Мегаполис Нинбо, расположенный в провинции Чжэцзян на восточном побережье Китая, имеет историю в более чем восемь тысяч лет и считается одним из старейших городов страны. Отличительными чертами Нинбо всегда были транспорт и торговля. Именно здесь две тысячи лет назад заканчивался Шелковый путь, а порт Нинбо был одним из центров морской торговли более тысячелетия. Он по-прежнему остается одним из наиболее загруженных в мире. Сегодня в городской агломерации проживает более двух миллионов человек, а с учетом пригородов и городов-спутников — более семи миллионов.

Нелегко обеспечить беспроблемное передвижение всех этих людей. И местные власти в Нинбо поистине пишут новую главу в транспортной истории города: они строят основную сеть скоростного транспорта, которая свяжет Нинбо и соседние регионы железнодорожными линиями протяженностью более двухсот километров. Работа над этим проектом началась в 2009 году, а в 2014 году было открыто пассажирское сообщение. Уже работают пять из запланированных восьми линий, строительство остальной сети будет завершено в 2026 году.

Усовершенствования в пути

Хотя рельсовая транспортная система в Нинбо — одна из новейших в мире, срок коммерческого использования двухсот поездов, следующих по 46-километровой линии-1, уже приближается к десяти годам. Работающие в Ningbo Rail Transit Co. ремонтные бригады реализуют серию проектов, цель которых заключается в улучшении долгосрочной надежности и экономичности транспортного парка.

Одна из основных проблем, связанных с надежностью рельсового транспорта, — эксплуатационный ресурс подшипников, которые используются в тележках, тяговых двигателях и редукторах. Устранение эксплуатационных неисправностей подшипников может быть сложным и дорогостоящим процессом, поэтому обычно подшипники заменяют в соответствии со строгим графиком. В случае поездов в Нинбо замена изначально планировалась после пробега в восемьсот тысяч километров.

Чтобы улучшить эффективность работы системы, в компании Ningbo Rail Transit решили выяснить, можно ли увеличить интервал замены подшипников до миллиона километров пробега. Если это возможно без роста числа отказов подшипников, можно значительно сократить расходы на обслуживание и запчасти и одновременно повысить доступность транспортного парка.

Компания Ningbo Rail Transit обратилась к нескольким поставщикам подшипников с вопросом о возможности поставок оборудования, способного проработать миллион километров без капитального ремонта. Только SKF смогла предложить решение и выполнить его анализ вместе с клиентом.

Предложение SKF было основано на системном подходе к надежности подшипников. Оно включало изменение технических характеристик, например переход на гибридные подшипники с керамическими элементами качения в редукторах поездов. В SKF также предложили изменить смазку для подшипников. Наконец, впервые в мире в сфере железнодорожного транспорта SKF предложила использовать новую технологию.

Беспроводное подключение

Новая технология Insight Metro — это полностью беспроводная портативная система мониторинга состояния, предназначенная для выборочного использования с подшипниками, у которых завершается запланированный срок службы.

Датчики, входящие в систему Insight Metro, измеряют частоту вращения, температуру и уровень вибрации подшипников. Полученные данные предварительно обрабатываются компьютером устройства и по мобильной сети данных (4G) передаются на сервер, где для выявления ранних признаков потенциальных проблем применяются усовершенствованные алгоритмы и экспертная оценка специалистов. Мониторинг состояния представляет собой хорошо зарекомендовавший себя подход, который широко используется в сфере рельсового транспорта во всем мире. Для выявления проблем на проходящих поездах операторы применяют датчики шума и температуры. В некоторых современных поездах используются стационарно установленные датчики и системы сбора данных для непрерывного мониторинга критически важного оборудования.

Однако каждый из этих подходов обладает своими недостатками. К примеру, недорогое путевое оборудование способно контролировать неограниченное количество подвижных составов, но его чувствительность недостаточна для раннего диагностирования проблем. И наоборот, проводные бортовые системы мониторинга состояния могут собирать большой объем данных, но для них требуется установка дополнительного оборудования на каждом подвижном составе, а также серьезные ресурсы для анализа данных.

Решение Insight Metro, полностью разработанное в Китае, представляет собой нечто среднее между этими подходами. Оно обладает необходимой чувствительностью и широкими возможностями сбора данных, которые отличают современные бортовые системы мониторинга состояния. Вместе с тем это компактное, легкое и простое в установке решение предоставляет клиентам экономичный способ контроля специальных подшипников.

Внутренние элементы питания позволяют системе работать шесть месяцев. Установленные модули Insight Metro вместе с другими данными передают информацию о состоянии своих элементов питания, предоставляя возможность планировать их своевременную подзарядку. Беспроводная зарядка позволяет подзаряжать модули на месте — эту простую операцию можно выполнять ночью, пока поезда находятся в депо.

Миллион километров пути

С августа 2022 г. компания Ningbo Rail Transit установила 96 модулей Insight Metro в подвижных составах линии-1. Модули установлены на подшипниках с завершающимся сроком службы, что позволяет компании SKF и ее клиентам собирать данные об эксплуатационных характеристиках подшипников и своевременно выявлять проблемы.

«Система запрограммирована на сбор данных для анализа восемь раз в день, — поясняет Хауэр Фан, Руководитель цифровых проектов в SKF. — Для определения правильного момента сбора данных модули Insight Metro используют данные о частоте вращения и вибрации во время движения поезда с установившейся скоростью».

Система Insight Metro для периодического анализа собирает примерно 100 Мбайт данных, затем передает их на сервер по сети 4G. При внезапном превышении пороговых значений температуры и вибрации модули также могут передавать аварийные сигналы.

«В дистанционном диагностическом центре мы оцениваем данные с каждого модуля с использованием комбинации автоматических алгоритмов и анализа, выполняемого экспертами по мониторингу состояния, — говорит Фан. — В большинстве случаев клиенты получают ежемесячный отчет о состоянии подшипников. Однако при выявлении признаков серьезных проблем мы сразу уведомляем об этом клиентов и рекомендуем как можно быстрее снять подшипник для проверки». Команды технического обслуживания Ningbo Transit также могут получить доступ к данным о работе подшипников напрямую через онлайн-портал.

За первые шесть месяцев работы система правильно идентифицировала проблемы с двумя подшипниками. Инженеры по обслуживанию Ningbo Transit своевременно заменили эти подшипники с минимальным нарушением графиков движения поездов. «Применение системы Insight Metro на уровне транспортной сети также помогает нам оптимизировать процесс контроля состояния, — объясняет Фан. — Например, нам удалось увеличить интервалы подзарядки элементов питания. Вместе с клиентами мы тестируем новые протоколы с большими ежедневными интервалами сбора данных, что позволяет модулям мониторинга дольше работать между зарядками».