaarheid (R) = de waarschijnlijkheid dat een item een vereiste functie kan uitvoeren onder gegeven omstandigheden gedurende een bepaald tijdsinterval Beschikbaarheid (A) = het vermogen van en product in een toestand te zijn om een vereiste functie onder bepaalde omstandigheden op een f i d b ld di h d bepaald moment of gedurende een bepaald tijdsinterval uit te voeren, er van uitgaande dat de vereiste externe hulpbronnen zijn verschaft3-2-2011 31

Enkele basisbegrippen (2) Onderhoudbaarheid (M) : de waarschijnlijkheid dat een bepaalde onderhoudsactiviteit voor een item onder gegeven gebruiksomstandigheden kan d b ik di h d k worden uitgevoerd binnen een vastgestelde tijd, wanneer het onderhoud wordt uitgevoerd volgens vastgestelde voorwaarden en aan de hand van vastgestelde procedures en hulpbronnen Veiligheid (S): vrij zijn van onaanvaardbare risicos risico s of letsels Meer en meer wordt de eerst S aangevuld met een tweede van Security (beveiliging)3-2-2011 32

16

3/02/2011

Enkele basisbegrippen (3) RAMS is een eigenschap van een systeem: Het gedurende lange tijd (in principe de gehele levenscyclus) in bedrijf zijn van een systeem RAMS wordt verwezenlijkt door toepassen van vastgelegde technische concepten methoden hulpmiddelen technieken RAMS van een systeem = een kwalitatieve en kwantitatieve indicator van de mate waarin men erop kan bertrouwen dat een systeem kan functioneren op de gespecifieerde wijze en bijgevolg zowel beschikbaar als betrouwbaar is3-2-2011

33

Toepassingsgebied EN 50126 Wat zegt de norm over het toepassingsgebied? op nieuwe spoorweg(sub)systemen i ( b) t op nieuwe spoorweg(sub)systemen die gentegreerd worden in oude (bestaande) spoorwegsystemen op wijzigingen van bestaande spoorweg(sub)systemen (bijvoorbeeld het invoeren van een nieuwe technologie) die gentegreerd zijn (worden) in oude (bestaande) systemen of subsystemen f b !! Misbruik de norm dus niet! Gevaar van papier te creren zonder toegevoegde waarde!!!3-2-2011 34

17

3/02/2011

Levenscyclus van een projectEN 501267VALIDATIE

8

AFBRAAK VAN HET SYSTEEM

1SYSTEM DEFINITION

6 2VERIFICATIE

EXPLOITATION & MAINTENANCE

5 3VERIFICATICATIE

SYSTEM AGREEMENT & TRANSFER

OVERALL SYSTEM DESIGN

4

SYSTEM INTEGRATION

VALIDAT ION

DETAIL SYSTEM DESIGNSYSTEM AGREEMENT & TRANSFER 6 SYSTEM INTEGRATION

SYSTEM REALIZATION

SYSTEM DEFINITION 1 OVERALL SYSTEM DESIGN

VERIFICATION

VERIFICATION

2 DETAIL SYSTEM DESIGN 3 SYSTEM REALIZATION 4

5

VA LID ATI ON

SYSTEM DEFINITION VERIFICATI ON 1 6

SYSTEM AGREEMENT & TRANSFER

OVERALL SYSTEM DESIGN

SYSTEM INTEGRATION

2

VERIFICATI ON DETAIL SYSTEM DESIGN SYSTEM REALIZATION

5

3

4

35

3-2-2011

RAMS Benadering in de V cyclusStandaard RAMS projectfasen1 Concept

Infrastructuur-projectFormulering opdracht / Randvoorwaaeden/ Voorstudie Voorontwerp/ Planning/Fasering Strategie /K li i l S i /Kwaliteitsplan Kostenanalyse op basis van 1 tot 3 Onderhandelingen met opdrachtgever/klant36

2 3 4 5

Systeemdefinitie Risicoanalyse Ri i l Systeemeisen Toebedeling systeemeisen

3-2-2011

18

3/02/2011

RAMS benadering in de V cyclus6 7 8 9 Ontwerp Introductie systeemeisen Ontwerp/ Bestek / Meetstaat Offerte/ Aanbesteding

Fabricatie/Uitvoering / Installatie Werken Systeem verificatie Toezicht/ Testen/ Proeven Dynamische proeven/ Technisch dossier Attesten/ Definitieve oplevering37

10 Systeem validatie 11 Systeem aanvaarding3-2-2011

RAMS benadering in de V cyclus12 Exploitatie en onderhoud Inventaris wisselstukken en gereed gereedschap/Data beheer RAMS In acht nemen RAMS-studie Analyse en evaluatie RAMS/REX

13 14

Modificatie en aanvulling Buiten dienst stelling en verwijdering

Opmerking: Een V- cyclus bestaat niet enkel voor het systeem maar ook voor elk subsysteem en zelfs voor elke component. RAMS voor een systeem kan maar opgebouwd worden door gebruik te maken van de output van de RAMS studies van de onderliggende lagen3-2-2011 38

19

3/02/2011

Factoren die Spoorweg-RAMS benvloedenDe RAMS van een spoorweg (sub)systeem wordt op drie manieren benvloed: - Storingsbronnen die intern binnen het systeem ontstaan = systeemomstandigheden - Storingsbronnen die zich bij het systeem aandienen tijdens het in bedrijf zijn = bedrijfsomstandigheden - S i b Storingsbronnen di zich bij het systeem aandienen die i h h di tijdens onderhoudsactiviteiten = onderhoudsomstandigheden3-2-2011 39

RisicoanalyseEen risico is een mogelijkheid van storing die een impact heeft op de vooropgestelde doelstellingen. Een risico wordt gemeten op basis van waarschijnwaarschijn lijkheid van optreden (frequentie) van een storing en op basis van haar mogelijke gevolgen (ernst). Risicos worden dan ook a priori ingeschat door een combinatie te maken van de mogelijke frekwentie en de mogelijke ernst van de gevolgen. g j g g Combinatie van beiden laat toe een risicorangschikking te maken, meestal onder de vorm van een RISICOMATRIX3-2-2011 40

20

3/02/2011

Risicomatrix (principe)ERNST

FREQUENTIECatastrofaal Frequent Waarschijnlijk Incidenteel Weinig voorkomend Onwaarschijnlijk Kritiek Marginaal Onbelangrijk Ongewenst Aanvaardbaar Aanvaardbaar Verwaarloosbaar Verwaarloosbaar

Ontoelaatbaar Ontoelaatbaar Ontoelaatbaar Ontoelaatbaar Ontoelaatbaar Ontoelaatbaar Ongewenst Ongewenst Ongewenst Ongewenst Ongewenst Aanvaardbaar Verwaarloosbaar

Aanvaardbaar

Aanvaardbaar

3-2-2011

41

Risicomatrix

(2)

Naargelang de toegepaste norm zijn de definities van ernst en frequentie soms licht verschillend. Indien q u een risicomatrix dient op te stellen eerst afspreken met uw opdrachtgever! Bepalen van de ernst en frequentie kan gebeuren: - steunend op historische gegevens van het eigen net -d door simulaties i l i - door een team van (onafhankelijke) experts - door internationale uitwisseling3-2-2011 42

21

3/02/2011

Risicomatrix - CijferwaardenERNST VAN LICHAMELIJKE SCHADE0 1 2 3 4 5 6 7 Zeer lichte verwonding Lichte kwetsuur, zonder tijdelijke arbeidsongeschiktheid Tijdelijke arbeidsongeschiktheid (1 tot 3 dagen); meerdere lichte kwetsuren Meer dan 3 dagen; ernstig maar omkeerbaar effect op de gezondheid Meerdere ernstig/ blijvende arbeidsongeschiktheid/ levensbedreiging 1 persoon Levensbedreiging meerdere personen (> 1 tot 5 eq. doden) Levensbedreiging meerdere pers. (> 5 tot 25 eq. doden) Levensbedreiging meerdere personen (> 25 eq. doden)43

3-2-2011

Risicomatrix CijferwaardenERNST VAN NIET LICHAMELIJKE SCHADE0 x 5000 1 5000 < x 24000 2 24000 < x 120000 3 12000 < x 600000 4 600000 < x 3000000 5 3000000 < x 15000000 6 15000000 < x 75000000 7 x > 75 Mio 3-2-2011

(2)

44

22

3/02/2011

Risicomatrix CijferwaardenFREQUENTIE1 2 3 4 5 63-2-2011

(3)

Minder dan elke 125 jaar Tussen elke 125 en elke 25 jaar Tussen elke 25 jaar en elke 5 jaar Tussen elke 5 jaar en elk jaar Tussen 1 en 5 keer per jaar Meer dan 5 keer per jaar45

Hoe risicos behandelen? Risicos kunnen uitgeschakeld worden door: Invoeren ETCS systeem of gelijkwaardig (CAB signal) Detectie warme asbussen op de treinstellen (of in de infrastructuur) D t ti slepende voorwerpen ( Detectie l d (wagenlading, ontspoorde as) l di t d ) Detectie vallende voorwerpen (kunstwerken, rotsen) Gesignaliseerde spoorovergangen voor personeel op de HSL Goede reglementering Risicos kunnen verminderd worden Redundantie in de opbouw van systemen In tunnels : bi-tube, cross p , passages, nooduitgangen, uitschakelen g , g g , noodrem, vermijden van wissels in monotube, ) Monitoring systemen (toegangscontrole, branddetectie, monitoring van spoortoestellen, monitoring hevige regenval, ) Borsteltrein die dagelijks ingezet wordt op de hoge snelheidslijnen Goed beheer van de wisselstukken46

3-2-2011

23

3/02/2011

Gevarenchecklijst Belangrijk voor de risicoanalyse is de gevaren (risicos) te identificeren. Dit identificeren gebeurt het best in overlegsessies waar een aantal ervaren mensen aan deel nemen. Op het einde van zulke sessie en als controle op de volledigheid wordt vaak gebruik gemaakt van een in Engeland opgesteld gevarenchecklijst (Referentie: Engineering Safety Management -The Yellow BookVolume 2 Issue 4) Een itt k l it deze lij t E uittreksel uit d lijst:1. Functionele Checklist: - Alarmen en waarschuwingen - Foutenmelders - Slechte werking software, 47

3-2-2011

Gevarenchecklijsten (2)2.

3.

4. 4

Mechanische checklist - Corrosie - Ontsporing - Brand - Oververhitting, Constructie checklist - Constructieve evenementen - Training en controle van de aannemers - Milieueffecten, Elektrische checklist - Elektromagnetische interferentie (EMC) - Isolatiefout - Indirect en direct contact met stroomvoerende geleiders, 48

3-2-2011

24

3/02/2011

Gevarenchecklijsten (3)5. Exploitatie en ondersteunende diensten - Menselijke factoren j - Opstart van het systeem (badkuipcurve) - Verstrooidheid - Training, . Benvloedingsfactoren - Asbest - Elektrocutie - Schadelijke gassen - L Laserstralen l - Bewegende onderdelen - Radioactieve materialen,

6.

3-2-2011

49

SIL EN 50126 definieert de SAFETY INTEGRITY LEVEL of het SIL - NIVEAU VAN Toelaatbare frequentie voor fouten (Tolerable H f (T l bl Hazard R of THR) d Rate f EN 50129 definieert de kwalitatieve technische eisen die dienen nageleefd te worden. Toelaatbare frequentie van een gevaarlijke toestand of THR10 exp -9 THR < 10 exp -8 10 exp-8 THR < 10 exp -7 10 exp-7 THR < 10 exp -6 10 exp-6 THR < 10 exp -53-2-2011

SIL4 3 2 150

25

3/02/2011

SIL (2) Globaal kunnen we stellen: SIL 0 = Geen veiligheidseisen SIL 4 = Maximum aan veiligheidseisen SLI eisen moeten aangetoond worden in het veiligheids-dossier Hier ook kan gebruik gemaakt worden van de begrippen 1 + , GAME, GAMAB en ALARP , REX is ook een goed hulpmiddel (ijkpunt) Belangrijk is over een goed referentieel te beschikken (werk voor het ERA?)3-2-2011 51

SIL (3)Voorbeeld : uittreksel uit de SIL eisen voor Perpignan Figueras

SubsysteemElectrificatie (energie) Tunneluitrusting: d l drainage Tetra-Tetrapol Meteostation Detectoren vallende voorwerpen Detectoren warme asbussen Tunneluitrusting: ventilatie Signalisatie Sporen3-2-2011

Niveau SIL0 0 0+ 0 2 2 2 4 452

26

3/02/2011

De RAM bij de RAMS Tot op heden werd vooral de S van de RAMS behandeld. behandeld Aan de andere parameters werd reeds voldoende aandacht besteed in de andere modules. Toch nog even benadrukken dat alle partijen bij RAMS betrokken zijn; als toelichting geven we de verklaring van de MDT (Mean down time) = gemiddelde tijd dat een installatie buiten dienst is

3-2-2011

53

BeschikbaarheidVerschillende mogelijke definities. De gewenste beschikbaarheid dient vermeld in het programma van eisen of in het bestek Vergoeding of penaliteiten worden voorzien in functie van de bekomen beschikbaarheid.

3-2-2011

54

27

3/02/2011

Beschikbaarheid (2)

A

= Availability / Beschikbaarheid

MUT = Mean Utility Time = Tijd van mogelijke beschikbaarheid MDT = Mean Down Time = Tijd van onbeschikbaarheid

3-2-2011

55

Beschikbaarheid (3)A (%) = MUT - MDT MUT

MUT

= (TT - MTTM) = (Total Time - Mean Time To Maintain) = (Totale tijd Gemiddelde tijd voor onderhoud)

3-2-2011

56

28

3/02/2011

Beschikbaarheid (4)A (%) = MUT - MDT MUT

MDT

= OCT + ALT + MTTR + LST + STT

3-2-2011

57

Beschikbaarheid (5) MDT = = OCT = = ALT = = MTTR= = LST = = = = Mean Down Time De gemiddelde tijd, na optreden van het defect, om het systeem terug in dienst te stellen Operational Constraint Time De tijd die verloopt tussen optreden defect en het tijdstip dat de interventieploeg aan de slag kan Acces and Logistic Time Tijd die verstrijkt tussen oproep en aankomst plaats van tussenkomst Mean Time To Repair Gemiddelde hersteltijd Logistic Supply Time De supplementaire tijd aan de MTTR om de wisselstukken ter beschikking te hebben op de plaats van interventie Start Up Time Tijd die na de herstelling verloopt voor vrijmaken plaats van interventie, eventuele testen en in dienst stelling van het herstelde systeem58

STT3-2-2011

29

3/02/2011

Beschikbaarheid (6)MDT Oproepen en verplaatsen personeel maintenance ALT MTTR OCT Toelating exploitatie totinterventie

Optreden fout

Terug in dienst stellen systeem

STT

LST

3-2-2011

59

(TT MTTM)

(TT MTTM)

x (MDT

i

MTBF

TT

)

99,96% ?

Nemen we, voor een bepaalde component van het systeem, volgende aannamen: TT MTTM MTD = = = 1 jaar 3h 5h == 8660 uur d.w.z. dat de component gemiddeld drie uur onderhoud per jaar vereist d.w.z. dat gemiddeld 5 uur stilstand dient in rekening gebracht te worden. (De MTTR is dan bvb. 3 h) Beschouwen we 1 type defect, dus i = 1

=

MTBF

=

24000 h ==

Mean Time Between Failuresd.w.z. dat volgens de waarschijnlijkheid 1 defect om de 3 jaar voorkomt.

MTBFTT ~3-2-2011

0,36

==

8660 : 24000de kans op een jaarlijks defect. 60

30

3/02/2011

(8660 3)

(8660 3)

(5 0,36 ) 99,971

% 99,96 % !

3-2-2011

61

Mean Down Time: functie van ?

MDT Optreden fout Oproep maintenance ploeg en ter plaatse komen ALT MTTR OCT Toelating exploitant voor interventie van een maintenanceploeg LST Teug opstarten van hetsysteem STT

3-2-2011

62

31

3/02/2011

Mean Down Time: functie van ?(2) Bij het bepalen van de Mean down time (nodig voor het berekenen van de beschikbaarheid) zijn alle actoren betrokken: De ingenieursbureaus (kwaliteit, redondantie, ) De leveranciers (MTBF, MTTR, leveringstermijn van wisselstukken, mogelijkheid van standaardruil, .) De exploitatiediensten (snelheid interventie, oproepen maintenance personeel beschikbaarheid personeel, reservematerieel, organisatie hulpdiensten bij ontsporing, ) De maintenance (interventietijd, beschikbaarheid van wisselstukken en gereedschap, frequentie van controle)3-2-2011

63

Process for live Cycle Cost(Operation and maintenance phase) Toepassing op het spoor

3-2-2011

64

32

3/02/2011

Reliability Analyses in track maintenance planningTrack Componen t Rail Type of maintenanc e Grinding Maintenan ce decisions When to grind? Reliability analysis RAMS database Remarks Grinding interval is determined by developing a trend of RCF defects data of rail. The point of grinding is determined when the trend reaches the number of defects fixed for the rail Tamping interval is determined by developing a trend of the standard deviations measured from the desired dimensions of track geometry. The p point of tamping is when the trend reaches the p g standard deviations fixed for the track. Inspection interval is determined by analyzing the rail car inspection data and developing a trend of number of rail defects formed in a specific interval of time. Type and number of RCF defects. Past grinding dates. Track stiffness Track geometrical quality indices Past tamping dates p g Rail car inspection data. Visual inspection data. Hand held equipment data. past ballast cleaning dates Condition of ballast. Avoid fine elements in the new ballast Combine tamping and grinding if poszsible

Track

Tamping

When to tamp?

Rail

Inspection

What is the frequency of inspection?

Ballast

Cleaning

When to clean ballast?

Ballast cleaning life estimation Forecasting of ballast cleaning life is done by developing a probability distribution of past ballast cleaning data and ballast condition factor. Ballast condition factor is determined by the percentage of void in the ballast.

Rail

Renewal

3-2-2011

When to renew rail in a given track section? What is the percentage of the rail need to be renewed in a given track section?

Rail service life estimation for different curve radii. Rail service life is determined from rail fatigue life and rail wear life whichever comes earlier. Forecasting of rail fatigue life is done by limiting number of RCF defects per kilometer of track per MGT where as rail wear life is estimated by keeping a threshold value for rail wear. Residual rail life is calculated by using the current condition of rail.

Historical rail installation dates and age of rail when installed. Type and number of RCF defects. Rail wear profile.

Take care using historical data

65

Reliability Analyses in track maintenance planningTrack Componen t Sleeper Type of maintenanc e Renewal Maintenanc e decisions When to renew sleepers i a l in given track section? How many sleepers need to be renewed in a given period of time in a given track section? Reliability analysis RAMS database Sleeper service life estimation for different curve radii. Forecasting of sleeper service life is done by developing a probability distribution of past sleeper renewal data. Remaining useful life of sleeper is calculated by using the current conditions of sleepers. Historical sleepers installed dates and conditions when diti h installed. Sleepers condition distribution (e.g. good, medium and bad) in a given track segment. The segmentation is based on the failure modes on the sleepers. Used life of good, medium and bad sleepers is in terms of percentage of average sleeper lif l life. Historical ballast installation dates. Condition of ballast. Proposal to check the ballast condition on the line L1

Ballast

Renewal

When to renew ballast?

Ballast service life estimation for different curve radii. Forecasting of ballast life is done by developing a probability distribution of past ballast renewal data.

Rail

Replacement

When to replace the rail?

Rail break life estimation Rail break life forecasting is done by developing a probability distribution of past rail breaks data. It can be also estimated by identifying the rail defects which have got the potential for rail breaks and developing a trend of those defects forming the rail breaks.

Historical rail break data. Wear limit.

3-2-2011

66

33

3/02/2011

REKENMETHODES ECONOMISCHE ANALYSE

Rekenmethodes economische analyseNet present value (NPV) voor evaluatie van de Life cycle cost. y - Karakteristieken van een analyse LCC: de kosten zijn verspreid in de tijd - Er bestaan verschillende technieken om de kosten, voorkomend op verschillende tijdstippen te vergelijken

(payback period, net present value, internal rate of return)- De meest aangepaste techniek voor berekenen van de LCC is de netto actuele waarde of net present value (NPV).3-2-2011 68

34

3/02/2011

Rekenmethodes economische analyse (2) De Net Present Value (VAN ou NPV) Bepaalt de toegevoegde waarde voor een gegeven investering Het is het verschil tussen de geactualiseerde verwachte cash flows gegenereerd door investering EN de initile investering investering. Bij vergelijking tussen verschillende mogelijke investeringen zal dez met de grootste NPV-waarde gekozen worden sera choisie.

NPV =

(1 + r )t =0

T

Ct

Ctt

= de cash-flow in jaar t (inbegrepen kosten, opbrengsten,en initile investering )

r = interestvoet T de periode, in jaar, voor de analyse LCC

Ingeval vanLCC, NPV

TPV (Total Present Value)In dit geval geeft,C de kosten gedurende jaar tt

TPV =3-2-2011

(1 + r )t =0

T

Ct

t

69

Rekenmethodes economische analyse (4) Gebruik van de NPV voor berekenen van de economische levensduur- De conomische levensduur van een componnt kan op twee manieren bepaald worden. De meest interessante bij LCC analyses infrastructuurprojecten is deze van de minimum LCC :Technische levensduur = het bereiken van technische limieten Maar ook een economisch criterium: op het ogenblik dat het

financieel voordeliger is om een installatie te vernieuwen dan deze verder onderhouden, moet men overgaan tot vernieuwing, ook al zijn de technische sleetgrenzen nog niet bereikt.Dit economisch optimum bereikt wanneer de gemiddelde totale jaarkost van een component over zijn levensduur minimaal wordt:

the minimun life cycle cost.3-2-2011 70

35

3/02/2011

Rekenmethodes economische analyse (5)

De totale kosten van de component:n 1 2 + (1 + i) + (1 + i) 2 + ......... + (1 + i) n 0

C

C

C

Ct 0 = C C

De gemiddelde totale jaarlijkse kost over de levensduur = Ct0

m

= Cm +

Cm Cm Cm + + ......... + (1 + i ) (1 + i ) 2 (1 + i ) nCk (1 + i ) k 1 n k = 0 (1 + i ) k

C = m

n

k =0

De rails dienen vervangen te worden in het jaar volgend op de minimale gemiddelde totaalkost.3-2-2011 71

Rekenmethodes economische analyse (6)Een andere benadering op de optimale levensduur van een p p component te bepalen is het berekenen van het interne rendement. De optimale levensduur van een component = de waarde van nwaarbij de NPV voor het eerst positief wordt. NPV =

NCF 3 NCF1 NCF 2 + + ...... + NINV 2 (1 + i ) (1 + i ) (1 + i ) n

NCF = netto cash flow NINV = netto investering

3-2-2011

72

36

3/02/2011

Besluiten RAMS neemt de laatste jaren steeds een belangrijker plaats in bij de ontwikkeling van een spoorweg (sub)systeem en tijdens de volledige levenscyclus ervan. j g y De norm EN 50126, alhoewel niet de enige, wordt meer en meer als referentie gebruikt (en zeker voor technische aspecten) Ook de LCC heeft een link met RAMS. Alle partijen binnen een project zijn betrokken: zowel de opdrachtgever, de ontwerper, de leveranciers en de aannemers, d exploitant en d de l i de onderhoudsverantwoordelijken Komt er kortelings de S van Security bij?3-2-2011 73

Besluiten (2) Zinnige toepassing van RAMS dient te gebeuren van bij de aanvang van het project. Er bestaat een grote nood aan een algemeen aanvaarde databank; indien er op Europees niveau geen duidelijke afspraken gemaakt worden lopen we het risico een overaanbod aan veiligheidsmaatregelen te moeten treffen!! GAME GAMAB ALARP GAME GAMAB en ALARP blijven waardevolle principes die met gezond verstand dienen toegepast te worden.

3-2-2011

74

37

3/02/2011

TaakverdelingPhases de projet FDM S standards1 2 3 4 5 6 Concept Dfinition du systm e Analyse de risque Exigences du systm e Allocation des exigences du systm e Conception Introduction des exigences du systm e 7 Fabrication / Ralisation (X) 8 9 10 Installation Vrification du systme Validation du systm e Acceptation du systm e 11 12 13 14 Exploitation et m aintenance Surveillance des perform ances du systm e M odification et rem ise niveau Retrait du service et dpose (X) (X) X X X X X X (X) X X X X X X X X XClient - Exploitant SNCB Bureau d'tudes TR (pour la SNCB) M CI

RAMSAdjudicataire principal Soustraitant Fournisseurs SNCB

Autorits de tutelle

X X (X) X X X X X X X (X)

X X X X X X X X X X X X

X X (X) (X) (X)

X X (X)

3-2-2011

75

Referentiewerken EN 50126: The Specification and Demonstration of Reliability, Availability, maintenability an Safety (RAMS) for Railway appications (CENELEC) Report to the UIC-Commission Infrastructure: The Cost of Railway Infrastructure /Investment/Renewal (BSL Management Consulting + R+R Burger und Partner 1998) EPFL: Prices and costs in the Railway Sector (Prof. J.P. Baumgartner 2001) KVIV Cursus spoortechnieken 2009 TUC RAIL en INFRABEL : Nationale en internationale toepassingen.3-2-2011 76

38