Омские инженеры создали устройства, позволяющие увидеть сливы топлива и поломки двигателя локомотивов

В районе Привокзальной площади в Омске находится Научно-исследовательский институт технологии, контроля и диагностики железнодорожного транспорта. Это единственный подобный НИИ за Уралом и уникальное в своей отрасли производство. Предприятие, чьи разработки широко применяются по всей стране, начиналось с идеи омского инженера Анатолия Головаша. Он прошёл путь от помощника машиниста в локомотивном депо до члена-корреспондента Российской инженерной академии, доктора транспорта и основателя научной школы «Эксплуатационная надёжность транспорта».

Наш гид по предприятию – главный конструктор НИИТКД Максим Лифанов.

«Наше предприятие появилось в конце 1980-х годов, когда начался период развития кооперативного движения, – рассказывает главный конструктор НИИТКД Максим Лифанов. – Как очень энергичный человек, Анатолий Нойович вовремя сориентировался в окружающей ситуации в стране, и на базе локомотивного депо «Омск» на станции реостатных испытаний началась практическая реализация его идей. Это было главным образом связано с диагностикой, попыткой предугадать и оценить текущее состояние узла подвижного состава без его разборки и избежать пустой траты времени на регламентное обслуживание, связанное в том числе с разработкой узлов и агрегатов».

Литневский В.А., Пономарёв В.В., Головаш А.Н., Тэттер В.Ю., Молчанов В.В. на юбилее в честь 35-летия НИИТКД

Все разработки начинались с диагностики дизель-генераторных установок тепловозов. По мере становления омского НИИ как коллектива производителей и разработчиков диагностического оборудования стали поступать новые предложения о сотрудничестве. Помимо приборной части начали появляться испытательные стенды, механическое оборудование, программное обеспечение, транспортные грузоподъёмные механизмы. Предприятие закрывало потребность в технологическом оборудовании, которая тогда существовала в службах локомотивного и вагонного хозяйств.

«Это было последовательное развитие к более масштабным проектам. Например, оснащение депо «Вихоревка» в рамках проекта “Цифровое депо” на БАМе, выполнение работ для депо “Кинель”, ”Лиски”, “Хашури” и других, – продолжает Максим Лифанов. – Это примеры нашего опыта, когда мы создали не какие-то разовые вещи, а поставляли оборудование уже комплексно в рамках цифровизации. Эта новая веха, которая сейчас набирает обороты, как раз отражена на уровне приборов. Они научились общаться с внешним миром удалённо через Wi-Fi. АСУ – автоматизированная система управления – получает задание передавать результаты. То есть, получилась такая интерактивная история. На прибор оператору падает задача, предназначенная конкретно ему: «Измерить сопротивление изоляции локомотива на одной из позиций». Здесь решалась задача увидеть цифровой след того, что локомотив действительно ремонтировался, и с какими параметрами он ушёл. Все это в виде отчёта, такого до сих пор не было ни у кого».

Одной из острых и трудных проблем, которую Анатолий Головаш поставил cебе задачей к решению, была разработка системы учёта расхода топлива и оценки теплотехнического состояния дизель-генераторных установок тепловозов.

«В 1990-х на сети наших неэлектрифицированных дорог, где эксплуатируются тепловозы, процветало воровство топлива. В чём была проблема? Тепловой бак среднего тепловоза содержит в себе шесть тонн топлива, на глухих перегонах у машиниста есть большой соблазн часть его слить и использовать в корыстных целях. Поэтому Департаментом локомотивного хозяйства в Москве была поставлена задача на разработку аппаратных средств, которые можно было внедрить на локомотивные системы, контролировать расход топлива на выполняемую работу и видеть эти сливы».

Сотрудники НИИТКД разработали и внедрили в производство аппаратно-программный комплекс «Борт», который позволяет фиксировать сливы топлива с точностью до нескольких литров. При этом учитываются все возможные параметры, включая увеличение объёма за счёт долива воды с целью компенсации слитого объёма топлива. 

Максим Лифанов показывает принцип действия АПК «Борт».

Детали будущего АПК «Борт»

«Сливалось минимум по 200–300 литров, – продолжает Максим Лифанов. – На этих условных 200 литрах локомотив может выполнить колоссальную поездную работу. Ущерб, который понесёт компания, эксплуатирующая тепловоз, гораздо больше стоимости похищенного топлива. Система «АПК Борт» позволяет оценивать тепло-техническое состояние дизеля, анализировать его «здоровье». И, самое главное, продолжает контролировать ситуацию с расходом топлива».

Кроме того, оборудование позволяет анализировать состояние локомотива по ряду других важных параметров и своевременно предотвращать выход из строя такой сложной и дорогостоящей системы, как дизель-генераторная установка.

Сейчас РЖД как балансодержатель транспортного парка знает фактически всё о каждом локомотиве от момента его выпуска с завода. Сложность в том, что железнодорожный транспорт постоянно находится в движении, поломка может произойти на огромном расстоянии от депо, к которому прикреплён локомотив. Теперь информацию о каждом из них специалисты, имеющие доступ к веб-приложению, могут получить в любой точке, где есть интернет. Вся информация о состоянии, ремонтах и обслуживании заносится в электронный паспорт локомотива. 

Ещё одна уникальная разработка инженеров омского НИИТКД — система вибродиагностики «Прогноз-ПРО». Она позволяет не только оперативно выявлять неполадки в механической части подвижного состава, но и прогнозировать возможный выход из строя элементов системы в будущем.

«Колёсные пары, на которых стоит локомотив, размещены в буксовых узлах – это корпус, в который вставлен подшипник, — объясняет Максим Лифанов. – Локомотив приводит в движение тяговый двигатель, его крутящаяся часть тоже располагается в подшипниках качения. На них возложена огромная ответственность. И, если что-то случается, оперативно локомотив отремонтировать невозможно. Его нужно загонять в депо, поднимать, разбирать — очень трудоёмкая, долгая и, главное, дорогостоящая история. А если проблема с пассажирским поездом? Это брак особого учёта, задержка всего движения по участку, суды, штрафы и прочее. Условно копеечный подшипник, установленный или отремонтированный ненадлежащим образом, может натворить дел на колоссальные суммы».

«Это восемь каналов измерения вибрации и оборотов. Для диагностики мы размещаем датчики на диагностируемых узлах, – рассказывает начальник отдела разработки и внедрения диагностических систем технической дирекции НИИ Василий Басакин. – Запускаем диагностику в нашем программном комплексе и получаем диагноз, который позволяет либо передать объект в эксплуатацию, либо нет. Внутри сложная экспертная система, которая напичкана математикой – современной и несовременной. Всё это происходит в настоящий момент очень быстро – в течение 40 секунд – на вращающемся объекте мы даём заключение. Ранее на обследование уходило до получаса. Мы доработали наше изобретение: повысили достоверность, сократили время, за которое выдаём результат. Сейчас наше изделие активно продвигается на рынке и уже работает от Подмосковья до Дальнего Востока».

«У нашего программно-аппаратного комплекса есть несколько преимуществ, – говорит генеральный директор ОАО НИИТКД Артём Кирдяшкин. – Прежде всего, это одновременный съём восьми каналов, сниженное время на проведение вибродиагностики, динамический диапазон в 92 дБ. Это самое новое, что сейчас есть на рынке. Также мы стараемся и в ценовом диапазоне составить конкуренцию практически всем».

Традиционные методы диагностики были сосредоточены на поиске механических неисправностей, таких как дефекты подшипников. «Прогноз-ПРО» шагнул дальше и выявляет электромагнитные неисправности, которые часто остаются незамеченными, хотя на их долю приходится до 15% от всех поломок тяговых электродвигателей.

Устройство с помощью анализа вибрации в режиме реального времени выявляет малейшие неисправности. Область применения изобретения омичей широка – оно эффективно работает на предприятиях промышленности и транспорта, где используются роторные агрегаты.

Комплекс оперативного диагностирования «Прогноз-ПРО» отличается от всего остального исключением человеческого фактора в анализе полученных результатов по вибродиагностике. Это позволяет уже на машинном уровне проанализировать собранные данные и выдать информацию о сроке эксплуатации того или иного узла, по которому производилась диагностика».

Разработка получила высокую оценку в правительстве Омской области.

«Безусловно, выявление неполадок – это прежде всего безопасность наших людей, – отметил глава областного минпрома Андрей Посаженников. – Особенно на железнодорожном транспорте, подвижных составах, где много колёсных пар, которым требуется системная, периодическая диагностика и выявление неисправностей».

Второй важный блок деятельности омского НИИ – это аутсорсинговые услуги. Работы, связанные с вибродиагностикой подшипниковых узлов и обслуживанием бортовых систем, специалисты предприятия выполняют более чем в 50 депо на территории РФ.

«Современные методы анализа позволяют определить степень износа, нарушения в работе механизмов и прогнозировать возможные отказные ситуации, что особенно важно для предотвращения аварийных случаев и снижения эксплуатационных затрат, – объясняет Максим Лифанов. – Использование передовых методов диагностики, включая цифровые системы анализа и прогнозирования неисправностей, позволяет обеспечивать бесперебойную работу оборудования, минимизируя простои и повышая общую надёжность транспортных решений».

Аутсорсинг таких работ со стороны НИИ даёт предприятиям железнодорожного сектора доступ к передовым исследованиям, актуальным инженерным разработкам и инновационным методам диагностики, снижая затраты на содержание собственной технической базы. Это также позволяет сосредоточиться на ключевых задачах эксплуатации и модернизации инфраструктуры, доверяя специализированные диагностические работы команде профессионалов.

И третий значительный блок работы омского предприятия, который вытекает из предыдущего, — это огромная научная и экспериментальная база. Одно из структурных подразделений НИИТКД – это учебный центр.

«Мы обучаем как своих вибродиагностов, чтобы поддерживать высокий уровень, так и набираем группы из специалистов, которые используют наши приборы, — продолжает Максим Лифанов. — Есть специально составленная учебная программа, есть возможность удалённого обучения в режиме ВКС. Далее учащиеся сдают обязательный экзамен, после которого мы выдаём удостоверения, которые подтверждают, что человек прошёл обучение».

А самое главное – в НИИТКД работают настоящие мечтатели – собственно те, кто и двигает науку вперёд. В конце импровизированной экскурсии по производственным цехам нам открыли отдельный бокс, где стоит уникальная разработка омичей – локотяг.

«Это устройство было спроектировано для замены маневрового локомотива на некоторых видах работ, – показывает разработку Максим Лифанов. – Для мелких депо наличие собственного локомотива порой избыточно. Он дорогой и используется крайне редко. Плюс ещё нужна локомотивная бригада – как минимум два человека. Наш локотяг в своё время проектировался для цифрового депо в Вихоревке в качестве альтернативы. Но есть нюанс: Вихоревка – это достаточно суровое с точки зрения климата депо. И зимой такие устройства там неэффективны. Поэтому для нас это была, скорее, экспериментальная база, на которой мы отработали ряд конструкторских и технологических решений».

Сейчас у омского НИИТКД 60 патентов на научные изобретения. Часть из них уже успешно внедрена и работает, многие пока ждут своего звёздного часа. Сразу несколько разработок, в том числе и те, о которых мы рассказывали выше в разное время входили в «Сто лучших товаров России». 

Недавно компания подключилась к проекту «Производительность труда», который реализуется при поддержке правительства Омской области. В регионе видят большой потенциал в развитии этого предприятия.

«Если здесь будут применять ещё и инструменты бережливого производства, это может привести к впечатляющим результатам, – отметила во время недавней рабочей поездки в НИИТКД министр экономики региона Анна Негодуйко. – Важен не только финансово-экономический эффект, когда предприятие находит у себя резервы, оптимизирует издержки. В реализацию проекта включаются новые специалисты, которые горят этим делом. Они начинают внедрять улучшения на пилотном участке, потом тиражируют их на другие. Создаётся команда изменений, способная постоянно совершенствовать все процессы – и научные, и технические».

С 2017 года НИИТКД входит в дивизион «ТМХ Интеллектуальные Системы», который занимается разработкой и внедрением инновационных решений для управления движением рельсового транспорта в России и СНГ.

Автор: Анна Микула