Admin

«Цифровое депо» — инновационное решение для системы содержания парка локомотивов

О.С. ВАЛИНСКИЙ,
заместитель генерального директора ОАО «РЖД» —
начальник Дирекции тяги — филиала ОАО «РЖД»,
А.М. ЛУБЯГОВ,
заместитель начальника Дирекции тяги ОАО «РЖД», канд. техн, наук,
А Н. МАВРИН,
генеральный директор ООО «ЛокоТех»,
А.П. СЕМЕНОВ,
генеральный директор ОАО «НИИТКД», канд. техн, наук,
Д.В. КАЗАРИН,
первый заместитель генерального директора ООО «НПЦ ПРОМТЕХ», канд. техн, наук

 

Содержание

1СИСТЕМА СОДЕРЖАНИЯ ЛОКОМОТИВНОГО ПАРКА СЕГОДНЯ 2ЭЛЕМЕНТЫ «ЦИФРОВОГО ДЕПО» 3ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА В «ЦИФРОВОМ ДЕПО» 4ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОЕКТА «ЦИФРОВОЕ ДЕПО»

СИСТЕМА СОДЕРЖАНИЯ ЛОКОМОТИВНОГО ПАРКА СЕГОДНЯ

Традиционно содержание парка локомотивов связано со значительными трудовыми, энергетическими и материальными ресурсами, что определяет высокие финансовые расходы. Согласно данным технико-экономических исследований, за срок службы локомотивов нового поколения (тепловозы ЗТЭ25К2М, электровозы ЗЭС5К) расходы на их содержание, обслуживание и ремонт в структуре стоимости жизненного цикла достигают 10 %, что соответствует превышению их начальной стоимости более чем в два раза.
Несмотря на значительную ресурсозатратность, назвать систему технического содержания локомотивов гибкой, управляемой и стабильной затруднительно. Организация технологических процессов, реализуемых в данной системе, обладает высокой инерционностью, сложно перестраивается под обновляющийся подвижной состав, изменяющиеся требования эксплуатации и экономики. Ключевые показатели надежности, безотказность и восстанавливаемость оборудования локомотивов не выдерживаются — количество отказов и связанных с ними неплановых ремонтов не удовлетворяет текущим и перспективным требованиям перевозчика — владельца локомотивов. Грамотное составление смет на выполнение работ позволит сэкномить немалые средства. А сметные курсы на блоге Дмитрия Родина помогут сметчикам локомотивного хозяйства повысить свою квалификацию.
Всё это обуславливает необходимость поиска эффективных подходов к организации процессов эксплуатации, обслуживания и ремонта локомотивов.
Анализ данных о потерях эффективности в системе технического содержания локомотивов, полученных при обследовании ряда депо, позволил выделить следующие основные проблемы:
- неоднородность показателей надежности однотипных серий локомотивов, эксплуатируемых в схожих условиях (по данным различных депо);
- продолжительные простои, связанные с проведением внецикловых работ, обусловленных отказами узлов механической части, дефектами поверхностей катания колесных пар;
- высокие расходы на проведение маневровых работ, связанных с выполнением внецикловых работ;
- низкая энергоэффективность депо из-за маневровых работ, связанных с выполнением внецикловых работ;
- значительный износ ремонтного и испытательного оборудования, а также недостаточная технологическая оснащенность депо контрольно-диагностическими средствами и средствами восстановления, что оказывает влияние на длительность и качество ремонта;
- несовершенство логистических процессов в депо (неэффективный выбор мест размещения запасных частей, инструментов, оборудования, а также зон передвижения персонала и техники в цехах);
- значительное несоответствие процентного соотношения между явочной и списочной численностью персонала.

Указанные потери во многом обусловлены недостаточной наблюдаемостью технического состояния и неисправностей оборудования локомотивов при приемке, ремонте, выпуске из ремонта и в эксплуатации, а также недостаточной наблюдаемостью исполнительской дисциплины персонала. Способствующим фактором потерь является низкий уровень универсальности и неполная технологическая оснащенность ремонтных позиций. Это ограничивает возможности выполнения полного комплекса
операций по обслуживанию и восстановлению ресурса оборудования в едином месте без дополнительных перемещений локомотивов на другие ремонтные позиции. Такие перемещения увеличивают время ожидания локомотивами высвобождения необходимых ремонтных позиций, что увеличивает процент неисправных локомотивов.

Недостаточная наблюдаемость процессов деградации технического состояния оборудования локомотивов, действий эксплуатирующего и ремонтного персонала снижает эффективность управляющих воздействий, затрудняет достижение устойчивости системы технического содержания локомотивов и безопасности их эксплуатации, поскольку истинные причины недостаточной эффективности, равно как неполадки и недостатки в работе, не могут быть оперативно выявлены и, как следствие, своевременно ликвидированы.
Повысить эффективность системы содержания локомотивов, а вместе с тем безопасность их эксплуатации представляется возможным путем увеличения полноты, объективности и своевременности получения информации об объектах управляющих воздействий, снижения возможности искажения информации на всех уровнях ее передачи. Указанное может быть достигнуто на основе применения современных цифровых информационных технологий и прогрессивных технических решений.
Объектом для пилотного освоения «цифрового» подхода к обслуживанию и ремонту локомотивов в рамках проекта «Цифровое депо», вписывающегося в реализуемые ОАО «РЖД» и АО «Трансмашхолдинг» цифровые инициативы, такие как «Цифровая железная дорога» и «Умный локомотив», выбрано локомотивное депо Вихоревка ВосточноСибирской Дирекции тяги (сервисное локомотивное депо Братское ООО «ЛокоТех-Сервис»), Основу приписного парка данного депо составляют электровозы переменного тока «Ермак» 2ЭС5К, ЗЭС5К и др. Здесь выполнен проект цифровизации, разработанный обширным коллективом специалистов ОАО «РЖД», АО «Трансмашхолдинг», ООО «ЛокоТех», Ctrl2G0, ОАО «НИИТКД», ООО «Кловер групп», ООО «2050.ДИДЖИТАЛ», BicGroup, ООО «НПЦ ПРОМТЕХ» и других организаций.

Ключевой предпосылкой к проекту «Цифровое депо» стала давно назревшая необходимость повышения объективности информации о состоянии парка локомотивов на всех уровнях управления процессами обслуживания и ремонта, обеспечения технологической поддержки персонала при принятии ответственных решений, а также автоматизации подготовительных, восстановительных и сборочно-разборочных операций.

ЭЛЕМЕНТЫ «ЦИФРОВОГО ДЕПО»

Практическое решение задачи повышения эффективности системы содержания локомотивов обеспечивается взаимодействием трех основных компонентов:
О технологической платформой, включающей контрольно-диагностическое и ремонтно-восстановительное оборудование с функциями самоконтроля и цифровыми интерфейсами;
- единой интеграционной программной платформой, обеспечивающей сбор и аналитику данных о фактическом техническом состоянии каждого локомотива и его оборудования на различных стадиях: в эксплуатации, при приемке в ремонт, ремонте и выходе из ремонта;
- вовлечением персонала в единый информационный взаимообмен данными с программной платформой в режиме online для оперативного уточнения объемов и видов работ, оценки имеющихся ресурсов, подменного фонда, запасных частей, показателей хода выполнения технологического процесса.
Конфигурация проекта «Цифровое депо», реализованного в локомотивном депо Вихоревка, включает шесть идентичных цифровых универсальных ремонтных позиций (рис. 1). На этих позициях одновременно могут обслуживаться два трехсекционных локомотива. Для сокращения времени простоя локомотивов при ремонте предусмотрена технологическая возможность параллельного выполнения различных видов и объемов контрольно-диагностических и ремонтно-восстановительных операций одновременно на всех позициях.
Размещение универсальных ремонтных позиций в цехе определено исходя из стремления к улучшению логистики для персонала и машин, применяемых при транспортировке секций, узлов и агрегатов, максимально эффективного задействования производственных площадей и повышения энергоэффективности депо в целом.
Информационная поддержка технологии обслуживания и ремонта локомотивов, ее взаимоувязка с технологической платформой и персоналом обеспечиваются цифровой аналитикой, формируемой средствами единой интеграционной программной платформы (рис. 2). Интеграция персонала в программную платформу осуществляется при помощи носимых мобильных устройств с персонализированными приложениями и поддерживается системой биометрической идентификации личности, системой персонального назначения задач и работ, объективным параметрическим контролем реализуемых воздействий с оборудованием и инструментами, отслеживанием позиции персонала и оборудования в цехе в реальном времени.
Цифровая универсальная ремонтная позиция является ключевым элементом «Цифрового депо» и обеспечивает автоматизированное формирование протокола допуска локомотива на линию. Технологическое оснащение каждой позиции, составляющее в совокупности технологическую платформу «Цифрового депо», включает:
- поворотную установку продувки высоковольтных камер;
- систему вывешивания колесно-моторных блоков для проведения вибродиагностики;
- источник стабилизированного питания;
- комплекс оперативной вибродиагностики «Прогноз»;
- комплекс мобильных приборов серии «Доктор» для контроля и диагностики оборудования электрических и пневматических цепей;
- электрокалориферную установку для сушки изоляции тяговых электродвигателей;
- передвижное зарядно-разрядное устройство;
- комплекс автоматизированной заправки узлов смазкой;
- домкрат для подъема и опускания кузова;
- скатоподъемник для смены колесномоторных блоков;
- установку для смены поглощающих аппаратов автосцепки;
- канавный агрегат для смены кожухов зубчатых передач и поддомкрачивания тягового электродвигателя.


Оборудование цифровой универсальной ремонтной позиции (рис. 3), как уже отмечалось выше, имеет встроенную функцию самоконтроля, которая обеспечивает объективную регистрацию параметров работы оборудования, таких как время включения/выключения, продолжительность работы, энергопотребление на различных режимах работы и др.
По каналам цифровой связи контрольно-диагностическое и ремонтно-восстановительное оборудование объединяется с центром управления ремонтом, который представляет собой автономную программно-аппаратную надстройку, реализующую интерфейсные функции взаимодействия оборудования с единой интеграционной программной платформой.
Центр управления ремонтом получает из программной платформы полный исходный перечень операций, который генерируется автоматически, исходя из сбоев, неисправностей и замечаний в работе локомотивного оборудования, выявленных на основе аналитической обработки данных эксплуатации и приемки. Данный перечень операций центр управления ремонтом распределяет по технологическому оборудованию ремонтных позиций в виде цифровых кодов разрешения на работу, заданий на измерение и контроль параметров локомотивного оборудования.

Аналогичный перечень в виде текстовых заданий, подлежащих исполнению, получает ремонтный персонал на экранах персональных носимых мобильных устройств.
В процессе выполнения заданий технологическое оборудование передает массивы измеренных параметров с результатами оценок состояния контролируемых узлов и агрегатов в центр управления ремонтом, где эти данные оперативно обрабатываются. При соответствии значений измеренных параметров и результатов оценок состояния установленным критериям центр управления ремонтом выдает сигналы со статусом завершения соответствующих технологических операций в единую интеграционную программную платформу. Здесь осуществляется комплексное отслеживание статуса всего ремонтного цикла по каждой позиции и каждому локомотиву в целом.
Технологическая платформа цифровой универсальной ремонтной позиции обеспечивает ремонтную технологичность и полноценную реализацию агрегатных замен крупных узлов локомотива без дополнительных перемещений на другие ремонтные позиции. Формирование и постоянное поддержание минимально необходимого переходного запаса отремонтированных и испытанных узлов, таких как колесно-моторные блоки, поглощающие аппараты, кожухи зубчатых передач, тяговые электродвигатели, существенно сокращает время простоя локомотивов при выполнении операций, выходящих за объем цикловых работ.

ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА В «ЦИФРОВОМ ДЕПО»

Перечень ремонтных работ по каждому локомотиву парка определяется автоматически, не менее чем за трое суток до планируемой даты его захода в депо. Определение срока постановки локомотива на ремонт базируется на данных бортовых локомотивных систем и их предиктивном анализе, оценивающем скорость расходования ресурса узлов и агрегатов.
Данные из бортовых локомотивных систем контроля и диагностики по каналам технологической связи передаются в единую интеграционную программную платформу, где осуществляется их аналитическая обработка, выявляются признаки снижения эффективности работы локомотива в целом, развития дефектов в узлах или других аномалий. Предиктивный анализ обеспечивает рациональную загрузку ремонтных мощностей депо, сокращает время ожидания локомотивами ремонта.
Объем данных, поступающих из бортовых локомотивных систем контроля и диагностики в единую интеграционную программную платформу, в настоящее время ограничен текущим оснащением локомотивов устройствами регистрации параметров движения и микропроцессорными системами управления и диагностики.

Логистика ввода локомотивов на ремонтные позиции выстраивается исходя из фактической и планируемой занятости ремонтных позиций и реализуется с применением радиострелок и радиоуправляемого самоходного тягового агрегата с гибридной силовой установкой (рис. 4). Этот агрегат, созданный специалистами ОАО «НИИТКД», является импортозамещающей технологией высокоэффективного ресурсосберегающего способа производства маневровых работ — альтернативы традиционному выполнению их с помощью тепловозов.

Эффективность самоходного тягового агрегата обуславливается возможностью работы в закрытых цеховых помещениях при реализации тягового усилия от интегрированных аккумуляторных батарей (ремонтный цех не выхолаживается, что обеспечивает повышение энергоэффективности, сохранение комфортных условий труда для персонала). Агрегат имеет малые габариты, позволяющие маневрировать в цехе между ремонтными позициями, комбинируя рельсовый и колесный ход.


Дистанционное радиоуправление агрегатом дает возможность осуществлять маневры и четко позиционировать секции локомотивов на ремонтных позициях, работая в одно лицо. Этот же агрегат применяется
для перемещения секций локомотивов в пределах ремонтных позиций при некоторых технологических операциях, например, при смене колесно-моторных блоков.
При постановке локомотива на ремонт информация о состоянии ответственных узлов и агрегатов дополняется результатами автоматического оптического измерения износа тормозных колодок, данными автоматической оптической и радиочастотной идентификации локомотива в целом и наиболее крупных его узлов, результатами приемки локомотива мастером, анализа замечаний локомотивных бригад, а также результатами замеров профилей поверхностей катания колесных пар. Гибкая расширяемая структура единой интеграционной программной платформы позволяет наращивать объем измеряемых данных и подключать к ней новое оборудование.
На входе локомотива в цех установлена интеллектуальная рамка. Средствами, входящими в ее состав, автоматически выполняются идентификация локомотива и его узлов, а также измерение износа тормозных колодок.
Перед вводом локомотива в цех оборудование высоковольтных камер очищается от пылевых загрязнений высокоскоростным потоком сжатого воздуха. Для этого в зоне приемки локомотива установлена поворотная установка продувки высоковольтных камер, представляющая собой автономный трехмодульный комплекс. Технология продувки высоковольтных камер с помощью данного комплекса минимизирует затраты времени на перемещение и позиционирование секций локомотива относительно каждого из модулей, а также позволяет обслуживать одновременно два локомотива, стоящих на соседних путях в зоне приемки, чем также обеспечивается дополнительное сокращение общего времени отвлечения локомотива от эксплуатации.


После расстановки секций локомотивов на ремонтных позициях, распределения заданий на работы по технологическому оборудованию и ремонтному персоналу состояние узлов, агрегатов и машин, а также аппаратов электрических и пневматических цепей оценивается с помощью автоматизированных комплексов контроля и диагностики. Так, колесно-моторным блокам с помощью системы вывешивания и источника стабилизированного питания обеспечивается тестовое вращение. Источник стабилизированного питания, благодаря наличию высокоскоростного канала обратной связи, производит автоматический программно-управляемый разгон колесной пары до заданной частоты вращения с требуемым ускорением и поддержание ее в скоростном диапазоне, необходимом по условиям проведения вибродиагностики.
В процессе тестового вращения колесной пары колесно-моторного блока со всех его узлов производится одновременный параллельный съем параметров вибрации. Совместная многостадийная конвейерная обработка сигналов вибрации, полученных одновременно от всех узлов колесно-моторного блока, обеспечивает оценку состояния и распознавание вида и степени развития дефектов с достоверностью до 97 %, а по некоторым видам дефектов — превышающим и этот уровень.

По результатам вибродиагностики данные автоматически поступают через центр управления ремонтом в единую интеграционную программную платформу. Если с учетом степени развития обнаруженных дефектов и прогнозного периода безопасной эксплуатации выявляется опасное состояние узла, в центре управления ремонтом автоматически формируется перечень корректирующих операций с высоким уровнем приоритета. Данный перечень оперативно поступает на согласование технологу и мастеру, а после согласования — на исполнение персоналу и, если необходимо, на соответствующее технологическое оборудование.
При выявлении признаков ухудшения состояния изоляции тяговых двигателей или другого электрооборудования, например, при чрезмерном увлажнении, ее диэлектрические свойства восстанавливают с помощью электрокалориферной установки для сушки изоляции.

Восстановление диэлектрических свойств изоляции тяговых двигателей или другого электрооборудования производится путем автоматически регулируемой по величине температуры и количеству циклов сушки нагретым потоком воздуха с одновременным контролем параметров изоляции. При достижении требуемых значений параметров изоляции процесс сушки автоматически прекращается, данные о завершении процесса автоматически передаются в центр управления ремонтом совместно с достигнутыми значениями контролируемых параметров.
Для выполнения сверхцикловых работ, связанных, например, с необходимостью смены тележек, колесно-моторных блоков, поглощающих аппаратов, кожухов зубчатых передач, применяется соответствующее технологическое оборудование: домкраты, ска-топодъемники, канавные агрегаты, а также установки смены поглощающих аппаратов. Данное оборудование так же снабжено цифровыми интерфейсами и увязано с центром управления ремонтом.
После завершения полного перечня запланированных технологических операций по обслуживанию и ремонту каждому локомотиву проводится оценка качества выполненных работ. Данная оценка осуществляется с применением контрольнодиагностического оборудования, а также путем испытаний и приемки локомотива под контактным проводом.

В случае отсутствия замечаний при приемке в единой интеграционной программной платформе устанавливается статус готовности локомотива к выходу на линию. После подтверждения в диспетчерском центре (рис. 5) мастером и приемщиком соответствующего статуса готовности, результатов контроля качества и объема работ автоматически формируется протокол допуска локомотива на линию, являющийся объективным свидетельством качества ремонта. Наличие данного протокола является гарантом надежной безопасной эксплуатации локомотива в установленный межремонтный период.

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОЕКТА «ЦИФРОВОЕ ДЕПО»

17 декабря 2019 г. пилотный проект «Цифровое депо», реализованный на базе ремонтных мощностей депо Вихоревка (СЛД Братское), принят в подконтрольную эксплуатацию комиссией под председательством заместителя генерального директора ОАО «РЖД» — начальника Дирекции тяги О.С. Валинского. В ходе подконтрольной эксплуатации будет отработана технология выполнения работ различного объема на цифровой универсальной ремонтной позиции, подтверждена возможность достижения требуемых значений принятых показателей по сокращению времени ремонтов, ритмичности, снижению энергозатрат, повышению эффективности функционирования системы технического содержания парка локомотивов.


Ожидаемым эффектом от реализации проекта является повышение коэффициента готовности к эксплуатации парка локомотивов, обслуживаемых и ремонтируемых в депо, до 97 %, что будет обеспечено:
> повышением качества обслуживания и ремонта локомотивов с сокращением времени его нахождения на ремонтных позициях до 50 %;
> гарантией объективности результатов контроля выполнения операций обслуживания и ремонта в строгом соответствии с установленной технологией;
> результатами объективной диагностики технического состояния локомотива и входящих в его состав узлов в эксплуатации, при приемке в ремонт и выходе из ремонта;
> рационализацией системы управления товарно-материальными ценностями;
> автоматизацией ремонтно-восстановительных операций.
Цифровые инициативы, пилотно реализованные сегодня, уже в ближайшем будущем обеспечат повышение прозрачности функционирования как отдельно взятых единиц подвижного состава, так и железнодорожного транспортного конвейера в целом. Это будет достигнуто благодаря повышению наблюдаемости состояния подвижного состава в эксплуатации, связанным с ним улучшением безопасности и устойчивости перевозочного процесса, многократным снижением издержек на перевозку пассажиров и грузов.
В перспективе, в том числе при переходе на локомотивы модульной конструкции, реализованный проект «Цифровое депо» обеспечит возможность организации технологии их обслуживания и ремонта по принципу «пит-стоп», когда еще до захода в депо состояние каждого локомотива будет известно, безопасный пробег узлов определен, ремонтная позиция готова — выделены запасные части, сменные агрегаты и технологическое оборудование, а персонал мобилизован и нацелен на эффективный результат.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК