Raidekaluston jarrupalojen vaihtostrategian optimointi simuloinnin avulla

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Karavirta, Tuomas
dc.contributor.author Lehikoinen, Leo
dc.date.accessioned 2019-03-17T16:04:55Z
dc.date.available 2019-03-17T16:04:55Z
dc.date.issued 2019-03-12
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/37153
dc.description.abstract Kunnossapito muodostaa merkittävän osan raidekaluston elinkaaren aikaisista kokonaiskustannuksista, mutta toimintakyvyn säilyttämiseksi ja turvallisuuden takaamiseksi kunnossapitoa on välttämätöntä suorittaa. Historiassa kunnossapitoa on suoritettu lähinnä vikoja korjaamalla ja ennaltaehkäisevillä huoltotoimenpiteillä kuten vuosihuolloilla. Digitalisaation myötä on tullut mahdolliseksi seurata komponenttien kuntoa mittalaitteiden ja sensoreiden avulla automaattisesti suurella skaalalla kohtuullisilla investoinneilla, jolloin huoltotoimenpiteet voidaan suorittaa todellisen huoltotarpeen perusteella. Kulut pienenevät, kun komponenttien käyttöikä pitenee, ja samanaikaisesti vikojen määrä pienenee, kun hajoamassa olevat komponentit havaitaan ennalta. Tämän työn tavoitteena on toteuttaa simulointimalli eri huoltostrategioiden vertailuun. Mallia sovelletaan Pendolino-junien jarrupalahuoltojen suorittamiseen. Simulaatiomallin lähtötiedot jarrupalojen kulumiskäyttäytymisen osalta saadaan käsittelemällä jarrupalojen paksuutta mittaavan mittausaseman tuottamaa dataa. Huoltojen suorittamisen kustannukset perustuvat asiantuntija-arvioihin materiaalikustannuksia lukuun ottamatta. Tutkittavana on neljä strategiaa: A) ennaltaehkäisevä strategia, jossa kaikki jarrupalat vaihdetaan tasavälein, B) kuntoon perustuva strategia, jossa kukin jarrupala vaihdetaan paksuutensa perusteella, C) ennustava strategia, jossa vaihdetaan seuraavaan huoltoon kestämättömät jarrupalat ja D) opportunistinen strategia, jossa jarrupalat ryhmitellään eri huoltotapahtumiin niin, että kokonaiskustannukset minimoituisivat. Kustannusten selvittämisen lisäksi tavoitteena on tarkastella epävarmuuksia ja riskejä, jotka liittyvät erilaisiin strategioihin. Vertailun vuoksi työssä lasketaan myös kustannus teoreettiselle tilanteelle, jossa kaikki junan jarrupalat kuluvat aina samaa tahtia. Tulosten perusteella strategia A ei sovellu tutkittavaan ongelmaan korkeiden kustannustensa takia. Strategia B suoriutuu kohtuullisesti, mutta strategia C on merkittävästi kustannustehokkaampi. Strategia D on monimutkaisin, muttei merkittävästi kustannustehokkaampi kuin strategia C. Näin ollen ennustavaa strategiaa suositellaan käyttöön otettavaksi, jolloin todellinen suorituskyky saadaan testattua. Jarrupalojen kulumisnopeuksien eroilla junassa ei ole merkittävää vaikutusta kustannukseen. fi
dc.description.abstract Maintenance attributes to a significant share of the total lifecycle cost of a rolling stock unit. However, maintenance is essential for both maintaining operating condition and ensuring safe operation of the vehicle. In the past, maintenance has been conducted mostly by replacing failed parts and performing preventive maintenance tasks, such as annual hauls. Digitalization has made it possible to cost-effectively track the condition of components on a large scale by using wayside measurement systems and on-board sensors. Hence, maintenance actions can be performed based on the true need for servicing, which results in lower maintenance cost due to extended lifetime of the components. Meanwhile, the fault rate decreases since condition monitoring enables the maintainer to detect failing components precociously. The goal of this thesis is to build a simulation model that can be used to test the differences in maintenance strategies synthetically. The model is used for optimizing brake pad replacement in Pendolino trains. The input for the simulation model regarding the trend of wear can be obtained by processing the available brake pad thickness data. The maintenance costs are based on expert evaluation excluding the material cost of a new brake pad. The four strategies to be compared are: A) preventive strategy in which every brake pad is replaced at a constant interval, B) condition based strategy in which every brake pad is replaced based on its thickness, C) predictive strategy in which brake pads that would not last until the next maintenance are replaced, and D) opportunistic strategy in which brake pads are grouped in slots such that the total cost is minimized. On top of determining the cost of each strategy the objective is to recognize the uncertainties and risks that each strategy entails. For comparison, cost is calculated for the case in which all the brake pads wear out synchronously. Based on the results, strategy A is not suitable for the problem at hand due to high cost. Strategy B performs moderately well, but strategy C is significantly more cost-effective. Strategy D is the most complicated, yet it does not perform substantially better than strategy C. Thus, predictive strategy is recommended to be tried out in production yielding the true performance of the strategy in practice. Variation in train's brake pad wear rates does not cause a significant rise in maintenance cost. en
dc.format.extent 73
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso fi en
dc.title Raidekaluston jarrupalojen vaihtostrategian optimointi simuloinnin avulla fi
dc.title Simulation Approach to Rolling Stock Brake Pad Replacement Strategy Optimization en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword kunnossapito fi
dc.subject.keyword simulointi fi
dc.subject.keyword strategioiden vertailu fi
dc.subject.keyword junan jarrupalat fi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201903172293
dc.programme.major Systems and Operations Research fi
dc.programme.mcode SCI3055 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Punkka, Antti
dc.programme Master’s Programme in Mathematics and Operations Research fi
local.aalto.electroniconly yes
local.aalto.openaccess yes


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account