Инженерные компетенции
Решения SKF для мониторинга железнодорожных путей

Решения SKF для мониторинга
ж/д путей

В новой технологии, разработанной компанией SKF, используется та же бортовая система IMx, которая применяется для мониторинга узлов вращения тележек. Она используется для контроля состояния путей и быстрого выявления проблем, а также позволяет железнодорожным компаниям оптимизировать планирование и выполнение работ по техобслуживанию путей.

Related Articles

Рост населения в мегаполисах наряду с такими факторами, как загрязнение воздуха и движение транспортных средств, работающих на ископаемом топливе, вынуждают людей всё больше полагаться на общественный транспорт. В ряде городов мира спрос на метро и пригородные поезда в последние годы превысил показатели предварительных расчётов. Как следствие, в повседневной работе железнодорожные компании постоянно испытывают давление, вызванное необходимостью повысить качество и доступность услуг, сохранив контроль над рисками и затратами.

Стратегия, применяемая железнодорожными компаниями для проведения техобслуживания инфраструктуры, играет важную роль в предотвращении перебоев железнодорожного сообщения и нарушений расписания движения, поскольку пассажиры и перевозчики всё реже готовы мириться с ними. Мероприятия по техобслуживанию и обновлению путей обычно основаны на осмотрах и плановом техобслуживании для поддержания путей в исправном состоянии. Этот подход является общепринятым, но довольно дорогостоящим. Железнодорожные инспекторы могут обходить пути только в отсутствие движения поездов, а специальные транспортные средства для обследования путей стоят дорого и обычно движутся медленно, поэтому обновление информации о состоянии путей также происходит медленно.

Чтобы исправить эту ситуацию, SKF разработала технологию с применением своих комплексных решений и ноу-хау для анализа вибрации. Операторы получают инструменты для мониторинга состояния путей во время штатной эксплуатации подвижного состава. В последние годы SKF занимается исследованием этой технологии. Эксплуатационные проверочные испытания были проведены специально для компании Transports Metropolitans de Barcelona (TMB) в Испании, а также для других метрополитенов по всему миру. В этой технологии используются датчики, установленные на борту стандартных поездов для контроля вибрации, создаваемой при движении поезда по рельсам. Это позволяет операторам не только выявлять дефекты пути, но и прогнозировать будущие потребности в техобслуживании и его цели, чтобы поддерживать качество рельсового пути.

IMx-Rail поставляется как специальный комплект, который легко устанавливается на раме тележки.
IMx-Rail поставляется как специальный комплект, который легко устанавливается на раме тележки.

Эта технология SKF имеет и другие преимущества. Обеспечивая исправное состояние пути, а также снижая уровень шума во время движения поезда, можно повысить комфорт пассажиров и общее качество обслуживания. Кроме того, существует взаимосвязь между состоянием путей и сроком службы колёс и подшипников, которая заключается в том, что удары, испытываемые колёсами при прохождении дефектов пути, передаются непосредственно на буксовые подшипники. Контролируя и поддерживая рельсовые пути в надлежащем состоянии, операторы также могут продлить срок службы колёс и подшипников, при этом обеспечивая более плавное движение поездов.

Время — это ценный ресурс, поэтому для мониторинга путей поезд (рис. 1б) можно быстро и легко оснастить новой системой IMx-Rail (рис. 1а), недавно выпущенной SKF. IMx-Rail — это новейший представитель широко известного семейства решений SKF IMx для мониторинга состояния. Это автономное решение, включающее в себя датчики и электронику для обработки и передачи данных при коммерческой эксплуатации, можно интегрировать в ИТ-системы железнодорожных компаний. Оно подходит для монтажа внутри вагона или снаружи на тележке. И хотя его предшественники изначально были предназначены для мониторинга компонентов подвижного состава (колёс, буксовых подшипников, редукторов и тяговых электродвигателей), IMx-Rail, в дополнение к вышеперечисленным функциям, может отслеживать состояние путей. Успешность IMx-Rail объясняется простотой интеграции в эксплуатируемые поезда, а также надёжностью и лёгкостью адаптации под рабочие процессы клиентов.

Установка IMx-Rail на раме тележки.
Установка IMx-Rail на раме тележки.

Для контроля состояния пути на всей линии метро требуется только одно устройство IMx-Rail и два датчика вибрации для измерения и регистрации данных. После этого данные обрабатываются и передаются по беспроводной связи на сервер сбора данных соответствующей службы, где на основании отклонений принимаются решения о проведении техобслуживания.

После получения данных на сервере программное обеспечение SKF @ptitude Observer выполняет дальнейшую обработку информации и соотносит результаты измерения вибрации с конкретной точкой пути, в которой они были получены. Алгоритмы, используемые для определения места измерений, являются технологией SKF (патент находится на рассмотрении), которая не требует подключения к бортовой системе поезда для получения входных данных. Это не только обеспечивает быструю установку, но и предотвращает риск вмешательства в системы, которые критически важны для безопасности поезда. Программное обеспечение определяет места дефектов пути в соответствии с системой определения местоположения, используемой оператором (пикет или километровый столб), и работает с высокой точностью при обслуживании железнодорожных туннелей.

На удобной рабочей панели отображается линия метро, чтобы пользователи могли понять состояние железнодорожного пути между станциями.
На удобной рабочей панели отображается линия метро, чтобы пользователи могли понять состояние железнодорожного пути между станциями.

SKF @ptitude Observer оснащается несколькими специализированными средствами для отображения обрабатываемой информации, чтобы пользователь получал максимум полезных сведений. Когда начинается анализ, в таблице (рис. 2) отображается сводная информация о состоянии линий, что позволяет проверить участки путей, на которых были записаны данные. Цвет участка описывает сводное состояние путей в соответствии с заранее установленными пороговыми значениями. Это позволяет пользователю быстро определить участки пути, которые находятся в худшем состоянии и требуют приоритетного техобслуживания.

Если пользователь хочет изучить один из участков пути, программа показывает детальный график разброса данных для этого участка, на котором подробно описано состояние пути (рис. 3). С помощью этого графика пользователь может сравнить амплитуду вибрации на различных участках пути. Программное обеспечение также предоставляет такую ценную информацию, как время получения данных и точную скорость на всём участке.

Скорость движения поездов и оценку состояния пути можно визуализировать для каждого рейса между станциями.
Скорость движения поездов и оценку состояния пути можно визуализировать для каждого рейса между станциями.

При нажатии на необходимую область графика программа показывает пузырьковую диаграмму, на которой представлен временной коэффициент для данного участка пути (рис. 4). На этой диаграмме каждый ряд пузырьков представляет собой один рейс поезда. Размер и цвет пузырьков обозначают амплитуду измеренных значений вибрации. С помощью этой диаграммы пользователь может не только сравнить амплитуду вибрации во время различных рейсов поезда, но и проследить за развитием дефекта с течением времени.

Пузырьковая диаграмма позволяет пользователям следить за изменением состояния пути с течением времени для каждого рейса.
Пузырьковая диаграмма позволяет пользователям следить за изменением состояния пути с течением времени для каждого рейса.

Когда пользователь выбирает один из пузырьков, программное обеспечение выводит на экран форму сигнала и спектры, связанные с этим значением (рис. 5). Анализируя эти диаграммы, можно установить, является ли дефект пути локализованным или наблюдается на протяжённом участке.

Рис. 5: Форма сигнала и спектры результатов измерения позволяют пользователям количественно определить протяжённость дефекта по путям.
Рис. 5: Форма сигнала и спектры результатов измерения позволяют пользователям количественно определить протяжённость дефекта по путям.

Кроме того, сравнивая измерения, проведённые для одного и того же участка пути во время разных рейсов поезда, можно проверить достоверность анализа (рис. 6), что позволит избежать ошибок в определении дефектов. Аналогичные вибрационные характеристики, наблюдаемые при различных измерениях для одной и той же части пути, означают, что зарегистрированная вибрация была фактически вызвана состоянием рельса или взаимодействием между рельсом и колесом, а не другими случайными или внешними источниками, такими как удар летящего балласта о раму тележки.

После того, как аналитик обнаружит дефект пути, можно использовать специальные инструменты в @ptitude Observer, чтобы создать отчёт об отклонении. Это отклонение содержит всю информацию, связанную с дефектом пути.

Высокая воспроизводимость сигнала в одной и той же части пути на разных рейсах обеспечивает достоверность измерений.
Высокая воспроизводимость сигнала в одной и той же части пути на разных рейсах обеспечивает достоверность измерений.

SKF @ptitude Observer имеет удобный интерфейс, который оператор может использовать для создания отчётов. Этот пользовательский интерфейс (ПИ) отличается простотой и не требует каких-либо технических знаний. Он содержит окна, где информация представлена в виде общей сводки, а также инструменты и окна, дающие пользователю возможность при желании изучить данные более детально. Интерфейс также содержит инструменты, позволяющие легко обновить диаграммы и панели после ремонта дефекта пути.

Первое окно, которое пользователь видит в интерфейсе, представляет собой географическую карту с указанием состояния линий (рис. 7). Карта имеет несколько уровней детализации. На самом высоком уровне можно увидеть каждый участок пути между двумя станциями в виде двух прямых линий. Цвет линий обозначает общее состояние этого участка пути для каждой конкретной границы. На этом уровне детализации на карте также отображаются примечания с указанием количества отклонений для каждого участка пути.

Интуитивно понятная визуализация всей линии метро, отражающая состояние участка пути между станциями.
Интуитивно понятная визуализация всей линии метро, отражающая состояние участка пути между станциями.

Оператору доступна вся информация по отклонениям. Например, к ней относятся последовательность пикетов или километровых столбов, где наблюдалось отклонение, дата его возникновения, степень серьёзности, сторона пути и т. д. (рис. 8).

Приложение с интуитивно понятным пользовательским интерфейсом, уведомляющее пользователя об отклонениях и предлагающее необходимые дальнейшие действия.
Приложение с интуитивно понятным пользовательским интерфейсом, уведомляющее пользователя об отклонениях и предлагающее необходимые дальнейшие действия.

В процессе составления отчёта аналитик может прикрепить к отклонению диаграммы, используемые для обнаружения дефекта пути (рис. 9). Оператор может просмотреть эти диаграммы в пользовательском интерфейсе, чтобы провести анализ и выявить причину дефектов.

Доступ к данному интерфейсу можно получить по локальной сети или даже через Интернет, что обеспечивает большую гибкость, поскольку пользователи могут просматривать отчёты дистанционно.

Графические данные, которые приводят к составлению отчёта об отклонении, доступны в пользовательском интерфейсе.
Графические данные, которые приводят к составлению отчёта об отклонении, доступны в пользовательском интерфейсе.

Разработанное программное обеспечение включает в себя множество полезных функций, благодаря которым такие железнодорожные компании, как Metro Barcelona, получают новейшие технологии для техобслуживания железнодорожной инфраструктуры. «Мы всегда ищем лучшие способы обеспечить безопасность, надёжность и экономичность нашей железнодорожной сети, — рассказывает Фернандо Вакеро Гранадос, инженер по подвижному составу TMB. — Такие технологии, как система мониторинга железнодорожных путей SKF, помогут быстрее выявлять проблемы и более эффективно осуществлять контроль и техобслуживание».

Благодаря контролю путей с помощью системы мониторинга путей SKF операторы могут более эффективно расставлять приоритеты для техобслуживания путей и быть уверенными в том, что состояние путей не нарушает комфорт пассажиров и не снижает срок службы колёс и подшипников.

Обратиться в отдел сбыта

evolution@skf.com

Резюме
Поскольку общественный транспорт приобретает всё большее значение для городов по всему миру, поддержание железнодорожных путей в хорошем состоянии имеет решающее значение. Исправное состояние путей повышает комфорт пассажиров и продлевает срок службы колёс и подшипников. SKF разработала технологию мониторинга состояния путей с помощью анализа вибраций.

@ptitude — зарегистрированный товарный знак SKF Group