Technická kompetence
SKF pro monitorování stavu železniční trati

SKF pro monitorování stavu železniční trati

Nové technické řešení SKF ke kontrole stavu tratí je založeno na stejném systému IMx, který se již používá k monitorování rotujících dílů na podvozku. Zařízení odhalí problémy rychleji a umožní železničním operátorům optimalizovat plánování a provádění údržby tratí.

Related Articles

Rostoucí počet obyvatel v městských oblastech spolu s dalšími faktory, k nimž patří znečištění vzduchu a provoz vozidel poháněných konvenčními fosilními palivy, způsobuje, že se lidé stále více spoléhají na hromadnou dopravu. V mnoha městech v různých částech světa převýšily v uplynulých letech nároky na dopravu metrem a příměstskými vlaky veškeré předpoklady. V důsledku toho se zvyšuje tlak na kvalitu a dostupnost služeb. Současně je však třeba udržet pod kontrolou rizika a náklady každodenního provozu, s nimiž musí železniční operátoři (dopravci a správci železničních tratí) počítat.

Strategie údržby infrastruktury železničních operátorů má důležitou úlohu, protože zabraňuje přerušení dopravy a nedodržení jízdních řádů, které cestující i drážní úřady stále méně tolerují. Údržba a obnovování tratí jsou většinou založeny na vizuálních prohlídkách a plánované údržbě, jejímž účelem je zajistit dobrý stav tratí. Je to zavedený postup, který je však poměrně nákladný. Traťoví inspektoři mohou procházet trati pouze tehdy, když po nich nejezdí vlaky. Speciální vozidla pro kontrolu tratí jsou drahá a většinou i pomalá, a proto také získávání aktuálních informací o stavu tratí probíhá pomalu.

Pro řešení této situace navrhla společnost SKF postup, při jehož vývoji uplatnila svoje řešení a znalosti v oblasti analýzy vibrací. Může tedy železničním společnostem nabídnout nástroje na monitorování stavu železničních tratí, které mohou za normálního provozu zajišťovat vlaky. V rámci vývoje tohoto řešení prováděla společnost SKF v uplynulých letech ověřovací provozní zkoušky především ve spolupráci s Transports Metropolitans de Barcelona (TMB), jakož i s dalšími provozovateli metra na celém světě. Vyvinuté technické řešení využívá snímače vibrací instalované v běžných vlakových soupravách k monitorování vibrací, které vznikají při jízdě vlaku po trati. To umožňuje operátorům zjistit nejen závady na trati, ale také předpovědět budoucí nároky na údržbu a stanovit cíle pro kontrolu kvality trati.

Zařízení IMx-Rail je dodáváno v sadě podle požadavků zákazníka a lze je snadno namontovat na rám podvozku.
Zařízení IMx-Rail je dodáváno v sadě podle požadavků zákazníka a lze je snadno namontovat na rám podvozku.

Toto technické řešení SKF má i další výhody. Udržování tratí v dobrém stavu spolu se snížením hluku způsobeným jízdou vlaku má příznivý vliv na pohodlí cestujících a jejich celkovou zkušenost se železniční dopravou. Navíc existuje vzájemný vztah mezi stavem trati a očekávanou životností kol a trvanlivostí ložisek. Tento vztah lze vysvětlit tím, že nárazy působící na kola při přejíždění přes závady na trati jsou přímo přenášeny do ložisek dvojkolí. Kontrola a udržování tratí v dobrém provozním stavu umožňuje železničním operátorům dosáhnout delší provozní životnosti kol a trvanlivosti ložisek a současně zajistit komfortnější jízdu vlakových souprav.

SKF si uvědomuje, jak je čas cenný. Z toho důvodu lze nový systém IMx-Rail (obr. 1a) pro kontrolu trati, který SKF nedávno uvedla na trh, snadno a rychle namontovat do vlakové soupravy (obr. 1b) i dodatečně. IMx-Rail je nejnovější přírůstek známé řady IMx pro bezdemontážní diagnostiku SKF. Samostatné zařízení je vybavené snímači a elektronikou ke zpracování dat a jejich přenosu v běžném provozu. Lze je integrovat do IT systémů železničního operátora. Je možné je namontovat do vagónu i na podvozek, kde je vystaveno vnějším vlivům. Zatímco předcházející zařízení byla původně navržena pro monitorování železničních vozidel (kol, ložisek nápravových skříní, převodovky a trakčního motoru), IMx-Rail dokáže navíc monitorovat stav kolejí. K úspěchu IMx-Rail přispívá snadná instalace do stávajících vlakových souprav a jednoduché přizpůsobení procesům zákazníka.

IMx-Rail je instalováno na rám podvozku.
IMx-Rail je instalováno na rám podvozku.

K monitorování stavu trati celé linky metra stačí pouze jedno zařízení IMx-Rail a dva snímače vibrací pro měření a záznam dat. Data jsou po zpracování bezdrátově přenesena do sběrného místa back-office serveru. Pokud dojde k překročení stanovených limitů, je aktivována údržba.

Jakmile server přijme data, software SKF @ptitude Observer provede další zpracování informací a přiřadí naměřené vibrace místu na trati, na němž byly naměřeny. Algoritmy používané pro zjištění místa měření vyvinula společnost SKF a jsou přihlášeny k patentování. Nevyžadují propojení se systémem vlaku, aby získaly vstupní údaje. Tím je zajištěna nejen rychlá instalace, ale navíc nevzniká riziko vzájemného rušení se systémy, které mají kritický význam pro bezpečnost vlaku. Software rozpozná závadu na trati podle lokalizačního systému železničního operátora (kilometrování nebo kilometrická poloha bodu) a dokáže pracovat přesně i při použití ve vlacích podzemní dráhy.

Uživatelsky příjemná vizualizace na dashboardu pro příslušnou trať metra umožňuje uživatelům získat přehled o stavu železniční trati mezi stanicemi.
Uživatelsky příjemná vizualizace na dashboardu pro příslušnou trať metra umožňuje uživatelům získat přehled o stavu železniční trati mezi stanicemi.

SKF @ptitude Observer je vybaven několika specializovanými nástroji pro zobrazení zpracovaných informací, které umožnují uživateli optimálně využít veškeré možnosti, které tento software nabízí. Jakmile je spuštěna analýza, tabulka (obr. 2) ukáže přehled úseků, podle něhož lze ověřit úseky tratí, na nichž byla data zaznamenána. Barva úseku představuje výsledek celkového posouzení stavu trati podle předem nastavených prahových hodnot. Na základě toho je uživatel schopen rychle určit úseky trati, které jsou v nejhorším stavu a vyžadují prioritní údržbu.

Jestliže uživatel klikne na některý úsek trati, software zobrazí podrobný bodový diagram příslušného úseku, který zobrazí detailní informace o stavu trati (obr. 3). Na základě diagramu může uživatel porovnat amplitudu vibrací na různých úsecích tratí. Software poskytuje další cenné informace, jako např. čas měření a přesné údaje o rychlosti na celém úseku.

Rychlost vlaku a vyhodnocení stavu trati může být zobrazeno pro každou jízdu mezi stanicemi.
Rychlost vlaku a vyhodnocení stavu trati může být zobrazeno pro každou jízdu mezi stanicemi.

Pokud uživatel klikne na určitou oblast v bodovém diagramu, software zobrazí bublinový diagram, který ukáže časový faktor pro příslušnou oblast trati (obr. 4). V tomto diagramu představuje každá řada bublin jednu jízdu vlakové soupravy. Velikost a barva bublin odpovídá amplitudě naměřených vibrací. Na základě tohoto diagramu může uživatel nejen porovnávat amplitudy vibrací při různých jízdách, ale také sledovat vývoj závady v průběhu času.

Bublinový diagram umožňuje uživatelům sledovat vývoj změny stavu trati v průběhu času při každé jízdě.
Bublinový diagram umožňuje uživatelům sledovat vývoj změny stavu trati v průběhu času při každé jízdě.

Pokud uživatel vybere některou bublinu, software ukáže na obrazovce průběh vlny a spektra související s příslušným měřením (obr. 5). Na základě analýz těchto diagramů je možné ověřit, zda závada na trati je omezena na určité místo anebo se nachází na celé trati.

Průběh vlny a spektra měření umožňují uživatelům kvantifikovat rozsah závady na tratích.
Průběh vlny a spektra měření umožňují uživatelům kvantifikovat rozsah závady na tratích.

Na základě srovnávacích měření provedených na stejném úseku trati v průběhu různých jízd vlaku lze kromě toho ověřit spolehlivost analýzy (obr. 6) aby nedošlo k chybným detekcím defektů na trati. Podobné záznamy vibrací zjištěné při různých měřeních na stejném úseku trati znamenají, že naměřené vibrace byly vyvolány stavem trati nebo vzájemným působením trati a kola, avšak nikoli jiným náhodným nebo vnějším zdrojem, jako např. odletujícím štěrkem, který narazil do rámu podvozku.

Jakmile analytik zjistí závadu na trati, může použít specializované nástroje v @ptitude Observer pro ohlášení odchylky. Výjimka obsahuje veškeré informace související se závadou na trati.

Vysoká opakovatelnost signálu na stejném úseku trati při různých jízdách je zárukou spolehlivosti měření.
Vysoká opakovatelnost signálu na stejném úseku trati při různých jízdách je zárukou spolehlivosti měření.

SKF @ptitude Observer je vybaven snadno ovladatelným rozhraním určeným pro železničního operátora, který ho využije jako reportovací aplikaci. Uživatelské rozhraní (UI) bylo navrženo s ohledem na snadné používání a srozumitelnost a nevyžaduje zvláštní technické znalosti. Součástí rozhraní jsou obrazovky s informacemi ve formě stručných přehledů, jakož i nástroje a obrazovky, které umožňují uživateli podle potřeby vyvolat podrobnější informace. Uživatelské rozhraní dále obsahuje nástroje pro jednoduchou  aktualizaci diagramů a dashboardů po odstranění závad na trati.

První obrazovka, kterou uživatel spatří na uživatelském rozhraní, je mapa, v níž je zaznamenán stav tratí (obr. 7). Mapa obsahuje několik úrovní detailů. Na nejvyšší úrovni je zobrazen každý úsek trati mezi dvěma stanicemi jako dvě přímky. Barva přímek představuje výsledek celkového posouzení stavu příslušného úseku trati pro určitý směr. Na této úrovni mapa rovněž ukáže poznámky, které uvádějí, kolik výjimek reportoval analytik pro každý úsek trati.

Intuitivní vizualizace celé trati metra umožňuje zjistit stav úseku mezi stanicemi.
Intuitivní vizualizace celé trati metra umožňuje zjistit stav úseku mezi stanicemi.

Veškeré informace související s výjimkami hlášenými analytikem jsou dostupné železničnímu operátorovi. Jsou to např. kilometrická poloha bodu, kde byla odchylka zjištěna: datum, kdy byla odchylka zjištěna, závažnost hlášená analytikem, určitá strana trati atd. (obr. 8).

Aplikace s intuitivním uživatelským rozhraním, která reportuje výjimky zákazníkovi a navrhuje související návazná opatření.
Aplikace s intuitivním uživatelským rozhraním, která reportuje výjimky zákazníkovi a navrhuje související návazná opatření.

V průběhu reportování může analytik připojit k reportované výjimce diagramy, podle nichž byly zjištěny závady na trati (obr. 9). Tyto diagramy může železniční operátor vyvolat na uživatelském rozhraní. Umožňují mu získat podrobnější informace a pochopit povahu reportovaných závad.

K tomuto uživatelskému rozhraní lze získat vzdálený přístup prostřednictvím lokální sítě nebo internetu. Je to tedy neobyčejně flexibilní řešení, které umožňuje operátorům dostat se k reportovaným informacím z jiného místa, než se nachází analytik.

Data z grafu, která vyvolají reportování výjimky, jsou přístupná v aplikaci uživatelského rozhraní.
Data z grafu, která vyvolají reportování výjimky, jsou přístupná v aplikaci uživatelského rozhraní.

Vyvinutý software nabízí mnoho užitečných funkcí, které poskytují operátorům, jako např. barcelonskému metru, moderní technická řešení pro údržbu železniční infrastruktury. „Neustále hledáme lepší způsob, jak vytvořit bezpečnou, spolehlivou a hospodárnou síť,“ říká Fernando Vaquero Granados, technik vozového parku v TMB. „Technická řešení, jako např. systém pro monitorování stavu železničních tratí SKF, mohou pomoci zjistit problémy rychleji a daleko účinněji zaměřit kontrolu a údržbu.”

Na základě kontroly tratí systémem SKF mohou operátoři mnohem efektivněji stanovit priority pro údržbu tratí a přitom se spolehnout, že stav tratí zajistí dostatečné pohodlí cestujícím a uchová kola a ložiska v dobrém provozním stavu.

Obchodní kontakty

evolution@skf.com

Shrnutí
Vzhledem k rostoucímu významu hromadné dopravy ve městech na celém světě má zásadní význam udržování tratí v dobrém stavu. Taková trať zaručuje pohodlí cestujících a přispívá k prodloužení životnosti kol a trvanlivosti ložisek. Společnost SKF vyvinula řešení pro monitorování stavu trati na základě analýzy vibrací.

@ptitude je registrovaná ochranná známka skupiny SKF Group