Hohe Einsparungen durch sichere Zustandsüberwachung
Die Guangzhou Metro in China gehört zu den meistfrequentierten U-Bahn-Systemen der Welt. Ihr Betreiber stellt zurzeit seine Lagerinstandhaltung von planmäßiger Wartung auf eine Zustandsüberwachungslösung um, die erhebliche Kosten einsparen wird.
Guangzhou ist eine pulsierende Metropole im Süden Chinas mit glitzernden Wolkenkratzern, aber auch antiken Tempeln. Mit rund 14 Millionen Einwohnern ist sie eine der größten Städte des Landes. Früher war diese Großstadt im Westen unter dem Namen Kanton bekannt. Nach dem chinesischen Bürgerkrieg etablierte Guangzhou 1949 als erste Stadt der Volksrepublik China Handelsverbindungen mit der Außenwelt.
Im Zuge der raschen Modernisierung des Landes in den letzten zwei Jahrzehnten wurden enorme Summen in die Infrastruktur investiert. Die Guangzhou Metro war nach den U-Bahn-Systemen in Peking, Tianjin und Schanghai das vierte U-Bahn-Netz auf dem chinesischen Festland. Der Bau der ersten Linie begann 1993. Bei ihrer Einweihung 1997 waren fünf Stationen in Betrieb.
Zwischen acht und zehn Millionen Passagiere täglich
Heute umfasst die Guangzhou Metro 15 Linien, die ein Streckennetz von 589 Kilometern abdecken. Sie befördert täglich zwischen acht und zehn Millionen Fahrgästen und gehört damit zu den meistfrequentierten U-Bahn-Systemen der Welt. Guangzhou hat Chinas drittlängste U-Bahn, nur die Schienennetze in Peking und Schanghai sind größer. Auch in puncto Zuverlässigkeit und Pünktlichkeit nimmt sie eine führende Stellung ein.
Die Lagerwartung ist ein besonders kritisches Moment der Fahrzeuginstandhaltung und einer der wichtigsten Faktoren für die Sicherheit des Zuges.
Zhao Weilong, technischer Leiter bei Guangzhou Metro
Zhao Weilong, technischer Leiter bei Guangzhou Metro, ist für die Wartung und Instandhaltung der Linie 3 verantwortlich. Zu seinen Aufgaben gehören die Zustandsbeurteilung der Züge, die Optimierung der Wartungsintervalle und die Erstellung von Wartungsplänen.
„SKF ist eine renommierte Wälzlagermarke. Deshalb verwenden wir SKF Lager schon sehr lange“, erklärt Zhao.
„Die Instandhaltung von U-Bahn-Zügen ist technisch anspruchsvoll. Die Drehgestelle der Fahrzeuge werden bis ins kleinste Detail zerlegt und repariert, um die Leistungsfähigkeit der Züge nach den geltenden Betriebsnormen wiederherzustellen“, sagt er.
„Ihre Lebensdauer beträgt normalerweise fünf bis zehn Jahre oder 600.000 bis 1,2 Millionen Kilometer. Die Lagerwartung ist ein besonders kritisches Moment der Fahrzeuginstandhaltung und einer der wichtigsten Faktoren für die Sicherheit des Zuges“, fügt Zhao hinzu.
Früher planmäßige Wartung
In der Vergangenheit wurden die Lager nach einem Plan regelmäßig gewartet. Sobald die Züge eine bestimmte Anzahl von Kilometern zurückgelegt hatten, wurden die Lager ausgetauscht oder komplett überholt. Mit dem Ausbau des U-Bahn-Netzes sah sich der Betreiber jedoch mit ständig steigenden Material- und Arbeitskosten für diese Art der Instandhaltung konfrontiert.
„Ein großes Problem war, dass wir die Radsätze austauschen mussten, wenn die Räder abgenutzt waren. Die Räder befinden sich auf der Innenseite der Lage“, erläutert Zhao. „Wir waren also gezwungen, für den Austausch der Räder auch die Lager auszubauen. Das bedeutete, die Lager mussten ebenfalls ausgewechselt oder überholt werden, obwohl ihre Gebrauchsdauer noch nicht abgelaufen war. Das erhöhte die Wartungskosten erheblich.“
Neues Zustandsüberwachungssystem verlängert die Lagergebrauchsdauer
2018 präsentierte SKF dem Betreiber der Guangzhou Metro sein Rotating Equipment Performance (REP) System in Kombination mit einer Online-Zustandsüberwachungslösung.
Bis dahin war SKF bei Guangzhou Metro nicht in die After-Sales-Instandhaltung eingebunden. Mit dem neuen Konzept ist der Lagerspezialist nun jedoch Teil der Instandhaltungsstrategie des Kunden, um den reibungslosen Betrieb der Fahrzeuge ohne ungeplante Stillstände sicherzustellen.
Über das Zustandsüberwachungssystem kann SKF erkennen, ob und wann ein Teil ausfallen wird.
„Die Kosten für die Instandhaltung der Züge sind extrem hoch. Deshalb brauchen wir Einsparungen. Die Verlängerung der Wartungsintervalle und der Lagergebrauchsdauer wird einen großen Unterschied ausmachen und uns unseren finanziellen Zielen näher bringen“, so Zhao.
Derzeit variieren die Wartungsintervalle von Radsatzlagern, Radlagern und Getriebelagern. Die Radsatzlager müssen bei jedem Austausch der Rad- und Getriebelager auch ausgebaut werden. Dadurch entstehen zusätzliche Demontage- und Wartungsarbeiten.
SKF arbeitet daran, die Intervalle für die Fahrmotor- und Getriebelager zu verlängern, damit alle drei Lagertypen gleichzeitig gewartet oder ausgetauscht werden können. Daraus ergeben sich beträchtliche Einsparungen bei den Arbeits- und Materialkosten.
Echtzeitdaten durch IMx-Rail
Mit dem Zustandsüberwachungssystem IMx-Rail von SKF stehen dem Betreiber der Guangzhou Metro jetzt mehr Echtzeitdaten zur Verfügung. Damit kann er genau bestimmen, wann eine Überholung oder ein Austausch erforderlich ist, er braucht sich also nicht mehr daran zu orientieren, wie viele Kilometer jedes Lager gelaufen ist.
„Zum einen ist die Sicherheit der Züge besser geworden“, stellt Zhao fest. „Mit diesem System kann man den Zustand eines jeden Lagers überwachen. Das heißt, Fehler werden rechtzeitig entdeckt und behoben, bevor ein Lager nicht mehr gut funktioniert oder ausfällt. Zum anderen können wir durch verlängerte Wartungsintervalle erhebliche Kosten einsparen.“
Wichtiger Lieferant der Guangzhou Metro
Das Drehgestell eines Zuges umfasst Rahmen, Radsätze, Fahrmotor, Bremsen und vieles mehr. Die Radsatzlager sind Teil der Radsätze, und das Getriebe verbindet den Fahrmotor mit den Radsätzen.
SKF liefert rund 60 Prozent aller Radsatzlager in den Zügen der Guangzhou Metro. Das entspricht 10.000 Stück. Darüber hinaus stellt SKF eine große Anzahl von Getriebe- und Fahrmotorlagern bereit. Circa zehn Prozent der Lager werden jedes Jahr überholt.
Zwei Vertragsabschlüsse in Folge
SKF unterzeichnete 2018 einen Vertrag mit Guangzhou Metro für die Lieferung neuer Lager und die Rotation Equipment Performance Lösung von SKF.
Ende 2021 schlossen die beiden einen zweiten Vertrag mit einer Laufzeit bis 2025, der auch die Überholung von Lagern umfasst. SKF stellt ab diesem Jahr auch integrierte Serviceleistungen zur Verfügung, die Guangzhou Metro dabei helfen sollen, beim Umsteigen vom derzeitigen Modell der planmäßigen Wartung auf ein zustandsbasiertes Konzept auf der Basis von SKFs IMx-Rail-System helfen.
Zum Vertrag gehört auch die Leistungsüberwachung. Sie soll sicherstellen, dass der Kunde bestimmte Leistungskennzahlen erreicht. So konnte beispielsweise die Zeit für die Lagerüberholung von 45 auf 25 Arbeitstage verkürzt werden. Die Zahl der Qualitätskontrollen bei den Wartungsarbeiten ist wesentlich gesunken: von weniger als dreimal pro Quartal auf weniger als dreimal pro Jahr.
“In order to define how to reach customer goals and make rail vehicles more efficient and reliable, all requirements need to be clear,” explains Aaron Wang, SKF senior sales engineer for railways.
“Choosing a condition monitoring system for Metro applications can be challenging,” he says. “Unlike other train types, Metro operators need to consider that speed fluctuations can have a great impact on the accuracy of data. Another aspect of choosing the right system is where the train is operating. Metros are often underground and/or using tunnels. So the system needs to be able to record and store data.
“But,” Wang adds, “a close dialogue is most important for defining the best solution. For example, Guangzhou Metro is very innovative and exploratory and is cooperating closely with SKF to get the system that meets their needs.”
„Um zu definieren, wie Kundenziele erreicht und Schienenfahrzeuge effizienter und zuverlässiger gemacht werden können, müssen wir alle Voraussetzungen kennen“, erklärt Aaron Wang, leitender Vertriebsingenieur für Schienenfahrzeuge bei SKF.
„Das richtige Zustandsüberwachungssystem für eine U-Bahn zu wählen, ist gar nicht so einfach. Im Gegensatz zu anderen Zuganwendungen muss hier berücksichtigt werden, dass Geschwindigkeitsschwankungen die Genauigkeit der Daten stark beeinflussen. Ein weiterer Aspekt für die Wahl des Zustandsüberwachungssystems ist das Umfeld, in dem die Bahn betrieben wird. Metros fahren in der Regel unterirdisch und/oder durch Tunnel. Deswegen muss das System in der Lage sein, Daten aufzuzeichnen und zu speichern.“
„Aber das wichtigste um die beste Lösung zu finden, ist ein intensiver Dialog“, fügt Wang hinzu. „Guangzhou Metro zum Beispiel ist sehr innovativ und für Neues aufgeschlossen. Der Betreiber arbeitet bei der Suche nach einem optimalen bedarfsgerechten System eng mit SKF zusammen.“
