Il CTM smart wireless consente ai treni di monitorare lo stato dei binari

Gli operatori ferroviari si trovano davanti a una sfida costante: come monitorare migliaia di chilometri di binari in modo frequente e affidabile senza sottrarre capacità preziosa al traffico ordinario? La risposta potrebbe già viaggiare sulla rete.

Il CTM diventa wireless – per facilitare installazione, omologazione e scalabilità
Con il Continuous Track Monitoring (CTM) intelligente, i treni di linea diventano piattaforme di monitoraggio ad altissima precisione. Percorrendo le consuete tratte, acquisiscono continuamente dati sulla geometria e sulle condizioni del binario, creando la base informativa necessaria per la manutenzione predittiva senza dover ricorrere a corse prova dedicate.

DB Systemtechnik (DBST) e ASC Sensors hanno compiuto un importante passo avanti evolvendo questo concetto. Basata sulle soluzioni di sensori inerziali ad alta precisione di ASC, la nuova piattaforma di sensori intelligenti wireless sviluppata congiuntamente è concepita per rendere il CTM sensibilmente più facile da installare, certificare e scalare, aprendo le porte della tecnologia a un maggior numero di treni, linee e gestori dell'infrastruttura.

State ancora misurando i guasti o li state già prevedendo e prevenendo?
Il CTM è un approccio ampiamente collaudato. Dal 2018, la tecnologia dei sensori ASC è impiegata da DBST anche su treni ad alta velocità operativi a 300 km/h e oltre. Con oltre tre milioni di chilometri percorsi su alcuni convogli monitorati, i sensori ASC continuano a lavorare regolarmente. È proprio questa tecnologia di precisione, unita all'elevata affidabilità e al know-how specialistico maturato dai partner di progetto, a mettersi a disposizione dei clienti ferroviari globali.

Robusti accelerometri capacitivi e giroscopi installati in prossimità del contatto ruota-rotaia rilevano costantemente i parametri critici della geometria del binario durante l'esercizio. Il livello longitudinale, ad esempio – all'origine del 70-80% dei difetti del binario –, può essere calcolato ogni due centimetri, a prescindere dalla velocità del treno. In conformità alla norma EN 13848, l'incertezza di misura cumulativa lungo l'intera catena di acquisizione deve mantenersi inferiore a 0,5 millimetri. Un livello di accuratezza simile richiede una frequenza di campionamento pari ad almeno 1 kHz (1.000 campionamenti al secondo).

Il nuovo sistema, tuttavia, non si limita alla semplice raccolta di dati.

ASC Sensors e DBST hanno realizzato una piattaforma sensoristica integrata e intelligente: compatte Satellite Box montate sul rotabile comunicano via wireless, mentre un'unità di elaborazione gestisce e sincronizza le grandezze misurate. Il GPS fornisce le coordinate geografiche, il Bluetooth connette i nodi di misura distribuiti e un modulo LTE consente la trasmissione dei dati via cloud a un centro di calcolo. Questi elementi costituiscono un'architettura di misura autonoma distribuita lungo il convoglio, priva dei vincoli, delle complessità e dei costi rilevanti imposti dai cablaggi tradizionali.

Come funziona il CTM smart wireless?
La piattaforma smart di DBST/ASC si fonda principalmente su due componenti: le Satellite Box con accelerometri capacitivi ASC montate sui coperchi delle boccole e una Computing Box dotata di accelerometri e giroscopi ASC ad alta precisione per la misura della velocità angolare. Entrambe le tipologie di sensori concorrono a determinare il livello longitudinale e altri parametri geometrici della via. Le Satellite Box e la Computing Box integrano uno stadio front-end analogico e un microcontrollore ASC per il processamento locale delle misure.

Moduli batteria ad alte prestazioni garantiscono un'alimentazione continua e affidabile. Ciascuna scatola sensori è dotata di modulo e antenna GPS per una geolocalizzazione accurata e per la sincronizzazione temporale costante dei dati, assicurando coerenza, precisione e completezza delle informazioni rilevate. La comunicazione interna alla piattaforma avviene in modalità trasparente tramite Bluetooth Low Energy. Le Satellite Box operano come «slave» e trasmettono i dati alla Computing Box gestita da DBST («master»), deputata al calcolo dei parametri di geometria del binario. Tra questi figurano il livello longitudinale ricavato da accelerazioni e velocità, lo svergolamento e gli spostamenti dinamici del veicolo.

La piattaforma integra inoltre un modulo LTE a basso consumo per l'invio dei dati al cloud. Non sono necessarie antenne aggiuntive sull'imperiale, né unità centrali all'interno della cassa o cablaggi di collegamento. Il sistema si presenta quindi del tutto wireless, intelligente e scalabile.

Il wireless trasforma il modello di business
La trasmissione senza fili rappresenta la svolta decisiva per l'impiego del CTM su larga scala. Gli impianti CTM cablati tradizionali richiedono consistenti attività di ingegneria e integrazione a bordo rotabile. I costi legati alla progettazione specifica e all'iter autorizzativo sono considerevoli. L'obiettivo della nuova architettura consiste proprio nel tagliare drasticamente la complessità e le spese legate a hardware, ingegneria e certificazione.

I vantaggi principali per gli operatori includono:

Il convoglio controlla la linea: monitoraggio automatizzato e continuo senza interferire con l'esercizio

Senza tecnologia wireless, l'estensione del CTM a intere flotte comporterebbe cablaggi complessi, modifiche strutturali e pesanti oneri autorizzativi. La nuova piattaforma smart elimina questi ostacoli alla radice, preservando intatte le prestazioni inerziali e l'affidabilità su cui poggia il CTM.

Wireless. Intelligente. Scalabile.
Il CTM intelligente trasforma i treni che circolano ogni giorno in una preziosa fonte di informazioni per l'infrastruttura. Consente agli esercenti di cogliere i primi segni di degrado, organizzare gli interventi con maggiore tempestività e precisione e migliorare la disponibilità della rete, abbattendo al contempo i costi di ripristino, le ispezioni straordinarie e i rischi legati alla reputazione del servizio.

A cura di Romila DSilva, Redattrice di Induportals.