phloggen

IC4 regneøvelse

Dagens rapport fra Havarikommissionen indeholder nogle ret konkrete fysiske oplysninger der kan regnes på:

Analyser af togets havarilog sammenholdt med Banedanmarks ATC-plan viste bl.a. at:

  • toget bremsede over en distance på ca. 121,5 meter

  • bremsningen blev indledt ca. 121,5 meter før kollision kl. 10:19:38, og foregik over ca. 18 sekunder

  • bremsningen foregik med kontinuerlig forøgelse af bremsetrin fra bremsningen blev indledt og indtil farebremsning

  • hastighed faldt fra ca. 30 km/t til ca. 15 km/t på de 121,5 meter

  • bremsetrin 7 (fuldbremsning) blev registreret 8 sek. inden kollision

  • bremsetrin 8 (farebremsning) blev registreret 7 sek. inden kollision

  • magnetskinnebremsen var aktiv i 2 sek. ved en maksimal hastighed på 19 km/t fra kl. 10:19:48 til 10:19:50.

  • magnetskinnebremsen var aktiv i 3 sek. ved maksimal hastighed på 15 km/t. fra kl. 10:19:53 til kl. 10:19:56

  • kollisionen skete kl. 10:19:56 med en hastighed på ca. 15 km/t

  • fra bremsning blev indledt blev der registreret 80 meter af de tilbagelagte 121,5 meter (difference på 41,5 meter)

  • der var indikationer på hjulblokering (manglende registreringer af kørt distance og hastighed som stiger og falder)

  • der var registrering af vedvarende hjulblokering på et eller flere hjul over minimum de sidste 67 meter.

Allerede start og sluthastigheden og den samlede distance sætter en ret snæver begrænsning på forløbet og når vi tilføjer oplysningerne om maksimalhastigheden i de to intervaller hvor magnetskinnebremserne har været aktive, bliver de mulige forløb dramatisk snævret ind.

Jeg har prøvet en "Monte Carlo" undersøgelse ved at lave 18 tilfældigt valgte decelerationer, en for hver af de 18 sekunder og derefter regne igennem om hastigheden indenfor de to tidsintervaller hvor magnetskinnebremsen var aktiveret passer og om den samlede distance kommer til at passe.

Med vidt åbne intervaller tager det rigtig lang tid før man får den første håndfuld løsninger, men derefter kan man udregne mean/stddev for de fundne decelarationer i hvert af de 18 sekunder og bruge det som udgangspunkt for nye gæt osv.

Efter nogen iteration får jeg flg. resultat:

Illustration: Privatfoto

Alt i alt er det et temmelig robust resultat jeg får, for min fortolkning af de givne oplysninger og derfor tør jeg godt konkludere en smule på dem:

Det første der står klart er at havde det ikke været for de to sekunder med magnetbremse (48...49) havde det sagt højere bang.

Omvendt følger det af vores inputdata at magnetskinnebremsen ikke gør nogen forskel i sekund (53...56) fordi vi både har oplysningen om en maksimalhastighed mens magnetskinnebremsen bruges (< 15km/h), men også at hastigheden bagefter grundlæggende set er den samme (ca. 15 km/h) -- det lyder på ikke rigtig sandsynligt.

Hjulblokeringerne der opgives at indtræde "minimum de sidste 67 meter" starter senest mellem sekund 43 og 44 -- fire til fem sekunder før magnetskinnebremsen kommer i aktion.

Som hovedregning skal man slippe af med ca. 2 km/h per sekund, hvis man skal bremse fra 30 km/h til 0 km/h på 18 sekunder, hvilket toget kun præsterede mens magnetskinnebremsen var aktiv.

Med andre ord: IC4's skivebremser virker ikke, men magnetskinnebremserne gør.

Hvorfor skivebremserne ikke virker kan man ikke ud fra det foreliggende sige noget om.

Men hvis Havarikommisionen har flere og mere præcise data der kunne fyldes ind i modellen som "constraints" kunne det være at der dukker nogle interessante informationer op i resultatet.

Det ville være en glimrende øvelse for et par ingeniørstuderende.

phk

Poul-Henning Kamp er selvstændig open source-softwareudvikler. Han skriver blandt andet om politik, hysteri, spin, monopoler, frihedskampe gør-det-selv-teknologi og humor.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

magnetskinnebremsen var aktiv i 2 sek. ved en maksimal hastighed på 19 km/t fra kl. 10:19:48 til 10:19:50

Forudsat at hastigheden ikke ligefrem steg mens magnetskinnebremsen var aktiveret, betyder dette vel at hastigheden var 19 km/t da bremsen blev aktiveret, men det passer ikke med at figuren viser en hastighed på ca. 23 km/t kl. 10:19:48.

Desuden (og specielt i lyset af ovenstående) kan jeg ikke se grundlaget for at konkludere at magnetskinnebremsen virkede modsat skivebremserne, idet der afsluttes med 3 sekunders magnetskinnebremsning, som i bedste fald reducerer hastigheden minimalt.

  • 2
  • 0

Jeg kan ikke se hvorfor du tager det for gode varer at magnetskinnebremsen virker i de første 2 sekunder, når du fuldstændig forkaster data fra den efterfølgende bremsning på magnetskinnebremsen.

For hvad vi ved kan det lige så vel være at bremsekraften først opstod i de tre sekunder hvor magnetskinnen slap, og inden den blev aktiveret igen.

Hvad er for øvrigt aktiveringstiden for en magnetskinnebremse? Det er trods alt en fysisk dims der skal flytte sig ned til sporet og magnetiseres. Hvor meget af de hhv 2 og 3 sekunder har den reelt leveret bremsekraft?

I dit plot tager du for øvrigt heller ikke højde for at lokoføreren følte at toget accellererede igen - altså at bremsekeffekten formodentlig har været større i perioder men 0 i andre.

  • 1
  • 0

Forudsat at hastigheden ikke ligefrem steg mens magnetskinnebremsen var aktiveret, betyder dette vel at hastigheden var 19 km/t da bremsen blev aktiveret, men det passer ikke med at figuren viser en hastighed på ca. 23 km/t kl. 10:19:48.

De tilgængelige oplysninger er ret grovkornede, specielt i tid og det giver både nogle fortolkningsmæssige og rand-effekter.

Jeg har f.eks valgt at læse "19 km/t" som "< 19.5 km/t", idet tallet formodentlig er afrundet.

Ligeledes har jeg været nødt til at fortolke "fra kl. 10:19:48 til 10:19:50.", i forhold til "2 sek.": Enten må det være "48 <= x < 50" eller "48 < x <= 50", det kan ikke være "48 <= x <= 50" for det ville give 3 sekunder.

Jeg valgte den sidste af de to, fordi jeg antager at magnetskinnebremsen var aktiveret da togene ramte hinanden (53 < x <= 56) -- derfor må det også blive (48 < x <= 50)

idet der afsluttes med 3 sekunders magnetskinnebremsning, som i bedste fald reducerer hastigheden minimalt.

Som jeg allerede skrev i blogindlægget: Der er noget der halter i rapportens oplysninger, for hvis bremsen blev aktiveret ved en max hastighed på 15 km/h og toget 3 sekunder senere stadig har en hastighed på 15 km/h har magnetskinnebremsen simpelthen ikke virkert.

Den eneste måde jeg kan læse rapporten hvor man ikke får det resultat, er hvis de "max 19" hhv. "max 15" refererer til hastigheden da MSB blev sluppet, men det ville være en meget unaturlig måde at læse teksten på.

I dit plot tager du for øvrigt heller ikke højde for at lokoføreren følte at toget accellererede igen - altså at bremsekeffekten formodentlig har været større i perioder men 0 i andre.

Mit plot "tager ikke højde for" noget som helst.

Det er en repræsentation af mulige decelerationer der giver toget de angivne hastigheder på de angivne tidspunkter, forudsat start hastighed, sluthastighed og tilbagelagt distance.

Som kurven viser er det et forbavsende snævert udfaldsrum, men det præcise forløb er følsomt for den måde man fortolker informationerne på (jvf. ovenfor om MSB)

Hvis de oplysninger vi har fået er rigtige og min fortolkning af dem er rigtig, er det helt ligegyldigt hvad lokoføreren har følt: toget har bevæget sig indenfor det spilrum fysikkens love tillader.

Er min fortolkning forkert, får kurven en lidt anden form, men den er stadig meget stram og grundlæggende samme form (jeg har prøvet) fordi de 121.5 m tvinger initialdeceleratione til at være lav (ellers når toget ikke langt nok) ligesom det kun er det første interval med MSB der virkelig kan decelerere toget, hvis de 19 hhv. 15 km/h skal passe.

Hvis oplysningerne er forkerte, kunne lokoførerens følelse være med til at fortælle os hvordan de er forkerte.

Det er trods alt en fysisk dims der skal flytte sig ned til sporet og magnetiseres. Hvor meget af de hhv 2 og 3 sekunder har den reelt leveret bremsekraft?

Godt og relevant spørgsmål.

Jeg har brugt en opløsning på hele sekunder fordi det matcher de oplysninger jeg har. Med adgang til flere og mere præcise data kan modellen raffineres og så vil usikkerheden på hvor toget har været og hvor hurtigt det har kørt formodentlig helt kunne elimineres -- mekanikkens love er ret håndfaste og jævne når der er tale om 324 t dødvægt.

  • 11
  • 0

Hvis man forudsætter en jævn bremsning fra 30km/h til 0 over 121m, så kan det gøres på 29s med en decelleration på 0.28m/s2. En sådan bremsning kræver blot en friktion på 0.03. Det er lige ved at føreren kunne have stukket en fod ud og bremset det med "fodbremsen". Jeg vil tro at selv blokerede hjul kunne have gjort det. At hastigheden kun nedsættes til 15km/h over disse 121m tyder på en ualmindelig svag bremsning. Hvorfor det gik så galt må altså ligge i styringen af bremserne.

  • 8
  • 0

Er det stilling på bremsehåndtaget, eller er det en klassificering af bremsecylindertrykket?

Hvis det er det første, er det mig bekendt usædvanligt at bruge fuldbremsning under en rangering

  • 0
  • 0

Citat: "DK-2014 R 1 af 11.06.2014 Havarikommissionen anbefaler, at: Trafikstyrelsen sikrer, at IC4 togtypen (litra MG) under alle forhold som må forventes i daglig drift, har en forudsigelig bremsefunktionalitet, hvilket vil betyde at fremføringspersonalet kan forvente at toget kan bringes til standsning efter en på forhånd kendt procedure og funktionalitet."

Hvis jeg har forstået det rigtigt, så anbefaler havarikommissionen at der kan "forventes" normal bremsefunktion. Hvad der svigtede fik staklerne ikke opklaret. Derfor burde hele flokken fyres.

Jeg mener, hvis lokoføreren, et menneske, siger at det virkede som om hatigheden tiltog, så skulle det da være undersøgt omgående på stedet. Ved at sætte toget tilbage, sikre strækningen foran det stående tog med hemmsko og gentage flere bremsfunktioner med stigende hastighed kunne man have vundet værdifuld erfaring. I stedet for blev der bare produceret en ny gåde.

En normal retardation af 0,56 m/ sec2 er basis for sikkerhedsafstandene for signalelementerne.

  • 2
  • 2

Hvis man forudsætter en jævn bremsning fra 30km/h til 0 over 121m, så kan det gøres på 29s med en decelleration på 0.28m/s2. En sådan bremsning kræver blot en friktion på 0.03.

Det er jo så kun hvis toget bremser på alle hjul. Gør IC4 det?

  • 0
  • 0

Så lidt på forventet friktion for jernbaner og hjul. Man regner med at det ligger fra over 0,5 til 0,35 på tørre skinner med laveste værdi 0,05 på våde/beskidte skinner. Der burde altså være plads til at en del af hjulene ikke bremsede. Den anden mulighed er, at toget "glemte" at koble motoren fra da bremsningen startede. I betragtning af at det er IC4, er det måske også en mulighed.

  • 10
  • 0

Havarikommissionen har jo konkluderet "Af togets logningsudstyr fremgik det, at der ikke var registreret eller konstateret tekniske fejl på tog- sættene, som kunne have indflydelse på togets bremseevne forud for hændelsen." Hvor megen sporlængde skal et IC4 tog bruge for at bremse ned fra 30 km/t til stilstand.

  • 0
  • 0

Nu kender jeg slet ikke konstruktionen af IC4; men kan man forestille sig at det ikke er skiverne i sig selv der blokerer; men i stedet er motor eller gearkasse?

Jeg tænker skiverne måske under uheldige omstændigheder forårsage at hjulene starter med at glide på skinnerne og at motorer eller gearkasser derefter bidrager med tilstrækkelig modstand til at hjulene ikke kan få fat igen.

  • 0
  • 0

Det betyder vel kun at der på det konkrete sæt ikke har været en kendt fysisk fejl inden hændelsen indtrådte.

Derfor kan der jo godt både være intermitterende eller spontant optrædende fejl på det konkrete sæt eller en ikke hidtil erkendt systemfejl

  • 1
  • 0

Det er jo så kun hvis toget bremser på alle hjul. Gør IC4 det?

Jeg mener, at toget bremser på samtlige hjul med undtagelse af de to hjul (1 aksel), hvor man efter den første bremseepisode valgte at koble bremserne ud for at sikre pålidelig information om togets hastighed under en opbremsning.

Men jeg undrer mig lidt over, at der tilsyneladende kun optræder to distancer i redegørelsen: 1. 121,5 meter totalt tilbagelagt. Denne distance må jo være målt på akslen med de udkoblede bremser, samt eventuelt på andre hjul, hvor bremserne aldrig blokerede. 2. 80 meter målt. Denne distance må jo være målt på et hjul med delvist blokerede bremser. Men var der kun præcist 1 hjul med delvist blokerede bremser? Hvis flere hjul blokerede delvist, burde man jo kunne forvente ret varierende afstandsmålinger for de enkelte hjul, eftersom de nok ikke alle har blokeret samtidigt / lige meget, i hvert fald i starten hvor man forsøgte en normal opbremsning.

(Jeg har ikke læst redegørelsen og baserer udelukkende ovenstående på, hvad jeg har læst her på ing.dk.)

  • 0
  • 0

jeg tror de 121,5 meter er fra sidste balaise eller lignende punkt, og hen til fronten af det holdende tog. De 80 meter tror jeg er målt af togets computer på en aksel der er delvist blokeret.

Hvornår blev det indført at en aksel skulle køre frihjul? Før eller efter denne hændelse?

PHK: Jeg kan for øvrigt let tegne en kurve hvor al bremsekraft er ophævet i de 2 perioder hvor magnetskinnebremsen er aktiveret. Den kan vel være lige så sandsynlig som dine kurver - måske endda mere sandsynlig eftersom lokofører følte at toget holdt op med at bremse undervejs.

  • 1
  • 1

Hvis man antager, at toget slet ikke bremser, hvor stor en højdeforskel (op ad bakke) skal der så være, for at toget på 141 meter "løber" 15 km/t af farten?

Det kræver jo ikke så meget "insider-viden", da det jo er uafhængigt af bl.a. togets vægt og den tilbagelagte afstand.

30 km/t til 15 km/t omdannet til potentiel energi giver en højdeforskel på 2.6 meter. Så det er nok ikke der forklaringen skal findes.

  • 1
  • 1

Dit tog kører kun 104.7 meter.

Om igen :-)

Til gengæld stemmer den overens med lokoføreren oplevelser, modsat din beregning - laver du også din om? ;)

  • 1
  • 2

Du lægger den største decelleration mens hjulene er blokeret - på de sidste 67 meter. Om igen?

Hvis det skal passe sammen må der nærmest have været ingen bremsekraft i starten, så en kort periode hvor toget reelt bremsede, og inden bremsekraft de sidste 67 meter - magnetskinnebremse eller ej.

Der er for øvrigt ingen indikation i nogle udtalelser for at magnetskinnebremsen faktisk hjalp med decellerationen af toget. Toget var angiveligt blokeret på et eller flere hjulsæt de sidste minimum 67 meter. Hvilket naturligt inkluderer begge perioder hvor magnetskinnebremsen blev aktiveret.

  • 0
  • 1

Da bremsningen indledes kører toget 30 km/t (8.3 m/s). Efter 18 sekunder er toget nået 121,5 meter og hastigheden er faldet til 15 km/t (4.2 m/s). Hvis vi starter med at antage en konstant og negativ acceleration får jeg den til 0.23 m/s^2. Hvis hjulene var blokeret svarer det til en gnidningskoefficient på 0,23 m/s^2 / g = 0,024. Det svarer stort set til teflon mod teflon. I må meget gerne kontrollere om jeg husker min Newtonske bevægelseslære korrekt. :-)

I følge hvad jeg kan finde på nettet er gnidningskoefficienten stål til stål omkring 0,35 til 0,5 - mere end en størrelsesorden større. Jeg kommer umiddelbart frem til at selv hvis toget blokerer sine hjul vil det kunne nå at stoppe.

Mit bud på et hændelsesforløb er som følger:

  1. Toget indleder nedbremsning.
  2. En eller flere sensorer fejler, således der ikke genereres pulser. 2a. Alternativt, computeren får et blackout så den i en periode ikke opfatter pulser fra hjul(ene)
  3. De manglende pulser opfattes som et blokeret hjul. Følgelig lettes trykket på bremserne får at få hjulene til at rotere igen.

Af rapporten fremgår det bl.a. 1. Der kunne ikke konstateres mærker på hjulene der indikerer blokerede hjul. Jeg kunne godt tænke mig havarikommissionen kunne svare på om det er forventeligt ved de hastigheder. 2. Føreren oplevede at toget accelererede (øgede hastigheden). Dette kunne skyldes at bremsetrykket lettes. Jeg gætter på piloter kunne bidrage med viden om dette vil kunne opfattes som en hastighedsforøgelse.

Jeg kan kun opfordre til at læse rapporten. Kun ni sider, inklusiv forside, ordene er forholdsvis korte.

Er der et eller andet jeg overser - har jeg lavet en bøf i mine udregninger?

  • 4
  • 0

Havarikommissionen har jo konkluderet "Af togets logningsudstyr fremgik det, at der ikke var registreret eller konstateret tekniske fejl

Hej Oli

Der var/er selvfølgelig tale om en teknisk fejl. Når dette ikke fremgår af togets logningsudstyr er der blot tale om endnu en fejl ... du prøver vel ikke at forklare at fejlen er menneskelig? (dvs. at togføreren tog nogle fejl-beslutninger)

/Claus

  • 0
  • 0

Passer ind til videre ret godt overens med hvad vi har fået oplyst.

Jep.

Til din oplysning ligger din "cherry-picked" løsning ligger indenfor 2 standardafvigelser af mit ensemble. (plottet i bloggen viser kun en standardafvigelse).

Fidusen ved Monte Carlo er at man med ensemblet af løsninger har et statistisk grundlag for at vurdere hvad der er det/de mest sandsynlige forløb, mens en håndtunet enkeltløsning som din alene fortæller os at dette er et muligt forløb, men intet siger om hvor sandsynligt det var.

Sandsynligheden for at du har ret, er kun et par procent.

Sandsynligheden for at det var magnetskinnebremsen der gjorde en forskel er 60-70%.

  • 0
  • 0

Magnetskinnebremser er helt utroligt gode til at bremse et tog. Ved høj hastighed. Ved lav hastighed - not so much.

Sandsynligheden for at magnetskinnebremsen havde en betydning er altså ikke specielt stor. På dit plot ligner det at den bliver aktiveret med en hastighed på ca 23 km/t - reelt er det jo kun 19 ifølge rapporten. Om igen? :)

En anden sjov detalje: ifølge denne artikel http://www.railwaygazette.com/news/single-... har Deutsche Bahn haft problemer med deres magnetskinnebremser;

In particular, even with the brake inactive, the magnetic field strength was only just below the maximum permitted level which could result in incorrect wheelset detection by the axle-counters. All these problems had to be addressed before the brakes could be put into operation.

Men den slags er vel helt usandsynligt på IC4, right? ;)

  • 0
  • 0

På dit plot ligner det at den bliver aktiveret med en hastighed på ca 23 km/t - reelt er det jo kun 19 ifølge rapporten. Om igen? :)

Min simulation regner ikke på magnetskinnebremsen separat, den finder bare de kombinationer af 18 1 sekunds decelerationer der giver toget de rigtige positioner/hastigheder på rette tid.

Det kan sagtens være at du har ret at magnetskinnebremsen ikke gjorde nogen forskel, jeg baserer alene mine kommentarer derom på ensemblets form.

  • 0
  • 0

Min simulation regner ikke på magnetskinnebremsen separat, den finder bare de kombinationer af 18 1 sekunds decelerationer der giver toget de rigtige positioner/hastigheder på rette tid.

magnetskinnebremsen var aktiv i 2 sek. ved en maksimal hastighed på 19 km/t fra kl. 10:19:48 til 10:19:50.

I din simulation har toget en hastighed på 23 km/t i sekund 48. Det passer simpelthen ikke med fakta. Om igen, hvor du har sat max hastighed til 19 km/t ved sekund 48 og 15km/t ved sekund 53. Så må vi se hvad monte carlo spytter ud :)

Vi har en række kendte datapunkter der skal implementeres; distance 121,5 m, hastighed <19km/t ved 48, hastighed <15 km/t ved 53, og "en følelse af at toget accelererede." - altså en bremsning der blev mindre i noget af tiden.

Hvad kan monte carlo regne os frem til med de parametre?

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