Monitorowanie pojazdów w transporcie kolejowym

Transkrypt

1 CHRUZIK Katarzya Moitorowaie pojazdów w trasporcie kolejowym WSTĘP Wydaa w 99 roku przez Radę Wspólot Europejskich Dyrektywa 9/440/WE w sprawie rozwoju kolei wspólotowych [] zaiicjowała liberalizację (uwolieie europejskiego ryku kolejowego powodując powstaie owych przedsiębiorstw kolejowych. Po trzyastu latach, odpowiadając a wymagaia braży Wspólota zajęła staowisko w sprawie bezpieczeństwa a kolei, publikując 29 kwietia 2004 roku Dyrektywę 2004/49/WE Parlametu Europejskiego i Rady [2]. W dokumecie tym zawarto wymóg ujedoliceia wymagań bezpieczeństwa poprzez budowę i wdrożeie Systemów Zarządzaia Bezpieczeństwem (SMS u przewoźików kolejowych i zarządców ifrastruktury. Cztery lata późiej Dyrektywa 0/2008/WE [3] po raz pierwszy wprowadziła termi Podmiotu Odpowiedzialego za Utrzymaie (ECM a co za tym idzie Systemu Zarządzaia Utrzymaiem (MMS, ostateczie fializując je 0 maja 20 obowiązkową certyfikacją systemów dla wagoów towarowych, zgodie z Rozporządzeiem Komisji 445/20 [4]. Rozporządzeie KE 445/20 określiło cztery fukcje, które podmiot odpowiedzialy za utrzymaie powiie uwzględić w swojej działalości: zarządzaie utrzymaiem (fukcja obowiązkowa, rozwój, zarządzaie taborem, oraz przeprowadzaie. Pierwszą fukcję ECM musi pełić samodzielie, a pozostałe mogą zostać zlecae jedostką zewętrzym. Jedym z obowiązkowych kryteriów, opisywaych w rozporządzeiu (bez wskazaia metod pozwalających a jego wdrożeie jest obowiązek moitorowaia czyości utrzymaiowych, mający zastosowaie w celu utrzymywaia lub podoszeia poziomu bezpieczeństwa poprzez ciągłe doskoaleie tego procesu. W publikacji opisao zagadieia związae z moitorowaiem czyości utrzymaiowych dla pojazdów kolejowych, oraz rozwiązaia dedykowae dla podmiotów odpowiedzialych za utrzymaie wagoów towarowych oparte a ormie PN-EN 5026:2002. MONITOROWANIE CZYNNOŚCI UTRZYMANIOWYCH W celu spełieia wymagań Rozporządzeia [4], oraz usprawieia adzoru ad pojazdami operatorzy kolejowi poszukiwali gotowych metod w zakresie moitorowaia czyości utrzymaiowych. Niestety, a dzień dzisiejszy brak jest publikacji opisujących pełe zakres adzoru w odiesieiu do pojazdów kolejowych. Odpowiadając a potrzeby braży kolejowej w Katedrze Trasportu Szyowego Politechiki Śląskiej a podstawie ormy EN 5026:2002 Zastosowaia kolejowe - Specyfikacja iezawodości, dostępości, podatości utrzymaiowej i bezpieczeństwa opracowao gotową metodykę służącą do moitorowaia czyości utrzymaiowych pojazdów kolejowych. Norma EN 5026 w swoim zakresie defiiuje RAMS (skrót utworzoy od ag. Reliability, Avability, Maitaiability i Safety pod względem iezawodości, dostępości, podatości utrzymaiowej oraz bezpieczeństwa, jak i iterakcji pomiędzy imi co pozwala a efektywy adzór ad pojazdem kolejowym. Określoy jest rówież sposób a efektywe zarządzaie i kotrolowaie poprzez opisaą procedurę RAMS w oparciu o cykl życia systemu [5]. Bezpieczeństwo i dostępość są ze sobą powiązae w taki sposób, że osłabieie się jedej cechy może doprowadzić do powstaia kofliktów między imi, co może uiemożliwić osiągięcie iezawodego systemu. Cele bezpieczeństwa w eksploatacji i dostępości moża osiągąć jedyie poprzez spełieie wszystkich wymagań. Bezpieczeństwo jest elemetem charakteryzującym Politechika Śląska, Wydział Trasportu, Katowice, ul. Krasińskiego 8, tel , katarzya.chruzik@polsl.pl 266

2 odporość systemu kolejowego a działaia zamierzoe p. wadalizm i ieracjoale zachowaie człowieka [5]. Techicze kocepcje dostępości oparte są a wiedzy: w zakresie iezawodości: są to wszystkie możliwe przyczyy awarii systemu; prawdopodobieństwo wystąpieia każdej awarii lub częstość występowaia poszczególej awarii; wpływ a brak fukcji systemu. w zakresie : czas a wykoaie plaowaego ; czas wykrywaia, idetyfikacji i lokalizacji usterek; czas a przywróceie do użytkowaia uszkodzoego systemu (aprawy awaryje ieplaowae. eksploatacja i utrzymaie w kategoriach: wszystkie możliwe tryby pracy i wymagae koserwacje w całym cyklu życia systemu; czyiki ludzkie [5]. RAMS jest zazwyczaj postrzegay jako zespół działań, które obejmują róże dziedziy, ostateczie związae z badaiami awarii, działaiami koserwacyjymi oraz dostępością systemów. Jego główym zastosowaiem jest przewidywaie - a każdym etapie cyklu życia systemu - wartości oczekiwaej stopy awarii lub iych kryteriów takich jak średi czas pomiędzy awariami, średi czas przywróceia do użytkowaia, dostępość, prawdopodobieństwo wystąpieia awarii, itp. Parametry te są astępie wykorzystywae do przewidywaia kosztów cyklu życia elemetu (poieważ są to koszty związae z przestojem w pracy oraz działaiami koserwacyjymi [5]. Norma EN 5026 adaje się do zastosowaia dla kompletego systemu kolejowego lub do jego podsystemów, zaś zakres aalizy bezpieczeństwa będzie zależał od zakresu wziętego pod rozważaia podsystemu. Należy wziąć pod uwagę rówież poziom szczegółowości w dokoywaej aalizie ryzyka, który powiie być wprost proporcjoaly do ryzyka. Przyjęty proces ocey ryzyka powiie być odiesioy zarówo do metod ilościowych jak i jakościowych. Jakościowa ocea ryzyka przydata jest dla większości iebezpieczeństw, atomiast ilościowa ocea dotyczy iebezpieczeństw o wysokim potecjale, które doprowadzić mogą do poważych lub katastrofalych kosekwecji. Próba ilościowa mogłaby być rówież uzasadioa dla systemów owych, gdzie brak jest wystarczającego doświadczeia [6-7]. Norma EN 5026 opisuje sposób i możliwość obliczeia wszystkich wskaźików, iestety w większości przypadków ie podaje kokretych wzorów lecz ewetuale dae do wykorzystaia. Jedym z etapów pracy była idetyfikacja iezbędych wskaźików a podstawie aeksów zawartych w ormie EN 5025 dla których zbieraie daych jest reale. Poiżej podao przykłady typowych symboli i parametrów adających się do stosowaia wymieioych w Aeksie C ormy EN 5026 tabela -5. Następym krokiem jest wybraie iezbędych parametrów potrzebych dla daego przedsiębiorstwa. Zmiejszeie liczby iezbędych wskaźików astępuje przy idetyfikacji obszaru z cyklu życia produktu którym aktualie zakład się zajmuje, przy defiiowaiu samego produktu oraz dzięki dostępości do daych [8]. Poiżej przedstawioo wzory matematycze zaprojektowae w Katedrze Trasportu Szyowego Politechiki Śląskiej dla wyzaczaia wartości poszczególych wskaźików tabela 6-9. Wzory te zostały opracowae zgodie z wytyczymi z ormy dla poszczególych zakresów wskaźików. 2662

3 Tabela.. Parametry RAMS obszar iezawodości (Reliability [5] Failure Rate Ocea uszkodzeń Z(t, X awarie / czas, dystas, cykl Mea Up Time Średi czas zdatości systemu MUT Mea Time To Failure (for o-repairable items Mea Distace To Failure (for o-repairable items Mea Time Betwee Failure (for repairable items Mea Distace Betwee Failure (for repairable items Średi czas do uszkodzeia (dla systemów ieodawialych / ieaprawialych Średi dystas do uszkodzeia (dla systemów ieodawialych / ieaprawialych Średi czas pomiędzy uszkodzeiami (dla systemów odawialych / aprawialych Średi dystas między uszkodzeiami (dla systemów odawialych / aprawialych MTTF MDTF MTBF MDBF Failure Probability Prawdopodobieństwo uszkodzeia F(t Reliability (Success Probability Niezawodość R(t Tab. 2. Parametry RAMS obszar podatości a utrzymaie (Maitaiability [5] Mea Dow Time Średi czas iezdatości systemu MDT Mea Time Betwee Maiteace Mea Distace Betwee Maiteace MTBM Corrective or Prevetive MDBM Corrective or Prevetive Mea Time To Maitai MTTM, Corrective or Prevetive Średi czas pomiędzy czyościami Średi dystas pomiędzy czyościami MTBM aprawcze lub zapobiegawcze MDBM aprawcze lub zapobiegawcze Średi czas działań związaych z utrzymaiem MTTM aprawcze lub zapobiegawcze MTBM MDBM MTBM(c MTBM(p MDBM(c MDBM(p MTTM MTTM(C MTTM(p Mea Time To Restore Średi czas do odtworzeia MTTR czas False Alarm Rate Ocea fałszywych alarmów FAR czas Fault Coverage Zasięg błędu FC Repair Coverage Zakres aprawy RC czas czas Tab. 3. Parametry RAMS obszar dostępości (Availability [5] Availability Dostępość A( = MUT/(MU T+MDT Availability iheret Dostępość wrodzoa /projektowaie/ (dla idealych waruków eksploatacyjych AI Availability achieved Dostępość osiągaa /wytwarzaie/ (dla idealych waruków eksploatacyjych AA Availability operatioal Dostępość eksploatacyja /eksploatacja/ (dla rzeczywistych waruków eksploatacyjych AO Fleet Availability Dostępość zasobów FA Schedule Adherece Przestrzegaie harmoogramu SA 2663

4 Tab. 4. Parametry RAMS obszar bezpieczeństwa (Safety [5] Mea Time Betwee Hazardous Failure Średi czas pomiędzy awariami krytyczymi MTBF(H Mea Time Betwee "Safety Średi czas pomiędzy awariami systemu System Failure" bezpieczeństwa MTBSF Hazard Rate Ocea zagrożeń H(t awarie/czas, dystas, cykl Safety Related Failure Prawdopodobieństwo uszkodzeia w zakresie Fs(t Probability Probability of Safe Fuctioality bezpieczeństwa Prawdopodobieństwo fukcjoalości bezpieczeństwa Time to Retur to Safety Czas przywróceia bezpieczeństwa TTRS czas Ss(t Tab. 5. Parametry RAMS obszar obsługi parametrów logistyczych (Logistic Support Parameters [5] Operatio ad Maiteace Koszty eksploatacji O&MC pieiądze Cost i Maiteace Cost Koszty MC pieiądze Maiteace Ma Hours Godziy człowieka MMH czas (h Logistic ad Admiistrative Delay Opóźieie logistycze i admiistracyje Fault correctio time Czas korekty błędu czas Repair time Czas aprawy czas Maiteace support performace Wydajość obsługi LAD czas Employees for Replacemet Wymiaa zatrudieia EFR Probability of Spare Parts o Stock whe eeded Prawdopodobieństwo posiadaia części zamieych SPS Tab. 6. Wskaźiki RAMS obszar iezawodości FPMK MTBF WSKAŹNIKI Liczba uszkodzeń a milio kilometrów Średi czas pomiędzy uszkodzeiem (średi czas bez uszkodzeia (dla systemów odawialych/ aprawialych POTRZEBNE DANE liczba uszkodzeń D T liczba przejechaych kilometrów w aalizowaym okresie - liczba uszkodzeń D Ai data wystąpieia uszkodzeia, i=,2, SPOSÓB WYLICZENIA FPMK i MTBF D T ( D Ai D Azi di MDBF Średi dystas pomiędzy uszkodzeiem (liczba kilometrów bez uszkodzeia (dla systemów odawialych/ aprawialych - liczba uszkodzeń P Ai sta liczika przy kolejych uszkodzeiach, i=,2, i MTBF ( D Ai D Ai km 2664

5 Tab. 7. Wskaźiki RAMS obszar dostępości WSKAŹNIKI SPOSÓB WYLICZENIA A O Dostępość operacyja Ao A p A N MTBM MTBM MTTR MTBF % MTBF MTTR A P Dostępość ze względu a czyości plaowae % A N Dostępość ze względu a czyości ieplaowae A p A N F A Dostępość taboru liczba dostepego taboru F A liczba taboru Do wykoaia aalizy RAMS oraz obliczeia każdego z wskaźików - które w poiższym przypadku dotyczą tylko części Eksploatacji/Użytkowaia, a ie całego cyklu życia - iezbęde są dae dotyczące wagou oraz dae o jego eksploatacji. Są to: typ wagou, rodzaj czyości wraz z opisem, kod uszkodzeia, uszkodzoy system, czy system krytyczy, oszacoway skutek uszkodzeia, warsztat utrzymaiowy wykoujący czyość, data wycofaia z użytkowaia, data początku czyości, data końca czyości, data przywróceia do użytkowaia, przebieg. W zależości od rodzaju wskaźika do wzoru a day wskaźik wybierae są odpowiedie iformacje. Należy zwrócić szczególą uwagę a fakt, iż powyższe wskaźiki przedstawiają wartości średie. W daej badaej populacji mogą występować atomiast wartości zaczie odbiegające od obliczoej średiej. Niestety metoda stadardowego obliczaia powyższych wskaźików ie jest odpora a takie przypadki, aczkolwiek zastosowaie odpowiediego sortowaia daych czy testu statystyczego elimiującego skraje wartości może pozwolić a ich wykluczeie przed włączeiem do aalizy. Warto jedak zastaowić się ad przyczyą powstawaia odstających wyików i wdrożyć odpowiedie działaia korygujące w przyszłości. Tab. 8. Wskaźiki RAMS obszar podatości a utrzymaie WSKAŹNIKI POTRZEBNE DANE SPOSÓB WYLICZENIA - liczba wszystkich czyości MTTR Średi czas do N Pi data wycofaia N N i przywróceia z eksploatacji, i=,2, MTTR ( Zi Pi N Zi data przywróceie do eksploatacji, i=,2, MTBM MDBM MTTM Średi czas pomiędzy plaowaymi czyościami Średi dystas pomiędzy plaowaymi czyościami Średi czas działań związaych z utrzymaiem - liczba plaowaych czyości U Pi data początku czyości i=,2, U Zi data zakończeia czyości i=,2, - liczba plaowaych czyości P Ui sta liczika przy kolejych czyościach, i=,2, - liczba wszystkich czyości U Pi data początku czyości i=,2, U Zi data zakończeia czyości i=,2, ( U U i Pi MTBM i MDBM MTTM Zi i ( P Ui ( U Zi P U Ui Pi di di km di 2665

6 Tab. 9. Wskaźiki RAMS obszar bezpieczeństwo WSKAŹNIKI POTRZEBNE DANE SPOSÓB WYLICZENIA - liczba uszkodzeń systemowych D A sys i Data kolejych uszkodzeń systemowych, i=,2, MTBSF Średi czas Uszkodzeia systemowe dotyczą: ( D D i pomiędzy A sys i systemów hamulcowych, MTBSF uszkodzeiami zestawów kołowych, urządzeń systemowymi cięgłowych, zbiorików di i zaworów wagoów towarowych przezaczoych do przewozu towarów iebezpieczych - liczba uszkodzeń MTBHF Średi czas stwarzających zagrożeie pomiędzy D AF i Daty kolejych uszkodzeń ( D D i AFi MTBHF uszkodzeiami stwarzających zagrożeie (czyli stwarzającymi takich dla których skutek w zagrożeie tablicy FMEA jest większy od di przyjętej wartości, i=,2, H Stopień zagrożeia L AF liczba uszkodzeń stwarzających zagrożeie (j.w. T aalizoway okres czasu / liczbę lat liczba wszystkich awarii L T L Dla obliczeia wskaźików ależących do obszaru bezpieczeństwa ależy przeprowadzić szczegółową aalizę ryzyka zagrożeń a etapie eksploatacji dla pojazdów kolejowych. PODSUMOWANIE I WNIOSKI W artykule przedstawioo przykład realizacji wymagań zawartych w Rozporządzeiu Komisji Europejskiej r 445/20 dotyczących moitorowaia stau pojazdów kolejowych i korzystaie z wiosków z tego moitorowaia w celu ciągłego doskoaleia bezpieczeństwa. Wykorzystaa metoda, pozwala w łatwy sposób wyodrębić ajbardziej istote wskaźiki, a przez to zmiejszyć istotie ich ilość. Główe problemy aalizy RAMS w przedsiębiorstwach kolejowych mogą dotyczyć procesu zbieraia i opracowywaia daych. Zauważoo w praktyce pewe ieścisłości w zapisie iformacji, a w szczególości dat wycofaia i przywróceia do eksploatacji. Przykładem może być wycofywaie tego samego wagou i przywracaie do użytkowaia dzień po diu, oraz prawie atychmiastowe poowe wycofaie. Prawdopodobie właśie takie działaia w przypadku których trudo o stwierdzeie jedozaczych ieprawidłowości w zapisach mogą powodować błęde wyiki, p. skróceie średiego czasu pomiędzy awariami, uszkodzeiami, czy aprawami. Być może wprowadzeie jedego systemu dla całego przedsiębiorstwa, ujedoliceie sposobu zapisu daych czy poprawa procedur dotyczących przekazywaia wagoów do aprawy pozwoli a wykluczeie tych błędów. Istieje możliwość powstaia rówież dodatkowego, względie iewidoczego błędu. Mowa w tym przypadku o zmiaie umerów wagoów, która ma miejsce a przestrzei ostatich kilku lat. Wprowadzoe owe stadardy techicze zmuszają do stopiowej moderizacji (a co za tym idzie zmiay ozaczeia wagou, atomiast brak iformacji, że day wago występuje pod dwoma umerami może ostateczie powodować, że obliczoa liczebość wagoów (w tym liczebość w każdym roku użytkowaia będzie ieprawidłowa. Streszczeie Rozporządzeie Komisji Europejskiej r 445/20 w sprawie systemu certyfikacji podmiotów odpowiedzialych za utrzymaie (ECM w zakresie obejmującym wagoy towarowe akłada a te podmioty obowiązek adzorowaia stau wagoów towarowych, ie precyzując w im metody ai sposobu adzoru. W publikacji przestawioo zagadieia związae z moitorowaiem czyości utrzymaiowych dla pojazdów H H (t ( a AF AF % A AFi sysi 2666

7 kolejowych, oraz rozwiązaia dedykowae dla podmiotów odpowiedzialych za utrzymaie wagoów towarowych oparte a ormie PN-EN 5026:2002 Vehicles moitorig i railway trasport Abstract Europea Commissio Regulatio (EU No. 445/20 regardig the system of certificatio for etities resposible for the maiteace (ECM of freight wagos requires such etities to supervise the coditio of wagos, without specifyig the methods of supervisio tgo be used. This paper discusses some issues related to the moitorig of maiteace operatios for railway vehicles. It also looks at dedicated solutios for etities i charge of the maiteace for freight wagos based o PN-EN 5026:2002 stadard. BIBLIOGRAFIA. Dyrektywa Rady 9/440/EWG z dia 29 lipca 99 r. w sprawie rozwoju kolei wspólotowych 2. Dyrektywa 2004/49/WE w sprawie bezpieczeństwa kolei wspólotowych 3. Dyrektywa Parlametu Europejskiego I Rady 2008/0/WE z dia 6 grudia 2008 r. zmieiająca dyrektywę 2004/49/WE w sprawie bezpieczeństwa kolei wspólotowych 4. Rozporządzeie Komisji (UE r 445/20 z dia 0 maja 20 r. w sprawie systemu certyfikacji podmiotów odpowiedzialych za utrzymaie w zakresie obejmującym wagoy towarowe oraz zmieiające rozporządzeie (WE r 653/ EN 5026:2002 Zastosowaia kolejowe - Specyfikacja iezawodości, dostępości, podatości utrzymaiowej i bezpieczeństwa opracowao gotowe arzędzia do moitorowaia pojazdów kolejowych 6. Sitarz M., Mańka A., Mańka I: RAMS jako podstawa zapewieia bezpieczeństwa i jakości wyrobów w trasporcie kolejowym Techika Trasportu Szyowego, TTS Tech. Trasp. Szy. R. 7, r 7-8, s K. Chruzik: Wspóle metody ocey bezpieczeństwa w trasporcie kolejowym Europy Teoria i Praktyka, Techika Trasportu Szyowego, TTS Tech. Trasp. Szy. 8. K. Chruzik, M. Sitarz, M. Graboń: Zastosowaie aalizy czyikowej w procesie moitorowaia pojazdów kolejowych. Czasopismo Logistyka Nr 3/204 umer ISSN