National Transport Library Research Database

Teknisk riskanalys för urspårning med fokus på spårviddsminskning i spårväxlar (Technical risk analysis of derailments in railway switches)

  • Ekberg, Anders
  • Chalmers tekniska högskola AB, Universitet eller högskola, 556479-5598
Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2022-01-01 -- 2027-01-31 Registration number:
  • Trafikverket 2021/53614
Subject(s): Online resources: Abstract: Projektet bygger på möjlighetsstudien “Robustare spårväxlar genom förbättrad placering/reduktion av driv och tungkontrollkontakter” (Dnr TRV 2020/103978). I det projektet konstaterades att nuvarande regelverk för tungkontroll i växlar baseras på en 1-sidig SJ-rapport från 1987 vars resultat varken kan verifieras eller falsifieras. Det har även konstaterats att den anordning för tungkontrollkontakt som används idag är en unik svensk lösning. Internationell erfarenhet och initiala överslagsberäkningar pekar mot att det studerade “värsta normala fallet” inte kan orsaka en urspårning. Samtidigt har det konstaterats att kunskapen om nuvarande säkerhetsnivå i växlar och hur den påverkas av modifieringar har brister. Mer precisa metoder för att etablera dessa är något som även eftersökts av Transportstyrelsen i samtal inom förstudien. Som konstaterats i möte med referensgruppen inom Trafikverket 2021-04-28 är en snar fortsättning av projektet såväl motiverad av resultaten hittills, som nödvändig för att driva undersökningen till implementering. Denna fortsättning kommer inledningsvis att ta fram underlag för en detaljerad riskanalys enligt CSM-RA för konsekvenserna av tungkontroll. Detta arbete behöver i detalj beakta inverkan av en mängd faktorer såsom längd på tunga, avstånd mellan omläggningspunkter, räldimensioner m.m. (Notera att möjlighetsstudien enbart fokuserade på ett fall – “värsta normala fallet” – i relation till driv- och tungkontroll.) Arbetet kommer att kräva vidare utveckling av förbättrade simuleringsmetoder. Dessa kommer användas för simulering av olika driftsfall och jämföras med kompletterande resultat från fälttester och statistiskt underlag från existerande växlar. Detta arbete representerar etapp 1 i projektets tidplan (kap. 5). Etapp 1 representerar en specifik tillämpning av teknisk riskanalys understödd av numeriska simuleringar och statistiska utvärderingar. Sådana analyser är av stort värde även för andra tillämpningar. För att utnyttja detta kommer fokus i etapp 2 (se projektplan kap. 6) efterhand att vidgas till att kombinera operativ kunskap om systemet med mekaniksimuleringar och statistiska utvärderingar i högkvalitativa riskanalyser. Sådana analyser undersöker inte bara under vilka förutsättningar (säkerhetskritiska) fel uppstår, utan även sannolikhet (riskkvantifiering) och konsekvens av dessa, samt vilka osäkerheter uppskattningarna har. Metodiken tillämpas på geometrifel i växlar (t.ex. orsakad av spårfel och/eller nötning). Inverkan av geometrifel på risk för urspårning analyseras och kopplas i en statistisk analys till risken för urspårning. Denna forskning ger ett bättre underlag för besiktnings och larmgränser, samt visar än mer på potentialen att mer generellt använda numeriska simuleringar i riskanalyser. Den metodik och den kunskap som projektet genererar kommer att vara ett hjälpmedel både att undersöka haveririsker för existerande system/komponenter och för att förbättra godkännandeprocessen för nya produkter. Utan sådana simuleringsbaserade rutiner är dagens krav på lika säkra, eller säkrare produkter än existerande omöjliga att uppfylla för helt nya produkter, något som även diskuterades i mötet med Transportstyrelsen. Abstract: The project sets out from a feasibility study (Dnr TRV 2020/103978). There, it was concluded that current regulations for switch rail control are based on a one-page report from 1987, the results of which can neither be verified or falsified. It has also been concluded that the equipment for switch rail control currently used is a uniquely Swedish solution. International experience, and initial preliminary calculations are indicating that the “bad, normal case” that has been studied, cannot cause derailments. At the same time, it has been concluded that there is a lack in knowledge on current levels of safety and how these are affected by modifications. More precise methods to establish these levels is something that has also been requested by the Swedish Transport Agency during talks within the feasibility study. This continuation of the feasibility study will develop the basis for a detailed risk analysis following the CSM-RA regarding consequences of switch rail control. This work will need to consider the influence of several influential factors in detail. These include the length of the switch rail, distance between switch control points, rail dimensions etc. Note that the feasibility study only considered a “bad normal case”. The work will require development of improved simulation methods. These will be employed to simulate different operational scenarios to compare with results from field tests and statistics from operational switches. This work represents stage 1 of the project. It is a specific application of a technical risk analysis supported by numerical simulations and statistical evaluations. Such analyses are of high value also for other applications. In stage 2, this will be employed by widening the scope to combine operational knowledge of the system with railway mechanic simulations and statistical evaluations in high quality risk analyses. Such analyses do not only investigate under which pre-requisites (safety critical) failures occur, but also the probability (risk quantification), related consequences, and the uncertainties in the analyses. The methodology is applied to geometric faults of switches & crossings. The influence of geometric faults on the risk of derailment is investigated and coupled to a statistical investigation of the risk of derailments. The research provides a better basis for inspections and alarm limits. It will also demonstrate benefits of a more general use of numerical simulations in risk analyses. The methodology and knowledge generated by the project will be of use both in investigating risks of failure for existing systems and components, and in improving homologation procedures for new products. Without such simulation-based procedures, it is not possible to fulfil current demands to ensure that new products are equally (or more) safe than existing products.
Item type: