DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE DETECCIÓN TEMPRANA DE DEFECTOS EN RUEDAS FERROVIARIAS MEDIANTE MONITORIZACIÓN DE PARÁMETROS EN VÍA

Abstract

[ES] Actualmente, los responsables europeos de infraestructuras ferroviarias invierten más de 4.000 millones de euros anuales en el mantenimiento de las vías. De este coste, aproximadamente un 20% corresponde a la reparación de daños en los carriles causados por las malas condiciones de las ruedas del material rodante. Sin embargo, esto no se debe a una falta de inversión en tareas de mantenimiento, sino a que los sistemas de inspección actuales no permiten medir con suficiente antelación la presencia y evolución de defectos en las ruedas que, aun siendo muy pequeños, pueden causar grandes daños en la infraestructura ferroviaria. Es por esto, que se propone el desarrollo de un sistema que permita detectar los defectos en las ruedas mediante la auscultación directa de la vía. Este sistema permitirá a los responsables de las infraestructuras optimizar las labores de mantenimiento reduciendo los costes de conservación de la vía y del material rodante. Para ello, se ha desarrollado un sistema hardware que permite registrar los impactos y vibraciones inducidos en los carriles por la interacción con las ruedas del material rodante, permitiendo su funcionamiento de manera completamente autónoma e incluyendo un sistema de comunicación para la transmisión a larga distancia de los datos recogidos. Además, se ha diseñado un sistema de identificación automática de los vehículos basado en tecnología RFID para permitir la posterior correlación con los datos registrados. También, se ha desarrollado la algoritmia matemática necesaria para el filtrado y análisis de las señales vibratorias que permite detectar patologías en las ruedas ferroviarias y su localización en los distintos ejes del vehículo. Finalmente, se ha implementado un prototipo funcional del sistema que ha sido instalado en una vía ferroviaria operativa para la recogida y análisis de datos de trenes de pasajeros, con el objetivo de analizar y medir el funcionamiento del sistema.

[EN] Currently, European managers of railway infrastructures invest more than 4,000 million euros annually in the maintenance of the tracks. Approximately 20% of this cost corresponds to the repairing of damages in the rails caused by the poor conditions of the rolling stock¿s wheels. This is however not due to a lack of investment in maintenance tasks, but related to the limitations of current inspection systems, which can¿t detect damages in the wheels with the required advance. These defects, albeit small, can cause great damage to railway infrastructure. For this reason, a system that allows detecting the defects in the railway wheels by measuring parameters of the track has been proposed. This system will allow infrastructure operators to reduce the direct costs of track and rolling stock preservation and optimize maintenance plans. To achieve this, a hardware system has been developed to record the impacts and vibrations induced in the rails due to interaction of the wheels with the rolling stock, allowing for completely autonomous operation and including a communication system for the long-distance transmission of the data collected. In addition, a system of automatic identification of the rolling stock based on RFID technology has been implemented to allow posterior correlation with the registered data. Moreover, the mathematical algorithms necessary for the filtering and analysis of the vibratory signals has been designed to detect pathologies in the railway wheels and identify their location in the vehicles¿ axles. Finally, a functional prototype of the system has been implemented and installed on an operational railroad for the collection and analysis of passenger train data, in order to analyse the performance of the system.