Spoorsleutels: het onderzoeksaspect van forensische technische diensten voor spoorwegen

Hoewel de zoektocht naar oplossingen voor technische storingen zo oud is als de techniek, heeft de toenemende complexiteit van het vakgebied geleid tot een behoefte aan nieuwe onderzoeksmethoden. Forensische technische diensten die zich specifiek richten op het spoor hebben daarom het licht gezien. RailTech.com interviewde Dr. Nigel Bish, technisch directeur van de internationale consultinggroep HKA’s Rail Forensic Technical Services.

“De grootste bouwprojecten die momenteel worden uitgevoerd, zijn spoorinfrastructuur. Er lopen talloze grote spoorwegprojecten in het Verenigd Koninkrijk, Europa en eigenlijk wereldwijd. Veel van deze projecten zijn ongelooflijk complex en moeten oudere systemen gebruiken… Het is onvermijdelijk dat dit alles complicaties met zich meebrengt,” zegt Dr. Nigel Bish.

HKA biedt forensische technische experts die optreden als getuigen en adviseurs voor geschillen en noodlijdende projecten over de hele wereld. Forensische technische diensten zijn “de steunpilaar van ons wereldwijde werk en we hebben veel disciplines die we bestrijken, die zo’n beetje het hele spectrum van de bouwsector vertegenwoordigen,” zegt Dr. Bish. Als het gaat om de zaken die Dr. Bish en zijn team moeten onderzoeken, “is het oorzakelijk verband niet altijd even duidelijk en kunnen er meerdere partijen bij betrokken zijn”, legt hij uit. Bovendien kan een enkel onderzoek “meerdere conflictkwesties met zich meebrengen, afhankelijk van de complexiteit van de projecten”.

“Het merendeel van onze instructies krijgen we van juridische adviseurs, en zij vertegenwoordigen een klant die elke klant kan zijn van een joint venture voor een zeer groot spoorwegproject. Een spoorwegexploitant, een leverancier… Er zijn veel verschillende variaties, afhankelijk van waar het geschil op gebaseerd is, of het nu gaat om infrastructuur, rollend materieel, stroom- en besturingssystemen, een of meer van deze, enzovoort. We kunnen beide partijen in deze geschillen vertegenwoordigen,” legt Dr. Bish uit.

De afdeling Forensische technische diensten voor spoorwegen van HKA

De oprichting van een zelfstandige forensische technische dienst voor spoorwegen was een reactie op een behoefte, legt Dr. Bish uit. “Aanvankelijk hadden we het verborgen in onze infrastructuurafdeling, maar omdat we zoveel vragen kregen, hebben we het twee jaar geleden naar buiten gebracht als een zelfstandige afdeling, waar ik met trots aan het hoofd sta”, zegt Dr. Bish.

De afdeling bestaat tegenwoordig uit 500 experts en bestrijkt de meeste gebieden van engineering en constructie. “Niet al onze experts hadden oorspronkelijk een spoorspecifieke achtergrond, aangezien spoor een multidisciplinair geheel is,” zegt Dr. Bish. Daarom “is er nog steeds een aanzienlijke overlap” met andere afdelingen omdat “spoorprojecten, in tegenstelling tot veel andere projecten, raakvlakken hebben met de materie van al onze andere afdelingen”, legt hij uit.

Spoorprojecten overlappen inderdaad met civiele, structurele en geotechnische aspecten van bruggen, viaducten en doorgaande wegen. Evenzo kunnen projecten elektrische expertise vereisen op het gebied van stroomvoorziening, besturing, elektrificatie en signalering, en mechanische expertise op het gebied van rollend materieel en spoorweginfrastructuurgeschillen. Als zodanig, “moet ik vaak uit mijn andere afdelingen en disciplines experts op specifieke gebieden samenbrengen die kunnen helpen bij sommige van de lopende geschillen,” deelt Dr. Bish.

“Het spoor is, zoals we weten, geen uitzondering op verandering, en om in de voorhoede te blijven van wat we als experts doen, passen onze multidisciplinaire experts zich voortdurend aan”, voegt Dr. Bish toe. “We stoppen nooit met leren – het ethos dat we vaak toepassen is dat we leren van andermans fouten. Ook zijn we voortdurend bezig met het ontwikkelen en uitbreiden van onze expertisegebieden, om de vraag en de veranderende wereld van de bouw voor te blijven. Dit geldt met name voor het spoor, waarin momenteel wereldwijd aanzienlijk wordt geïnvesteerd,” vervolgt hij.

De gereedschapskist van de spoorzoeker

Bij het onderzoeken van een zaak begint het team van Rail Forensic Technical Services meestal met het verzamelen van zoveel mogelijk informatie over het geschil. De meeste geschillen die voor onderzoek naar HKA worden gebracht, hebben te maken met fouten in een ontwerp: “Er is iets niet helemaal geleverd, de klant heeft niet gekregen wat hij wilde. Of dat nu een misinterpretatie is van beide kanten of van een van beide kanten… Dat moeten we onderzoeken”, legt Dr. Bish uit.

Dit onderzoek omvat “alle documentatie die betrekking heeft op wat oorspronkelijk vereist was en wat het resultaat was, en alles daartussenin. Handleidingen, ontwerpdocumentatie, instructies en overeengekomen deliverables, uitnodigingen tot inschrijving, wat er werd vereist door en gegeven aan de klant, alles wat mogelijk over het hoofd werd gezien… Daar kijken we naar”, legt Dr. Bish uit. Daar kijken we naar,” somt Dr. Bish op.

Naast het onderzoeken van de informatie die voor hen ligt, moet het team ook kritisch kijken naar de informatie die er niet is. Sterker nog: “Het komt voor dat klanten vergeten om informatie door te geven, zoals revisies van tekeningen. Daar moeten we zo goed mogelijk omheen werken. We kunnen ons best doen om te beoordelen of de gegevens onvolledig zijn of niet. Gelukkig komt het niet al te vaak voor,” voegt hij eraan toe.

Het verzamelen van informatie is echter slechts een eerste stap in een complex proces dat van geval tot geval aanzienlijk verschilt. Nigel Dr. Bish deelt inzichten uit een paar van zijn opmerkelijke zaken om meer inzicht te geven in het onderzoeksproces.

Gevallen kunnen variëren van een grappige verwisseling tot levensbedreigend

Een meer humoristische oplossing had betrekking op een mislukte levering van twee grote walk-in transformatorgelijkrichters (TRU’s), die per spoor op twee verschillende locaties werden afgeleverd. Er was veel publiciteit rond deze gebeurtenis, “maar tot grote verlegenheid van de projectmanager bleek dat de op maat ontworpen eenheden onjuist waren en dat een groot deel van het schakelmateriaal ontbrak in een van de eenheden,” zegt Dr. Bish. Het kwam erop neer dat de A4-vellen waarop de leveringsbonnen waren geschreven per ongeluk waren verwisseld voor elke TRU. “Blijkbaar was de afleverbon aan de binnenkant van de deur geplakt voor het geval deze eraf zou waaien voor de levering. Waarschijnlijk ook de makkelijkste oplossing – voor ons althans,” zegt Dr. Bish.

Niet alle gevallen zijn echter zo snel op te lossen. Dr. Bish vertelt over een van zijn meest complexe zaken, een belangrijk infrastructuurproject met meerdere sporen waarbij veel experts betrokken waren. Tijdens de eerste aanbestedingsfase werden verschillende technische uitdagingen niet adequaat aangepakt. Met name de invloed van het lokale klimaat, met extreme kou in de winter en hitte in de zomer, werd niet meegenomen in het ontwerp, wat tot problemen leidde.

Daarom vroeg de klant om een onderzoek naar de aannemer, omdat het geleverde railsysteem niet functioneerde zoals beloofd. “Maar al te vaak evolueren projecten en dit was geen uitzondering. Het is een kwestie van wat een ontwikkeld ontwerp is en wat in overweging had moeten worden genomen in de concept- en voorbereidende fasen tijdens de aanbestedingsfase, vergeleken met een scopewijziging en dus een variatie in de instructie van de klant,” stelt hij.

Tot slot beschouwt Dr. Bish zijn ‘dodelijkste geval’: het onderzoek naar een middenspannings(MV) GIS-schakelbord dat had gefunctioneerd terwijl er onderhoudspersoneel aanwezig was. “De technici wisten op dat moment niet dat het een lage druk had en niet bestand zou zijn tegen een ontstekingsboog als het zou werken. Helaas schakelde het voortijdig uit in hun aanwezigheid onder foutconditie, waarna de schakelkamer explodeerde en een vuurbal het paneel overspoelde en het onderhoudspersoneel verwondde”, beschrijft Dr. Bish. “Hoewel mij werd verteld dat de opgelopen verwondingen niet ernstig waren, hadden de gevolgen van een dergelijk incident veel erger kunnen zijn.”

De meest bevredigende oplossing van de detective

Dr. Bish beschreef zijn meest creatieve oplossing als een oplossing van een paar jaar geleden, waarbij een spoorwegonderbreker werd geanalyseerd, met name een MV-schakelaar, waarvoor “geen documenten, geen gegevens van leveranciers (omdat de fabrikant zijn activiteiten had gestaakt) en geen manier om de schakelaar intern te beoordelen” beschikbaar waren. De schakelaar bevatte namelijk zwavelhexafluoride (SF6) isolatiegas. “We konden het niet zomaar openmaken omdat er regels zijn over zwavelhexafluoride,” legt Dr. Bish uit, “dus moesten we het naar een erkende aannemer sturen die het liet leeglopen. En pas daarna, nadat het was gereinigd en ontgast, konden we het daadwerkelijk openen en bekijken.”

Om dit te omzeilen liet Dr. Bish er röntgenfoto’s van maken, “iets wat ik nog nooit eerder heb hoeven doen en dat was gewoon heel interessant om te zien wat er in zat.” Dit leidde ertoe dat Dr. Bish “een heleboel fouten” ontdekte. Veel daarvan was puur te wijten aan slijtage en UV-degradatie. Het had enkele zeer kleine scheurtjes veroorzaakt, enkele zeer kleine breuken. En toen had het wat van zijn interne gasdruk verloren.” Dit bleek de oorzaak van het falen te zijn: “een combinatie van falen van de mechanische koppeling, kleine breuken in de polymere behuizing (UV & mechanische vermoeidheid), met daaropvolgend verlies van gasdruk.”

Dr. Bish: “Het identificeren van de storing was zowel complex als kostbaar – vanwege de röntgenstralen en het ontgassen – maar desalniettemin een leuke uitdaging om te onderzoeken.” Het onderzoek leidde tot de implementatie van nieuwe onderhoudsprotocollen, gebaseerd op de bevindingen van Dr. Bish, “om eventuele bijna-levensduurschakelaars te identificeren om verdere storingen te voorkomen”, aangezien “de asset manager vreesde dat veel van de resterende units hetzelfde lot zouden ondergaan”. Dr. Bish benadrukt dat voorzichtigheid geboden is bij het maken van onderscheid tussen het geven van forensisch advies en het doen van ontwerpsuggesties. In dit geval werd er later echter een gezondheids- en veiligheidswaarschuwing afgegeven op basis van de bevindingen van Dr. Bish.

Gegevens en beperkingen van AI

Gegevens en gegevensanalyse zijn essentiële onderdelen van elk onderzoek. Maar voor Dr. Bish is “de wijsheid en ervaring van mijn collega’s het beste gereedschap dat we hebben”. Inderdaad, je “kunt een heleboel technologie gebruiken, zoals bewakingsapparatuur, maar we moeten nog steeds begrijpen wat de gegevens voorstellen, en veel van de apparatuur zal dat niet voor je doen.” Dr. Bish: “Dat is puur de ervaring van de getrainde gebruiker, de ingenieur of de ingenieursadviseur. Hij benadrukt dat “we dat zelf moeten doen om af te leiden wat het probleem is. Dat is iets wat je niet uit een doos met gadgets kunt halen. Interpreteren wat de technologie je vertelt, is echt het beste wat we hebben.”

Om deze reden blijft de toepassing van kunstmatige intelligentie (AI) in forensische analyses beperkt. Dr. Bish, die AI gebruikte tijdens zijn promotieonderzoek naar gedeeltelijke ontlading in hoogspanningskabels, erkent dat AI veel wordt toegepast bij conditiebewaking en noemt het uitgebreide gebruik ervan in de industrie. “Toen ik vorig jaar het IRS bijwoonde, waren er veel presentaties over conditiebewaking en het gebruik en de toepassing van AI is daar wijdverbreid. Ik kan me voorstellen dat dat zo zal blijven”, aldus Dr. Bish. Maar als het aankomt op forensisch werk, bevestigt Dr. Bish: “Ik ben blij om nee te kunnen zeggen, we gebruiken geen AI-modellering in ons forensisch werk,” verklaarde hij. “Onze deskundige mening is gebaseerd op onze observaties, onze expertise en onze ervaring.

Vooruitkijkend is Dr. Bish van mening dat er “steeds meer vertrouwen is in softwaresystemen” en uiteindelijk zal het gebruik van AI op veel gebieden verder worden uitgerold, waarbij het spoor geen uitzondering is. “We zijn al bekend met de uitval van kaartjeslezers en kaartjesautomaten, wat in het beste geval frustrerend is. In toenemende mate zullen we overgeleverd zijn aan storingen in de broncode, die maar al te vaak zonder onderscheid faalt. Het identificeren van software en intelligente systemen van de toekomst en hun toepassing zal een nieuwe generatie forensische technische diensten inluiden en is nu al een domein waarin wij (HKA) bijkomend werken,” zegt hij.

De gebruikelijke verdachten

Dr. Bish wijst echter op een meer genuanceerde realiteit en stelt: “Het zou al te gemakkelijk zijn om menselijke fouten als oorzaak aan te wijzen, en in veel gevallen is een slechte vooruitziendheid een bijdragende of belangrijke factor”. Hoewel menselijke onoplettendheid inderdaad kan bijdragen, spelen onvoorspelbare defecten aan apparatuur en onvoorziene omgevingsfactoren ook een belangrijke rol.

Dr. Bish benadrukt verder de noodzaak van een breder perspectief bij het beoordelen van storingen en noemt de wisselwerking tussen menselijk toezicht, veranderingen in de omgeving en materiële factoren: “Hoewel we kunnen aannemen dat het slecht bijhouden van gegevens of het verloren gaan van details kan worden toegeschreven aan menselijke fouten, zijn er soms andere invloeden, zoals schommelingen in het grondwaterpeil en de erosie van ongeconsolideerde materialen die zinkgaten veroorzaken, die niet gemakkelijk konden worden voorzien.” Deze factoren onderstrepen de complexiteit van technische uitdagingen en de noodzaak voor een uitgebreide risicobeoordeling.

Nadenkend over deze dynamiek pleit Dr. Bish voor een holistische benadering van engineeringanalyse die menselijke fouten integreert naast milieu- en materiaaloverwegingen. Door de veelzijdige aard van technische fouten te erkennen, kunnen professionals beter omgaan met de veranderende uitdagingen die klimaatverandering en onvoorziene milieueffecten met zich meebrengen. “De meeste mensen vragen: is het een menselijke fout of iets anders? Ik ben geneigd om te concluderen dat het eigenlijk een combinatie daarvan is, en in toenemende mate moeten we nu ook rekening houden met het klimaat. Dus misschien zit er ook wel een beetje een menselijke fout in – er wordt geen rekening gehouden met veranderingen in de toestand van de planeet en ook niet met materiële veranderingen,” concludeert hij.

Vooruitblik

Dr. Bish verwacht dat de vraag naar forensische spoordiensten zal toenemen naarmate het aantal spoorinfrastructuurprojecten blijft toenemen, met tijdschema’s die tot ver in de toekomst reiken. “Er zijn wereldwijd zoveel verschillende projecten gaande, aankondigingen van investeringen in vernieuwing of nieuwe infrastructuur. Dat zal nog wel even doorgaan. Er was altijd het doel en de wens van een modale verschuiving naar het spoor, en dat is vooruitgegaan. Deze uitbreiding zal in ieder geval in de nabije toekomst doorgaan,” benadrukt Dr. Bish.

Voor Dr. Bish zet deze uitbreiding, “in combinatie met een tekort aan ervaren personeel binnen de techniek, denk ik de toon voor de toekomst.” De spoorweginfrastructuur veroudert wereldwijd. “Er is veel verouderd materieel en veel daarvan is aan vervanging toe. We moeten nieuwe systemen combineren met expertise die nu met pensioen gaat en waarvoor niemand in de plaats komt. Het zal nog drukker worden,” concludeert hij. Hij benadrukt ook de noodzaak om jong talent aan te trekken voor engineering, vooral in zware industrieën, aangezien ervaren ingenieurs met pensioen gaan zonder voldoende vervanging, wat een groeiende zorg is voor de toekomst van deze cruciale sectoren.

Verder lezen:

• RailTech Digital Magazine | Intelligent Rail Summit Edition
• Hoe gaan spoorweginfrastructuurbeheerders om met extreme hitte in Europa?
• Het bouwen van betere AI-modellen voor de spoorwegen begint met een solide gegevensbasis
• De toenemende impact van zware regenval op het spoor
• Network Rail aangeklaagd voor dodelijk ongeluk in Schotland