Competenza ingegneristica
Monitoraggio delle rotaie SKF

Monitoraggio delle rotaie SKF

La nuova tecnologia sviluppata da SKF è dotata dello stesso sistema IMx di bordo utilizzato per il monitoraggio dei componenti rotanti dei carrelli. Serve a controllare le condizioni delle rotaie: identifica i problemi in modo più rapido e consente agli operatori del settore ferroviario di ottimizzare la programmazione e l’esecuzione delle attività di manutenzione sulle rotaie.

Related Articles

La crescita demografica nelle aree metropolitane, unitamente a fattori come l’inquinamento dell’aria e il traffico generati dai veicoli a carburanti fossili tradizionali, spinge le persone ad affidarsi sempre di più a soluzioni di trasporto collettivo. Negli ultimi anni in varie città del mondo la domanda di treni metropolitani ed extraurbani ha superato le previsioni. Di conseguenza, l’esigenza di aumentare la disponibilità e la qualità dei servizi, tenendo sotto controllo rischi e costi, è sempre elevata nella routine quotidiana degli operatori del settore ferroviario.

La strategia attuata dagli operatori, che prevede di eseguire la manutenzione sull’infrastruttura, gioca un ruolo importante nella prevenzione dei fermi di servizi e programmi, sempre meno tollerati dai passeggeri e dagli operatori stessi. Per mantenere le rotaie in condizioni ottimali, le attività di manutenzione e rinnovo delle rotaie in genere si basano su ispezioni visive e manutenzione programmata. Tale approccio, seppur consolidato, è piuttosto costoso. Le ispezioni delle rotaie richiedono una sospensione del servizio e i veicoli dedicati all’ispezione sono costosi e in genere lenti; di conseguenza, anche gli aggiornamenti sulle condizioni delle rotaie subiscono un rallentamento.

Per migliorare questa situazione, SKF ha sviluppato una tecnologia per applicare le proprie competenze e soluzioni consolidate all’analisi delle vibrazioni, fornendo agli operatori del settore ferroviario gli strumenti per monitorare le condizioni delle rotaie utilizzando i propri treni in condizioni operative normali. Negli ultimi anni SKF ha svolto diverse ricerche su questa tecnologia e ha condotto test di validazione sul campo, in particolare nei Transports Metropolitans de Barcelona (TMB) in Spagna, così come in altre metropolitane in tutto il mondo. Questa tecnologia utilizza sensori di vibrazioni montati a bordo di treni standard per monitorare le vibrazioni che si generano quando il treno è in movimento sulle rotaie. Ciò consente agli operatori non solo di rilevare eventuali difetti, ma anche di prevedere esigenze e obiettivi di manutenzione futuri per mantenere sotto controllo la qualità delle rotaie.

Il sistema IMx-Rail è fornito in un kit personalizzato che può essere facilmente installato sul telaio del carrello.
Il sistema IMx-Rail è fornito in un kit personalizzato che può essere facilmente installato sul telaio del carrello.

Questa tecnologia concepita da SKF presenta anche altri vantaggi. Assicurando condizioni ottimali delle rotaie e riducendo i rumori emessi durante la circolazione dei treni, è possibile migliorare il comfort dei passeggeri e la loro esperienza complessiva. Esiste inoltre una correlazione fra le condizioni delle rotaie e l’aspettativa di durata delle ruote e dei cuscinetti. Questa correlazione si spiega con il fatto che gli impatti subiti dalle ruote passando su rotaie difettose vengono trasferiti direttamente ai cuscinetti delle ruote. Controllando e mantenendo le rotaie in condizioni adeguate, gli operatori ferroviari sono in grado di prolungare la durata di esercizio delle ruote e dei cuscinetti consentendo un movimento più fluido del treno.

Il tempo è una risorsa preziosa e il nuovo IMx-Rail per il monitoraggio delle rotaie (fig. 1a), lanciato di recente sul mercato da SKF, può essere installato in modo facile e rapido sul treno (fig. 1b). IMx-Rail è il sistema più recente della ben nota famiglia di soluzioni di condition monitoring IMx di SKF. È una soluzione autonoma di sensori ed elettronica in grado di elaborare e trasmettere i dati di servizio; può essere integrato nei sistemi IT degli operatori del settore ferroviario e può essere montato all’interno della carrozza o all’esterno sul carrello. E, mentre le soluzioni precedenti in origine erano state progettate per monitorare il materiale rotabile (ruote, cuscinetti delle boccole, riduttori e motori di trazione), il sistema IMx-Rail, in aggiunta, è in grado di monitorare la condizione delle rotaie. Il successo del sistema IMx-Rail si deve alla semplicità d’integrazione nei treni esistenti, all’affidabilità e alla facilità di adattamento al processo da parte del cliente.

Installazione dei sensori del sistema IMx-Rail sulla boccola.
Installazione dei sensori del sistema IMx-Rail sulla boccola.

Per monitorare le condizioni delle rotaie di un’intera linea metropolitana, servono solo una unità IMx-Rail e due sensori di vibrazioni per la misurazione e la registrazione, seguite dall’elaborazione e dalla trasmissione wireless dei dati al punto di raccolta del server di back-office, dove eventuali valori fuori soglia possono attivare gli interventi di manutenzione.

Una volta ricevuti i dati sul server, il software SKF @ptitude Observer elabora ulteriormente le informazioni e mette in relazione le misurazioni delle vibrazioni con il punto specifico della rotaia su cui sono state eseguite. Gli algoritmi utilizzati per individuare il punto delle misurazioni, in attesa di brevetto, sono stati sviluppati da SKF e, per fornire le informazioni, non richiedono alcuna interconnessione con il sistema del treno. Ciò non soltanto assicura una rapida installazione, ma impedisce anche eventuali rischi d’interferenza con i sistemi di sicurezza. Il software individua la posizione dei difetti delle rotaie secondo il sistema di localizzazione utilizzato dall’operatore (chainage [identificazione chilometrica progressiva] o punto chilometrico) ed è in grado di funzionare in modo accurato durante gli interventi di manutenzione nelle gallerie ferroviarie.

Visualizzazione intuitiva del quadro strumenti della linea metropolitana per consentire agli utenti di comprendere le condizioni delle rotaie fra le stazioni.
Visualizzazione intuitiva del quadro strumenti della linea metropolitana per consentire agli utenti di comprendere le condizioni delle rotaie fra le stazioni.

SKF @ptitude Observer è potenziato da diversi strumenti dedicati per visualizzare le informazioni elaborate, che consentono all’utente di ottenere il massimo da questo software. All’avvio dell’analisi una tabella (fig. 2) fornisce un riepilogo delle condizioni delle linee per verificare le sezioni delle rotaie in cui sono stati registrati i dati. Il colore della sezione rappresenta le condizioni delle rotaie secondo soglie prestabilite. Ciò consente all’utente di individuare rapidamente le sezioni della rotaia che si trovano nelle condizioni peggiori e la cui manutenzione deve essere considerata prioritaria.

Quando l’utente accede a una delle sezioni della rotaia, il software presenta un diagramma a dispersione di quella sezione specifica, fornendo una visualizzazione dettagliata delle condizioni delle rotaie (fig. 3). Con questo diagramma l’utente può confrontare l’ampiezza delle vibrazioni in parti diverse delle rotaie. Il software inoltre fornisce informazioni preziose come l’ora in cui sono state eseguite le misurazioni e la velocità esatta sull’intera sezione.

Selezionando un’area specifica del diagramma a dispersione, il software mostra all’utente un diagramma a bolle che rappresenta il fattore tempo per quell’area della rotaia (fig. 4). In questo diagramma ogni riga di bolle corrisponde a una tratta del treno; la dimensione e il colore delle bolle rappresentano invece l’ampiezza delle misurazioni delle vibrazioni. Con questo diagramma l’utente può non solo confrontare l’ampiezza delle vibrazioni in tratte diverse del treno, ma anche seguire l’evoluzione di un difetto nel tempo.

Il diagramma a bolle consente agli utenti di seguire l’evoluzione delle condizioni delle rotaie nel tempo per ciascuna tratta.
Il diagramma a bolle consente agli utenti di seguire l’evoluzione delle condizioni delle rotaie nel tempo per ciascuna tratta.

Quando l’utente seleziona una delle bolle, il software visualizza nella schermata la forma d’onda e gli spettri di tale misurazione (fig. 5). Analizzando questi diagrammi è possibile verificare se il difetto della rotaia è localizzato o esteso lungo la rotaia.

Forma d’onda e spettri della misurazione consentono agli utenti di quantificare l’estensione del difetto lungo le rotaie.
Forma d’onda e spettri della misurazione consentono agli utenti di quantificare l’estensione del difetto lungo le rotaie.

Confrontando inoltre le misurazioni eseguite per la stessa parte della rotaia in tratte diverse del treno, è possibile verificare l’affidabilità dell’analisi (fig. 6) ed evitare falsi rilevamenti di difetti delle rotaie. Segnali di vibrazioni analoghi in misurazioni diverse sulla stessa parte della rotaia indicano che le vibrazioni misurate sono state generate dalla rotaia o dall’interazione fra rotaia e ruota, non da altre cause esterne o casuali come ad esempio l’impatto di pietrisco proveniente dalla massicciata contro il telaio del carrello.

Non appena l’analista individua un difetto della rotaia, è possibile utilizzare strumenti dedicati in @ptitude Observer per segnalare un’eccezione contenente tutte le informazioni relative al difetto della rotaia.

L’elevata ripetibilità del segnale nella stessa parte della rotaia per tratte diverse assicura l’accuratezza delle misurazioni.
L’elevata ripetibilità del segnale nella stessa parte della rotaia per tratte diverse assicura l’accuratezza delle misurazioni.

SKF @ptitude Observer presenta un’interfaccia utente intuitiva incorporata utilizzabile dall’operatore come applicazione per la creazione di report. L’interfaccia utente (UI) è stata progettata per essere di facile utilizzo e comprensione, senza che sia necessaria alcuna conoscenza tecnica specifica. Include schermate che presentano le informazioni sotto forma di riepilogo generale, nonché strumenti e schermate per approfondire i dettagli, se si desidera. Nell’interfaccia utente inoltre sono disponibili strumenti per aggiornare facilmente i diagrammi e i quadri strumenti dopo la riparazione di un difetto della rotaia.

La prima schermata visualizzata dall’utente nell’interfaccia è una mappa geografica con una rappresentazione delle condizioni delle linee (fig. 7). La mappa contiene diversi livelli di dettaglio. Al livello massimo l’utente può visualizzare le sezioni della rotaia fra due stazioni rappresentate come due linee rette. Il colore delle linee schematizza le condizioni di tale sezione della rotaia per ogni specifico limite. In questo livello di dettaglio nella mappa vengono visualizzate anche le note, in cui è indicato il numero delle eccezioni segnalate dall’analista per ciascuna sezione della rotaia.

Visualizzazione intuitiva dell’intera linea metropolitana per comprendere le condizioni di un settore della rotaia fra le stazioni.
Visualizzazione intuitiva dell’intera linea metropolitana per comprendere le condizioni di un settore della rotaia fra le stazioni.

Tutte le informazioni sulle eccezioni segnalate dall’analista sono a disposizione dell’operatore. Queste includono, ad esempio, chainage o i punti chilometrici in cui l’eccezione è stata osservata, la data in cui si è verificata, la gravità segnalata dall’analista, la parte specifica della rotaia e altro ancora (fig. 8).

Per segnalare le eccezioni al cliente e suggerire le azioni associate da intraprendere, è disponibile un’applicazione con un’interfaccia utente intuitiva.
Per segnalare le eccezioni al cliente e suggerire le azioni associate da intraprendere, è disponibile un’applicazione con un’interfaccia utente intuitiva.

Durante il processo di creazione dei report l’analista può allegare all’eccezione segnalata i diagrammi utilizzati per rilevare il difetto della rotaia (fig. 9). L’operatore può accedere a tali diagrammi dall’interfaccia utente; in questo modo può approfondire e comprendere la natura dei difetti segnalati.

È possibile accedere all’interfaccia utente in remoto mediante una rete locale o anche tramite Internet. Si tratta quindi di una soluzione molto flessibile, perché consente agli operatori di accedere alle informazioni dei report da una posizione diversa da quella in cui si trova l’analista.

I dati dei grafici che attivano la creazione del report delle eccezioni sono disponibili nell’applicazione dell’interfaccia utente.
I dati dei grafici che attivano la creazione del report delle eccezioni sono disponibili nell’applicazione dell’interfaccia utente.

Il software sviluppato include molte funzionalità utili, che offrono agli operatori, come Metro Barcelona, una tecnologia all’avanguardia per la manutenzione dell’infrastruttura ferroviaria. “Siamo sempre alla ricerca dei modi migliori per garantire una rete sicura, affidabile ed economica” ha affermato Fernando Vaquero Granados, ingegnere del materiale rotabile di TMB. “Tecnologie come il sistema per il monitoraggio delle rotaie di SKF possono aiutare a individuare i problemi più rapidamente e a svolgere gli interventi di manutenzione e ispezione in modo più efficace.”

Controllando le rotaie con il sistema per il monitoraggio di SKF, gli operatori possono assegnare la priorità alla manutenzione delle rotaie in modo più efficiente e avere la certezza che le condizioni delle loro rotaie preservano la comodità dei passeggeri e la durata delle ruote e dei cuscinetti.

Contatto vendite

evolution@skf.com

Sintesi
Con la crescente importanza del trasporto collettivo nelle città di tutto il mondo è fondamentale mantenere le rotaie in condizioni ottimali. In questo modo si migliora la comodità dei passeggeri e si prolunga la durata di ruote e cuscinetti. SKF ha sviluppato una tecnologia per monitorare le condizioni delle rotaie mediante l’analisi delle vibrazioni.

@ptitude è una marchio registrato del Gruppo SKF