悉尼是澳大利亚最大的城市，也是该国发展最快的城区之一。悉尼铁路客运网运营总里程达800公里，对于满足该城市500万人口的交通需求至关重要。该客运网由政府机构悉尼城市铁路（Sydney Trains）运营，八条核心线路每年运送旅客近4亿人次。

悉尼客运列车大部分车辆的维修工作由唐纳轨交工程公司承担，该公司隶属于拥有150年历史的唐纳集团，在悉尼市中心设有规模庞大的奥本维修中心，该中心负责维修悉尼城市铁路所拥有的Waratah A型列车以及其他设施的列车组。

唐纳公司高级机械工程师Frank Lukacevic解释道：“从车轮、轴箱、牵引电机和转向架，到车厢内外设施、车门和车顶受电弓等，列车的各个部件都由我们负责维修。”

基于运行时间和距离的维修

与全球大多数铁路运营商一样，唐纳公司以往也根据运行时间和距离删除来制定维修计划。列车部件一旦临近原配套厂建议的使用寿命，就会立即更换。然而，随着客运量增加，唐纳公司及其铁路运营商都在寻找延长列车的正常运行时间，提高利用率的方法。

考虑到这一点，由Lukacevic和唐纳公司资产战略经理Christian Douglas来负责寻找新的途径来减少停机时间，并且安全地延长部件使用寿命。二人对状态监测系统的潜在优势尤其感兴趣，他们想知道对部件的实时监测能否有助于减少过早更换部件的情况，同时安全地节省成本并降低维修需求。

试用状态监测系统

2020年，SKF联系了唐纳公司，为其介绍了两种已在其他地方成功应用的铁路状态监测系统。唐纳公司毫不意外地表现出了浓厚的兴趣，并且同意试用这种技术。

SKF铁路业务拓展经理Lokesh Jain介绍道，其中一种系统是SKF Insight Rail，它是一种无线自供电状态监测系统，用于监测客运列车转向架上轴箱轴承的状态。该系统安装在轴箱上，会收集振动和温度数据，并通过蜂窝数据网络向用户界面发送更新的信息。

另一种系统SKF IMx Rail则是一种更复杂的多通道状态监测系统，可用于监测轮对轴承、车轮、齿轮箱和牵引电机等多种列车部件。该系统会将数据持续上传至SKF云端，并由远程诊断中心进行分析。客户会收到诊断团队发出的提醒通知，并且还能通过使用方便的用户界面查看关键数据。

试用阶段，悉尼Waratah A型列车的两个转向架上安装了IMx Rail系统。该系统不仅提供8个轴承的数据，还收集并传输有关两个牵引电机和齿轮箱状态的综合信息。SKF Insight Rail系统相对简单，一列八节车厢列车的转向架两侧轴箱上安装了64个Insight Rail传感器，以监测64个轮对轴承。另外，一列单独的四节车厢列车上安装了32个Insight Rail传感器，用于监测轮对轴承。

Douglas解释道，唐纳公司希望利用这两种系统分别实现不同的目标：他和Lukacevic一方面想评估Insight是否适用于整个车队的状态监测系统，另一方面希望利用IMx Rail来收集有关转向架部件的基准数据，用于与合作伙伴共同开展研究。从长远来看，这些数据或将成为在整个车队推广状态监测系统的依据。

数据的宝贵价值

经过一年多的试用，两种状态监测系统取得了令人振奋的成果。

IMx系统所提供的数据质量给唐纳公司团队留下了尤为深刻的印象，大大拓宽了他们对部件老化和性能衰退的认识。

“此前，我们已安装删除有轨旁声学诊断系统来监测轮对轴承，但对牵引电机和齿轮箱的情况一无所知。”Lukacevic说道，“有了IMx Rail系统，我们得以改变这一状况，并发现了齿轮箱存在的一些齿轮啮合故障。如今，我们能够监测齿轮箱随着时间的推移而发生的变化。如果我们知道齿轮箱的失效过程非常缓慢，那么我们或许就能自信地让它继续运行一段时间，而不用着急采取处理措施。”

轮轨冲击检测

除了质量极高的数据和分析外，IMx Rail系统还为唐纳公司提供了冲击检测能力。由于持续采集和传输数据，该系统能够发现轮轨存在损伤的位置。

Douglas说道：“列车所到之处，我们都可以绘制行驶网络图，并找出存在异常振动的位置，这是我们过去无法做到的。接着，我们便能联系铁路运营商，告知我们发现的情况。这种增值服务有助于加强我们与运营商之间的合作关系。”

此前，我们对牵引电机和齿轮箱的情况一无所知。
唐纳公司高级机械工程师Frank Lukacevic

使Insight系统在悉尼铁路网中充分发挥作用的过程并非一帆风顺，在初始阶段便遇到了挑战。唐纳公司团队解释说，由于一些站点之间距离较短，当前配置下的系统缺少足够的时间来捕获和发送有价值的数据。为应对这一特殊挑战，唐纳公司团队采用了一种增强配置，但这一解决方案会导致电池寿命缩短。

SKF仔细了解了唐纳公司面对的挑战，继续与唐纳公司的工程师密切合作，根据具体需求对系统进行了调整。

早期故障检测

尽管初期遇到了挑战，但状态监测系统在试用后还是取得了显著的成效。例如，Insight成功检测到一个轮对轴承故障，比轨旁传感器检测到同一故障提早了近两周时间。

Lukacevic表示，这样的早期预警今后有望成为一个强大的工具。“若能提前发现问题，我们便有更多的时间来规划维修工作，避免维修工作影响其他活动或导致列车组停车而中断客运服务。”

目前，唐纳公司还在继续试用这两种系统，并与SKF保持着密切协作。

前景光明

虽然状态监测系统在唐纳公司的应用还处于初期阶段，但Lukacevic和Douglas都认为状态监测是客运列车维修的未来趋势。

“状态监测系统在效率和竞争力方面都有优势，可谓是大势所趋。”Douglas说道，“如果不需要频繁更换零部件，就能节约资源和电能，还能节省成本和时间。”

SKF昆士兰州、新南威尔士州和新西兰铁路业务经理Nigel Herbert表示，唐纳公司对状态监测系统应用潜力的研究值得称赞。

“全球铁路行业对于采用新技术往往很谨慎，但事实证明，SKF Insight和IMx Rail等系统能大幅提高效率，降低铁路列车的维修成本。”Herbert说道，“唐纳公司正在澳大利亚率先应用状态监测技术，我们相信这项技术将为他们带来许多好处。”