Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Tillståndsbaserat underhåll av spårväxlar genom statistisk processtyrning: En fallstudie enligt DMAIC
Luleå University of Technology, Department of Business Administration, Technology and Social Sciences.
Luleå University of Technology, Department of Business Administration, Technology and Social Sciences.
2019 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Condition-based maintenance of railway switches using statistical process control : A case study using DMAIC approach (English)
Abstract [en]

Switches, which are critical components of the Swedish railway, have a neglected maintenance cost that is three times as high as their current annual maintenance cost. Between 2017 and 2018, switches’ reported faults increased by 38 % and about one-third of them caused delays on the regular railway traffic. The purpose of this master thesis is to present recommendations of how condition-based maintenance could reduce the occurrence of faults in railway switches that affects the regular railway traffic. Condition-based maintenance is a cost-effective strategy designed to monitor and plan maintenance according to the condition of a device and is suitable for remote-controlled monitoring. To fulfill the purpose the thesis was divided into three milestones that were accomplished by applying the problem-solving method DMAIC (Define, Measure, Analyse, Improve and Control).

The first milestone included the Define and Measure steps and aimed to investigate which fault caused the largest number of delay minutes per fault. Different categories of causes that affects the railway traffic were analysed. Among them, Material-weakening/Aging and Broken component resulted in many faults and delay minutes. The faults were sorted into groups at component level. Faults caused by Gearbox were identified as those causing the largest delays in the railway traffic. The result from the first milestone with the Define and Measure steps were then used for the second milestone.

The second milestone included the Analyse step where it was investigated if the identified faults in Gearbox could be foreseen. This investigation was first conducted through the analysis of alarms recorded in one of Trafikverket’s databases. A graphical analysis of the data showed that no relationship could be identified between the faults in Gearbox and the recorded alarms of the database. Then, it was investigated if faults in Gearbox could be foreseen using statistical process control charts based on switching time. Statistical process control monitors a process using real time data. However, in this thesis we used historical data from 2018 to perform our analysis. The available data had deficiencies in quality due to truncation of the switching time. The truncation meant that the decimals were removed. The control charts issued out-of-control situations where the existing database did not record any alarm. Moreover, data on the switching time of several switches showed significant autocorrelation that affects the calculation of the control limits. However, the results appeared complex to interpret most likely because of the truncation and the autocorrelation of the data. A further graphical analysis of the switching time and the mean of the switching time indicated that 69 % of the switches had a probable relationship between faults in Gearbox and switching time.

The third milestone included the Improve and Control steps and provided recommendations of how to reduce the occurrence of faults in switches. The analysis conducted in the previous milestones led to the following recommendations:

  • Increase measurement accuracy when measuring switching time,

  • Establish control charts for the switching time based on statistical process control and explain potential causes of the observed autocorrelation, and

  • Improve reporting procedures of faults in the database.

Abstract [sv]

Spårväxlar, som är en kritisk komponent på den svenska järnvägen, har ett eftersatt underhållsbehov som motsvarar en kostnad som är tre gånger större än den årliga underhållskostnaden. Från 2017 till 2018 ökade rapporteringen av funktionsfel i spårväxlar med 38 % och ungefär en tredjedel av funktionsfelen var tågstörande fel som orsakar merförseningar i tågtrafiken. Syftet med examensarbetet är att presentera rekommendationer för hur uppkomsten av tågstörande fel i spårväxlar kan reduceras genom tillståndsbaserat underhåll. Tillståndsbaserat underhåll är en kostnadseffektiv strategi som ämnar att övervaka och planera underhållsåtgärder efter tillståndet i enheten och är lämplig vid fjärrstyrd övervakning. För att uppfylla examensarbetets syfte delades projektet upp i tre delmål som besvarades genom tillämpning av problemlösningsmetoden DMAIC (Define, Measure, Analyse, Improve och Control).

Det första delmålet innefattade stegen Define och Measure och ämnade undersöka vilket funktionsfel som orsakat flest antal merförseningsminuter per fel. Orsakskategorier till tågstörande fel analyserades där Materialutmattning/Åldrande samt Komponent trasig hade ett stort antal tågstörande fel och merförseningsminuter. Orsakskategorierna bröts ner till komponentnivå varav funktionsfel i Växellåda identifierades att orsaka flest antal merförseningsminuter per fel. Resultatet från Delmål 1 samt de två stegen Define och Measure användes därefter till Delmål 2.

Det andra delmålet innefattade steget Analyse och ämnade att undersöka om det identifierade funktionsfelet i Växellåda kunde förutspås. Detta undersöktes genom larm från en av Trafikverkets befintliga databaser. Utifrån en grafisk analys av larmen kunde inget samband identifieras mellan funktionsfelet i Växellåda och larm från databasen. Därför undersöktes istället om funktionsfel i Växellåda kunde förutspås genom styrdiagram baserat på omläggningstid. Statistisk processtyrning är lämpligt vid övervakning av processer i realtid, men i detta examensarbetes analys användes historisk data från 2018. Den tillgängliga data hade brister i kvalitet till följd av trunkering av omläggningstiden.

Trunkeringen innebar att decimalerna har avlägsnats. I styrdiagrammen påvisades larm där den befintliga databasen inte innehöll larm. Dessutom påvisade data på omläggningstiden från flera spårväxlar signifikant autokorrelation vilket påverkar beräkning av styrgränserna. Resultatet var således svårt att tolka på grund av trunkering och autokorrelerade data. Grafisk analys av omläggningstider och medelvärdet av omläggningstiderna indikerade att 69 % av spårväxlarna hade ett troligt samband mellan funktionsfel i Växellåda och omläggningstiden.

Det tredje delmålet innefattade stegen Improve och Control och ämnade att upprätta rekommendationer för hur uppkomsten av funktionsfel i spårväxlar kan reduceras. Analysen i föregående delmål resulterade i följande rekommendationer:

      • Öka mätnoggrannheten vid mätning av omläggningstid,

      • Upprätta styrdiagram för omläggningstiden utifrån statistisk processtyrning och identifiera orsaken till autokorrelerade data, och

      • Förbättra inrapportering av funktionsfel.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 82
Keywords [en]
condition-based maintenance, maintenance, DMAIC, point, switches and crossings, statistical proces control, SPC, switches, railway
Keywords [sv]
DMAIC, järnväg, spårväxel, statistisk processtyrning, SPS, tillståndsbaserat underhåll, underhåll
National Category
Reliability and Maintenance Infrastructure Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-75049OAI: oai:DiVA.org:ltu-75049DiVA, id: diva2:1331456
External cooperation
Sweco Rail
Educational program
Industrial and Management Engineering, master's level
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-06-27 Created: 2019-06-26 Last updated: 2019-06-27Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(5588 kB)53 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 5588 kBChecksum SHA-512
4aa892cfe38b096d1ea75ca9b8cec9642b898d653555ae77ca5051b5242239d498ee9c042b2d76fadd819432d74a10002676344e0e70e1e16ef0d0e67f3c748a
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Hägglund, CarolineJonsson, Oscar
By organisation
Department of Business Administration, Technology and Social Sciences
Reliability and MaintenanceInfrastructure Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 53 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 199 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf