26900

مديريت نگهداري و نوسازي خطوط ريلي RAMS محور با بهينه‌سازي هزينه‌هاي چرخه عمر (LCC) (مطالعه موردي: محور راه‌آهن تهران - مشهد)

كارشناسي ارشد

مهندسي خطوط راه‌آهن

1400-1401

1401/4/22

دكتر جبار علي ذاكري سردرودي

دكتر سيد عليرضا سيدوكيلي

دانشكده مهندسي راه‌آهن

پيشرفت علوم و تكنولوژي در صنعت راه‌آهن و توسعه خطوط ريلي منجر به رونق روز افزون سيستم حمل و نقل ريلي و جذب بيشتر كالا و مسافر گرديده است. خطوط شبكه سراسري راه‌آهن به واسطه‌ي بهره‌برداري مستمر از آن، دچار افت كيفي مي‌گردد كه نيازمند اجراي برنامه هاي نگهداري، تعمير، بهسازي و نوسازي (بازسازي) است. بنابراين برنامه‌ريزي عمليات نگهداري و نوسازي با كيفيت بالا و مداخلات منظم براي كاركرد اين صنعت عظيم الزامي است. يكي از روش‌هاي كارآمد برنامه‌ريزي و مديريت نگهداري و تعمير خطوط، تحليل هزينه چرخه عمر‌ (LCC) مي‌باشد. از طرفي زوال خط و پارامترهاي RAMS (قابليت اعتماد، در دسترس بودن، قابليت نگهداري و ايمني) از جمله عواملي هستند كه بر هزينه‌هاي چرخه عمر خط آهن تاثير مي گذارند. پژوهش حاضر به بررسي اصول RAMS و LCC به عنوان دو ابزار مهم مديريت زيرساخت به لحاظ هزينه،كارايي، جهت تصميم گيري و انتخاب استراتژي‌هاي مناسب براي فعاليت‌هاي نگهداري و نوسازي مي‌پردازد. در اين مطالعه يك مدل بهينه‌سازي براي پيش بيني وضعيت و هزينه‌هاي خطوط راه‌آهن و عمليات نگهداري پيشگيرانه و نوسازي با درنظرگيري محدوديت‌هاي عملكردي و كيفي ارائه مي‌گردد. با برطرف كردن خطاهاي مهم پايگاه داده از جمله اطلاعات ماشين اندازه‌گير خط (EM120) به روش تبديل فوريه سريع بازگشتي (RAFFT)، مدل بهينه‌سازي مديريت نگهداري و نوسازي خطوط ريلي با در نظر گرفتن پارامترهاي RAMS و هزينه چرخه عمر (LCC) اجزاي روسازي خط و مدل پيشنهادي زوال هندسه خط با برنامه نويسي در نرم‌افزار‌هاي پايتون و سيپلكس توسعه داده شد. اين مدل‌سازي ضمن مشخص كردن الگوي زوال هندسي خط، امكان انتخاب بهينه و اقتصادي استراتژي و برنامه‌ريزي نهايي عمليات نگهداري و نوسازي خطوط ريلي را فراهم مي‌كند. به عنوان مطالعه موردي، مدل پيشنهادي بر روي داده‌هاي قسمتي از محور ريلي تهران- مشهد اعمال شد و جواب بهينه براي دوره طرح پيشنهادي بدست آمد. استفاده از مدل مذكور علاوه بر نظام‌مند كردن اجراي عمليات نت و البته بازرسي خطوط، موجب تخصيص كارآمد و موثر منابع، نيرو انساني و بودجه، تعيين نوع و زمان اجراي به صرفه‌ترين روش‌هاي نگهداري و نوسازي، افزايش كيفيت شبكه و البته افزايش قابليت اطمينان خطوط ريلي خواهد شد. طبق نتايج بدست آمده ميانگين زمان بين خرابي‌ها و ميانگين زمان انجام عمليات نگهداري و تعمير براي اجزاي روسازي و مدهاي خرابي مختلف بلاك سلام-مشهد به كمك نرم‌افزار پايتون محاسبه گرديد. همچنين ميزان قابليت دسترسي محور ريلي مورد مطالعه 87/71 درصد بدست آمد. در نهايت با حل مدل برنامه‌ريزي عدد صحيح مختلط (MILP) در برنامه سيپلكس، بهينه‌سازي هزينه‌هاي چرخه عمر با در نظر گرفتن عمليات نگهداري پيشگيرانه از جمله زيركوبي خط، عمليات نوسازي و بازرسي اجزاي روسازي خط انجام گرفت و نتايج برنامه‌ريزي ارائه گرديد.

1401/06/07

Maintenance and Renewal Management of RAMS-Based Railway Tracks with Life Cycle Cost (LCC) Optimization (Case Study: Tehran-Mashhad Railway)

7/13/2023 12:00:00 AM

The progress of science and technology in the railway industry and the development of railway tracks have led to the increasing prosperity of the rail transportation system and the attraction of more goods and passengers. Railway tracks network suffer from quality loss due to its continuous exploitation, which requires the implementation of maintenance, repair, improvement and renewal (replacement) plans. Therefore, planning maintenance and renewal operations with high quality and regular interventions is mandatory for the operation of this huge industry. One of the efficient methods of line maintenance planning management is life cycle cost analysis (LCC). On the other hand, track geometry degradation and RAMS parameters (reliability, availability, maintainability and safety) are among the factors that affect the costs of the railway life cycle. The present study examines the principles of RAMS and LCC as two important infrastructure management tools in terms of cost, efficiency, decision-making and choosing appropriate strategies for maintenance and renewal activities. In this study, an optimization model is presented for predicting the condition and costs of railway tracks and preventive maintenance and renewal operations by considering performance and quality limitations. By solving the important errors of the database including the information of the track geometry measurement car (EM120) with the recursive alignment by fast fourier transform (RAFFT) method, the optimization model of railway track maintenance and renewal management considering the RAMS parameters and the life cycle cost (LCC) of railway track components and track geometry deterioration model, the proposed model was developed by programming in Python and Cplex software. This modeling, while specifying the pattern of track geometry degradation, provides the possibility of optimal and economical strategy selection and final planning of maintenance and renewal operations of railway tracks. As a case study, the proposed model was applied to the data collected from the Tehran-Mashhad railway track and the optimal solution for the period of the proposed planning horizon was obtained. Using the mentioned model, in addition to systematizing the implementation of network operations and track inspections, will result in the efficient and effective allocation of resources, manpower and budget, determining the type and time of implementation of the most cost-effective maintenance and renewal methods, increasing the quality of the railway network, and of course increasing the reliability of railway tracks. According to the obtained results, the mean time between failures and the mean time to repair of maintenance operations for every railway track components and different failure modes of Salam-Mashhad segment were calculated with Python software. Also, availability of the studied rail track was 87.71%. Finally, by solving the Mixed Integer Programming (MILP) model in the Cplex software, life cycle cost optimization was carried out by considering preventive maintenance operations, including tamping activities, renewal operations and inspections of track components, and the planning results were presented.

خطوط ريلي , مديريت برنامه‌ريزي عمليات نگهداري و نوسازي , بهينه‌سازي هزينه چرخه عمر (LCC) , RAMS (قابليت اعتماد، در دسترس بودن، قابليت نگهداري و ايمني) , مدل زوال خطوط راه‌آهن , برنامه‌ريزي عدد صحيح مختلط (MILP) , پايتون , سيپلكس

Railway tracks , Maintenance and Renewal planning management , Life cycle cost optimization (LCC) , RAMS (reliability, availability, maintainability and safety) , Railway degradation model , Mixed integer linear programming (MILP) , Python , Cplex

Taha Entezari

Dr. Jabbar Ali Zakeri