RisicOmodel SpoordeformatiE

Samenvatting project

Deformatie van het spoor als gevolg van de slappe Nederlandse
ondergrond veroorzaakt veel onderhoud. Op slappe ondergrond is
tweemaal vaker onderhoud nodig dan bij een vaste ondergrond.
Tegelijkertijd wordt het spoor extra belast door het Programma
Hoogfrequent Spoor, door snelheidsverhogingen en door verhogingen
van aslasten door extra goederentreinen. De vraag is wat het effect is
van deze besluiten?
In opdracht van ProRail is hiervoor door Deltares in 2018 een
risicomodel voor spoordegradatie ontwikkeld (zie onderstaande
figure). De risicokaart geeft een voorspelling van spoordeformatie in
relatie tot het gebruik van het spoor. Dit TKI voorstel beoogt de
risicokaart verder te ontwikkelen door deze te koppelen aan
meetgegevens, te valideren en zo tot een risicokaart op netwerk
niveau te komen. Om dit waar te maken zijn eindgebruikers (ProRail
en PGO aannemers) nodig evenals partijen die de integratie van
modellen met meetdata kunnen invullen.
Dit voorstel heeft als ambitie om storingen en ongepland onderhoud
als gevolg van spoordeformaties te verminderen. We doen dat door
betere voorspellingen te maken van spoordeformaties op basis van
modelverbetering, monitoringsdata en gegevens over de toekomstige
belasting. Hiermee kan voorspellend liggingsonderhoud worden
gepleegd, naar verwachting tegen lagere kosten. Geen vermijdbare
storingen en ongeplande onderhoudskosten als gevolg van
spoordeformaties: dat is de ambitie!

Doel van het project

Doel van dit project is om met het consortium tot modellen te komen om degradatie van het spoor als gevolg van veranderingen in de mobiliteitsvraag (meer treinen zwaardere treinen) beter te voorspellen gebaseerd op actuele monitoringsdata (satellietdata treindata) en beschikbare (open) ondergronddata. Daarbij is de ambitie om tot methoden te komen waarmee modelresultaten betrouwbaar kunnen worden opgeschaald naar het niveau van een netwerk. Na afloop van dit project kunnen beheerders van infrastructuur deze methoden toepassen en daarmee deformatierisico’s op de schaal van een infrastructuurnetwerk bepalen. De leveranciers van monitoringsdata kunnen na afloop van dit project meerwaarde voor hun data genereren doordat deze worden geïntegreerd in een voorspellend model.

Motivatie

Economische groei en welvaart kan niet worden bereikt zonder interconnectiviteit en mobiliteit. Een veilig efficiënt en betaalbaar transportnetwerk voor mensen en goederen is hiervoor cruciaal. De uitdaging is hierbij tweeledig (DG-Move TAG rapport mei 2016): er is behoefte aan veerkrachtiger duurzamere en meer betaalbare infrastructuur bouwen en we moeten bestaande structuren onderhouden en opnieuw gebruiken. Tegelijkertijd krijgen beheerders van infrastructuur te maken met onzekerheden als het gaat om de degradatie van infrastructuur of klimaatveranderingen en daarmee samenhangende sociaal-economische gevolgen. Hoe houd je rekening met het effect van deze onzekerheden op de mobiliteit en hoe neem je tijdig de juiste maatregelen (RoadApt 2012)? Bodemdaling is in Nederland een van de mechanismen die zorgt voor een doorgaande degradatie van infrastructuur (kabels en leidingen wegen spoorwegen en waterkeringen). Dit wordt hoofzakelijk veroorzaakt door consolidatie van de slappe ondergrond en verder versterkt door bijvoorbeeld droogte en grondwaterstandsveranderingen. De huidige bodemdalingsscenario’s (Deltares 2017) laten onder invloed van klimaatverandering een stijging van de voorspelde bodemdaling zien voor de komende decennia. Voor spoorwegen geldt dat er een maatschappelijke wens is om het spoorsysteem efficiënter te benutten. In de praktijk betekent dit dat er sinds kort op trajecten volgens het Programma Hoogfrequent Spoor iedere 10 minuten een intercity rijdt. Daarnaast is het spoor bij uitstek geschikt voor transport van goederen over middellange afstanden. Het volume goederen dat per spoor wordt vervoerd groeit jaarlijks met gemiddeld een tot een aantal procenten daarbij ook geholpen door lage waterstanden die de binnenvaart parten speelt. Juist onder invloed van goederentreinen is op trajecten met een slappe ondergrond extra onderhoud noodzakelijk. Als gevolg van allerlei dynamische effecten heeft de belasting vanuit goederentreinen heeft

Locatie

Delft

Uitgevoerde acties

Ontwikkeling en toetsen rekenmodel. Update met meetdataIndustrieel onderzoekAlle consortium deelnemers: definitie en reviewDeltares TU Delft en Ricardo: Ontwikkeling en validatie rekenmodelFugro Ricardo: inbreng bestaande datasetSensar: ontwikkeling datasetBeschouwing methodieken om op te schalen naar netwerkniveau en data model integratieIndustrieel onderzoekAlle consortiumdeelnemers: bewaken toepasbaarheid en resultaten Deltares: Ontwikkelactiviteiten in samenwerking met Fugro Sensar en Ricardo Rail

Verwachtte resultaten

Validatie risicomodel•Valideren van bestaande casus•Bepalen van limitatie en verbeter punten 2020Ontwikkeling model en methodiek•Karakteriseren van ondergrond langs spoorwegen. Met inbreng van stochastisch ondergrond model (SOS)•Inventarisatie van beschikbare datasets (vanuit partners en publiek domeinen)•Definitie van numerieke strategie•Definitie van data assimilatie strategie•Hoe kunnen onderhoudsdata worden geïntegreerd? •Methodiek voor opschaling van lokaal naar landsdekkendFramework voor nieuw model en methodiek2020Cases•Toets van de ontwikkelde methodiek op cases in de A2 corridor2020/2021Software•Delen Software Code2021Disseminatie & Businesscase•Publicaties (nationaal of internationaal)•Klankborgroep•Businesscase vervolg 2021

Innovativiteit

De huidige aanpak voor het voorspellen van spoordegradatie en deformatie is vooral gebaseerd op empirische modellen en ervaring. In sommige gevallen zijn er geavanceerde modellen gebruikt maar deze geven een lokaal antwoord en niet voor een heel tracé of netwerk. De kern van de innovatie in dit TKI voorstel ligt bij het ontwikkelen van methoden waarmee een betrouwbare voorspelling van de spoordeformatie mogelijk wordt. Deze modellen zullen ontwikkeld worden met het oog op een opschaling naar een landsdekkend niveau. Hiervoor moeten kennis en vaardigheden worden ontwikkeld om gedragsmodellen te updaten met beschikbare meetdata vanuit satellieten en uit geotechnische data en geofysische meettechnieken. Modellen die het gedrag van de ondergrond beschrijven worden hierbij gecombineerd met modellen die de belasting (trein) en de interactie met het spoor beschrijven. De gebruikte modellen worden getoetst aan state-of-the-art modellen vanuit de wetenschap (TU Delft Chalmers UT). Onderdeel van de organisatie is onder andere een klankbordgroep vanuit betrokken partijen en wetenschappelijke borging vanuit TU Delft en Chalmers in Zweden.

Valorisatie

Niet ingevuld

Hoe gaan de participanten van het project om met intellectueel eigendom dat voorkomt uit deze projecten?

Alle partijen krijgen alle resultaten van het Project ter beschikking. De resultaten van de samenwerking kunnen breed verspreid worden. Partijen kunnen over deze resultaten vrijelijk publiceren. De resultaten zullen volledig openbaar beschikbaar zijn, met uitzondering van ter beschikking gestelde achtergrondkennis.

Op welke wijze wordt de informatie over dit project op eenvoudige wijze voor het algemene publiek kenbaar gemaakt (beschrijving van het onderzoek, deelnemers en de planning en voortgang)?

De informatie over dit project wordt kenbaar gemaakt via de website van de TKI Deltatechnologie (projectbeschrijving) en de projectwiki van Deltares (projectvoortgang en resultaten).

Projectvoorwaarden

Na de datum waarop deze Overeenkomst in werking is getreden, maar uiterlijk tot een jaar voor de beoogde datum waarop het Project zal zijn voltooid, kunnen ondernemers en/of onderzoeksinstellingen, die op het terrein van het relevante subsidieprogramma van het TKI werkzaam zijn alsnog als Partij toetreden. Een later toetredende Partij zal een nader overeen te komen bijdrage in kind en/of in cash moeten leveren die in redelijke verhouding staat tot zijn relatief aandeel in het Project na toetreding. De overige Partijen ontvangen vervolgens naar rato een terugbetaling en/ of gedeeltelijke vrijstellingen van hun nog te leveren bijdrage in kind, voor zover niet besloten wordt de bijdrage van de later toetredende Partij aan het projectbudget toe te voegen.

Projecteigenaar en projectleider(s)

Projecteigenaar:
Hans Groot
Projectleider(s):
Bruno Zuada Coelho

Partners

  • Fugro NL Land B.V.
  • ProRail B.V.
  • Ricardo Rail B.V.
  • Sensar
  • Stichting Deltares (Delft)
  • TKI Deltatechnologie

Resultaten

RisicOmodel SpoordeformatiE-2023-1

Resultaat type
Product-/Proces Deliverables
Omschrijving

Analytical solutions - added benchmark test for beam with hinge
dashboard - change create_input_json (dashboard) with new train definition
data_proc - integrated SignalProcessing signal processing package into fugro.py

Voor alle updates kan onderstaande site geraadpleegd worden.
https://bitbucket.org/DeltaresGEO/rose/src/master/

Wetenschappelijke publicatie?

RisicOmodel SpoordeformatiE-2021-4

Resultaat type
Publicatie(s) niet peer reviewed
Aantal
1
Omschrijving

We wrote a conference publication (Noordam & Coelho, 2021; see public wiki page) and are writing a journal publication. We have created a dashboard and our software is opensource. You can find it here: https://bitbucket.org/DeltaresGEO/rose/src/master/

Wetenschappelijke publicatie?