VYUŽITÍ DAT ZE SÍTĚ DIAGNOSTIKY ZÁVAD JEDOUCÍCH ŽELEZNIČNÍCH VOZIDEL

Transkript

1 VYUŽITÍ DAT ZE SÍTĚ DIAGNOSTIKY ZÁVAD JEDOUCÍCH ŽELEZNIČNÍCH VOZIDEL Ing. Ondřej Kovář STARMON s.r.o. Choceň 1. ÚVOD V uplynulých letech dochází k nárůstu počtu dopravců, kteří využívají železniční síť ČR. Rostoucí počet dopravců sebou nese i rostoucí potřebu neustálého zkvalitňování dopravy, a to jak osobní tak i nákladní dopravy, a to jde v konečném důsledku ruku v ruce i s potřebou zajištění kvalitní dopravní cesty a bezpečnosti na ní ze strany správce infrastruktury - SŽDC. Udržování dopravní cesty a zajištění bezpečnosti dopravy ovšem vyžaduje nemalé finanční prostředky, které je nutné na tyto účely každoročně vynakládat. Snahou správce infrastruktury je tyto náklady optimalizovat a efektivně využívat přidělené finanční prostředky. Jedním ze způsobů jak toho dosáhnout, je provozování kvalitního vozového parku dopravci z hlediska technického stavu podvozků. V roce 2008 vznikla koncepce vybudování stabilních technologických zařízení po celé železniční síti v České republice s cílem zajistit kontrolu technického stavu železničních vozidel za jízdy. Návrh této koncepce vycházel ze zkušeností na dříve provozovaných systémech s tím, že vybudování rozsáhlejší sítě lokalit tuto kontrolu zajistí a umožní detailnější rozbory výskytu i možného vývoje takových závad. Projekty Diagnostika jedoucích železničních vozidel (DJŽV) a Řídicí systém diagnostiky vozidel (ŘSDV) realizované v letech tuto koncepci pomohly naplnit. 2. SÍŤ LOKALIT Koncepce vybudování sítě diagnostických lokalit je zakotvena ve Směrnici SŽDC č. 36 z roku 2008 (novelizována v roce 2013). Směrnice navrhuje výstavbu diagnostických stanovišť pro detekci horkých ložisek (IHL), obručí (IHO) a nekorektnosti jízdy (INJ, dříve indikace plochých kol). Celkově bylo na základě této směrnice již nainstalováno 61 diagnostických stanovišť, přičemž poslední 4 jsou budovány v lokalitách kolem železničního uzlu Plzeň. V rámci novelizace směrnice došlo k rozšíření indikace nekorektnosti jízdy a osazení některých dalších traťových úseků. Důraz byl kladen na pokrytí tratí na příjezdech z okolních států. 3. DETEKOVANÉ ZÁVADY NA JEDOUCÍCH VOZIDLECH. 3.1 Indikace horkých ložisek Přehřáté ložisko představuje pro bezpečnost provozu nejrizikovější závadu. Důsledkem přehřátého ložiska může být dokonce i ukroucení čepu vozu, následné vykolejení a škody na infrastruktuře i vozidlech samotných mohou šplhat do milionů. Příčinami zadření ložisek může být více, např. použití nesprávného maziva. Pro detekci této závady je v podmínkách SŽDC nejvíce rozšířena technologie ASDEK/Phoenix. Pracuje na principu IR paprsků v 8 skupinách, které obsáhnou celý ložiskový domek všech typů vozidel. Rychlost vlaku max. 250 km/h Rozsah měření 0 C až 150 C 109

2 Obr. 1: Mapa lokalit indikátorů v systému ROSA-TDS. 3.2 Indikace horkých obručí Vysoká teplota obručí se vyskytuje v případech, kdy dojde z nějakého důvodu k zablokování brzdy v aktivní poloze. Tyto případy mohou vést do stavů, kdy dochází k majetkovým škodám na vozidlech (škody dopravce), jako například poškození samotné brzdy, obruče kola a ve výsledku poškození celého vozu nebo jeho nákladu po zahoření vozidla. Škody mohou vzniknout i třetím osobám, pokud je okolí tratě vystaveno létajícím jiskrám ze zadřené brzdy nebo pokud se požár z vozidla rozšíří. To jsou případy, kdy se už nejedná pouze o majetkové škody, ale jde už i o bezpečnost provozu. Princip měření je založen také na využití IR paprsků. Rychlost vlaku max. 250 km/h Rozsah měření 80 C až 500 C Obr. 2: Způsob měření teploty ložiskového domku a teploty obruče kola. 110

3 3.3 Indikace nekorektnosti jízdy Měření nekorektnosti jízdy je založeno na principu měření doby ztráty kontaktu kola s kolejnicí, způsobené odskoky kola od kolejnice. Ty způsobují dynamické rázy poškozující železniční svršek, stavby i samotné vozy. Jejich odhalování pomáhá chránit infrastrukturu před nežádoucím mechanickým působením vadného vozidla na jeho okolí. Rychlost vlaku max. 250 km/h Příčin odskoku kola od kolejnice je několik. 16 z nich je součástí Pokynu provozovatele dráhy k zajištění plynulé a bezpečné drážní dopravy č. 4/2017 a jsou uvedeny níže: Plocha na obvodu kola - plocha na kole vzniká smykem kola s kolejnicí spojeným s úběrem materiálu a vznikem (zvětšením) plošky. Nápeč - na jízdní ploše kola vzniká při intenzivním smyku kola s lokálním natavením materiálu a shrnutím za místo styku kola s kolejnicí, kde se navaří k základnímu materiálu kola. Projetý profil kola (změna profilu) - je změna profilu kola, způsobená provozem, opotřebením a vyválcováním materiálu, kde může dojít až ke vzniku falešného okolku. Ovalita kola - je změna poloměru kola v daném místě. V provozu často vzniká příčným pohybem kola vůči koleji. Excentricita kola - je nesouosost styčné kružnice kola vůči ose ložiska, což způsobuje kmitání. Různý průměr styčných kružnic kol nápravy - kola ujedou různou dráhu, vzpříčí se ve vedení a následně se snaží poskočením a skluzem kola chybu vyrovnat. Prohnutá osa nápravy - způsobí nevyváženost rotujících hmot s následným kmitáním. Dynamicky nevyvážené nápravy - způsobí kmitání rotujících hmot. Výdrolky na oběžné ploše kola - vznikají vytvrzením materiálu při jeho odvalování, jeho následné zkřehnutí se vznikem prasklin a posléze vydrolení materiálu. Polygonizace kol - je velký počet malých plošek, vzniklých účinkem ohřevu materiálu, jeho rekrystalizací, kdy materiál má snahu se vrátit v rámci paměťového efektu polotovaru po třískovém obrábění do původního tvaru. Špatné tlumení a vypružení vozu - může být příčinou příčného nebo podélného kmitání vozu, kdy může dosáhnout i vysokých amplitud a následně krátkou ztrátou kontaktu s kolejnicí. Příčné kmitání (sinusový pohyb) vozidla - je nedefinované chování vozu jedoucího po vlnovce spojené s velkými rázy okolků a kolejnice v příčném směru (nejčastěji vozidla na konci vlaku). Sypající se substrát (neutěsnění vozu před naložením) materiál, který se dostává na jízdní plochu a je drcen koly, kdy poškozuje kolejnici a kolo na jejich plochách (tvrdší substrát vytváří vrypy). Materiál izoluje elektrický kontakt s kolejnicí. Nevyváženost nákladu - jednostranné odlehčení nápravy s následnými odskoky. Znečištěná jízdní plocha kola - může vzniknout dlouhodobým odstavením vozidla se vznikem produktů koroze, která zůstane na jízdní ploše, nanesením znečišťujících látek a jejich zaválcováním do jízdní plochy, atd. Všechny tyto varianty je při záchytu vozidla a následném odstavení soupravy nutné prověřit, aby byla zjištěna přesná příčina. Rozsah i počet detekovaných odskoků je závislý na několika dalších faktorech, z nichž je třeba jmenovat především rychlost, zatížení soupravy, okolní teplota, stav pojížděné koleje. Dynamické projevy vozů při jízdě jsou tedy závislé na kombinaci všech těchto faktorů a mohou se měnit. 111

4 Obr. 3: Příklady nesprávného chování nápravy při jízdě změny úhlu. Obr. 4: Příklady nesprávného chování nápravy při jízdě posuny. Obr. 5: Kombinace změn úhlu a posunu nápravy sinusový pohyb vozidla při jízdě. Zařízení pro měření nekorektnosti jízdy poskytuje data o reálném chování vozidel na trati. Zařízení ASDEK (DJŽV) je schopno tyto projevy odhalit, nicméně je to pouze část cesty k dosažení cíle, kterým je snaha provozovat vozy v dobrém technickém stavu. Dalším, neméně důležitým krokem, je příčinu takového chování odhalit. Zde již musí přijít na řadu účinná spolupráce dopravce a správce infrastruktury. Jedině dopravce má informace o tom, co proběhlo po vyřazení vozidla ze soupravy, zda byl vůz odvezen do depa na kontrolu, co se kontrolovalo a jaké závady byly odhaleny. Je tedy nutné do procesu vyhodnocení závady na vozidle začlenit i zpětnou vazbu od dopravců. 4. Ř ÍDICÍ SYSTÉM DIAGNOSTIKY VOZIDEL (Ř SDV) ROSA-TDS Při navrhování a budování jednotlivých lokalit diagnostiky závad na jedoucích železničních vozidlech byl kladen velký důraz na co nejvyšší míru automatizace celého procesu. Jedním z dílčích kroků tohoto směřování bylo vybudování centrálního systému sběru dat z jednotlivých indikátorů (ŘSDV) s názvem ROSA-TDS. 112

5 4.1 Identifikace vozidel V počátečních etapách provozování indikátorů bylo nalezení vadné nápravy prováděno odečtem pořadí nápravy od začátku vlaku. Pro zajištění automatické identifikace vozidel byly v rámci ŘSDV implementovány vazby na provozní informační systémy SŽDC, které s potřebnými identifikačními daty pracují. Číslo vlaku představuje první stupeň identifikace. Bylo realizováno společně s instalací jednotlivých diagnostických lokalit prostřednictvím rozhraní se systémy GTN nebo GRADO. Při realizaci ŘSDV došlo i k napojení na systém ISOŘ, který kromě čísla vlaku poskytuje i informaci o čísle vozidla. Číslo vozidla zajištěno v projektu ŘSDV napojením na systém ISOŘ. Data o vozidlech, kterými ISOŘ disponuje, jsou využívána pro párování s naměřenými daty DJŽV. 4.2 Sledování vývoje závady V návaznosti na identifikaci vozidla systém ROSA-TDS umožňuje sledování vývoje závad na základě čísla vozidla. Uživateli tak nabízí komfortní možnost analýzy vývoje závady během průjezdu vozidla po železniční síti SŽDC. Systém umožňuje generování uživatelských reportů a grafů a jejich porovnávání napříč jednotlivými lokalitami. 4.3 Centrální dohled nad provozem přes indikátory Systém ROSA TDS umožňuje vytvoření statistik a sestav pro vyhodnocení uplynulého období z hlediska četnosti průjezdů, četnosti závad, a zatížení trati. Například součástí zařízení ASDEK jsou počítače náprav, které zajišťují pro celkovou funkci zařízení nezbytná data. Při průjezdu soupravy dojde k identifikaci jednotlivých náprav a jejich počet je pak možné využít v navázaných provozních informačních systémech pro kontrolu skutečné délky vlaku. Takto získaná data jsou následně využívána v ekonomické oblasti provozování dopravní cesty. 5. PŘ ÍPADY Z PRAXE V následujících odstavcích jsou uvedeny některé případy z roku 2017, u kterých se podařilo zjistit příčinu závady: 1) České Zlatníky - u jednoho vozu soupravy detekovány horké obruče. Při analýze se zjistilo, že po pravidelné kontrole vozů nebyl jeden vůz odbržděn. 2) Vojkovice Ve Vojkovicích byla detekována horká obruč i ložisko. K nárůstu teploty došlo již v Lanžhotě na indikátoru teploty obručí. Následně byla závada potvrzena ve Vojkovicích (došlo k nárůstu teploty) a vysoká teplota byla indikována i na ložisku. Při analýze bylo zjištěno, že při manipulaci se soupravou ve stanici nebyl odbržděn jeden vůz. 113

6 Obr. 6: Ukázka naměřených dat ve Vojkovicích z ) Bystřice detekována plocha na 6 nápravě. Detekce se opakovala v Jeseníku nad Odrou. Vůz byl poté vyřazen a převezen do depa. Při opravě bylo zjištěno velké množství ploch na jednom kole. 4) více lokalit opakované detekce na všech indikátorech. Bylo potvrzeno, že podvozky byly před koncem životního cyklu a byla v plánu jejich výměna. Obr. 7: Ukázka naměřených dat na více lokalitách průjezdy jednoho vlaku z ZÁVĚ R Masivní výstavbou zařízení pro diagnostiku závad na jedoucích železničních vozidlech od roku 2015 až do současnosti bylo dosaženo naplnění myšlenky Směrnice SŽDC č. 36. Železniční síť v ČR nyní disponuje technologií, které je schopna účinně odhalovat nebezpečné stavy na jedoucích vozidlech a ve výsledku tak napomáhat k udržování kvalitní úrovně technického stavu vozového parku na síti SŽDC. Důležitým aspektem pro budoucí 114

7 využití naměřených dat je také hustota diagnostických lokalit. Právě díky odpovídající hustotě vyhodnocení lze na konkrétních jedoucích vozidlech sledovat vývoj závad nebo dokonce předcházet nebezpečným situacím. Technologie sama o sobě však takový cíl není schopna zajistit. Je zapotřebí nastavit procesy pro hledání příčin vzniku závad a zajištění tak zpětné vazby u odhalených vozů. Toho lze dosáhnout pouze vzájemnou spoluprací dopravců a správců infrastruktury. 115