Status of Fastening Systems in the Norwegian Railway Network based on Event Log in the Period 2012-2022

Abstract

Et litteratursøk på levetiden til befestigelse på jernbanen har avdekket et kunnskapshull på området, hvilket ga motivasjon til å oppnå en bedre forståelse av ytelsen til befestigelse. Resultatet er en studie basert på historiske data om hendelser knyttet til befestigelse i Norge de siste ti årene. Studien har som mål å undersøke forekomsten av hendelser knyttet til befestigelse på ti ulike strekninger i det norske jernbanenettet. Spesielt fokuserer studien på å identifisere symptomer på forringelse, strekninger som er mer utsatt for hendelser knyttet til befestigelse, typer befestigelse som er sårbare for hendelser, og sammenhengen mellom hendelser på befestigelse og geometri. I tillegg har studien som mål å kartlegge tiden mellom befestigelsens idtiftssettelse og rapporterte hendelser.

Resultatene av studien avdekket et høyt antall hendelser per kilometer på strekninger som Ofotbanen, Østfoldbanen, VL og Askerbanen. Typen befestigelse med flest hendelser per kilometer var K-befestigelse, sannsynligvis grunnet hyppig bruk i sporveksler, som er hyppigere kontrollert enn andre deler av sporet. Eldre typer som Hey-Back og Bøylebefestigelse viste også relativt høyt antall hendelser, sannsynligvis på grunn av alderen. Derimot viste mer moderne typer fra Pandrol betydelig færre hendelser per kilometer.

Studien ga også en grundig analyse av driftstiden for ulike typer befestigelse. Sammenligningen mellom de eldste Pandrol-befestigelsestypene, Pandrol PR og Pandrol e-clip, viste at førstnevnte en lengre median tid i drift til tross for at den har vært i bruk nesten 20 år lengre. Dette antyder en potensielt bedre ytelse for Pandrol PR sammenlignet med e-clip, noe som muligens kan tilskrives e-clipens lavere stålinnhold og eksponering i sporveksler.

Til slutt undersøkte oppgaven sammenhengen mellom sporgeometri og hendelser knyttet til befestigelse. Flertallet av rapporterte hendelser skjedde på kurvede strekninger (88\%). Det bør bemerkes at denne studien grunnet datakvaliteten benytter seg av en svært vid definisjon av kurvede strekninger, som inkluderer strekninger som består av en eller flere kurver eller overgangskurver (som også kan inkludere rette strekninger). Det er imidlertid viktig å merke seg at en høy andel kurver på en linje ikke nødvendigvis betyr større sannsynlighet for hendelser knyttet til befestigelse. Videre forskning på fordelingen av kurveradiuser og overgangskurver, i tillegg til å vurdere faktorer som vedlikeholdshistorie, generell sporkvalitet og bruksområde, er nødvendig for å fullt ut forstå forholdet mellom kurver og hendelser på befestigelse.

Resultatene antydet at forbedringer i design og teknologi for befestigelse produsert av Pandrol sannsynligvis har bidratt til forbedret pålitelighet og redusert forekomst av hendelser for moderne typer. Eldre typer som K-befestigelse og Hey-Back ser ut til å være mer utsatt for hendelser basert på hendelser per kilometer. Selv om studien gir innsikt for fremtidig valg av type befestigelse, bør også faktorer som enkel installasjon og vedlikehold vurderes.

A literature search on life expectancy of fastening systems in the railway have discovered a knowledge gap on the field, which left a motivation to gain a better understanding of the performance of fastening systems. The result is a study of historical data on the events on fastening systems in Norway the last ten years. The study aims to investigate the occurrence of events on fastenings in ten different lines in the Norwegian railway network. Particularly, the study focus on identifying the symptoms of deterioration, the lines more prone to events on fastenings, the types of fastening systems susceptible to events, and the correlation between fastening events and geometry. Additionally, the study aims to map the time between fastening installation and reported events.

The findings of the study revealed a high number of events per kilometer on lines such as Ofotbanen, Østfoldbanen, VL, and Askerbanen. The type of fastening system with the highest number of events per kilometer was "K-befestigelse", primarily due to its frequent placement in switches, which are more frequently inspected than other parts of the track. Older types like Hey-Back and "Bøylebefestigelse" also exhibited relatively high event numbers, likely due to their age. More modern types by Pandrol demonstrated a significantly lower number.

The study also provided an analysis of the time in operation for different types of fastenings. Comparing the oldest Pandrol fastening types, Pandrol PR and Pandrol e-clip, the former exhibited a longer median time in operation despite being in use for almost 20 years longer. This suggests a potential better performance of Pandrol PR compared to the e-clip, possibly attributed to the e-clip's lower steel content and its exposure in switches.

Lastly, the thesis studied the correlation between track geometry and events on fastenings. The majority of reported events occurred in curved track sections (88\%). It should be pointed out that this study considers an extremely wide definition of curved sections (due to the data quality) as it encompasses sections that consist of one or more curve(s) or transition curve(s) (which may also include straight stretches). However, it is important to note that a high proportion of curves does not necessarily imply a greater susceptibility to fastening events. Further research on curve radii distribution and transition curves, along with considering factors such as maintenance history, overall track quality, and area of use, is required to know more about the correlation between curvature and fastening system events.

The results suggested that advancements in design and technology of Pandrol fastening systems may have contributed to reduced occurrence of events on modern types. Older types like "K-befestigelse" and Hey-Back appeared to be more prone to events based on events per kilometer. While the study provides insights for future selection of fastening systems, factors such as ease of installation and maintenance should also be considered.