Algorytmy diagnozują usterki drzwi pociągów na podstawie schematów drgań
Europejscy podróżni zgodnie twierdzą, że punktualność stanowi jedną z najważniejszych kwestii, jednocześnie 30 % spośród nich mówi otwarcie o niezadowoleniu z punktualności i niezawodności pociągów. Nie ma w tym niczego dziwnego, biorąc pod uwagę fakt, że nawet niewielkie opóźnienia mogą stanowić poważny problem, w wyniku którego zmianie mogą ulec wszystkie plany podróży. Pomimo tego, że usterki drzwi stanowią jedynie 5-25 % wszystkich usterek trapiących pociągi, są one połączone z kluczowymi systemami bezpieczeństwa, co prowadzi do tego, że niewielkie usterki tych elementów prowadzą do całkowitego zatrzymania pociągów. Z tej perspektywy usterki drzwi odpowiadają za 30 % wszystkich opóźnień pociągów w Europie. Problem ten mogłaby rozwiązać odpowiednia konserwacja drzwi, jednak technikom trudno jest przewidzieć, kiedy będzie trzeba wykonać takie prace. Zwykle prowadzi to do zbyt częstego serwisowania pociągów, co przekłada się na niepotrzebnie zwiększone koszty, bądź dopiero po wystąpieniu awarii – taka sytuacja kosztuje najwięcej. Największym problemem jest opracowanie optymalnego harmonogramu prac konserwacyjnych.
Optymalna konserwacja
W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu VA-RCN powstało rozwiązanie, z którego nazwy – vibration analysis for remote condition monitoring, czyli analiza drgań w celu zdalnego monitorowania stanu – powstał akronim będący tytułem projektu. Opracowany przez uczestników projektu system monitoruje stan siłowników drzwi pociągu za pomocą algorytmów, które analizują schematy drgań. „Nieustanne monitorowanie oznacza, że system VA-RCM może pozwolić na zmniejszenie liczby awarii dzięki wykrywaniu usterek zanim jeszcze staną się poważnym problemem”, mówi Richard Howes, starszy kierownik projektu. Przekazywane operatorom pociągów wczesne ostrzeżenia pozwalają na sprawniejsze planowanie harmonogramów prac konserwacyjnych i dokonywanie napraw w razie potrzeby, co przekłada się na zmniejszenie liczby awarii powodujących opóźnienia. System obejmuje także urządzenie zbierające dane na temat drgań drzwi pociągów, algorytmy analizy danych oraz graficzny interfejs użytkownika dostępny w przeglądarce internetowej. System opiera się na węzłach VA-RCM wyposażonych w czujniki odpowiedzialne za gromadzenie danych dotyczących drgań, montowanych we wszystkich drzwiach wagonów. Poszczególne węzły łączą się z lokalną siecią Wi-Fi, która jest połączona z siecią komórkową. Zespoły użytkowników mogą obserwować działanie systemu przy pomocy graficznego interfejsu użytkownika.
Analiza drgań
„System gromadzi dane na temat drgań drzwi mierzonych w czasie jazdy pociągu przy pomocy akcelerometrów”, wyjaśnia Howes. „Wbudowany procesor analizuje schematy drgań i określa ich reprezentatywne cechy. Następnie algorytmy porównują cechy drgań wyrażone w formie działań matematycznych z podobnymi cechami uzyskanymi z drzwi w dobrym stanie, co pozwala na łatwe stwierdzenie, kiedy schematy drgań odbiegają od normy. W sytuacji wykrycia problemu, system zaleca przeprowadzenie przeglądu lub konserwacji. System gromadzi także dane na potrzeby modelu uczenia maszynowego, dzięki czemu z czasem analiza schematów drgań i wykrywanie problemów będą stawały się coraz lepsze. Naukowcy przeprowadzili testy opracowanego przez siebie systemu w laboratoriach, a także na obiektach kolejowych w Zjednoczonym Królestwie oraz w Hiszpanii, gdzie urządzenia zostały przetestowane w warunkach rzeczywistych po instalacji w barcelońskich pociągach miejskich. Wyniki przeprowadzonych testów i badań potwierdziły, że system jest w stanie wykrywać przeszło 97 % typowych usterek, które mogą prowadzić do awarii drzwi, wśród których można wymienić między innymi przeszkody w prowadnicach, poluzowane śruby oraz niewłaściwe spasowanie skrzydeł drzwi w pionie. Co więcej, algorytmy przetwarzające dane mogą działać na prostych procesorach wbudowanych, co pozwoli na ograniczenie kosztów rozwiązania do minimum. W wyniku potwierdzenia skuteczności rozwiązania w ramach przeprowadzonych testów, urządzenie VA-RCM zostało dopuszczone do stosowania na europejskim rynku. Obecnie zespół szuka nabywców. Dzięki innowacyjnemu systemowi VA-RCM operatorzy będą posiadali pełną wiedzę na temat stanu technicznego drzwi w pociągach, co pozwoli im na skuteczne planowanie konserwacji w odpowiedzi na realne zapotrzebowanie. Przełoży się to na zwiększoną niezawodność pociągów i obniży koszty ich eksploatacji, co przyniesie korzyści zarówno operatorom, jak i podróżnym w Europie.
Słowa kluczowe
VA-RCM, pociąg, konserwacja, algorytmy, drzwi pociągu, schematy drgań, siłownik
