Мониторинг состояния на железной дороге

Система мониторинга состояния оборудования, разработанная SKF, поможет крупнейшему железнодорожному оператору Великобритании Govia Thameslink Railway (GTR) избежать внепланового техобслуживания и сопутствующих нарушений в расписании движения поездов.

Related Articles

Для любого железнодорожного оператора техобслуживание играет важную роль в обеспечении бесперебойной работы транспорта и в предотвращении дорогостоящих внеплановых остановов на ремонт. В железнодорожной отрасли процедуры проверки и реактивного техобслуживания жизненно важны для бесперебойной эксплуатации железной дороги и безопасности пассажиров и персонала.

Мониторинг состояния оборудования зарекомендовал себя в других отраслях как ключевая технология для снижения затрат на техобслуживание и для увеличения интервалов техобслуживания благодаря раннему обнаружению потенциальных отказов подшипников. Специально для удовлетворения уникальных требований железнодорожной отрасли SKF разработала собственную систему мониторинга состояния оборудования, получившую название SKF Insight Rail.

Иван Рошфор, менеджер европейского подразделения SKF по мониторингу состояния железных дорог, объясняет: «Железнодорожная отрасль стала последним рубежом для технологии мониторинга состояния. Сложность традиционных систем измерения была препятствием для принятия этой технологии».

SKF преодолела этот барьер с помощью решения, которое можно легко установить на весь подвижной состав в короткий срок и без нарушения режима работы оборудования. Использовать мониторинг состояния на железнодорожном транспорте очень непросто, так как оборудование подвержено сильным ударам и вибрации. Будет ли эта технология признана в железнодорожной отрасли «очень сильно зависит от наличия продукта, который будет соответствовать требованиям железных дорог в отношении прочности, простоты монтажа и использования. Пытаться внедрить уже существующие решения в железнодорожное оборудование — это не вариант», — говорит Рошфор.

Govia Thameslink Railway

Govia Thameslink Railway (GTR) — крупнейший железнодорожный оператор в Великобритании. GTR является частью компании Govia, в которую также входят Gatwick Express, Great Northern и Southern. Govia — это совместное предприятие компаний Go-Ahead Group и Keolis. GTR взяла на себя обслуживание движения поездов в сентябре 2014 года. До пандемии GTR выполняла 19 % всех пассажирских железнодорожных перевозок в Великобритании, управляя 239 станциями и обеспечивая 341 миллион пассажирских поездок в год. В четырёх входящих в неё железнодорожных компаниях-операторах работают 7000 человек. Govia завершила инвестиционную программу на 2 миллиарда фунтов стерлингов, которая включает ввод в эксплуатацию 1500 новых вагонов и начало эксплуатации поездов класса 700 операторами Thameslink и Great Northern.

Серьёзная задача для техобслуживания

Для SKF возможность впервые опробовать свою систему мониторинга состояния в Великобритании возникла в связи с проблемами компании GTR, вызванными её очень разнородным подвижным составом. Подвижной состав GTR является основой железнодорожного транспорта на юго-востоке Англии, при этом большая часть составов ежедневно работает на железных дорогах с третьим контактным рельсом.

Железнодорожный рынок сталкивается с новыми важными проблемами, в решении которых SKF готова оказать поддержку
Даниэль Сантомассимо, инженер по эксплуатации SKF

Питер Купер, инженер по подвижному составу в GTR, объясняет: «Наша компания уже много лет использует специальные устройства контроля подшипников для сокращения числа их отказов. Тем не менее, произошёл ряд критических событий, в результате которых один из вагонов был выведен из эксплуатации для ремонта на несколько месяцев».

К счастью, в 2017 году в компании GTR проходили первые этапы эксплуатационных испытаний датчиков SKF Insight. Даниэль Сантомассимо, инженер по эксплуатации SKF, который работал в тесном сотрудничестве с GTR над установкой системы мониторинга состояния, говорит: «Компания GTR хорошо известна в Великобритании как дальновидный железнодорожный оператор, который стремится инвестировать в технологии, способные максимально улучшить эффективность и надёжность подвижного состава».

Колёсная пара снята для замены повреждённого подшипника, обнаруженного датчиком Insight Rail

Преодоление трудностей, связанных с третьим рельсом

Установка системы SKF Insight Rail на поезда компании GTR была особенно сложной задачей, поскольку в лондонской наземной железнодорожной сети используется третий контактный рельс для подачи электроэнергии. Это создаёт агрессивную электромагнитную среду, в которой вынуждены работать датчики, используемые в системе. Обе компании работали в тесном сотрудничестве над успешным рабочим решением.

Иван Рошфор вспоминает: «Мы не ожидали, что третий рельс настолько повлияет на работу наших датчиков. Связанное с ним магнитное поле приводило в действие переключатели магнитной активации датчиков. Поскольку датчик питается от батареи, количество попыток связи с сервером намеренно сведено к минимуму. Однако эти магнитные помехи заставляли датчики постоянно обращаться к серверу, тем самым разряжая их батареи. За короткое время из строя вышли все 32 датчика. Это была катастрофа».

Тем не менее, SKF упорно трудилась над решением этих задач и не скрывала проблемы, с которой столкнулась. Ранее обе компании несколько лет вместе работали над монтажом и демонтажом подшипников и к этому времени выстроили хорошие отношения. Решение было быстро найдено, магнитная активация была заменена активацией с помощью коммуникации ближнего поля (технология беспроводной связи малого радиуса действия). Рошфор поясняет: «Это очень похоже на бесконтактный механизм, используемый для платежей кредитными картами. Все датчики были заменены всего за шесть недель, и испытания возобновились». После успешного завершения испытаний началась установка датчиков на весь подвижной состав. В общей сложности было установлено более 1000 датчиков.

Операторы используют приложение на своих планшетах iPad для подключения конкретных датчиков к месту монтажа

Пожиная плоды

Питер Купер отмечает: «Преимущество состоит ещё и в том, что эти датчики можно использовать в сочетании с устройством контроля подшипников. После анализа режимов работы, во время которых происходили отказы, мы установили датчики в наиболее ответственных узлах подвижного состава. Их установка и ввод в эксплуатацию происходят легко и быстро. В подвижном составе компании GTR насчитывается 2768 колёсных пар, поэтому установка датчиков должна быть простой. Как только устройство контроля распознаёт подшипник как неисправный, мы устанавливаем датчики SKF Insight именно на эту тележку, и это даёт нам определённую уверенность в том, что мы сможем продолжать использовать этот вагон. Как только SKF определит, какая из четырёх колёсных пар неисправна, мы сможем заблаговременно доставить вагон в ремонтный цех без ущерба для эксплуатационной готовности подвижного состава».

Даниэль Сантомассимо указывает и на другие преимущества внедрения мониторинга состояния, включая возможность понимания типов дефектов подшипников. «Когда ясно, в каких режимах происходят отказы, можно разработать конструктивные изменения, чтобы повысить надёжность колёсной пары, — говорит он. — Прохождение электрического тока — один из основных наблюдаемых дефектов и хорошо известное в отрасли явление».

В краткосрочной перспективе экономия в основном будет достигаться за счёт оптимизации заказов на материалы и сокращения внепланового техобслуживания. В долгосрочной перспективе клиент сможет внедрить программу техобслуживания по фактическому состоянию, чтобы сократить эксплуатационные расходы подвижного состава. Однако, говорит Сантомассимо, «важнейшая часть экономии, на мой взгляд, — это возможность постоянного мониторинга ключевого актива подвижного состава, позволяющая исключить внеплановые простои и повысить эксплуатационную готовность поездов».

Технология SKF Insight Rail для железнодорожного транспорта

SKF Insight Rail представляет собой беспроводную систему мониторинга состояния с автономным питанием для тележек пассажирских поездов. Она подключается к службе удалённого анализа для выявления дефектов подшипников.

Датчики, измеряющие температуру и вибрацию, можно установить на переднюю крышку буксы менее чем за минуту. Нужно лишь извлечь один из болтов крепления передней крышки буксы и прикрепить датчик SKF Insight с помощью болта, который длиннее стандартного на 20 мм. Датчик представляет собой независимо работающий отдельный компонент. Таким образом, никакое другое оборудование или принадлежности не требуются. Датчик передаёт данные в облачный сервис SKF с помощью мобильной телефонии.

Измеряются как параметры вибрации, так и температуры. Вибрация — ключевой параметр, который необходимо измерять для раннего обнаружения повреждений подшипников. Данные, передаваемые датчиками, автоматически проверяются на наличие признаков повреждения подшипников. Специалист по анализу вибраций проверяет данные, чтобы подтвердить обнаружение повреждения, и если симптомы повреждения присутствуют, передаёт клиенту отчёт с результатами диагностики и рекомендуемыми действиями.

Продукт был запущен в производство в конце 2017 года после тщательного тестирования с клиентами в Швеции, Испании, Италии и России. В настоящее время он используется в более чем 25 странах на трёх континентах и установлен на поездах 28 различных классов.

Информационная панель предоставляет операторам простой и быстрый доступ к данным

Будущее

Компания GTR изучает возможность установки SKF Insight на другой парк подвижного состава. «Железные дороги с третьим контактным рельсом создают тяжёлые условия для работы подшипников, — говорит Питер Купер. — Я считаю, что нашей отрасли нужно не только научиться лучше контролировать состояние подшипников, чтобы мы могли выявлять их неисправности до серьёзного отказа, но и использовать решения для увеличения срока их службы».

Сантомассимо добавляет, что в связи с пандемией COVID-19 в Великобритании усилилось давление на операторов, которые должны предоставлять надёжные, своевременные и экономически эффективные услуги для всех своих парков подвижного состава. «Железнодорожный рынок сталкивается с новыми важными проблемами, в решении которых SKF готова оказать поддержку», — говорит он.