SISTEMA DE PREDICCIÓN DE FALLOS EN REDES FERROVIARIAS.
Sistema de predicción de fallos en redes ferroviarias.
Se describe un sistema de predicción de fallos en redes de vehículos que se desplazan sobre raíles,
dicho sistema hace uso de varios tipos de sensores que captan datos referidos a diversos parámetros que son procesados y enviados para desarrollar un análisis de los mismos y determinar y prever posibles fallos en la red.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200902413.
Solicitante: UNIVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: AMAT GIRBAU,JOSEP, FRIGOLA BOURLON,Manuel, GISPERT SEGURA,Marc, CAPPELLINO,Ezio.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- B60L3/12 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B60 VEHICULOS EN GENERAL. › B60L PROPULSION DE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE (disposición o montaje de conjuntos de propulsión eléctrica o de varios motores principales diferentes para una propulsión recíproca o común sobre los vehículos B60K 1/00, B60K 6/20; disposición o montaje de la transmisión eléctrica en los vehículos B60K 17/12, B60K 17/14; prevención del patinado de las ruedas reduciendo la fuerza motriz en vehículos sobre raíles B61C 15/08; máquinas dinamoeléctricas H02K; control o regulación de motores H02P ); SUMINISTRO DE LA ENERGIA ELECTRICA AL EQUIPO AUXILIAR DE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE (circuitos eléctricos para el acoplamiento de vehículos B60D 1/64; calefacción eléctrica para vehículos B60H 1/00 ); SISTEMAS DE FRENOS ELECTRODINAMICOS PARA VEHICULOS, EN GENERAL (control o regulación de motores H02P ); SUSPENSION O LEVITACION MAGNETICAS PARA VEHICULOS; CONTROL DE LOS PARAMETROS DE FUNCIONAMIENTO SOBRE LOS VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE SEGURIDAD SOBRE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE. › B60L 3/00 Dispositivos eléctricos de seguridad sobre vehículos propulsados eléctricamente; Control de los parámetros de funcionamiento, p. ej. velocidad, deceleración o consumo de energía (métodos o disposición de circuitos para el control o monitoreo de baterías o pilas de combustible B60L 58/00). › Registro de los parámetros de funcionamiento.
- B61L27/00 B […] › B61 FERROCARRILES. › B61L CONTROL DE TRAFICO FERROVIARIO; SEGURIDAD DEL TRAFICO FERROVIARIO (frenos o equipos auxiliares B61H, B61K; estructura de sistemas de agujas E01B). › Sistemas centrales de control del tráfico.
Fragmento de la descripción:
Sistema de predicción de fallos en redes ferroviarias.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere al campo de las redes ferroviarias, más concretamente a aquellas en las que vehículos con motor eléctrico se desplazan sobre sus raíles.
El objeto de la invención consiste en un sistema que permite la previsión y determinación de fallos en los vehículos que forman parte de dichas redes ferroviarias.
Antecedentes de la invención
El nacimiento del metro, esto es, del tren a tracción eléctrica que se desplaza por un circuito propio exclusivo en un contexto urbano, se remonta a 1890, año en que se inaugura la primera línea en Londres.
Durante más de un siglo, estos sistemas han experimentado una importante transformación que ha hecho del metro actual un escaparate de las innovaciones tanto en el ámbito industrial y tecnológico como en su funcionamiento y en los servicios ofrecidos al cliente.
La mayoría de los trenes de ferrocarriles metropolitanos son de "unidades múltiples" eléctricas con longitudes de tres a más de diez coches. La electricidad para las motorizaciones eléctricas viene dada por un tercer riel o catenaria, en algunos trenes se utiliza el motor lineal.
Las redes de transporte ferroviario disponen de sistemas de monitorización y control como el denominado Commit, que tiene como objetivo optimizar el mantenimiento de las instalaciones de Metro de Madrid, reduciendo el número de incidencias, los tiempos de resolución de las mismas y los usuarios afectados. Desde el centro de control se controlan los equipos de señalización, comunicaciones, energía, control de estaciones (máquinas expendedoras de billetes, líneas de tornos) escaleras mecánicas, ascensores, videovigilancia, sistemas de información al viajero, etc. Actualmente, el Commit supervisa sólo el treinta por ciento de las estaciones de la red.
En caso de producirse una incidencia el personal del centro recibe una llamada de alerta y junto con la persona que la comunica trata de determinar los síntomas y causas del fallo. Si no se logra solventarla, los técnicos de Commit pueden acceder y ejecutar en remoto acciones de mantenimiento desde su puesto de trabajo. Gracias a esto se la logrado reducir el número de desplazamientos de personal hasta el lugar de la incidencia en un cinco por ciento y se espera que un plazo de dos años dicha reducción alcance el quince por ciento.
Desde Commit se lleva a cabo también la supervisión remota de equipos, mediante la captura de alarmas y procesado de información del estado de las instalaciones, con lo que se logra la prevención y detección temprana de pérdidas en el servicio. El sistema es capaz de aprender de las experiencias previas en resolución de incidencias, para lo cual gestiona el conocimiento adquirido y se realimenta del análisis de fallos y variables de operación de las instalaciones.
Así pues, se hace necesario el desarrollo de sistemas similares que doten de mayores posibilidades al mismo y a su vez permita su utilización en aquellas zonas de la red que sean remotas o que tengan un difícil acceso y se evite así el empleo de técnico u operarios que tengan que desplazarse hasta dicha zona; como aquellas zonas de una red de metro, donde existen motores de cambios de aguja sometidos a cargas importantes, vibraciones, temperaturas bajas, humedad, incluso a menudo inundaciones, y diversos inconvenientes añadidos. Dichos motores se encuentran dentro de las redes de túneles del metro, a menudo por su situación geográfica obligan a los técnico que los revisan a andar más de un kilómetro para llegar hasta ellos. Su baja accesibilidad, y las condiciones en las que trabajan, añadiendo el hecho que supone la seguridad de los usuarios del metro, hacen necesarias nuevas soluciones.
Descripción de la invención
El sistema objeto de la invención propone un sistema de prevención de averías, mediante un análisis estadístico y supervisión de diferentes parámetros físicos y eléctricos de los motores eléctricos de los ferrocarriles de la red ferroviaria o de metro, que permite dar solución a los problemas anteriormente expuestos.
Su aplicación esta enfocada a redes de motores que por su cantidad y/o situación geográfica hagan difícil su supervisión manual. Además este tipo de motores son motores que, por su aplicación o por el medio en el que trabaja, requieren una fiabilidad elevada en cuanto a seguridad de los procesos industriales que desarrollan o en cuanto a la seguridad del personal que trabaja con ellos.
El sistema objeto de la invención permite prever averías que afectan a la circulación de metros, haciendo además que los paros en horas de servicio se minimicen, trasladando las tareas de reparaciones o substituciones de emergencia que se realizan en horas aleatorias a horas fuera de servicio.
El sistema objeto de la invención está formado por dos módulos principales, un módulo de captación y un módulo concentrador de comunicaciones, y un tercer módulo de análisis.
- El primero es un módulo de captación de datos, en realidad varios módulos de captación de datos, que desarrolla la función de captación de datos de los motores y su entorno, y mediante un protocolo de comunicaciones basado en el protocolo CAN, manda información hacia el exterior del motor.
- El segundo módulo consiste en un módulo concentrador de comunicaciones que recoge información de todos módulos de captación de datos conectados a los motores que se encuentran conectados a él, y la comprime en paquetes de datos minimizados que transmite a través de un red de comunicaciones, como por ejemplo una red local o Internet, a un servidor con una base de datos.
- El tercer módulo es un módulo de análisis que comprende una base de datos y un programa que analiza y gestiona dichos datos para, en otra aplicación interfaz humana, proporcionar la información determinada de todos los motores de los cuales se componga la red que se desea supervisar.
El módulo de adquisición de datos se encuentra dividido en dos partes físicamente separadas entre sí, una está exclusivamente destinada a la inteligencia y memoria del propio módulo así como a la gestión de las comunicaciones, mientras el otro es un submódulo de adquisición de datos del sistema donde se encuentra instalado mediante diversos tipos de sensores: eléctricos, físicos y mecánicos. Estos dos módulos se encuentran separados y son unidos en el ensamblaje, de manera que funcionan independientemente, pudiendo ser substituido cualquiera de los dos para adquirir funcionalidades diferentes, sin que el cambio de una de las partes, afecte a la totalidad del sistema.
Dicho módulo de captación de datos es un elemento no intrusivo, tipo plug and play que, mediante una conexión en paralelo a la alimentación del motor eléctrico, puede adquirir los diferentes datos y parámetros que se utilizan para poder determinar si dicho motor eléctrico sufre algún malfuncionamiento o se encuentra en proceso de deterioro, pudiendo así prever una avería.
El módulo de captación comprende sensores que permiten recoger datos referidos a parámetros tales como:
- Tensión (AC y DC): Este parámetro es importante para determinar la energía que consume el motor y, en general, la impedancia de los devanados del motor. Puesto que por muy estable que sea la alimentación de la red eléctrica, siempre tiene unas pequeñas derivas tanto en amplitud como en fase, es primordial saber en cada momento de qué forma llega ésta al motor, asegurando así el máximo de información posible. Este parámetro es medido en paralelo al motor, y tantos los sensores como el módulo de captación de datos se encuentran aislados galvánicamente, por lo que no resultan intrusivos para el motor ni suponen un consumo adicional.
- Corriente (AC/DC): El módulo de captación de datos adquiere datos referidos a la corriente que pasa por los devanados del motor, pudiendo así, junto con la medida de tensión, conocer la impedancia de éstos, durante cuánto tiempo se consumen energía, la energía consumida, y corrientes de paro y arranque. Otro factor esencial es el análisis frecuencial de dicha corriente. Dicha corriente puede ser medida a través de un sensor de efecto hall, es decir medida mediante el campo magnético que genera la corriente que pasa por el cable de alimentación del motor, por lo que nuevamente no supone una intrusión para este.
- Vibración en alta, media y baja frecuencia: Puesto que el módulo de captación...
Reivindicaciones:
1. Sistema (1) de predicción de fallos en redes ferroviarias caracterizado porque comprende:
2. Sistema (1) según reivindicación 1 donde los sensores del módulo de captación (2) de datos se seleccionan de entre los siguientes: sensores de temperatura, sensores de tensión, sensores de corriente, sensores de vibraciones, sensores de inundación y sensores de tensión de comprobación.
3. Sistema (1) según reivindicación 1 ó 2 donde el módulo de captación (2) de datos comprende un cable de alimentación conectado al módulo concentrador (3) de comunicaciones encargado de suministrar energía para su funcionamiento mediante una fuente de alimentación (9).
4. Sistema (1) según reivindicación 1 ó 2 donde el módulo de captación (2) de datos comprende alimentación autónoma encargada de suministrar energía para su funcionamiento.
5. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el módulo concentrador (3) de comunicaciones comprende:
6. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el módulo concentrador (3) de comunicaciones está adaptado para comprimir y empaquetar los datos recibidos desde el módulo de captación (2) de datos y enviarlos al módulo de análisis (4).
7. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el módulo concentrador (3) de comunicaciones está adaptado para reprogramar el módulo de captación (2) de datos.
8. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el módulo de análisis (4) comprende:
9. Sistema (1) según la reivindicación anterior donde el análisis se realiza mediante un dispositivo programable encargado de ejecutar unas instrucciones almacenadas en los medios de almacenamiento de datos digitales.
10. Sistema (1) según cualquiera de la reivindicaciones anteriores donde el módulo concentrador (3) de comunicaciones comprende adicionalmente un display encargado de suministrar información referente al funcionamiento de las placas (6, 7, 8).
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