A jó minőségű vasúti szolgáltatás két fontos alapkövetelménye a biztonság és az üzembiztonság. Napjainkban egyre nő a jelentősége azoknak a diagnosztikai eszközöknek, melyek folyamatosan tudják ellenőrizni a biztonsági vagy üzembiztonsági kockázatot rejtő műszaki folyamatokat, majd az érzékelt rendellenességről azonnal megfelelő jelzést is adnak. A pálya mellé telepített diagnosztikai berendezések célja a közlekedő járműveken keletkezett üzemveszélyes meghibásodások gyors érzékelése, és ezáltal a nagyobb károkkal és súlyos sérülésekkel járó balesetek elkerülése. Az egyik legrégebben használt ilyen berendezés a hőnfutásjelző, amely a rendellenesen melegedő kerékcsapágyak, illetve szoruló fékberendezések kiszűrésére alkalmas.

Közlekedésbiztonsági fejlesztések

Míg a bevezetőben említett üzembiztonság elfogadható szintjének megvalósítása viszonylag nagyobb mozgásteret enged a költségoptimalizálásban, addig a katasztrofális következményekkel járó váratlan hi­bák kockázatának csökkentése már alapvetően nem gazdaságossági kérdés. A tengelycsapágyak túlmelegedése töréshez, és ezáltal sikláshoz vezethet. A beragadt fék azon túl, hogy egyik jellemző oka a keréklaposodás kialakulásának, a közlekedő járműre nézve is komoly kockázatot jelent, tüzet is okozhat. A statisztikai adatokat megvizsgálva megállapítható, hogy nemcsak az alapvető személybiztonsági kérdések, hanem a balesetek során az infrastruktúrában keletkező károk helyre­állítási költségei is indokolták a közelmúltban végrehajtott jelentős fejlesztéseket.
A MÁV Zrt. hálózatán 1998 és 2014 között hőnfutott csapágy miatt bekövetkezett balesetek költsége 2015-ös árakon összesítve mintegy 647,5 M Ft volt. Ebből csak 2014-ben 137 M Ft kár keletkezett a vasúti pályában (Ferencváros 2014. április 6-án 40 M Ft, illetve a Mezőkövesd–Füzesabony 2014. június 10-én 97 M Ft) [1]. A D-RAIL által 2014-ben közzétett kutatási eredmények szerint Európában a legtöbb siklási baleset okozója a csapágytörés volt [2].
2011-ben a MÁV Zrt. hálózatán található összesen 10 különféle hőnfutásjelző berendezés közül 7 hibás volt, 3 pedig már bontás alatt állt [1]. Indokolt és időszerű volt tehát a rendszer fejlesztése.
A MÁV Zrt. által KÖZOP támogatás­sal 2012-ben indított projekt célja a közlekedésbiztonságot javító komplex fej­lesztések megvalósítása volt. A projekt a vasúti átjárók biztonságának növelését, videós pályafelügyeleti rendszer létesítését, illetve a közlekedő vonatok rendellenességeinek kiszűrését célozta. A „Pályavasúti telepített járműdiagnosztikai berendezések telepítése” tárgyban 2013 decemberében megjelent felhívás különböző típusú diagnosztikai eszközök beszerzésére irányult; a többi között tartalmazta 29 db új hőnfutásjelző berendezés telepítését 2015 végéig. A tender erre vonatkozó 2. részének nyertes ajánlattevője a VAMAV Kft. vezetésével a VS-2014 Konzorcium lett.

A hőnfutásjelző berendezésekkel szemben támasztott követelmények

A hőnfutás- és szorulófék-ellenőrző berendezések nagy pontossággal képesek az áthaladó vonatok kritikus elemeinek hőmérsékletét (mozgás közben, érintkezés nélkül) megmérni. A meghibásodott kocsik diagnosztizálása révén lehetővé teszik a megfelelő időben történő megelőző intézkedések meghozatalát.
A telepített hőnfutásjelző berendezések többsége újonnan kijelölt helyszínekre, illetve esetenként már régi, működésképtelen berendezések helyére épült be. További egy helyszínen a meglévő egyvágányú berendezést bővítették kétvágányú rendszerré. A telepítési helyek kijelölésekor a következő fontosabb szempontokat vették alapul:
• az EC, IC és elővárosi vonatok lehetőség szerint előnyt élvezzenek;
• a visszajelentési helyen lehetőség legyen a járművek megvizsgálására;
• a mérőberendezésnek a visszajelentési helytől olyan távolságra kell lennie, hogy riasztás esetén a vonatot a bejárati jelző előtt meg lehessen állítani, illetve egyenes vágányutat lehessen állítani a ki­siklás kockázatának csökkentése érdeké­ben.
A telepített rendszerek fizikai kialakításával kapcsolatban elvárás volt a moduláris felépítés, amely lehetővé teszi a funk­ciók elhatárolását, a hibák gyors felismerését és elhárítását. További követelmény volt, hogy a két jól elhatárolható részből – a mérőhelyből és jelentőhelyből – megvalósuló berendezés szükség esetén 96 órán belül áttelepíthető legyen.

A telepített Phoenix MB típusú rendszerek

A mérőhely kialakítása

A mérőhelyet a vágányba épített érzékelők és a pálya mellé telepített ún. SCT (Service and Communication Terminal) alkotják. A csapágy és fékhőmérséklet-érzékelőket (szkennereket) egy keresztalj helyére beillesztett vályúaljban helyezték el. A sárga fedelek a fizikai védelmet és a felgyülemlett hó leolvasztását szolgálják. A járművek közeledésének detektálására és a mérési folyamat indítására tengelyszámlálókat szereltek fel. A mérési adatokat az SCT-ben található számítógép gyűjti, mely helyben tárolja és továbbítja az adatokat a jelentőhely felé. A mérőhelyi rendszer energiaellátását a helyi adottságoktól függően felsővezetékről, vonalkábelről, esetenként közüzemi hálózatról lehetett megoldani. Az SCT a pálya mellé telepített klimatizált kültéri szekrénybe került (1. kép).

A jelentőhely és a felhasználói felület

A mérési eredményeket és a riasztásokat a beavatkozási lehetőséggel rendelkező következő állomásra továbbítja a mérőhely. A csapágy- és fékhőmérséklet-adatok, illetve azokkal kapcsolatos riasztások mellett a vonat beazonosításához szükséges legfontosabb információk (bontás kocsik szerint, sebesség, haladási irány, tengelyek száma) továbbítása is megtörténik. Az adatkommunikáció a jelentőhelyekkel minden esetben kábeles (réz érpár vagy optikai) kapcsolaton keresztül létesült. A magyar nyelvű kezelői felület egységes, könnyen kezelhető. A mért és rögzített adatokat legalább egy évig képes hitelesen megőrizni az adattárolóban (2., 3. kép).

Jövőbeni elképzelések

További telepítések

A Szajol–Püspökladány vonalszakasz re­kon­st­rukciója során 2015-ben Törökszentmiklós és Karcag térségében telepítettek további két berendezést, melyek kialakítása megegyezik a „nagyprojektben” üzembe helyezett berendezésekével. Előreláthatóan 2020-ig valósul meg a Békéscsaba–Szabadkígyós vonalszakaszon lévő rendszer bővítése kétvágányú berendezéssé. Előkészítés alatt áll a Százha­lom­batta–Pusztaszabolcs vonalszakasz biz­to­sí­tóberendezési munkáihoz kapcsolódóan egy kétvágányú berendezés telepítése. Ez utóbbi helyszínen a tervezett kialakítás különlegessége az, hogy a mérőhelynek a jelentéseket nemcsak a szomszédos beavatkozási lehetőséggel rendelkező állomásra kell küldenie, hanem emellett a MÁV Zrt. Technológiai Központba is. Ez a megoldás a jövőben lehetőséget teremthet a rendszerek központi felügyeletére és a berendezés esetleges működési zavarainak hatékonyabb kezelésére.

Különféle diagnosztikai funkciók integrálása

A vasúti diagnosztikai eszközök közelmúltban bekövetkezett dinamikus terje­dése várhatóan a következő években tovább fokozódik. Az információ online hozzáférhetősége és a trendek elemezhetősége újabb lehetőségek előtt nyitnak majd utat. A rendszerek fejlődési iránya egyre inkább a központosított adatfeldolgozás, valamint a centralizált, szakértői döntéstámogatás irányába mutat. 
A voestalpine SIGNALING GmbH a Phoenix MB típusú hőnfutásjelzők fejlesztése és gyártása mellett a diagnosztikai eszközök széles palettáját kínálja [3]. A különféle megoldások egységes platformra integrálása vezetett a PhoenixCMS, (Central Management Software) és az azzal együttműködő PhoenixMDS (Modular Diagnostic System) rendszerek kifejlesztéséhez. A fejlesztők szándéka, hogy az üzemeltetőknek rugalmasan testre szabható és igény szerint bővíthető alkalmazáscsomagot nyújtsanak, melynek egyes elemei a közös felhasználói felület révén egységes és hatékony rendszerré válnak. Ebben a ke­ret­rendszerben különálló diagnosztikai funkciókként jelennek meg például a korábban ismertetett hőnfutásjelző, így a PhoenixHBD (Hot Box Detector) és szorulófék-ellenőrző PhoenixHWD (Hot Wheel Detector) funkciók is. A teljesség igénye nélkül említést érdemel még a hasonló alkalmazások sorában a PhoenixCWD és PhoenixABD funkció. Az első (Cold Wheel Detector) a nem megfelelően működő (re­latíve alacsonyabb hőmérsékleten üzemelő) fékek kiszűrésére, míg a második (Acoustic Bearing Detector) egy alapvetően eltérő fizikai alapokon, akusztikus méréssel képes előre jelezni a csapágyak várható tönkremenetelét. A mérési adatok kiértékelését hatékonyan támogathatja a PhoenixAVI (Automatic Vehicle Identification), amely az egyes vonat-összeállításokon belül az egyedi kocsik azonosítására használható.

Diagnosztikai központok

Számos előnnyel járhat, ha a mérőhelyi adatokat a lokális jelentőhelyek mellett vagy helyett egy központi feldolgozóhelyre is továbbítják. Az egyedi jelentőhelyek személyzetének még akkor is komoly és felelősségteljes feladatot jelent a külön­féle diagnosztikai rendszerek felügyelete és a szükséges intézkedések meghozatala, ha azok egységes felhasználói felületen kommunikálnak. A központokba rendezett jelentőhelyeken szakemberek döntenek a szükséges intézkedésekről. A rendszer alapos ismerete a riasztások gyors kielemzését, a téves riasztások miatti korlátozások csökkenését, a helyi szolgálat tehermentesítését eredményezheti.

Diagnosztikai adatok használata az állapotfüggő karbantartásban

A közlekedő vonatok biztonsági kockázatot jelentő rendellenességeinek kiszűrése mellett a vasúti diagnosztikai rendszerek manapság az állapotfüggő vagy proaktív karbantartási stratégiák számára is nélkülözhetetlen segítséget nyújthatnak. A korszerű karbantartási stratégiák megvalósításához megbízható adatok és ezekből képzett trendek vizsgálata szükséges. Tekintettel arra, hogy a vasútvállalatok szempontjából a gördülőállományt és az infrastruktúra-elemeket egyaránt magába foglaló komplex vasúti rendszer hibamentes működése a feladat, így akár a járműdiagnosztikai és az infrastruktúra-diagnosztikai elemek integrálása is szükségessé válhat. Jó példája ennek a PhoenixMDS rendszerbe illesztett kitérődiagnosztikai megoldás, a Roadmaster® vagy újabb megnevezéssel PhoenixSCM (Switch Condition Monitoring).

Kitérődiagnosztika a PhoenixMDS platformon

Az infrastruktúrához kapcsolódó késések és a nem tervezett karbantartási munkák jelentős részét a váltók és a váltóállítóművek váratlan meghibásodásai teszik ki. A Roadmaster® lehetővé teszi ezeknek a hibáknak az előrejelzését, így a tényleges meghibásodás előtt lehetőséget ad a karbantartási folyamatok optimalizálására, a váratlan üzemzavarok elkerülésére. Ez a diagnosztikai rendszer folyamatosan értékes információt szolgáltat a váltók, állítóművek és a hozzájuk kapcsolódó elemek állapotáról és teljesítményéről. A rendszer minden váltóállításkor összehasonlítja az aktuális mért értékeket a referenciaértékkel. Az adatok változásának elemzésével és az automatikus figyelmeztetések segítségével létfontosságú időkeret biztosítható a karbantartási munkákhoz. A szükséges beavatkozások a rendelkezésre álló erőforrásoknak és feltételeknek megfelelően rangsorolhatók; a karbantartási tevékenység pontosan megtervezhetővé, célzottan elvégezhetővé válik. A rendszer teljes mértékben konfigurálható, azaz tetszőleges állítómű és biztosítóberendezés kombinációja esetén, valamint Vignol és Phoenix rendszerű váltók esetén egyaránt alkalmazható. Az üzemeltetők munkáját egy integrált hibakatalógus segíti, amely a saját tapasztalatok rögzítésével tovább bővíthető.

Összefoglalás

A hazai vasúthálózaton a közelmúltban telepített hőnfutásjelző berendezések lehetővé teszik a közlekedő vonatokra nézve biztonsági kockázatot jelentő, rendellene­sen melegedő kerékcsapágyak, illetve szoruló fékberendezések megbízható kiszűrését. A felügyeleti rendszer által generált riasztások hatékony feldolgozása, valamint a hőnfutásjelző berendezések működésének monitorozása és karbantartása érdekében megfontolásra javasoljuk a központosított jelentőhely-kialakításban rejlő lehetőségek további elemzését is. Bemutattuk, hogy a meglévő berendezések a moduláris felépítés és a variálható funk­ciók révén rugalmasan alakíthatók, további diagnosztikai funkciókkal bővíthetők. A diagnosztikai berendezések fejlesztése során – az üzemveszélyes állapotok kiszűrése mellett – egyre nagyobb hangsúlyt kap a trendek elemzésén alapuló karbantartás-támogatás. Ez a funkció mind a gördülőállomány, mind pedig az infrastruktúra üzemeltetői számára meghatározó jelentőségűvé válik a jövőben. A folyamatok mérése teremtheti meg az alapjait annak, hogy a fókusz a hibák feltárása és kijavítása helyett egyre inkább a hibák előrejelzésére és azok elkerülésére irányulhasson.