Big data skal forudsige fejl på sporskifter

Illustration: Banedanmark

Sporskifter er uundværlige for enhver jernbane, og det gælder også ude på det godt 3.500 km lange jernbanenet i Danmark. Men sporskifternes bevægelige dele er udsat for slitage, og pludseligt opståede fejl, som kræver reparationer, er skyld i mange forsinkelser på skinnerne. Dertil kommer naturligvis sikkerhedsrisikoen ved afsporinger.

Derfor har DTU og Banedanmark sat sig i spidsen for projektet Intelli- switch, hvor big data og statistiske værktøjer skal bruges til intelligent fault prediction for de cirka 3.500 sporskifter på det danske jernbane­net.

»Banedanmark har et omfattende program for vedligehold og repara- tion, hvor de løbende følger med i degraderingen af sporskifter gennem manuelle inspektioner. Men der kan jo opstå fejl imellem inspektionerne, og sigtet med projektet er at gå fra den reparations- baserede tilgang til i stedet at kunne forudsige, hvornår noget går galt med sporskifterne. På den måde kan vi planlægge vedligeholdet,« fortæller Bjarne Kjær Ersbøll, professor og sektionsleder ved DTU Compute.

Forebygge afsporinger

Det værst tænkelige scenarie ved misligholdte sporskifter er naturligvis afsporinger. Sidst på eftermiddagen 29. november 2012 havde godstoget HG45685 netop forladt Farris Station i Sønderjylland, da et fejlbehæftet sporskifte lidt syd for stationen afsporede tre af togvognenes aksler.

Trods afsporingen fortsatte godstoget videre sydpå mod Sommersted med op til 91 km/t, mens de afsporede hjulsæt skar sig ned i skærveballasten, ødelagde strækningskablet og beskadigede sveller på cirka 6 kilometer spor. Afsporingen lammede godstrafikken til Tyskland i et par uger.

Efter hændelsen konkluderede Havarikommissionen, at tilsyn og vedligehold med det uheldsvangre sporskifte ikke var blevet udført i tilstrækkelig grad. Dermed opdagede man ikke de svagheder i sporskiftets skinnekrydsning, også kaldet ‘hjertestykket', der førte til afsporingen.

Læs også: Fejlramt sporskifte afsporede tog i Odense

Målet med Intelliswitch er derfor at kunne hælde sensordata fra udvalgte sporskifter og data indsamlet af Banedanmarks målevogne ind i en model og spytte såkaldte Maintenance Performance Indicators (MPI) om sporskifterne ud i den anden ende. En slags helbredsrapport for hvert enkelt sporskifte, der fungerer som beslutningsstøtte for Banedanmark i bestræbelserne på at udføre forebyggende reparationer, vedligehold eller udskiftninger, før ulykken sker.

Mens man hos DTU Elektro arbejder med sensorsystemer til monitorering af sporskifter, og DTU Mekanik bl.a. undersøger sporskifter for slitage og revnedannelser med elektronmikroskoper, har DTU Compute ansvaret for dataanalyse- delen af Intelliswitch-projektet. Med fingrene helt nede i databunkerne finder man dataanalytiker Emil Hovad, der med en kandidatgrad fra DTU Compute og en ph.d. fra DTU Mekanik har den teoretiske baggrund på plads.

2-axis accelerometer, sat på skinnekroppen med neodymium-magneter, er en del af måleudstyret, der leverer data til Intelliswitch-projektet. Illustration: Banedanmark

»Vi prøver at gå i retning af Industri 4.0, så der automatisk bliver genereret en rapport, der siger, at Banedanmark skal tage ud for at kigge på et bestemt sporskifte,« forklarer Emil Hovad.

Emil Hovads datakilder finder man bl.a. i et avanceret sensor- system, der det seneste halvandet år har monitoreret et sporskifte ved stationsbyen Tommerup på Fyn. Herfra får han dynamiske data om sporskiftet, når togene passerer igennem det. En slags reference.

Den næste datakilde stammer fra målevognen, der med måneders mellemrum besøger sporskifterne og måler 17 forskellige parametre, bl.a. sporvidde, vridning, højdeparametre og dimensioner på bevægelige dele. Til sidst har han stamdata fra Banedanmarks såkaldte reparationsfiler om sporskifterne til sin rådighed.

Antal parametre forenkles

Selvom machine learning-algoritmer på papiret kunne være oplagt at kaste efter problemet, er datakvaliteten ifølge Emil Hovad ikke velopløst nok over tid til denne metode, fordi der går måneder mellem målevognens besøg ved sporskifterne. I stedet benytter Emil Hovad en række metoder inden for multivariat statistik, bl.a. principal component analysis, til at skabe sine rapporter om sporskifterne. Udfordringen for Emil Hovad består ikke mindst i at forenkle mængden af parametre, som modellen skal tygge på.

»Vi vil gerne skære ned på antallet af dimensioner i parameterrummet, fordi det kan være meget komplekst at se på 17 parametre på en gang. Der er en stor korrelation mellem nogle typer variable, så man f.eks. kan skære seks variable om vridning i sporskiftet ned til to. Jeg prøver at forsimple det så meget som muligt, så jeg i stedet for at se på 17 parametre kan sige, hvornår der forekommer en fejl ud fra et fem-dimensionalt rum,« siger han.

På sigt kan det tænkes, at en smartphone-app eller anden form for grafisk præsentation af sporskifternes status ude på skinnerne bliver udviklet for at give et visuelt overblik.

Hos Banedanmark vedligeholder og udskifter man i dag primært sporskifter baseret på manuelle inspektioner og vurderinger samt målevognsdata. Her ser man flere potentialer i Intelliswitch:

»Intelliswitch er med til at give os ny viden om, hvordan det slider på sporskifterne, når togene kører gennem dem. Ved at finde frem til, hvilken effekt de enkelte typer af slitage har på sporskiftet, får vi klart bedre muligheder for at effektivisere vedligeholdelsesindsatsen og gøre den billigere,« fortæller Pernille Jøndrup, sektionschef i Banedanmark.

Ifølge sektionschefen kan Intelli­switch også gøre Banedanmark bedre til at udnytte de data, man i forvejen får fra eksempelvis målevognskørsler.

»Vi kan ikke opsætte måleudstyr som i Tommerup på alle vores over 3.500 sporskifter. Men alle de data, vi samler ind, kan udnyttes i planlægningen af vedligeholdet, så det ikke baserer sig på meget på inspektioner, men at vi kan beregne, hvornår et sporskifte eksempelvis har behov for at få tilført ny ballast eller andet vedligehold. Det vil også betyde, at vores sporskifter kan holde længere,« siger Pernille Jøndrup.

Ud over Banedanmark og DTU deltager fire europæiske universiteter i Intelliswitch-projektet.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Jeg er snart ved at få bræk fornemmelser når man skriver monitorering. Det hedder det ikke på korrekt dansk, der hedder det altså overvågning. Vi kan ikke gå rundt og beskylde dem som kommer udefra for at ødelægge vores sprog, for det klarer vi aldeles fortrinligt selv.

  • 1
  • 2

Jeg har respekt for at Banedanmark, efter kritik fra Havarikommissionen, agerer. Og i samarbejde med eksterne, her DTU.

Men hånden på hjertet, findes det ikke allerede derude?

Men det er selvfølgelig sjovere selv at opfinde noget, det har vi set talrige eksempler på i Dansk jernbane. Dyrt men dejligt.

  • 1
  • 0

Men det er selvfølgelig sjovere selv at opfinde noget, det har vi set talrige eksempler på i Dansk jernbane. Dyrt men dejligt.

Generelt gælder det vel de fleste projekter der bliver lavet af offentlige myndigheder/virksomheder.

Vores politikere kan ikke se mulighederne i at lære at andre landes erfaringer, for Danmark er jo noget helt specielt (undrer mig bare over hvorfor vores politikere så vil på studietur i andre lande). Nej I Danmark skal vi helst genopfinde den dybe tallerken og nu har vi efterhånden så mange dybe tallerkener der har kostet milliarder(måske vi efterhånden har rundet den første billion).

  • 0
  • 1

Bravo, Klaus og Harry. Lad os droppe alt udviklingsarbejde og nytænkning i Danmark. Det skidt har jo aldrig bibragt os noget godt. Så kan vi gå tilbage til at være et bondesamfund. Det ved man da hvad er. Vi skal ikke risikere noget.

P.S. Banedanmark har i forvejen gode anlæg der kan kontrollere togenes strømaftagere så der kan reageres inden de skader køretråden, og der er anlæg der måler hjulene for uballancer/flader så de kan tages ind til afdrejning. DSB har anlæg der automatisk måler bremsebelægninger så man kan følge dem over tid og skifte dem på det helt rigtige tidspunkt. Altsammen noget der fungerer. Hvorfor i al verden skal vore dygtige ingeniører dog ikke forfølge de gevinster der ligger her? 3500 sporskifter. Der må kunne hives nogle gevinster ind på at kunne fange en fejl inden den bliver så stor at det koster risiko for afsporing eller begrænser eller stopper trafikken.

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten