Fiński Urząd Transportu chce poprawić bezpieczeństwo ruchu pociągów, zmniejszyć uciążliwość dla środowiska oraz obniżyć koszty utrzymania dzięki automatycznemu systemowi pomiarowemu Tamtron Scalex Wild.
Wysokie prędkości, duże obciążenia i trudne warunki pogodowe mocno obciążają koła sprzętu kolejowego. Na przykład mogą powstawać na nich płaskie plamy spowodowane zablokowanymi hamulcami, co powoduje zużycie koła i uszkodzenia taboru oraz szyn. Wady materiałowe lub zmęczenie stali mogą również powodować odpadanie fragmentów koła.
„Płaska plama na powierzchni tocznej koła uderza w szynę przy każdym obrocie, a łożyska kół są narażone na równoważną siłę. Gdy trwa to wystarczająco długo, łożyska zaczynają się psuć, a ostatecznie zacinają. W końcu może dojść do złamania osi i wykolejenia pociągu,” wyjaśnia Seppo Mäkitupa, kierownik jednostki kolejowej w Fińskim Urzędzie Transportu.
W Finlandii Fiński Urząd Transportu odpowiada za utrzymanie, konserwację i rozwój sieci kolejowej. Jego zadaniem jest utrzymanie sieci kolejowej w dobrym stanie, aby zapewnić bezpieczny i efektywny transport.
Jeśli koło o obwodzie około trzech metrów ma płaską plamę, wada uderza w szynę co trzy metry. Przy bardzo niskich temperaturach szyna jest narażona na tak duże naprężenia, że uderzenie płaskiej plamy może nawet spowodować pęknięcie szyny, co może skutkować awariami urządzeń bezpieczeństwa, zakłóceniami ruchu i wypadkami. Uszkodzone koła pociągów powodują także uciążliwości środowiskowe. Generują hałas toczenia i drgania gruntu, które przeszkadzają mieszkańcom w pobliżu torów.
Wykrywanie wad za pomocą słuchu
„Wcześniej staraliśmy się wykrywać wady kół pociągów, słuchając dźwięku przejeżdżających składów. Za każdym razem, gdy pociąg przejeżdżał przez stację, jednym z obowiązków personelu było słuchanie kół i wydawanych przez nie odgłosów. Może było to trochę uciążliwe, ale nawet wtedy udawało się wykryć niektóre wady. Z biegiem lat jednak stacje kolejowe były zamykane, a personel redukowany, więc potrzebowaliśmy zautomatyzować wykrywanie wad kół za pomocą urządzeń zainstalowanych na torach,” mówi Mäkitupa.
Dawniej przeprowadzano także kontrole losowe kół stojących pociągów. Jednak niemożliwe było sprawdzenie całego koła, ponieważ większość była ukryta za hamulcem lub konstrukcją wózka albo przylegała do torów. Wady okrągłości można było wykryć tylko poprzez pomiary w warsztacie naprawczym, co czyniło inspekcje powolnymi i kosztownymi.
„Scalex Wild wykrywa wady kół, monitorując siły między szynami a kołami w czasie rzeczywistym.”
Rozwiązanie dzięki automatycznemu systemowi pomiarowemu
W latach 2010–2011 Fiński Urząd Transportu testował trzy różne systemy pomiarowe do wykrywania płaskich plam na głównej linii na południe od Oulu i zdecydował się na fińskie rozwiązanie opracowane przez Tamtron. Zamówił do użytku łącznie 16 systemów pomiarowych Tamtron Scalex Wild, z których 12 zostało zainstalowanych na liniach kolejowych, a cztery na przejściach granicznych na granicy z Rosją.
Scalex Wild wykrywa wady kół, monitorując siły między szynami a kołami w czasie rzeczywistym. Służy również jako waga kolejowa, ważąc każdą oś, wózek i wagon oraz reagując na błędy załadunku. Pomiar jest możliwy przy prędkościach liniowych, z prędkością pociągu od 20 do 250 km/h. Scalex Wild ma bardzo wysoką częstotliwość pomiaru, a wynik jest wiarygodny, ponieważ obciążenia uderzeniowe kół są monitorowane przez dwa pełne obroty.
„System automatycznie mierzy każdą jednostkę taboru, czyli lokomotywę i wagon. Gdy pociąg nadjeżdża, system się aktywuje, dokonuje pomiaru i przesyła dane pomiarowe do technicznej centrali kontrolnej Fińskiego Urzędu Transportu. Tam dane są przetwarzane i przekazywane do jednostki utrzymania taboru,” mówi Mäkitupa.
Jeśli centrala zauważy coś nieprawidłowego w danych pomiarowych, na przykład płaskie koła lub przeciążone wagony, problem jest szybko rozwiązywany. Uszkodzenia sprzętu spowodowane płaskimi plamami i innymi wadami kół można uniknąć, zatrzymując uszkodzone wagony zanim dojdzie do poważniejszych uszkodzeń.
Początkowo nie stosowano wartości granicznych i system jedynie zbierał dane pomiarowe. Po pomiarze około pięciu milionów osi zdefiniowano wartości graniczne, aby wyeliminować wady kół najbardziej szkodliwe dla kolei i sprzętu. Wraz ze wzrostem liczby urządzeń i danych stosowanie wartości granicznych pozwoliło poprawić stan kół i możliwe było przyjęcie nowych, nieco niższych wartości granicznych.
Koła w lepszym stanie
Od czasu wdrożenia systemu pomiarowego Scalex Wild wiele rzeczy poprawiło się w zakresie stanu sieci kolejowej i sprzętu.
„System jest bezstronny i jednolitej jakości w porównaniu z próbami wykrywania wad słuchem na stacjach. Dostarcza nam jednoznaczne wartości liczbowe i czytelne wykresy sił, które możemy wykorzystać do sprawdzenia stanu koła, jeśli zajdzie taka potrzeba,” mówi Mäkitupa.
Osi nie łamały się już z powodu uszkodzeń łożysk wywołanych płaskimi kołami, co zwiększyło bezpieczeństwo ruchu kolejowego.
Stan kół sprzętu kolejowego poprawił się od momentu rozpoczęcia wykorzystywania wyników pomiarów w ich utrzymaniu. Dzięki tagom RFID taboru można monitorować historię przejazdów poszczególnych kół w różnych momentach i miejscach oraz obserwować rozwój wad kół. Początkowe wady kół można wykrywać znacznie wcześniej niż wcześniej. Osi nie łamały się już z powodu uszkodzeń łożysk wywołanych płaskimi kołami, co zwiększyło bezpieczeństwo ruchu kolejowego. W okolicy torów jest też mniej hałasu toczenia i drgań gruntu.
Według Mäkitupy, do oszacowania osiągniętych oszczędności potrzebne jest dłuższe monitorowanie. VR i operator kolejowy Fenniarail już pochwalili wyraźne oszczędności, jakie system im przyniósł.
„Koła nie muszą być tak często złomowane, można je natomiast poddawać obróbce tokarskiej. To sytuacja korzystna zarówno dla operatora sieci kolejowej, jak i wykonawców ruchu,” mówi Mäkitupa.
Płynna współpraca od samego początku
Fiński Urząd Transportu i jego poprzednik, Fińska Administracja Kolejowa, współpracują z Tamtronem od początku XXI wieku. Niezbędne praktyczne próby w rozwoju detektorów obciążeń uderzeniowych kół były – i są nadal – przeprowadzane za pomocą urządzenia testowego zainstalowanego w państwowej sieci kolejowej.
„Współpraca z zaangażowanym i kompetentnym personelem Tamtrona przebiegała niezwykle sprawnie od początku testów. Fiński Urząd Transportu szczególnie docenia odpowiedniość systemu Scalex Wild, aktywne podejście dostawcy do problematycznych sytuacji, dostępność serwisu i konserwacji na krótki termin, doskonałą dostępność osób kontaktowych oraz ogólnie płynną komunikację,” mówi Mäkitupa.
Sieć urządzeń jest obecnie w większości kompletna, a Fiński Urząd Transportu będzie wspierać rozwój systemu pomiarowego, aby jeszcze lepiej odpowiadał potrzebom operacyjnym.
