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状态监测系统为地铁安全运行保驾护航

广州地铁是世界上最繁忙的地铁网络之一。目前,广州地铁公司的地铁轴承正从计划性维护模式向状态监测系统模式转变,采用状态监测系统可帮助该公司节约大量成本。

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广州是中国南方的一座繁华大都市,既有古老庄严的寺庙,也有富丽堂皇的摩天大楼。广州是中国最大的城市之一,拥有约1,400万人口。历史上,广州被西方人称为“Canton”,是1949年新中国成立后第一个与外国通商的城市。

在过去的二十年里,中国在快速的现代化进程中,加大了对基础设施的投资。广州地铁是继北京地铁、天津地铁、上海地铁之后在中国大陆投入运营的第四大地铁系统。广州第一条地铁线路于 1993 年开工建设,并于 1997 年开通运营,当时共设5个车站。

广州是中国最大的城市之一,拥有约1,400万人口。

日客流量可达800万到1,200万人次

如今,广州地铁运营的线路有15条,全长589公里,是世界上最繁忙的地铁系统之一。根据运营里程排名,它是中国第三大地铁系统,仅次于北京和上海的地铁系统,日客流量可达800万到1,200万人次。此外,广州地铁的运营安全表现和列车准点率也都名列前茅。

轴承维护是地铁列车转向架大修的关键步骤,也是确保列车安全的最重要因素之一。

广州地铁技术主管赵伟龙

广州地铁技术主管赵伟龙负责广州地铁3号线的转向架大修工作,包括列车状况的评估、维护周期的优化以及维护计划的制定等。

“SKF在轴承领域享誉盛名,我们很早便开始使用SKF的轴承了。”赵伟龙说道。

他解释道:“地铁列车转向架大修是一项技术性工作,需要对运营年限达5年到10年或运行公里数达60万到120万公里的列车转向架进行全方位、深入地拆解维修,以恢复列车的整体性能,从而达到运营标准。”

“轴承维护是地铁列车转向架大修的关键步骤,也是确保列车安全的最重要因素之一。”他补充道。

地铁列车转向架大修就是对列车进行全方位深入地拆解维修。

过去采用计划性维护模式

往年,广州地铁公司对这些轴承的维护工作采用计划性维护模式,即在列车运行一定公里数后更换或修复轴承。然而,随着地铁线路的不断增加,该公司为执行这种维护模式面临着材料成本和人工成本不断上升的问题。

“我们面临的一大问题是,如果地铁车轮磨损严重,我们则需要更换轮对。但车轮在轴承内侧,拆车轮前必须先拆下轴承。因此,即使轴承仍在其使用寿命周期内,拆下来的轴承也需更换或修复,这大大增加了我们的维护成本。”赵伟龙说道。

新的状态监测系统提高轴承的使用寿命

广州地铁技术主管赵伟龙

随后,SKF于2018年向广州地铁推出了自己的旋转设备长效运转服务(REP)解决方案和在线状态监测系统模式。

此前, SKF并不参与轴承的售后维护工作。但现在采用新的服务模式后,SKF成为客户维护工作中的重要角色,可以确保客户的设备正常运行,避免计划外停机。

通过使用状态监测系统,SKF可识别客户设备的某个零部件是否有故障,并可以预测其故障发生的时间。

“列车的维护成本极高,我们需要进一步节约成本,而延长轴承的维护间隔时间和使用寿命将有助于我们实现成本节约目标。”赵伟龙说道。

目前,轴箱轴承、车轮和齿轮箱轴承的维护间隔时间各不相同。每次更换车轮和齿轮箱轴承都需要拆卸轴箱轴承,而轴箱轴承通常与车轮轴承和齿轮箱轴承的维护周期不同,这就造成了轴箱轴承的重复拆装和修复。

SKF现正致力于延长牵引电机轴承和齿轮箱轴承的维护间隔时间,以便能同时对所有三种类型的轴承进行修复和更换,这将显著地节约人工成本和材料成本。

IMx-Rail系统提供实时数据

通过使用SKF名为IMx-Rail的状态监测系统,客户将获得更多实时数据,并可以更加准确地判断何时需要对轴承进行修复或更换,而不是仅依赖每个轴承行驶的公里数。

“一方面,采用SKF的状态监测系统提高了列车的安全性。该系统有助于监测每个轴承的运行状态,以便在轴承出现故障或失效时及时发现并维修。另一方面,当轴承的维护间隔时间延长时,可极大地帮助我们节约成本。”赵伟龙总结道。

通过使用状态监测系统,SKF可识别客户设备的某个零部件是否有故障,并可以预测其故障发生的时间。

广州地铁的主要供应商

地铁列车的转向架包含构架、轮对、牵引电机和制动器等。轴箱是轮对的一部分,牵引电机通过齿轮箱连接到轮对上。

广州地铁列车组使用的60%左右的轴箱轴承都是由SKF提供的,数量可达10,000个。此外,SKF还提供了大量的齿轮箱轴承和牵引电机轴承。每年约有10%的轴承需要进行修复。

签订了两份合同

2018年,SKF与广州地铁签订合同,为客户提供新轴承的同时,还包括SKF的旋转设备长效运转服务(REP)解决方案。

随后,双方于2021年底签订了第二份合同,其中包括轴承修复的服务。SKF将为广州地铁在2022年至 2025年提供综合服务方案,通过采用SKF的IMx-Rail状态监测系统,将广州地铁目前的计划性维护模式转变为状态监测系统模式。

合同中还包括对服务绩效的监控,应当确保客户能够达到某些关键绩效指标(KPI)。 比如,轴承修复交货期由原来的45天缩短为25个工作日。

IMx Rail简介

王生伟,SKF铁路行业高级销售工程师

“为了明确如何实现客户目标,并使地铁车辆运行更加高效和可靠,必须清楚地了解客户所有的需求。”SKF铁路行业高级销售工程师王生伟解释道。

“为地铁应用选择状态监测系统颇具挑战性。与其他列车类型不同,该监测系统需要考虑速度波动对数据准确性产生的巨大影响。另外,选择合适的系统还要考虑地铁的运行环境。通常,地铁在地下运行或隧道内运行。因此,所选的系统需要能够记录和存储数据。”

“但密切的沟通和交流对于确定最佳解决方案尤为重要。广州地铁独具创新和探索的精神,正在与SKF开展紧密的合作,以获得满足其需求的监测系统。”王生伟补充道。

 

范雷雷,SKF铁路行业状态监测发展经理

“IMx Rail对不同的列车类型都具有很多优势,其中之一就是为了应对地铁应用的挑战。”SKF铁路行业状态监测发展经理范雷雷解释道。

“该系统具有记录和存储数据的能力,因此连接中断不再是问题。当连接恢复时,数据会自动同步到云端,因此不会丢失任何关键数据信息。”

“此外,我还想强调的是,该系统独具灵活性,可以监控列车上的不同旋转设备,并能轻松集成到客户现有的系统中。”

范雷雷补充道:“对于地铁应用场合,您需要随时了解设备状态,以便能够延长轴承维护周期,并优化运营成本,IMx Rail解决方案绝对是不二之选,正如我们所看到的广州地铁的案例。”