Wabtec-тің инженерлік инновациялардың тірі мұрасы
Wabtec-тің 155 жылдық инновациясы, жүк теміржол саласын қалыптастырған соңғы жетістіктерге мұқият қарау.
2024 жылы Wabtec-тің 155 жылдығына орай, компанияның керемет инженерлік шежіресін Джордж Уестингхаус, Томас Эдисон және Луи Фейвели құрылтай триумвиратына дейін іздеу азғырылуы күшті екені анық.
Westinghouse - рельстік Эдисондағы алғашқы тежегіш жүйесі - алғашқы
электровоз Faiveley - алғашқы пантограф
Бұл технологиялардың әрқайсысы Wabtec-ке темір жол саласында төңкеріс жасауға мүмкіндік берді.
Бірақ Wabtec өзінің тарихи өткеніне тоқтала отырып, теміржол технологиясының жаһандық көшбасшысына айналмады. Керісінше, ол өз клиенттері үшін теміржол жұмысын үнемі жақсарту және өзгерту үшін инновациялардың бай негізіне салды.
Қарапайым тілмен айтқанда, инновация Wabtec-тегі “мұра” ғана емес, бұл күнделікті шамамен 5000 мықты инженерлік күшпен жақсартылатын тірі мұра.
Осы айырмашылықты ескере отырып, Wabtec-тің жүк теміржол саласындағы бұзатын инновациялар мен инженерлік таңғажайыптардың соңғы тарихын қарастырайық.
Қиын дық: Ауыр тасымалдау пойыздарының тартқыш күштерін арттыру Инновация: айнымалы ток ло
комот иві
1990 жылдары Wabtec жүк тепловоз нарығында EMD-мен бәсекелес болды, ал бүкіл әлемдегі негізгі теміржолдар тұрақты ток локомотивтерінің іске қосу және үздіксіз тарту мүмкіндіктерімен шектелді.
Бұл өзгермек болды.
“Айнымалы ток локомотивінің әкесі” А.Ж Кумар (2022 жылы Джордж Уестингхаустың құрметті 361 патент санынан ас ып түсті) бастаған Wabtec инженерлері заманауи жүк тепловозының тиімділігі мен тасымалдау мүмкіндіктерін қайта жазу үшін мотордың жаңа түрін жасау үшін “жүйелік инженерлік” тәсілді қабылдады. Айнымалы ток тарту жүйесі дүниеге келді.
“Біздің сол кездегі бәсекелестеріміз, олардың ішінде бас EMD, барлығы ауыр жүк тасымалдайтын тұтынушылар үшін көбірек тартқыш қуаты бар локомотивті жеткізудің бірдей проблемасына назар аударды”, - деп еске алады Wabtec компаниясының инженерлік вице-президенті Алан Гамильтон. “Олардың көпшілігі шешімді аутсорсинг жасауға тырысты, бірақ біз оның бәрін үйде ұстадық. Біз проблеманы бүкіл локомотивтің объективі, қозғалтқыштың, тартқыш жүйесінің және басқару элементтерінің өзара байланысы арқылы қарап, локомотивтің жаңа түрінің архитектурасын жасап, оны ауыр тасымалдаушыларымыздың қажеттіліктері үшін оңтайландыруға мүмкіндік алдық”.
Бұл біртұтас жүйелік-инженерлік тәсіл керемет жұмыс істеді, нәтижесінде айнымалы ток тепловозы ғана емес, оңтайландырылған компоненттерге салынған жоғары деңгейлі электр станциясы пайда болды, ол тартымды күш-жігерді барынша арттыру үшін жетілдірілген жылу мүмкіндіктерін (мотор), адгезиялық мүмкіндіктерді (дөңгелектер) және жеке осьтерді басқаруды (қуат-электроника басқару элементтері) қамтамасыз етті.
Жеке компоненттердің артындағы инженерлік ерліктер, локомотивтің “өмірлік маңызды органдары” сияқты көптеген ерліктер бар, бірақ нақты жаңалық - бұл бөлшектердің оңтайландырылған тұтастықты құру үшін қалай жұмыс істегені, бұл жүйені кенеттен 166,000 фунт үздіксіз рейтингке дейін арттырды. - бұрынғы тұрақты ток локомотивіне қарағанда 60% -ға жуық өсім. Кенеттен бес тұрақты тоқ локомотивін тарту қажет болған жүктемесі бар клиенттер енді оның орнына үш айнымалы ток локомотивін қолдана алады, бұл өнімділік, тиімділік, еңбек пен техникалық қызмет көрсету шығындарының ережелерін бір сәтте қайта жаза алды.
“Шынымды айтсам, біз және сала ешқашан артқа қараған жоқпыз. Wabtec айнымалы ток локомотив архитектурасын басынан бастап алды”, - деп жазады Гамильтон. “Бұл сонымен қатар біздің табысты локомотивті жаңғырту бизнесімізге негіз болды, ол бүгінгі күнге дейін тұрақты тоқ локомотивтерін айнымалы ток платформасына түрлендіреді”.
Wabtec компаниясының айнымалы ток жетістіктері тау-кен өнеркәсібін де өрбітті, нәтижесінде 2000 жылдары жүк тасымалының жоғарылауымен және өмірлік циклдің жалпы шығындарының азаюымен салалық стандартқа айналған бірінші класты Komatsu 930E жүк көлігі құрылды. Қандай компаниялар тау-кен өндірсе де, Wabtec және оның клиенттері айнымалы ток технологиясымен алтынды ұрды.
Қи ындық: парниктердің шығарындыларының барған сайын қатаң стандарттарына сай бол
ыңыз Иннова ция: міндетті сәйкестікті жеткізіңіз+ отынды үнемдеу = Evolution сериясы қозғалтқыштары
2000 жылдардың басынан бастап парниктік газдар (ПГ) шығарындыларының қатаң стандарттары (Tier 2 - Tier 4) жүк локомотив қозғалтқыштарының дизайнына әсер етті. Тағы да, оның бәсекелестері сәйкестікті сақтау үшін дискретті түзетулерді таңдағанымен, Wabtec біртұтас, жүйелік-инженерлік тәсілді қолданды.
“Біздің бәсекелестеріміз шығарындылардың жаңа режимін шешуді “қозғалтқыш” проблемасы ретінде қарастырды; олар өздерінің қолданыстағы қозғалтқыштарымен айналысып, оларды сәйкес ету үшін оларды “ажыратты””, - дейді Гамильтон. “Бұл тәсілдің проблемасы жанармай үнемдеудің төмендеуіне әкелді. Wabtec инженерлері мүлдем басқа көзқарасты қабылдады. Олар қозғалтқышты локомотив үшін “электр станциясы” ретінде қайта ойластырды және шығарындыларды азайту жолдарын тапты, ал бір галлонға миль көбейту - нағыз серпіліс”.
Бұл жаңалық Evolution сериялы қозғалтқышты рельс индустриясына енгізді. Wabtec инженерлері қозғалтқышқа отынды жеткізудің жаңа тәсілдерін сынап көрді (және тұтынушыға құндылық), сайып келгенде, отын-айдау қысымын қозғалтқыштың жылдамдығына тәуелсіз басқаруға мүмкіндік беретін жоғары қысымды ортақ рельс жүйесіне қонды. Бұл сияқты қозғалтқыштың жалпы дизайнындағы қиялды және практикалық жақсартулар Wabtec-ке клиенттерінің сәйкестік қажеттіліктерін қанағаттандырып қана қоймай, теміржолдағы негізгі шығындардың тұтқасы болып табылатын отынның жаңадан табылған тиімділігі түрінде құндылық қосуға көмектесті.
Қосылған сәйкестік стандарттары тоқтамағандай, Wabtec инженерлерінің шығармашылығы да тоқтаған жоқ. Бөлшектер мен NOx мөлшерін көбірек азайтуды талап ететін Tier 4 шығарындыларының стандарттары пайда болған кезде, локомотив өндірушілерінің көпшілігі отын мен қозғалтқыш қоспасына қымбат және өте қиын мочевина негізіндегі катализаторларды енгізіп, “кейінгі өңдеу” тәсілін сақтамады.
Вабтек емес. Оның инженерлері кейіннен тазарту нұсқаларын зерттегенімен, олар өздерінің жүйелік-инженерлік тәсіліне конвертті алға тартты, сонымен қатар Evolution Series Tier 4 локомотиві бар Солтүстік Америка теміржолдарына толық сәйкес емес, сонымен қатар жақсы оңтайландырылған шешімді қамтамасыз ету үшін кейінгі өңдеуден шығу жолын жаңаша жасады. Wabtec инженерлері үшін Tier 4 сәйкестігі шапшаңдықты қамтамасыз етті, бірақ өнімділік пен құндылықты құру мақсат болып қала берді.
Оңтайлы тиімділік пен адгезияны қамтамасыз ететін Wabtec компаниясының Evolution Series Tier 4 локомотиві Солтүстік Америка теміржолдарының жаңа тарту қуатына деген қажеттіліктерін орындау үшін сөзсіз таңдауы болып табылады. Бүгінгі күнге дейін жеткізілген 1200-ге жуық қондырғы бар Wabtec-тің өнімді әзірлеуге оңтайландырылған жүйелік инженерлік тәсілі нарықта растауды жалғастыруда.
Қиын дық: Локомотивті пайдалану деректерін тұтынушы өнімділігінің артықшылығына айналдыру Иннова
ция: Wabtec басқару технологиясы
Локомотивтік аппараттық сансыз инновацияларды басқара отырып, Wabtec-тің жүйелік-инженерлік тәсілі сонымен қатар индустрияны әлі де өзгертіп жатқан бағдарламалық жасақтама революциясына әкелді. Телеметрия мен борттық деректерді жинау саласындағы жетістіктермен және Wabtec өз клиенттерімен олардың қажеттіліктерін жақсы түсіну және олардың қалай жұмыс істейтінін “жақыннан” көру үшін рельстермен жүргенде, Wabtec инженерлері деректерді жетілдірілген өнімділікке айналдырудың жолдарын тапты.
Бағдарламалық жасақтама инновацияларының ішінде ең алдымен Trip Optimizer, оңтайлы жылдамдық профилін есептеу үшін рельефті, пойыздардың құрамын, жылдамдық шектеулерін және пайдалану жағдайларын қарастыратын пойыздарға арналған энергияны басқару және ақылды круиздік басқару жүйесі болып табылады. 2009 жылы іске қосылған Trip Optimizer жақында әсерлі кезеңді атап өтті: бір миллиард миль жұмыс істейді, бүкіл әлемдегі негізгі теміржолдарды 750 миллион галлоннан астам дизель үнемдеді, сонымен қатар шығарындыларды 10 пайызға дейін азайтады.
“Біздің кластағы ең жақсы локомотивті тартуды бақылаудан (адгезиядан), қозғалтқыштың отынды/мерзімінен және ауыспалы жылдамдықтағы локомотивті қосалқы бақылаудан (эмиссиялар/тиімділік), LOCOTROL (таратылған қуат) және әуе тежегішін басқарудан (тежегіштерден) Trip Optimizer біздің инженерлерге жүйелік-инженерлік көзқарасты келесі деңгейге көтеруді көрсетеді”, - дейді Гамильтон. “Мысалы, саяхат оңтайландырушысы бүкіл пойыз желісін жүйе ретінде қарастырып, пойыздың энергияны пайдалануын оңтайландыру үшін осы жүйенің кірістерін пайдаланып, метафоралық секірісті талап етті”.
Машиналық оқыту мен болжамды аналитикадағы жетістіктерді қамтитын бағдарламалық жасақтаманы оңтайландырудың бұл түрі статикадан басқа нәрсе. Бүгінде, мысалы, тежеу арқылы өндірілетін қуатты сақтай алатын жаңа аккумуляторлық локомотивтер энергияны басқару теңдеуіне тағы бір динамикалық элемент қосып, отын тиімділігінің жаңа шекараларын ашады.
Wabtec осы жаңалықтарға сүйеніп, болашаққа қарайды. Қазіргі сигнал беру жүйелері мен желінің тиімділігі шешімдеріндегі жаңашыл жетістіктерге жету арқылы компания пойызбен жүк тасымалдау үшін теміржол қуатын арттыруға ұмтылады. Wabtec жанармай тиімділігін арттыру шешімдері және жаңартылатын дизель мен биодизельді сынау арқылы локомотив паркінің қолданыстағы шығарындыларын азайту үшін жұмыс істейді. Ол сонымен қатар баламалы қозғау технологияларын дамытуда жетекшілік етеді.
Wabtec қазірдің өзінде әлемдегі алғашқы ауыр жүк тасымалдайтын, 100% аккумуляторлы электровозды FlxDrive TM жасап шығарды. Компания осы жылдың соңында Австралияның батысындағы сұранысқа ие Пилбара аймағында желілік тасымалдау операциялары үшін алғашқы коммерциялық 7 мегаватт сағаттық FLXDrive жеткізеді.
Wabtec инженерлері сонымен қатар теміржолды декарбонизациялау үшін болашақтың отыны ретінде сутегін зерттеп жатыр. Компания сутегі іштен жану қозғалтқышы бойынша озық жұмыстарды ілгерілету үшін Oak Ridge ұлттық зертханасымен және Argonne ұлттық зертхан асымен бірлескен зерттеулер жүргізуде. Келесі буын сутекті локомотивке арналған жеке зерттеу жолында Wabtec технологиялық серіктестермен баламалы қуат өндіруші көзі ретінде сутегі отын элементтерін пайдалануға қабілетті локомотивтерді әзірлеу үшін жұмыс істейді.
“Wabtec-тегі инновациялардың соңғы тарихына қарап, болашаққа қарап - менің ойымша, біздің аты аңызға айналған құрылтайшыларымыз мақтан тұтады”, - деп қорытындылайды Гамильтон. “Біз бәсекелестеріміз ойлау, армандау және BIG әрекет ету және клиенттерімізбен тығыз ынтымақтастық жасау арқылы емес жерде жетістікке жеттік. Біздің жүйелік-инженерлік көзқарасымыз оркестр керемет музыка жасау үшін бірге ойнауы керек сияқты, инновацияларымыздың үйлесімді жұмыс істеуін қамтамасыз ету арқылы жоғары деңгейге жетуге және көбірек жетістікке жетуге көмектесті”.