Taal selecteren

Referentie 1 maart 2020
„Condition Based Monitoring“ bij rollend materieel

Het onderhoud van spoorvoertuigen moet effectiever, tijdsbesparender en kosteneffectiever worden - dit alles wordt mogelijk met Condition Based Monitoring. Westfälische Lokomotiv-Fabrik Reuschling GmbH & Co. KG laat zien hoe spoorwegexploitanten de staat van hun voertuigen op de rails kunnen volgen.

De rijstijl van een locomotief die in bedrijf is, is bepalend voor de snelheid waarmee componenten verslijten of de materialen verouderen. Het is daarom zinvol om de toestand van railvoertuigen continu te bewaken. Dit proces wordt ook "Condition Based Monitoring" genoemd. „Als we de belasting kennen, kunnen we de voertuigen dynamisch onderhouden. Daarvoor benodigen we echter data“, licht Udo Pinders toe, bedrijfsleider bij Reuschling. De Westfaalse locomotieffabriek staat in heel Europa bekend als competente en betrouwbare partner voor reparatie en modernisering van alle soorten spoorvoertuigen.

Voor effectieve service en conditieonderhoud vertrouwt het bedrijf uit Hattingen op een modulair systeem met een cloudverbinding. Daarbij vormt de automatiseringstechniek van WAGO de interface naar een webgebaseerd systeem voor vlootbeheer per spoor – het J.I.M-portaal. Dit staat voor „Jobbased Intelligent Monitoring“. Dit betekent dat in plaats van alleen op de bedrijfstijden te letten, de "op conditie gebaseerde bewaking" het mogelijk maakt om slijtagedelen en bedrijfsmaterialen alleen te veranderen wanneer dat echt nodig is.

Conditiegebaseerde monitoring - hoe WAGO u ondersteunt:

  • Modulair systeem met cloudverbinding: WAGO vormt de performante interface naar het webgebaseerde J.I.M-portaal.

  • 200 Meetwaarden per seconde: Omdat de verwerking met CODESYS niet meer mogelijk waw, werd de Controller XTR rechtstreeks in de Linux® besturingsomgeving geprogrammeerd.

  • Druk, temperatuur, acceleratie: Met behulp van condition based monitoring kunnen conclusies worden getrokken over het rijgedrag van de machinist.

„Als we de belasting kennen, kunnen we de voertuigen dynamisch onderhouden. Daarvoor hebben we echter data nodig.

Udo Pinders, directeur van de Westfälische Lokomotiv-Fabrik Reuschling GmbH & Co.KG in Hattingen. De onderneming staat in heel Europa bekend als competente en betrouwbare partner voor reparatie en modernisering van alle soorten spoorvoertuigen.

Zo functioneert „Condition Based Monitoring“ bij rollend materieel

Voor “Condition Based Monitoring” koppelt Reuschling eerst de gegevens die in de bestaande veiligheidscontroller van de locomotief zijn gegenereerd via Modbus TCP en laat deze registreren door de WAGO-controller, type XTR. „Voor de slijtagedetectie volstaat dat echter nog niet“, zegt Udo Pinders. Er zijn extra sensoren nodig, die Reuschling direct aansluit op het voor spoorwegtoepassingen goedgekeurde WAGO-systeem. De XTR controllers uit het I/O-System 750 zijn speciaal voor extreme omgevingscondities ontwikkeld. Een XTR-I/O-oplossing die ongevoelig is voor interferentie is bestand tegen extreme temperatuurschommelingen, trillingen of schokken. Juist deze omstandigheden bepalen de werking van een locomotief in het goederenvervoer en het rangeerwerk. Het systeem voldoet daarmee aan de eisen van de instantie die verantwoordelijk is voor het onderhoud in het Europese spoorvervoer, de Entity in Charge of Maintenance (ECM).

De WAGO controller, van het type XTR, verzamelt alle relevante data voor de condition based monitoring. Deze is speciaal ontworpen voor ongunstige omgevingsomstandigheden - ongeacht of het gaat om extreme temperatuurschommelingen, trillingen of schokken.

„Condition Based Monitoring“ levert een digitale vingerafdruk

Bij “Condition Based Monitoring” zijn het in wezen druk-, temperatuur- en acceleratiesensoren die Reuschling integreert in de machines voor de modernisering van oude rangeerlocomotieven. Als er bijvoorbeeld informatie is van het tijdsverloop van negatieve en positieve acceleraties, „dan kunnen we deze gebruiken om het rijgedrag van de machinist af te leiden“, verduidelijkt Michael Lingen, directeur van Ikado GmbH uit Aachen. Zijn IT-bedrijf heeft de WAGO Controller XTR op basis van Linux® geprogrammeerd en heeft eveneens in samenwerking met Reuschling het J.I.M.-portaal ontworpen en geïmplementeerd. "Als we continu de relevante rijparameters registreren, levert dit via de analysesoftware een digitale vingerafdruk op." Dit maakt rijsituaties duidelijk en geeft daarmee inzicht in hoe soepel of grof gerangeerd wordt en maakt in uiteindelijk voorspellingen mogelijk wanneer de volgende onderhoudsbeurt moet plaatsvinden.

Opzetten van "Condition Based Monitoring" in het rollend materieel (van links): Udo Pinders, Managing Director bij Westfälische Lokomotiv-Fabrik Reuschling GmbH & Co. KG, Kilian Fröhlich, Global Key Account Manager Railway Industry bij WAGO, en Michael Lingen, Managing Director van IT Systeemhuis Ikado.

De modulariteit van het WAGO I/O System opent de weg om nieuwe opgaven ECM-conform te kunnen uitvoeren.

Michael Lingen is directeur van Ikado GmbH uit Aachen. Zijn IT-bedrijf heeft de WAGO Controller XTR op basis van Linux® geprogrammeerd en heeft eveneens in samenwerking met Reuschling het J.I.M.-portaal ontworpen en geïmplementeerd.

Condition Based Monitoring - de operaties continu in de gaten houden

Continue conditiebewaking geeft spooroperatoren een ECM-compatibel hulpmiddel om hun spoorgebaseerde logistiek op een eventgestuurde manier te optimaliseren. Als bijvoorbeeld een locomotief permanent wordt overbelast door te veel zware wagons, leiden overmatige negatieve acceleraties op termijn onvermijdelijk tot mechanische schade. Op dit moment levert de analyse waardevolle informatie op over het herkennen van dit overbelastingsgedrag - om vervolgens correct te reageren. In een ander geval kan het alarm van een acceleratiesensor die onmiddellijk via een draadloos signaal naar een controlekamer wordt verzonden, een aanwijzing zijn voor een ongeval.

Condition Based Monitoring en spoorwegnormen

“We hebben een operationele en rijstrategie nodig. Dit vereist op zijn beurt data in combinatie met de juiste intelligentie ”, vat Udo Pinders samen. Veiligheid bij het spoorverkeer staat boven alles in in de nationale en Europese normen. Uit deze veiligheidseisen resulteren dan bijvoorbeeld de tijdsintervallen voor technische monitoring. Met de extra sensoren aan boord zet Reuschling de periodieke controle om in een continu proces. "We plaatsen een temperatuursensor op een lager en zien een trend: als de temperatuur omhoog gaat, is dat voor mij de technische indicatie om het lager te vervangen", legt de directeur uit. Metingen, registraties en documentatie van voertuiggegevens maken het onderhoud flexibel, zonder het vereiste veiligheidscertificaat uit het oog te verliezen.

Een volledig gerestaureerde onafgewerkte locomotief op het terrein van de Westfaalse locomotieffabriek in Reuschling in Hattingen is binnenkort weer klaar voor gebruik.

Condition Based Monitoring vereist veel rekenkracht

Het XTR-systeem van WAGO gebruikt Reuschling - parallel aan de veiligheidscontroller van de locomotief - voor het verzamelen van de signalen en voor de voorbewerking met passende algoritmen. IT-expert Michael Lingen bevestigt dat "condition-based monitoring" in het spoorvoertuig een hoge rekenkracht vereist. De acceleratiesensoren alleen leveren 600 interne metingen per seconde volgens alle drie de assen. 'Daarvan lezen we 200 metingen per seconde in', legt Michael Lingen uit. De verwerking met de in de automatisering veel gebruikte CODESYS software is daardoor niet meer mogelijk - daarom gebruikt het IT-bedrijf de WAGO XTR controller met Linux® besturingssysteem. De door het I/O-systeem verwerkte en voorbewerkte gegevens worden via LTE verzonden - voorzien van exacte tijdstempels en GPS-coördinaten. Erkende gebeurtenisfrequenties kunnen zo ook geografisch worden toegewezen. Niet alleen het spooronderhoud profiteert van deze navigatiehulp, maar ook de leasingmaatschappij. De achtergrond: Tijdelijk gehuurde locomotieven zijn gemakkelijker te lokaliseren op het terrein van grote distributiecentra en rangeerterreinen.

“We hebben een operationele en rijstrategie nodig. Dit vereist op zijn beurt data in combinatie met de juiste intelligentie.

Udo Pinders, technisch manager en leidinggevende van de Westfaalse locomotieffabriek in Reuschling

„Condition Based Monitoring“ is nog maar het begin

Udo Pinders en Michael Lingen zijn het erover eens: data-analyse en het J.I.M-portaal met de huidige reeks functies voor "Condition Based Monitoring" zijn slechts het begin van een aantal nieuwe toepassingsmogelijkheden in de loop van de digitalisering. Een grotere efficiëntie en operationele beschikbaarheid in spoorweggebonden logistiek kan ook worden bereikt door de locomotiefbestuurder waardevolle hulppunten te bieden bij de bediening en bij het zelfstandig verhelpen van kleine storingen. Met J.I.M is het al mogelijk om de visualisatie van de locomotiefbesturing met een minimale vertraging over te dragen naar de cloud.

Condition Based Monitoring: Modulair systeem groeit mee met de taken van morgen

Gezien de mogelijkheden die nog lang niet uitgeput zijn, waarderen beide bedrijven de flexibiliteit van het WAGO- I/O-SYSTEM 750 in de XTR-uitvoering. “Bij de start van het project hebben we kort overwogen om ons eigen gesloten systeem te ontwikkelen - dat wil zeggen, zelf de hardware bouwen. Hier zouden we snel functionele grenzen hebben bereikt ”, vat Michael Lingen samen. De modulariteit van het WAGO I/O-systeem maakt de weg vrij voor het uitvoeren van nieuwe taken op een ECM-compatibele manier door simpelweg extra standaardmodules in het netwerk te combineren.

Tekst en foto's: Thorsten Sienk

Embedded Linux

Open automatisering met WAGO

We brengen samen wat bij elkaar hoort - en combineren hoogwaardige WAGO-hardware met het toekomstgerichte Linux®-besturingssysteem.

Het beste besturingssysteem voor uw automatisering

Het Linux ®-besturingssysteem, de basis van onze PFC100- en PFC200-controllers en de control panels, biedt onovertroffen voordelen: het is lean, veilig en geeft u de flexibiliteit die u nodig heeft voor uw automatiseringsproject. Dankzij "Open Source" kunt u de broncode op elk moment aan uw individuele behoeften aanpassen. Linux® valt ook op vanwege zijn hoge stabiliteit en wordt permanent geoptimaliseerd door de actieve open source gemeenschap. Hierdoor bent u altijd goed voorbereid op toekomstige eisen, vooral met betrekking tot security.

WAGO I/O SYSTEM 750 XTR

Het systeem voor extreme omgevingsomstandigheden

XTR - deze afkorting in de systeemnaam staat voor extreme bescherming tegen klimatologische invloeden, trillingen, schokken en overspanningen

WAGO I/O SYSTEM 750 XTR

Automatiseringssystemen die worden blootgesteld aan extreme externe weersomstandigheden vereisen vaak extra ruimtebesparende en kostbare beschermingsmaatregelen de schakelkast om de klimatologische en mechanische krachten te trotseren. Het WAGO-I/O-systeem 750 XTR werkt zonder aanvullende maatregelen en wordt gekenmerkt door verdere praktische subtiliteiten, zoals een uitgebreid temperatuurbereik van -40 C tot +70 C.