Algoritmi per modelli di vibrazione diagnosticano i guasti alle porte dei treni

Pubblicato il 16 luglio 2020 da redazione

treni

I viaggiatori europei affermano che la puntualità è una delle loro preoccupazioni principali. Tuttavia, il 30 % di essi esprime insoddisfazione per la puntualità e l’affidabilità degli attuali servizi ferroviari. Anche ritardi minori dei treni possono provocare disagi significativi.

Sebbene solo il 5-25 % dei guasti dei treni interessi le porte, queste sono collegate a importanti sistemi di sicurezza, per cui tali guasti spesso fermano completamente i treni. Pertanto, i guasti alle porte causano il 30 % dei ritardi dei treni in Europa.

Un’adeguata manutenzione delle porte risolverebbe il problema: tuttavia, è difficile per gli ingegneri sapere quando essa è necessaria. Gli ingegneri di solito effettuano la manutenzione dei treni troppo frequentemente, con un inutile aumento dei costi, o dopo che si è verificato un guasto, il che costa ancora di più. Il problema è trovare il programma di manutenzione ottimale.

 

Manutenzione ottimale
Il progetto VA-RCM (Vibration Analysis for Remote Condition Monitoring), finanziato dall’UE, ha sviluppato un sistema che monitora le condizioni delle porte dei treni, utilizzando algoritmi che analizzano i modelli di vibrazione.

Si tratta di un monitoraggio continuo che, attraverso il sistema VA-RCM, può ridurre i guasti rilevando eventuali malfunzionamenti prima che questi diventino un problema. Grazie ad avvisi tempestivi gli operatori dei treni possono pianificare programmi di manutenzione in modo più efficiente ed evitare al contempo guasti che provocano ritardi.

Il sistema include un sottosistema per l’acquisizione dei dati sulle vibrazioni delle porte dei treni, algoritmi per l’analisi dei dati e un’interfaccia utente grafica basata sul web. Ogni porta in ogni vagone ferroviario diviene un nodo VA-RCM, a cui vengono applicati dei sensori, responsabili della raccolta dati relativi alle vibrazioni. Tutti i nodi si connettono a una rete Wi-Fi locale, che li collega a una rete cellulare più ampia. I team di utenti controllano il sistema attraverso l’interfaccia grafica.

 

Analizzare le vibrazioni
Il sistema acquisisce i dati delle vibrazioni, utilizzando un accelerometro per misurare le vibrazioni mentre la porta è in movimento. Un processore incorporato analizza i modelli di vibrazione ed estrae le caratteristiche rappresentative. Gli algoritmi confrontano le caratteristiche di vibrazione della porta, espresse matematicamente, con le stesse caratteristiche ottenute da porte di riferimento in condizioni ottimali e rilevano se i modelli di vibrazione si discostano dalla norma. In tal caso, il sistema consiglia un’ispezione di manutenzione. Il sistema raccoglie anche schemi per un modello di apprendimento automatico, quindi l’analisi degli schemi migliora con il tempo.

I ricercatori hanno testato il sistema in laboratori, presso strutture ferroviarie in Spagna e nel Regno Unito. Ciò ha compreso test nell’ambiente reale dei treni metropolitani di Barcellona. I risultati hanno confermato che il sistema è in grado di rilevare oltre il 97 % dei guasti più comuni che potrebbero provocare malfunzionamenti alle porte. Questi includono ostacoli nelle guide delle porte, bulloni allentati ed errori di regolazione verticale dei battenti. È stato anche dimostrato che gli algoritmi di elaborazione funzionano su semplici processori integrati, il che ridurrà i costi al minimo.

Come risultato delle sperimentazioni riuscite, il sistema VA-RCM è stato certificato per il commercio europeo ed è quindi pronto per la commercializzazione.

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