Lima eBus Servicio de Mantenimientoy Herramientas

Naeem Farooqi, Consultor Principal

WSP Canada Inc.

Agenda del Taller

1. Introducción: Naeem Farooqi e Investigación del Ciclo de Vida del Bus

2. Vista General del Ciclo de Vida del Bus

3. Diferencias entre el Subsistema y el Componente (Diesel vs. eBus)

4. Necesidades de Utillaje Especializado1. Equipo de Protección Personal

2. Equipo in situ

3. Herramientas Mecánicas

5. Vista General del Mantenimiento1. Intervalos de mantenimiento preventive

2. Tiempos de reparación estándar (SRTs)

6. Indicadores clave de Rendimiento (KPIs)1. Elementos del seguimiento de órdenes de trabajo

7. Resumen de la sesión y preguntas

Sesión 8 – Día 3

Servicio de mantenimiento y

herramientas

9:00am a 10:00am

Naeem FarooqiBBA, MSc. Pl, PHD*

• Líder de gestión de flotas y activos para Canadá con

más de 10 años de experiencia. Centrándose en las

especificaciones de adquisición de flota y el

aseguramiento de la calidad de la producción

Inspecciones supervisadas de más de 650 vehículos en

los últimos 3 años.

• Completando un PHD en la Universidad de Toronto en

Ingeniería Mecánica e Industrial, centrándose en el ciclo

de vida óptimo del vehículo y el rendimiento de fiabilidad

Supervisor Presidente de la revista Global Research

para operaciones de Investigación.

• Destinatario de varios premios, entre los que se

incluyen “Top 40 under 40” en tránsito de Mass Transit y

“Clean50 Emerging Leader”

• Miembro de la facultad global de la academia de

finanzas de autobuses limpios C40

Laboratorio de Investigación de Operaciones de Buses de la Universidad de Toronto

Sociedad Estratégica

• Base de datos de más de 6,500 vehículos (Clase 1 a 8)

• Capacidad para extraer tendencias en costos de mantenimiento y confiabilidad de flota

• Sistemas de tránsito norteamericanos y vehículos de flota municipal

• Más de 5 años de información de ciclo de vida de O&M disponible en operaciones de E-Bus

Modelo de ciclo de vida de la flota

Objetivos del Análisis del Ciclo de Vida:

• Optimizar la vida útil mediante la reducción del “Costo Total de Propiedad”

• Brindar una gestión de activos estratégicaEntradas Modelo:

• Adquisición:• Costo de capital del vehículo

(Adquisición)

• Operaciones y Mantenimiento:• Combustible

• Kilometraje anual de la flota

• Consumibles (ej. Fluidos a granel, baterías)

• Piezas y mano de obra (costo de mantenimiento de órdenes de trabajo, llamadas viales)

• Varios O&M (por ejemplo, seguro de vehículo)

• Rehabilitación y revisión:• Tren motriz (motor, transmisión, batería)

• Cuerpo y estructura

• Eliminación:• Valor del rescate

• Mercado secundario de piezas

Ciclo de Vida del Bus• Diseño de buses de tránsito urbanos, certificación y

pruebas en Norteamérica por 12 años con el programa de pruebas de Altoona

• El riesgo de ciclos de vida largos excede la “vida de diseño” de los componentes principales (por ejemplo, estructura, junta de Hubner)

• Se requiere una intervención de capital medio / revisión de alto capital para prolongar las operaciones de autobús• Depende del uso del vehículo:

• Topografía de la ruta• Carga de pasajeros• Kilometraje anual

• Optimice las intervenciones de mediana edad con un ciclo de vida más corto (cobertura de garantía después de la mediana edad)

Anatomía del Bus de Transporte

Diesel vs. Eléctrico

Anatomía del Bus de Tránsito - Subsistemas

Algoritmo de clasificación patentado

10 subsistemas principales *(Articulación conjunta, solo 18 m)

• Subsistemas utilizados para clasificar el

mantenimiento de órdenes de trabajo

• Identificar los generadores de costos de

acuerdo con el subsistema

Generaciones de motores diesel - Impacto EPA

Generaciones de motores diesel - Impacto EPA

Enfoque del sistema de propulsión

Anatomía eBus – Descripción funcional

Ciclo de Manejo• El sistema de electrónica de potencia

gestiona la distribución de energía en toda la transmisión

• El paquete de baterías a bordo alimenta el motor de tracción

• El motor de tracción impulsa el eje motriz y las ruedas

• Energía eléctrica transformada a mecánica.

Frenado regenerativo• El motor de tracción funciona en reversa

para recuperar la energía mecánica del frenado.

• Frenado regenerativo utilizado para recargar la batería del vehículo.

• Gestionado a través del controlador de electrónica de potencia

https://www.youtube.com/watch?v=H7XGaGc0qek

Comparación de Subsistemas

Comparación de Subsistemas

Sistema Bus Diesel Cambio a BEB Cambios importantes

Propulsión Motor diesel de combustión interna, transmisión, sistema de combustible y postratamiento de escape

Motor de tracción electrónica, batería (Sistema de almacenamiento de energía)

Sí

Ventanas, Estructura y Cuerpo Exterior

Chasis, techo y estructuras laterales, tren de rodaje, ventanas

Estructura más robusta para soportar el peso de la batería, estructura del techo, centro de gravedad bajo (paquetes de baterías montados en el piso)

Sí

Eléctrico Sistema de bajo voltaje para alimentar componentes auxiliares, iluminación interior, faros, motor de arranque, etc.

Adición de electrónica de potencia de alto voltaje para gestionar la carga de la batería, el frenado regenerativo y el funcionamiento del motor de tracción

Sí

Volante Dirección asistida Hidráulica Sistema de dirección de energía eléctrica

Sí

Comparación de SubsistemasSistema Bus Diesel Cambio a BEB Cambios

importantes

Frenos, Neumático y Sensores ABS

Sistema de frenado por fricción con frenos de pinza

El sistema de frenado regenerativo recarga parcialmente la batería durante la desaceleración

Sí

Llantas, Ejes, Suspensión y Diferencial

Suspensión neumática delantera y trasera, diferencial trasero, tamaño estándar de rueda y neumático

El eje trasero es compatible con frenado regenerativo, mayor eje y clasificación de suspensión para soportar el peso de la batería

Sí

HVAC Calentador Diesel Calentador diésel o calentador eléctrico (para alcanzar emisiones de tubería de cola cero)

Sí

Caja de carga e ITS Equipo de pago de tarifas, comunicaciones y letreros de destino

Equipo de pago de tarifas, comunicaciones y letreros de destino

No

Puertas y Rampas Puertas plegables delanteras y traseras, despliegue manual o en rampa accionada

Puertas plegables delanteras y traseras, despliegue manual o en rampa accionada

No

Interior Asientos de pasajeros, puntales, solicitud de parada, señales, etc.

Optimiza el peso de los componentes interiores para compensar el peso adicional de la batería (es decir, asientos de plástico, puntales de plástico)

Sí

Módulo del Subsistema – Comparación de costosEl sistema de propulsión es el principal subsistema impulsor del costo de mantenimiento

Otros contribuyentes notables: • Sistema de frenos• Ventanas y cuerpo externo• Caja e ITS

El sistema de propulsión de autobús dieselde 40 pies representa:

• 34% de Mantenimiento del Bus Diesel• 7% de Mantenimiento de Bus Eléctrico• Propulsión -> Costo del sistema eléctrico

para BEB

Costo total de propiedad de la flota - Tipo de propulsión

Resumen de Mantenimiento

Diesel vs. Eléctrico

Pros y Contras del Mantenimiento

Ventajas del eBus vs. Diesel:1. Se espera que el mantenimiento anual de los frenos sea

menor. El frenado regenerativo extiende la vida de 3 a 4 veces.

2. El motor de tracción de transmisión directa tiene menos componentes mecánicos y de desgaste en comparación con el motor diesel.

3. No se requieren líquidos a granel (aceite de motor / transmisión). Impacto ambiental reducido y riesgo de derrames

4. Sin combustible diesel, lo que reduce el riesgo de derrames y el gasto de combustible

5. Sistema de postratamiento diésel. Elimina el mantenimiento de filtros de partículas diésel (DPF), recirculación de gases de escape (EGR) y otros sistemas

Pros y Contras del Mantenimiento

Ventajas del eBus vs. Diesel:1. Costo total no comprobado del ciclo de vida

2. Sistemas eléctricos más complejos (electrónica de potencia, sistema de gestión térmica de batería)

3. Se requiere capacitación en mecánica y personal para los sistemas de alto voltaje. Necesita tiempo para familiarizarse con la resolución de problemas

4. Costo adicional de PPE y herramientas especializadas libres de estática.

5. El Calentador AUX Diesel incurrirá en mayores costos de mantenimiento de HVAC a cambio de un menor impacto en el rango operativo

Utillaje especializado y EPP

Riesgos para la seguridad del eBus

• Componentes de alto voltaje (es decir, batería, cables de alimentación)• Electrocución• Arco Eléctrico (Térmico y Flash)• Riesgo de quemaduras (superficies calientes)

• Trabajar en alturas (es decir, paquetes de baterías montados en el techo)

• Puntos de pellizco (es decir, paneles de acceso, puertas, pestillos)

• Peligro de aplastamiento• Elevación de componentes pesados (es decir,

elevadores, grúas elevadoras)

Trabajo en Alturas

• Los eBuses pueden tener paquetes de baterías montadas en el techo y / o electrónica de potencia

• Necesidad de trabajar en alturas, capacitación en seguridad y uso de equipos de detención de caídas

• Inspección periódica de todos los equipos de detención de caídas (requisitos legislativos)

Equipo de detención de caídas (PPE)

Plataforma de pórtico para trabajar en equipos montados en el techo

Kits de herramientas libres de estática• Llaves, juegos de dados, destornilladores, alicates y pinzas• Se requieren herramientas seguras de descarga

electroestática (ESD) para disipar de forma segura la acumulación natural de carga de electricidad estática• La ESD se puede liberar a través del contacto con los conductores (es

decir, el marco metálico del vehículo)• Riesgo de electrocución.• Riesgo de daños a los componentes eléctricos (es decir, controladores

lógicos, circuitos)• Siga los requisitos OEM de Toolkit para la recertificación

(generalmente 3 años)• Mantenga todos los registros de certificación en el sitio• Inspeccione regularmente los juegos de herramientas por

cualquier daño a la capa protectora (es decir, rasguños, astillas)

• Separe claramente (kits de herramientas certificados versus kits de certificación requeridos) y bloquee el acceso a las herramientas para evitar manipulaciones

Wiha Insulated Tools

Impacto en el costo de las herramientasItem Description Est. Unit Cost ($)

Fluke Multimeter - CAT 111 c/w Test Leads 835$

Wiha Insulated Master Electrician's Tool Kit 3,760$

Wiha 1/4 in ratchet set insulated SAE 506$

Wiha 1/4 in ratchet set insulated Metric 510$

wiha open end wrench insulated metric 572$

wiha open end wrench insulated sae 574$

Wiha insulated Serrated Tweezers Straight 61$

Wiha insulated Serrated Tweezers Angled 86$

Insulated Torque Wrench 1/4" 612$

Insulated Torque Wrench 3/8" 683$

Insulated Torque Wrench 1/2" 737$

Torque screwdriver set 418$

Insulated crimper 30 - 6 Awg 7" 62$

Insulated hex key set 10pc metric 333$

Long SAE Natural insulated hex key set 12 pc 295$

Wiha Insulated "bitFlip" Set 126$

Phase tester 206$

Pulse width meter 492$

Fluke meter 364$

Modular test lead kit 166$

Test probe flat blade 20$

Test probe back probe 20$

Total PPE Cost (Set per Person): 11,440$

*Costos estimados. Consulte eBus OEM para requisites específicos y kits de herramientasrecomendados

• Recomendación: 1 set por persona

• Aprox. $11,500 USD por persona

Arco EléctricoPPE mínimo categoría 2 (8 cal/cm2)• Overoles resistentes al fuego• Pasamontañas resistente al fuego• Careta• Casco de seguridad• Lentes de seguridad• Tapones para los oídos• Guantes clasificados de alto voltaje• Botas con clasificación de riesgo

eléctrico (EH) (Aislado hasta 600V)

Requisito de protección contra arco eléctrico por persona

*Costo estimado. Consulte eBus OEM para requisites específicos

Recomendación: dos (2) sets por persona • Un set PPE• Un set de repuesto

Mantenimiento y TiempoEstándar de Reparación

(SRTs) del eBus

Cambios en las Políticas de Mantenimiento del eBus

Inspecciones regulares a incluir:

Componente Verificar:Arnés Eléctrico / Cableado Roces, vibraciones y puntos de pellizco potencialesCompartimiento de la batería Daño al recinto, conexiones de terminales flojas, fugasElectrónica de potencia Ruido / zumbido anormal, voltaje, lecturas de corriente

• El cambio de aceite del motor cada 5.000 km ya no es necesario debido al motor de tracción

• Reemplazo del refrigerante del tren motriz del motor de tracción cada 30,000 km

Cambios en las Política de mantenimiento del eBusSubsystem Task SRT, min

Check rear access hatch

Check motor compartment lights

Clean around traction motor and around electrical

connections using air

Check coolant hose and clamp condition

Check coolant filter

Check motor and transmission connections

Check transmission motor and transmission mount

bolts are torqued to 48 ft-lbs

Check traction motor data cable connector is

torqued to 27 in-lbs with strap wrench

Check fire alarm wiring

Check for oil leaks

Lube all pivoting mechanisms

Check 12/ 24V bulkhead stud connections (at rear,

curbside rear vertical bulkhead low-voltage plate)

for condition and torque

Check HV battery pack mounting fasteners for

condition and torque

Check HV battery pack rubber mounting isolators

Check green salt plugs on either end of the pack

Visually check the desiccant window in each

battery pack ancillary bay. Replace if the color for

40% saturation has changed from blue to pink or if

DEM140 is asserted. If desiccant is replaced, record

the value and rest value of the timer to 0

Check general exterior condition of HV battery

boxes. Note any damage on the give image.

Check all high voltage cables for chafing and

condition

Visually check high voltage connections to traction

motor and inverter

Open high voltage distribution box and check for

connection condition and torque

Check general condition of manual charge ports

60 minsTotal Time, mins

Motor Compartment

Inspection

Inspection every 6,000 miles (~10,000 km)

20 mins

High Voltage System 20 mins

High Voltage System

(motor compartment)20 mins

PM Program Blocks SRT, minutes (Approx.)

Pre-Inspection 20 mins

Diagnostics

Battery compartment

Fuel System (out of scope for eBus) 0

Lower inspection 20 mins

Lower inspection brakes only 30 mins

Engine Compartment (out of scope for eBus) 0

Interior 60 mins

Exterior 60 mins

Climate control system 20 mins

Tires/ wheels/ axle 20 mins

Paperwork 15 mins

Total Time, minutes (hrs) 335 mins (5.6 hrs)

90 mins

Cambios de Inspección Diesel PM A• Las inspecciones de mantenimiento preventivo

(PM) de eBus podrían ahorrar 1 a 2 horas de tiempo de trabajo *

• *En el entrenamiento inicial, se alcanza el nivel de familiarización con la mecánica

Comparación de costo por milla

• Comparación para la agencia de tránsito de Norteamérica

• Costo extrapolado por milla basado en datos de laboratorio de investigación de operaciones de autobuses de la Universidad de Toronto

Resultados clave:• Mayor costo para el diesel-híbrido impulsado por el

mantenimiento del sistema de doble propulsión (es decir, motor eléctrico y motor diesel)

• El primer año de eBus cuesta más debido a la curva de equipamiento, capacitación y aprendizaje de componentes• Costo de Diesel ($0.31 a $0.90 por milla)• Costo de eBus ($0.17 a $0.50 por milla)

Consideraciones del ciclo de vida

1. Operaciones no comprobadas del ciclo de vida de eBuses

2. Presupuesto para el reemplazo de la batería de mediana edad (est. $ 500 / kWh)

3. Posible necesidad de reconstrucción / reemplazo del motor de tracción (est. $ 82,500 USD)

4. Herramientas de personal, PPE y requisitos de capacitación para dar servicio a sistemas de alto voltaje

5. Cambio modular de batería para aprovechar la nueva tecnología de batería

6. Incluya la garantía del estado de carga de la batería (SOC) en la especificación del vehículo

In-wheel Traction Motors

Li-Ion Battery Module

KPIs y Seguimiento del Mantenimiento

Sistema de gestión de mantenimiento

Requisitos de la gestión de órdenes de trabajo:1. Identificación única de activos / vehículos2. Cada orden de trabajo vinculada al activo3. Clasificación de mantenimiento preventivo o correctivo4. Reparación de garantía (sí / no)5. Sello de fecha / hora para:

1. Fecha de creación: cuando la necesidad de reparación es identificada2. Fecha de inicio: cuando se inicia la reparación3. Fecha de finalización: cuando se completa / resuelve la reparación

6. Descripción del trabajo7. Descripción de piezas / materiales utilizados8. Costo de piezas / materiales ($)9. Tiempo de trabajo (horas)10. Costo laboral ($ / hora y total)

Indicadores Clave de Rendimiento (KPIs)

Qué son los KPIs:• Medida estandarizada cuantificable de evaluar el éxito de una

tecnología, política, etc..

Por qué son importantes los KPIs:1. Rastrea la implementación de eBus a través del programa piloto2. Valida las especificaciones de rendimiento del OEM (es decir,

consumo de energía)3. Compara la tecnología de autobuses eBus versus Diesel4. Seguimiento de políticas y operaciones de mantenimiento5. Implementa un ciclo de retroalimentación con KPI para mejorar el

rendimiento.

eBus Pilot KPIs

Kilómetros medios entre defectos (MKBD)• Distancia promedio recorrida entre fallas en el bus en servicio (llamada

de carretera, llamada de remolque)• Medida de confiabilidad estándar de la industria

Tiempo estimado o promedio para reparar (MTTR)• Tiempo promedio entre el inicio y el cierre de la reparación de

mantenimiento correctivo• Medida estándar de la industria de capacitación del personal, resolución

de problemas y tiempo de reparación procesable• Establecer tiempos de reparación estándar (SRT) para la política de

mantenimiento

Costo por Kilómetro/milla ($/km) o ($/milla)• Realiza un seguimiento de los costos de piezas, mano de obra,

combustible / electricidad en la distancia recorrida• Compara la porción operativa del costo del ciclo de vida de la tecnología• Valida reclamos de OEM sobre costos de mantenimiento

eBus Pilot KPIs

Vehículo de eficiencia energética (kWh/km)• Estándar de la industria para comparar la eficiencia operativa

del vehículo en diferentes entornos operativos• Validar especificaciones OEM• Se correlacionan con la topografía de ruta, la estacionalidad, la

carga de pasajeros• Apoyar la planificación del servicio de flota

Cargador de Eficiencia Energética (Rejilla vs. Carga kWh)• Compara la energía extraída de la red con la energía

suministrada a la batería del bus a través del cargador (es decir, la eficiencia del cargador)

• Validar especificaciones OEM• Apoyar la planificación de infraestructura futura

Feedback de las partes interesadas del piloto eBus

Recopilar comentarios cualitativos de los grupos de partes interesadas:

• Operadores (conductores de autobuses)• Mecánica de flota• Clientes de tránsito• Agencia de tránsito

Algunas preguntas a realizar:• Principales desafíos de mantenimiento• Reparaciones recurrentes• Calidad de conducción (es decir, ruido, pendiente, frenado)• Familiaridad con los protocolos de seguridad.• Qué se puede mejorar del piloto• Satisfacción general

eBus Pilot

Currently in Stage 4

¡Gracias!

Naeem FarooqiPrincipal Consultant

Toronto, Canada

416-644-0580Naeem.Farooqi@wsp.com

Twitter: naeemfarooqi11 Linkedin: Naeem Farooqi

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