Monitoreo de vías férreas SKF

Monitoreo de vías férreas SKF

Una nueva tecnología desarrollada por SKF utiliza el mismo sistema IMx a bordo de monitoreo de equipos giratorios del bogie para controlar la condición de las vías, detectar problemas más rápidamente y optimizar la planificación y ejecución de las actividades de mantenimiento de vías de los operadores de ferrocarriles.

Autores:
Víctor Martínez,
jefe del Centro global de monitoreo de condición y digitalización de ferrocarriles, SKF Española S.A., Madrid, España
Daniel de Andrade, jefe de tecnología, Centro global de monitoreo de condición y digitalización de ferrocarriles, SKF Española S.A., Madrid, España

Ferrocarriles

El crecimiento de la población en las áreas metropolitanas, junto con factores como la contaminación atmosférica y el tráfico generados por vehículos que usan combustibles fósiles convencionales hacen que las personas dependan cada vez más del transporte público. Durante los últimos años, en varias ciudades del mundo, la demanda de líneas de metro y trenes suburbanos ha excedido las previsiones. Por ello, la presión por incrementar la calidad y disponibilidad del servicio y mantener al mismo tiempo bajo control los costos y riesgos está siempre presente en la labor diaria de los operadores de ferrocarriles.

La estrategia que aplican dichos operadores en el mantenimiento de la infraestructura desempeña un papel importante para prevenir trastornos en el servicio y los horarios, que cada vez son menos tolerados por los pasajeros y operadores de ferrocarriles. Para que la vía férrea se conserve en buenas condiciones, el mantenimiento y las actividades de renovación suelen basarse en inspecciones visuales y un mantenimiento programado. Este enfoque tiene una larga tradición, pero es muy costoso. Los inspectores solo pueden revisar las vías cuando no hay tráfico de trenes, y los vehículos dedicados a esta labor son costosos y normalmente lentos, por lo que también son lentas las actualizaciones de la condición de las vías.

Con objeto de mejorar esta situación, SKF ha desarrollado una tecnología para aplicar sus efectivas soluciones y conocimientos técnicos de análisis de vibraciones, a fin de proporcionar a los operadores de ferrocarriles herramientas para monitorear la condición de las vías usando los trenes durante el funcionamiento normal. SKF ha estado investigando esta tecnología durante los últimos años, y las pruebas de validación práctica se han efectuado específicamente en la compañía Transports Metropolitans de Barcelona (TMB), España, y en otras redes de metro de todo el mundo. Es una tecnología que usa sensores de vibraciones montados a bordo de trenes estándares para monitorear las vibraciones que se generan cuando el tren circula sobre las vías. Esto no solo permite a los operadores detectar defectos en ellas, sino pronosticar también las necesidades de mantenimiento futuro y los objetivos para mantener controlada la calidad de la vía férrea.

El IMx-Rail se suministra como un kit personalizado que puede instalarse fácilmente en el bastidor del bogie.

Fig. 1a: El IMx-Rail se suministra como un kit personalizado que puede instalarse fácilmente en el bastidor del bogie.

La tecnología de SKF proporciona otras ventajas. Al asegurar una vía en buenas condiciones y reducir también el ruido emitido durante la circulación de los trenes, puede mejorarse la comodidad y satisfacción general de los pasajeros. Además, hay una correlación entre la condición de la vía y la esperanza de vida útil de las ruedas y rodamientos. Esta correlación se explica por el hecho de que los impactos que sufren las ruedas al circular por defectos en la vía se transfieren directamente a los rodamientos del juego de ruedas. Al controlar y dar mantenimiento a las vías de una forma apropiada, los operadores de ferrocarriles también pueden prolongar la vida útil de las ruedas y rodamientos, al mismo tiempo que se consigue un movimiento más suave del tren.

El tiempo es un recurso valioso, y el nuevo IMx-Rail (fig. 1a), recientemente lanzado al mercado por SKF, puede adaptarse con facilidad y rapidez en el tren (fig. 1b) para monitorear la vía. El IMx-Rail es la versión más reciente de la prestigiosa familia de soluciones de monitoreo de condición IMx de SKF, una solución autónoma de sensores y electrónica para procesar y comunicar datos durante el funcionamiento comercial, que puede integrarse en los sistemas de IT del operador ferroviario. Es apropiado para montarlo dentro de los vagones o exponerlo al entorno externo del bogie. Y mientras sus antecesores estaban originalmente diseñados para el monitoreo del material rodante (ruedas, rodamientos de cajas de grasa y motor de tracción), el IMx-Rail tiene, además, capacidad de monitorear la condición de la vía. Su éxito se basa en la simplicidad de su integración en los trenes existentes, su confiabilidad y la facilidad de adaptación a los procesos del cliente.

Instalación del IMx-Rail en el bastidor del bogie.

Fig. 1b: Instalación del IMx-Rail en el bastidor del bogie.

Para monitorear la condición de las vías en toda una línea de metro, basta con una unidad IMx-Rail y dos sensores de vibraciones para la medición y el registro, seguidos de un procesamiento de los datos y la transmisión inalámbrica de los datos al punto de recopilación del servidor back-office, donde valores atípicos pueden activar medidas de mantenimiento.

Una vez que el servidor ha recibido los datos, el software SKF @ptitude Observer realiza un ulterior procesado de la información y correlaciona las mediciones de vibraciones con la ubicación específica de la vía en la que se recopilaron. El algoritmo usado para identificar la ubicación de las mediciones es una tecnología con patente en curso, desarrollada por SKF y que no exige interconexión al sistema del tren para obtener datos. Esto no solo asegura una rápida instalación, sino que también evita riesgos de interferencia con los sistemas de seguridad de importancia crítica del tren. El software identifica la ubicación de los defectos en la vía en concordancia con el sistema de localización utilizado por el operador del ferrocarril (cadeneo o punto kilométrico) y tiene capacidad para trabajar con precisión funcionando en túneles de tren.

Una práctica visualización en el panel de instrumentos de la línea de metro permite a los usuarios comprender la condición de la vía entre estaciones.

Fig. 2: Una práctica visualización en el panel de instrumentos de la línea de metro permite a los usuarios comprender la condición de la vía entre estaciones.

El SKF @ptitude Observer es alimentado por varias herramientas especializadas para presentar la información procesada, lo que permite al usuario extraer el máximo valor de este. Cuando se inicia el análisis, una tabla (fig. 2) resume la condición de las líneas, lo que posibilita la verificación de las secciones de vía donde se registraron los datos. El color de la sección representa un resumen de la condición de las vías de acuerdo con los umbrales preestablecidos. Esto permite al usuario localizar rápidamente las secciones de la vía que estén en las peores condiciones y que precisen mantenimiento prioritario.

Cuando el usuario accede a una de las secciones de la vía, el software presenta un gráfico de dispersión detallado de la sección concreta, que ofrece una visualización de los detalles de la condición de la vía (fig. 3). Al utilizar este gráfico, el usuario puede comparar la amplitud de las vibraciones por diferentes tramos de las vías. El software también proporciona información valiosa, como la hora y día en que se tomaron las mediciones y la velocidad exacta por la toda la sección.

La velocidad del tren y la evaluación de la condición de la vía pueden visualizarse para cada trayecto entre estaciones.

Fig. 3: La velocidad del tren y la evaluación de la condición de la vía pueden visualizarse para cada trayecto entre estaciones.

Al hacer clic en una zona específica del gráfico de dispersión, el software muestra al usuario un gráfico de burbujas que presenta el factor cronológico de esta zona de la vía (fig. 4). En el diagrama, cada línea de burbujas representa un trayecto del tren; el tamaño y color de las burbujas representa la amplitud de las mediciones de las vibraciones. Con este gráfico, el usuario no solo puede comparar la amplitud de las vibraciones por diferentes trayectos del tren, sino seguir también la evolución de un defecto en el transcurso del tiempo.

Un gráfico de burbujas permite al usuario seguir la evolución de la condición de la vía en el transcurso del tiempo por cada trayecto.

Fig. 4: Un gráfico de burbujas permite al usuario seguir la evolución de la condición de la vía en el transcurso del tiempo por cada trayecto.

Cuando se selecciona una de las burbujas, el software presenta en la pantalla la forma de onda y el espectro relacionados con esta medición (fig. 5). Al analizar esos gráficos, es posible verificar si el defecto es puntual o extendido por la vía.

La forma de onda y el espectro de la medición permiten al usuario cuantificar la extensión de un defecto en las vías.

Fig. 5: La forma de onda y el espectro de la medición permiten al usuario cuantificar la extensión de un defecto en las vías.

Asimismo, al comparar las mediciones realizadas en la misma sección de la vía durante diferentes trayectos del tren, es posible verificar la confiabilidad del análisis (fig. 6), y así evitar falsas detecciones de defectos. Formas de vibración similares observadas en diferentes mediciones de la misma sección de la vía, significan que las vibraciones medidas han sido realmente generadas por la vía o por la interacción entre la vía y la rueda, y no por causas fortuitas o externas, como el impacto de grava en el bastidor del bogie.

Una vez que el analizador identifica un defecto de la vía, en el @ptitude Observer pueden usarse herramientas especializadas para comunicar una excepción. Dicha excepción contiene toda la información relacionada con el defecto en la vía.

La alta repetibilidad de la señal en la misma sección de la vía durante diferentes trayectos confirma la certeza de la medición.

Fig. 6: La alta repetibilidad de la señal en la misma sección de la vía durante diferentes trayectos confirma la certeza de la medición.

El SKF @ptitude Observer lleva incorporada una interfaz de fácil uso que el operador del ferrocarril puede emplear como aplicación para elaborar informes. Esta interfaz de usuario (user interface, UI) se ha diseñado para que sea fácil de usar y comprender, sin que se precise tener conocimientos técnicos previos. Contiene visualizaciones de pantalla que muestran la información en forma de resumen, y herramientas y visualizaciones para que el usuario profundice en los detalles deseados. La UI también posee herramientas para una actualización sencilla de los gráficos y tableros de instrumentos después de que se realiza la reparación de un defecto en la vía.

La primera visualización presentada al usuario en la UI es un mapa geográfico con una representación de la condición de las líneas (fig. 7). El mapa contiene varios niveles de detalle. En el más alto, el usuario puede visualizar cada sección de la vía entre dos estaciones, que se representan como dos líneas rectas. El color de las líneas resume la condición de la sección de la vía por cada sección concreta. En este nivel de detalle, el mapa también presenta notas que describen el número de excepciones comunicadas por el analista para cada sección de la vía.

Visualización intuitiva de toda la línea del metro para comprender la condición de sectores de vía entre estaciones.

Fig. 7: Visualización intuitiva de toda la línea del metro para comprender la condición de sectores de vía entre estaciones.

Toda la información relacionada con las excepciones comunicadas por el analista está disponible para el operador del ferrocarril. Esto incluye, por ejemplo, el rango de cadeneo o punto kilométrico donde se observó la excepción, la fecha cuando ocurrió, la gravedad informada por el analista, el lado específico de la vía y más detalles (fig. 8).

Puede obtenerse una aplicación de interfaz intuitiva para usuarios, para informar de excepciones al cliente y sugerir las correspondientes medidas de seguimiento.

Fig. 8: Puede obtenerse una aplicación de interfaz intuitiva para usuarios, para informar de excepciones al cliente y sugerir las correspondientes medidas de seguimiento.

Durante el proceso de comunicación, el analista puede adjuntar a la excepción notificada los gráficos usados para detectar el defecto de la vía (fig. 9). Estos gráficos son accesibles para el operador del ferrocarril a través de la UI, lo que permite profundizar y comprender la naturaleza de los defectos notificados.

Se puede acceder de manera remota a la UI mediante una red local e incluso por Internet, lo que la convierte en muy flexible, puesto que permite a los operadores acceder a la información notificada desde un lugar diferente de donde esté situado el analista.

Los datos del gráfico que activan el informe de la excepción son accesibles a través de la aplicación de interfaz de usuario.

Fig. 9: Los datos del gráfico que activan el informe de la excepción son accesibles a través de la aplicación de interfaz de usuario.

El software desarrollado contiene muchas funciones útiles, que proporcionan a operadores como el Metro de Barcelona, tecnología de vanguardia para el mantenimiento de la infraestructura de las vías. “Siempre buscamos mejores formas de ofrecer una red segura, confiable y rentable”, manifiesta Fernando Vaquero Granados, ingeniero de material rodante de TMB. “Las tecnologías como el Sistema de monitoreo de vías férreas SKF (SKF Rail Track Monitoring System) pueden contribuir a identificar los problemas más rápidamente, y a orientar con más eficacia nuestras actividades de inspección y mantenimiento”.

Al controlar sus vías con el Sistema de monitoreo de vías férreas SKF, los operadores pueden priorizar el mantenimiento de su infraestructura más eficazmente y estar seguros de que su condición preserva la comodidad de los pasajeros, y el estado de las ruedas y los rodamientos.

Contacto de venta

evolution@skf.com

Resumen
A medida que el transporte público va adquiriendo mayor importancia por todo el mundo, es crucial mantener las vías del tren en buenas condiciones, ya que esto aumenta la comodidad de los pasajeros y prolonga la vida útil de las ruedas y los rodamientos. SKF ha desarrollado una tecnología para monitorear la condición de las vías a través de un análisis de las vibraciones.

@ptitude es una marca registrada del Grupo SKF

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