ITUD980071A1

ITUD980071A1 - METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING ANOMALIES IN RAILWAY AND TRAM EQUIPMENT

Info

Publication number: ITUD980071A1
Application number: IT98UD000071A
Authority: IT
Inventors: Roberto Massetti; Carluccio Melloni; Giuseppe Amapane
Original assignee: Azienda Trasporti Municipali M
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 1999-10-27
Also published as: DE69928721T2; EP0953491B1; DK0953491T3; EP0953491A1; ES2255203T3; ATE312010T1; IT1299784B1; DE69928721D1

Abstract

Method and apparatus to monitor imperfections in rails (11), wherein a monitoring unit (13) is suitable to monitor the geometry and wear parameters both of each rail inspected and of the two rails (11) of the same track (12), a first electronic memory (55c) is suitable to memorise at least temporarily the data monitored, a second electronic memory (55a) is suitable to memorise the nominal or specification values of the geometric parameters, at least a calculator (50) is associated with the monitoring unit (13) and with the electronic memories (55c, 55a) to compare the data monitored with the nominal values, and a third memory (55b) is suitable to memorise data relating to the pre-determined tolerances of the nominal values, the calculator (50) is suitable to associate the data monitored with the data relating to the tolerances and wherein the display means (58, 59) are suitable to display the data relating to the tolerances together with the result of the comparison in order to show whether the data monitored is within or outside the pre-determined tolerances. <IMAGE>

Description

Descrizione del trovato avente per titolo: Description of the invention having as title:

"METODO ED APPARATO PER RILEVARE LE ANOMALIE DI ARMAMENTI FERROVIARI E TRANVIARI ". "METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING ANOMALIES OF RAILWAY AND TRANVIAR ARMAMENTS".

CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION

Forma oggetto del presente trovato un metodo ed un apparato per rilevare le anomalie di armamenti ferroviari e tranviari, come espresso nelle rivendicazioni principali. The present invention relates to a method and an apparatus for detecting anomalies in railway and tramway armaments, as expressed in the main claims.

Più in particolare il presente trovato si riferisce ad un metodo e ad un apparato per analizzare lo stato effettivo dell'armamento di un binario di una linea ferroviaria o tranviaria, per rilevare i valori di un determinato numero di parametri, geometrici, di usura e di guasto, e confrontarli con ì valori nominali o di progetto. More particularly, the present invention relates to a method and an apparatus for analyzing the actual state of the armament of a track of a railway or tramway, to detect the values of a given number of geometric, wear and fault, and compare them with the nominal or design values.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

E' nota una macchina atta a rilevare l'anomalia del binario, costituita da un'automotrice ferroviaria o tranviaria, che può viaggiare sulle installata una pluralità di sensori e di strumenti dì misura. A machine is known which is suitable for detecting track anomalies, consisting of a railway or tramway railcar, which can travel on installed a plurality of sensors and measuring instruments.

Mano a mano che l'automotrice viene fatta avanzare lungo il binario, ad una determinata velocità, vengono rilevati, mediante i suoi sensori e strumenti di misura, linearmente o ad intervalli predeterminati, i parametri geometrici predefiniti, quali lo sghembo, le frecce delle due rotaie, il livello longitudinale delle rotaie, lo scartamento, la sopraelevazione, nonché la velocità e la distanza percorsa rispetto al punto di partenza. As the railcar moves forward along the track, at a certain speed, the predefined geometric parameters, such as the skew, the arrows of the two are measured linearly or at predetermined intervals. rails, the longitudinal level of the rails, the gauge, the cant, as well as the speed and distance traveled from the starting point.

In tale macchina, tutti i dati rilevati vengono decodificati e stampati a bordo della stessa, per cui alla fine dell’ispezione di un determinato tratto di binario, tutti i dati raccolti vengono memorizzati solamente in modo analogico su un supporto cartaceo costituito da un modulo di carta continuo o tabulato. In this machine, all the data detected are decoded and printed on board it, so at the end of the inspection of a specific track section, all the data collected are stored only analogically on a paper support consisting of a module of continuous or tabulated paper.

Ciò significa che i dati, raccolti in alcune ore, devono essere successivamente analizzati e confrontati manualmente con i valori nominali del tratto di binario ispezionato. This means that the data, collected in a few hours, must be subsequently analyzed and manually compared with the nominal values of the track inspected.

E' chiaro che tale operazione di lettura dei dati e di confronto degli stessi con quelli nominali di riferimento, da parte di personale qualificato e competente, comporta tempi lunghissimi e costi notevoli, che si ripercuotono sui costi totali di esercizio della linea e quindi sull'utenza, nonché sui tempi di intervento per manutenzione e quindi tempi lunghi per gli interventi di ripristino delle condizioni di esercizio. It is clear that this operation of reading the data and comparing them with the nominal reference ones, by qualified and competent personnel, involves very long times and considerable costs, which affect the total operating costs of the line and therefore on the users, as well as on intervention times for maintenance and therefore long times for restoring the operating conditions.

Inoltre, e ciò non è di minore importanza, il controllo ed il confronto manuale comporta il rischio dell'errore umano che, per migliorare la sicurezza degli impianti, dovrebbe sempre essere evitato. Furthermore, and this is not of less importance, the manual control and comparison involves the risk of human error which, to improve the safety of the plants, should always be avoided.

Tale metodologia di rilevazione e confronto, inoltre, non consente di costituire un archivio tabelle che consentano una elaborazione dei dati per valutare se l'andamento temporale dei parametri rilevati è coerente con la normale usura dovuta al progressivo consumo, oppure presenta comportamenti anomali su cui è necessario intervenire. Furthermore, this method of detection and comparison does not allow the creation of an archive of tables that allow data processing to assess whether the temporal trend of the measured parameters is consistent with the normal wear due to progressive consumption, or presents anomalous behaviors on which it is necessary to intervene.

E' anche nota una macchina per ispezionare rotaie allo scopo di rilevare l'usura ondulatoria, propriamente detta marezzatura, in cui su un carrello ferroviario, agganciabile ad una motrice, sono montati sensori magnetici che rilevano le variazioni del livello della superficie superiore delle rotaie e ne indicano lo scostamento rispetto ad un piano teorico. A machine for inspecting rails is also known for the purpose of detecting undulatory wear, properly called moire, in which magnetic sensors are mounted on a railway carriage, which can be hooked to a tractor, which detect changes in the level of the upper surface of the rails and they indicate the deviation from a theoretical plan.

Anche questa macchina, al termine dell'ispezione, è in grado di fornire i dati rilevati solamente su supporto cartaceo ed in modo approssimato, in quanto non si sa in quale punto della linea ci si trovi. Bisogna infatti rilevare ed elaborare manualmente la lunghezza e l'ampiezza dell'onda di marezzatura in totale assenza di un archivio di dati che consenta le necessarie elaborazioni ed interventi manutentivi. Analogamente a quanto visto in precedenza, ciò comporta tempi lunghissimi e conseguentemente gli stessi inconvenienti già evidenziati sopra. Even this machine, at the end of the inspection, is able to provide the data detected only on paper and in an approximate way, as it is not known where on the line you are. In fact, it is necessary to manually detect and process the length and amplitude of the moire wave in the total absence of a data archive that allows the necessary processing and maintenance interventions. Similarly to what has been seen above, this entails a very long time and consequently the same drawbacks already highlighted above.

Per risolvere questi inconvenienti e per ottenere ulteriori vantaggi, la proponente ha studiato e realizzato il presente trovato. In order to solve these drawbacks and to obtain further advantages, the present applicant has studied and implemented the present invention.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO EXPOSURE OF THE FOUND

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni principali. The present invention is expressed and characterized in the main claims.

Le rivendicazioni secondarie espongono varianti all'idea di soluzione principale. The secondary claims set out variants to the main solution idea.

Scopo principale del presente trovato è quello di realizzare un metodo con un apparato per rilevare la difettosità di rotaie, lo stato complessivo dell'armamento inteso come misura dei parametri, delle usure e dei guasti, particolarmente di linee metropolitane e tranviarie, che consenta un confronto automatico ed oggettivo dei dati rilevati con i valori nominali di progetto e fornisca in tempo reale indicazioni chiare ed immediate sulla difettosità rilevata. Il trovato ha elaborato un sistema di rilievo delle usure delle rotaie ferroviarie e tranviarie in un quadro che, in un senso sequenziale, fornisce: andamento complessivo dell'usura di tutta la linea; posizione sulla linea in cui vi è usura delle rotaie; ed entità, tipo dell'usura ed aspetti particolari della stessa, identificando il punto della linea in cui si rileva la difettosità, con una tolleranza massima di un metro. The main purpose of the present invention is to provide a method with an apparatus for detecting the defectiveness of rails, the overall state of the armament intended as a measurement of the parameters, wear and failures, particularly of underground and tram lines, which allows a comparison automatic and objective of the data detected with the nominal project values and provides clear and immediate indications on the detected defects in real time. The invention has developed a system for measuring the wear of the railway and tramway rails in a framework which, in a sequential sense, provides: overall wear trend of the entire line; position on the line where there is wear of the rails; and extent, type of wear and particular aspects thereof, identifying the point of the line where the defect is detected, with a maximum tolerance of one meter.

Un altro scopo primario del presente trovato è quello di realizzare un metodo con un apparato che consenta di visualizzare i punti in cui la difettosità rilevata è al di fuori delle tolleranze di progetto, collocandoli in modo univoco ed automatico nei corretti tratti della linea. Another primary object of the present invention is to provide a method with an apparatus which allows to view the points where the detected defect is outside the design tolerances, placing them unambiguously and automatically in the correct sections of the line.

Un ulteriore scopo primario del presente trovato è quello di realizzare un metodo con un apparato che permetta, sulla base dei dati acquisi programmare ed ottimizzare i piani di manutenzione delle rotaie, con notevole riduzione dei costi di esercizio in un grado di maggiore affidabilità e sicurezza. Infatti, fino ad oggi, la manutenzione era svolta periodicamente o su valutazioni soggettive, od ancora su lamentele dell'utenza, invece che sulla base delle effettive e reali necessità dovute allo stato di usura e di difettosità delle rotaie. A further primary object of the present invention is to provide a method with an apparatus which allows, on the basis of the acquired data, to program and optimize the maintenance plans of the rails, with a considerable reduction in operating costs in a degree of greater reliability and safety. In fact, up to now, maintenance was carried out periodically or on subjective evaluations, or again on user complaints, rather than on the basis of actual and real needs due to the state of wear and defects of the rails.

Un secondo scopo del presente trovato è quello di realizzare un metodo con un apparato che consenta la facile formazione di un archivio storico dei dati rilevati, per tenere sotto controllo la situazione delle linee ispezionate e l'evoluzione temporale delle singole difettosità, eventualmente con indicazioni di mutua correlazione tra i singoli parametri rilevati, con particolare riferimento alla criticità rappresentata da vibrazioni e/o rumore che, nel caso delle linee metropolitane, soprattutto quelle in galleria, sono molto importanti per i pesanti riflessi sugli edifici (teatri, chiese, abitazioni, ecc.) che si trovano in prossimità delle linee metropolitane. A second object of the present invention is to provide a method with an apparatus that allows the easy formation of a historical archive of the detected data, to keep under control the situation of the inspected lines and the temporal evolution of the individual defects, possibly with indications of mutual correlation between the individual parameters measured, with particular reference to the criticality represented by vibrations and / or noise which, in the case of underground lines, especially those in tunnels, are very important for the heavy reflections on buildings (theaters, churches, homes, etc. .) which are located near the underground lines.

Inoltre, con il metodo e l'apparato secondo il presente trovato, si é realizzato un sistema che quantità di informazioni tecniche sullo stato reale dell armamento ferroviari tranviario consente preparare piani di programmi manutentivi e di studio di sistemi innovativi nell’ambito dell'armamento ferroviario . Furthermore, with the method and the apparatus according to the present invention, a system has been realized which quantity of technical information on the real state of the tramway railway superstructure allows to prepare plans of maintenance programs and study of innovative systems in the field of railway superstructure. .

Una peculiarità significativa di tutto ciò è rappresentata dalla modellazione matematica, possibile con i dati di cui sopra, che consentirà di riprodurre e simulare in laboratorio le situazioni più critiche in ordine a vibrazioni e rumore, e trovarne adeguata soluzione. A significant peculiarity of all this is represented by the mathematical modeling, possible with the above data, which will allow to reproduce and simulate in the laboratory the most critical situations in terms of vibrations and noise, and to find an adequate solution.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI ILLUSTRATION OF DRAWINGS

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato saranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferita di realizzazione, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo con l'ausilio degli annessi disegni, in cui: These and other characteristics of the present invention will become clear from the following description of a preferred embodiment, made by way of non-limiting example with the aid of the attached drawings, in which:

- la Fig.l è una vista prospettica, schematizzata di un'automotrice su cui è montata una prima parte di un apparato secondo la presente invenzione; - Fig. 1 is a schematic perspective view of a railcar on which a first part of an apparatus according to the present invention is mounted;

- la Fig.2 è uno schema a blocchi di una prima parte dell'apparato secondo la presente invenzione; - Fig.2 is a block diagram of a first part of the apparatus according to the present invention;

- la Fig.3 è uno schema a blocchi di una seconda parte dell'apparato secondo la presente invenzione; - Fig.3 is a block diagram of a second part of the apparatus according to the present invention;

- la Fig.4 è una rappresentazione grafica di alcuni dati rilevati dall'apparato secondo la presente invenzione; e - Fig.4 is a graphic representation of some data detected by the apparatus according to the present invention; And

- la Fig.5 è una rappresentazione grafica di una sezione parziale di due rotaie ispezionate con l’apparato secondo la presente invenzione. - Fig.5 is a graphic representation of a partial section of two rails inspected with the apparatus according to the present invention.

DESCRIZIONE DEI DISEGNI DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Con riferimento alle figure allegate, un apparato 10 per rilevare la difettosità delle rotaie 11 di un binario ferroviario 12, per esempio di una linea metropolitana, comprende un'apparecchiatura di rilevamento 13 montata a bordo di un'automotrice 14 atta a viaggiare autonomamente sulle rotaie 11 da ispezionare . With reference to the attached figures, an apparatus 10 for detecting the defectiveness of the rails 11 of a railway track 12, for example of a metropolitan line, comprises a detection apparatus 13 mounted on board a railcar 14 able to travel autonomously on the rails 11 to inspect.

L'apparecchiatura 13 (Fig.2) comprende sostanzialmente tre sezioni 13a, 13b e 13c, ed è collegata elettricamente ad una serie di strumenti di misura e di rilevatori di determinati parametri geometrici e di usura, sia di ciascuna delle rotaie 11 che del binario 12. The apparatus 13 (Fig. 2) substantially comprises three sections 13a, 13b and 13c, and is electrically connected to a series of measuring instruments and detectors of certain geometric and wear parameters, both of each of the rails 11 and of the track 12.

Più in particolare, la sezione 13a dell'apparecchiatura 13 è collegata ad un odometro 16 di tipo elettronico, atto a misurare, con precisione, la distanza percorsa a partire da un determinato punto iniziale, e ad un tachimetro 17, anch'esso di tipo elettronico, atto a rilevare, con precisione ed in modo continuo, la velocità di avanzamento dell'automotrice 14, ovvero di misurazione ed ispezione delle rotaie 11. More specifically, the section 13a of the apparatus 13 is connected to an odometer 16 of the electronic type, able to measure, with precision, the distance traveled starting from a determined starting point, and to a speedometer 17, also of the type electronic, able to accurately and continuously detect the forward speed of the railcar 14, or to measure and inspect the rails 11.

La sezione 13a è anche collegata ad un clinometro 18 e due girometri 19 e 20, atti a misurare, in modo noto, la sopraelevazione del binario 12, ovvero la sua inclinazione nella direzione ad esso perpendicolare, rappresentata dalla distanza di uno dei due piani di rotolamento di una rotaia 11 dall'orizzontale che passa per il piano di rotolamento dell'altra rotaia 11. Tali strumenti 18-20 consentono anche di rilevare lo sghembo, definito come il tasso di variazione della sopraelevazione. A questo proposito, l'automotrice 14 può anche essere dotata di uno spruzzatore automatico, di tipo noto e non rappresentato nei disegni, provvisto di ugello orientato verso la base delle rotaie 11 e comandato da una valvola elettromagnetica, atto a marcare automaticamente le rotaie 11 nel caso in cui lo sghembo risultasse difettoso oltre un valore predeterminato . The section 13a is also connected to a clinometer 18 and two gyrometers 19 and 20, suitable for measuring, in a known way, the elevation of the track 12, or its inclination in the direction perpendicular to it, represented by the distance of one of the two planes of rolling of a rail 11 from the horizontal which passes through the rolling plane of the other rail 11. Such instruments 18-20 also allow to detect the skew, defined as the cant variation rate. In this regard, the railcar 14 can also be equipped with an automatic sprayer, of a known type and not shown in the drawings, provided with a nozzle oriented towards the base of the rails 11 and controlled by an electromagnetic valve, adapted to automatically mark the rails 11 in the event that the twist is defective beyond a predetermined value.

La sezione 13a è inoltre collegata a due serie di trasduttori 21 e 22, montati sull'automotrice 13, allo scopo di misurare sia l'allineamento laterale che l'allineamento longitudinale delle rotaie 11. Infine, la sezione 13a è collegata ad un ulteriore trasduttore 23, atto a misurare lo scartamento, ovvero lo scostamento della distanza effettiva fra le due rotaie 11, rispetto ad un valore standard predefinito, ad esempio di 1435 ram. The section 13a is also connected to two series of transducers 21 and 22, mounted on the railcar 13, in order to measure both the lateral alignment and the longitudinal alignment of the rails 11. Finally, the section 13a is connected to a further transducer 23, suitable for measuring the track gauge, ie the deviation of the effective distance between the two rails 11, with respect to a predefined standard value, for example of 1435 ram.

La sezione 13b dell'apparecchiatura 13 è collegata ad uno strumento di misura 25 atto a rilevare il profilo delle rotaie 11 per determinarne il consumo. The section 13b of the apparatus 13 is connected to a measuring instrument 25 adapted to detect the profile of the rails 11 in order to determine their consumption.

Lo strumento 25 comprende un emettitore di fascio laser 26 ed una telecamera matriciale 27 ad alta risoluzione. In particolare il raggio laser 26 viene espanso per mezzo di un'opportuna ottica cilindrica e proiettato con una determinata angolazione ortogonale alla rotaia 11. La riga luminosa generata dal laser 26 sulla superficie della rotaia 11 viene rilevata dalla telecamera matriciale 27 che, mediante una opportuna valutazione dei pixel illuminati, è in grado di restituire un'informazione numerica sulla posizione di ogni singolo punto rilevato. Interpolando opportunamente i punti rilevati, l'apparato 10 è in grado di ricostruire l'intero profilo della sezione rilevata e può determinare qualsiasi coordinata all'interno di tale profilo . The instrument 25 comprises a laser beam emitter 26 and a high resolution matrix camera 27. In particular, the laser beam 26 is expanded by means of an appropriate cylindrical optic and projected with a determined angle orthogonal to the rail 11. The luminous line generated by the laser 26 on the surface of the rail 11 is detected by the matrix camera 27 which, by means of a suitable evaluation of the illuminated pixels, it is able to return numerical information on the position of each single point detected. By suitably interpolating the detected points, the apparatus 10 is able to reconstruct the entire profile of the detected section and can determine any coordinate within this profile.

La sezione 13b dell'apparecchiatura 13 è collegata anche ad uno strumento di misura 28 avente sensori induttivi atti a rilevare l’usura ondulatoria, o marezzatura, delle rotaie 11, sia in termini di ampiezza che di lunghezza d'onda, allo scopo di poterli correlare con gli altri parametri relativi all'armamento. Lo strumento 28 è in grado di acquisire dati sull'usura ondulatoria con valori di lunghezza d'onda compresi fra 20 e 80 mm ed ampiezza fra 0,001 ed 1 mm. The section 13b of the apparatus 13 is also connected to a measuring instrument 28 having inductive sensors suitable for detecting the wavy wear, or moire, of the rails 11, both in terms of amplitude and wavelength, in order to be able to correlate with other parameters relating to armament. The instrument 28 is capable of acquiring data on wave wear with wavelength values between 20 and 80 mm and amplitude between 0.001 and 1 mm.

La sezione 13c dell'apparecchiatura 13 è collegata con un dispositivo 30 di videoispezione del binario 12, comprendente una pluralità di videocamere 31 a colori, selettivamente orientabili e dotate di zoom motorizzato ed illuminazione autonoma, atte a riprendere le rotaie 11 ed a trasferire le relative immagini a corrispondenti pluralità di unità di videoregistrazione 32 e di monitor televisivi 33. In questo modo le immagini riprese dalle videocamere 31 possono essere viste sia in diretta dall'operatore, nella cabina di guida dell'automotrice 14, sia in differita, a terra, per una successiva analisi piu approfondita. The section 13c of the apparatus 13 is connected to a device 30 for video inspection of the track 12, comprising a plurality of color video cameras 31, selectively orientable and equipped with motorized zoom and autonomous lighting, suitable for recording the rails 11 and for transferring the relative images with corresponding plurality of video recording units 32 and television monitors 33. In this way, the images recorded by the video cameras 31 can be seen both live by the operator, in the driver's cab of the railcar 14, and in a deferred mode, on the ground, for a later more in-depth analysis.

L'apparato 10 comprende anche quattro calcolatori elettronici 35, di cui soltanto uno illustrato, che provvedono ad acquisire ed elaborare i rispettivi parametri (geometria, usura rotaie, usura ondulatoria, videoispezione) . I calcolatori 35 sono montati a bordo dell'automotrice 14 e sono collegati alle rispettive apparecchiature 13a, 13b, 13c e 32. In alternativa, può essere previsto un unico calcolatore elettronico 35, più potente, che svolga tutte le funzioni dei quattro calcolatori. The apparatus 10 also comprises four electronic computers 35, of which only one is illustrated, which acquire and process the respective parameters (geometry, rail wear, wave wear, video inspection). The computers 35 are mounted on the railcar 14 and are connected to the respective apparatuses 13a, 13b, 13c and 32. Alternatively, a single, more powerful electronic computer 35 can be provided which performs all the functions of the four computers.

I calcolatori 35 comprendono ciascuno un processore centrale (CPU) 36, una memoria a sola lettura (ROM) 37 nella quale sono memorizzati i programmi di gestione dell'apparecchiatura 13, ed una memoria ad accesso casuale (RAM) 38. Fra le sezioni 13a, 13b e 13c dell'apparecchiatura 13 ed il calcolatore 35 è sistemato un convertitore analogico-digi tale 39, atto a convertire in dati digitali tutti i dati analogici provenienti dai vari strumenti dell'apparecchiatura 13, comprese le immagini riprese dalle videocamere 31, che vengono anch’esse digitalizzate. The computers 35 each comprise a central processor (CPU) 36, a read-only memory (ROM) 37 in which the management programs of the apparatus 13 are stored, and a random access memory (RAM) 38. Between sections 13a , 13b and 13c of the apparatus 13 and the computer 35 there is an analog-digital converter 39, suitable for converting into digital data all the analog data coming from the various instruments of the apparatus 13, including the images taken by the video cameras 31, which they are also digitized.

A ciascun calcolatore 35 è pure collegata una tastiera 40, un visualizzatore 41, una stampante 42 ed un'unità 43 per il trattamento di un supporto dati amovibile, quale un disco o un nastro magnetico, un disco ottico o magneto-ottico, o altro supporto, anch'essi montati a bordo dell'automotrice 14. Also connected to each computer 35 is a keyboard 40, a display 41, a printer 42 and a unit 43 for processing a removable data medium, such as a disk or a magnetic tape, an optical or magneto-optical disk, or other. support, also mounted on the railcar 14.

L'apparato 10 comprende inoltre un ulteriore calcolatore elettronico 50 (Fig.3), installato a terra, ed atto ad elaborare i dati raccolti dall'apparecchiatura 13 e confrontarli con i dati di progetto della linea ferroviaria ispezionata. The apparatus 10 further comprises a further electronic computer 50 (Fig.3), installed on the ground, and adapted to process the data collected by the apparatus 13 and compare them with the project data of the inspected railway line.

Il calcolatore 50 comprende un processore centrale (CPU) 51, una memoria a sola lettura (ROM) 52 nella quale sono memorizzati i programmi di elaborazione e di confronto dei dati, ed una memoria ad accesso casuale (RAM) 53. The computer 50 comprises a central processor (CPU) 51, a read-only memory (ROM) 52 in which the data processing and comparison programs are stored, and a random access memory (RAM) 53.

Al calcolatore 50 sono collegate una memoria di massa 55, nella quale sono atti ad essere memorizzati sia i dati di progetto delle diverse linee ferroviarie della rete da ispezionare, che i dati storici delle diverse ispezioni già effettuate, un'unità 56 per il trattamento di un supporto dati amovibile, analoga all'unità 43, in modo che i dati registrati dall'unità 43 possano essere letti dall'unità 56, una tastiera 57, una stampante 58 ed un'unità di visualizzazione 59. A mass memory 55 is connected to the computer 50, in which both the project data of the various railway lines of the network to be inspected and the historical data of the various inspections already carried out are able to be stored, a unit 56 for the processing of a removable data carrier, similar to unit 43, so that the data recorded by unit 43 can be read by unit 56, a keyboard 57, a printer 58 and a display unit 59.

Il metodo di rilevazione dei difetti delle rotaie The method of detecting defects in rails

tutto una prima fase di memorizzazione nella memoria di massa 55 di tutti i dati di progetto relativi alla linea o alle linee ferroviarie di cui è composta la rete che si intende ispezionare con l'apparato 10 secondo il trovato. all a first step for storing in the mass memory 55 all the project data relating to the railway line or lines of which the network to be inspected is made up with the apparatus 10 according to the invention.

I dati di progetto vengono organizzati in sistemi puramente lineari sequenziali, ciascuno codificato e corrispondente ad un ramo di linea e su ciascun ramo viene definito un sistema di quote progressivo, pari alla distanza in metri da un punto di origine convenzionale . The project data are organized in purely sequential linear systems, each coded and corresponding to a line branch and on each branch a progressive quota system is defined, equal to the distance in meters from a conventional point of origin.

I dati di progetto sono definiti in termini di segmenti elementari (elementi) contigui. I tipi di elementi che possono essere previsti sono la retta, il raccordo di curva, l’arco circolare ed il deviatoio . The design data is defined in terms of contiguous elementary segments (elements). The types of elements that can be provided are the straight line, the curve fitting, the circular arc and the turnout.

Per ogni metro di binario 12 sono pertanto memorizzati tutti i dati necessari relativi ai parametri geometrici sia del binario 12 che delle singole rotaie 11 che lo compongono. For each meter of track 12, therefore, all the necessary data relating to the geometric parameters of both the track 12 and the individual rails 11 that compose it are stored.

II calcolatore 50 è in grado di visualizzare o stampare in qualunque momento, su richiesta dell'operatore, qualsiasi dato di progetto memorizzato nella memoria 55. The computer 50 is capable of displaying or printing at any time, at the request of the operator, any project data stored in the memory 55.

Segue quindi una fase di ispezione vera e propria delle rotaie 11 di un determinato binario 12. Per fare ciò si utilizzano l'automotrice 14, l'apparecchiatura 13 ed il calcolatore di bordo 35. Si determina il punto iniziale di rilevazione del binario 12 da ispezionare, e si introduce nel calcolatore 35 di bordo, tramite la tastiera 40, il codice numerico di identificazione di tale punto, comprendente il codice linea, il codice ramo percorso, la quota progressiva, l'identificazione del binario pari/dispari, e la direzione di marcia. Si attiva l'apparecchiatura 13, in modo che tutti gli strumenti 16-31 siano operativi, e si fa quindi avanzare l'automotrice 14, controllandone la velocità istantanea, tramite il tachimetro 17, allo scopo di permettere a tutti gli strumenti 16-31 di operare correttamente. Then follows an actual inspection phase of the rails 11 of a specific track 12. To do this, the railcar 14, the equipment 13 and the on-board computer 35 are used. The initial detection point of the track 12 is determined to be inspect, and enter in the on-board computer 35, by means of the keyboard 40, the numerical identification code of this point, comprising the line code, the path branch code, the progressive height, the identification of the even / odd track, and the running direction. The equipment 13 is activated, so that all the instruments 16-31 are operational, and the railcar 14 is then moved forward, checking its instantaneous speed, by means of the tachometer 17, in order to allow all the instruments 16-31 to operate correctly.

Mano a mano che l'automotrice 14 avanza, gli strumenti rilevano i dati geometrici delle rotaie 11 e del binario 12, nonché quelli relativi all'usura di ciascuna rotaia 11. As the railcar 14 advances, the instruments detect the geometric data of the rails 11 and track 12, as well as those relating to the wear of each rail 11.

I dati via via rilevati vengono istantaneamente associati alla distanza percorsa a partire dal punto iniziale di rilevazione. Per fare ciò viene utilizzato il dato fornito dall'odometro 16, anche se tale strumento potrebbe essere sostituito, o integrato, con un sistema di rilevamento associato a degli indicatori fissi di posizione (marker). The data gradually collected are instantly associated with the distance traveled starting from the initial point of detection. To do this, the data supplied by the odometer 16 is used, even if this instrument could be replaced, or integrated, with a detection system associated with fixed position indicators (markers).

Durante la fase di ispezione, i dati rilevati dagli strumenti dell’apparecchiatura 13 vengono istantaneamente inviati al convertitore analogicodigitale 39 che, dopo averli convertiti in dati digitali, li trasferisce al calcolatore 35 di bordo. Questo è programmato per poter sia visualizzare sul visualizzatore 41, che stampare con la stampante 42, su comando dell'operatore, i dati appena rilevati . During the inspection phase, the data detected by the instruments of the equipment 13 are instantly sent to the analog-to-digital converter 39 which, after having converted them into digital data, transfers them to the on-board computer 35. This is programmed to be able both to display on the display 41, and to print with the printer 42, upon command of the operator, the data just detected.

Tali dati, in accordo con una caratteristica del trovato, vengono anche memorizzati dall'unità 43 su un supporto estraibile, quale ad esempio un dischetto magnetico. Such data, in accordance with a characteristic of the invention, are also stored by the unit 43 on an extractable support, such as for example a magnetic disk.

Per scelta operativa, e per non dover memorizzare una quantità enorme di informazioni, i dati rilevati secondo la risoluzione di scansione, prima di essere memorizzati, vengono ridotti e, per così dire, concentrati secondo una risoluzione di memorizzazione, predefinita, pari ad un dato (per ciascun parametro) per ogni metro di binario 12 ispezionato . By operational choice, and in order not to have to memorize an enormous amount of information, the data detected according to the scanning resolution, before being stored, are reduced and, so to speak, concentrated according to a memorization resolution, predefined, equal to a given data. (for each parameter) for each meter of track 12 inspected.

propriamente geometrici: le frecce di ambedue le file di rotaie 11, e quindi il loro allineamento laterale e longitudinale, la sopraelevazione, lo sghembo e lo scartamento del binario 12. strictly geometric: the arrows of both rows of rails 11, and therefore their lateral and longitudinal alignment, the cant, the skew and the track gauge 12.

La sezione 13b fornisce i dati sul consumo, ovvero sull'usura di ciascuna delle due rotaie 11, nonché i dati relativi alla difettosità ondulatoria o marezzatura. In particolare, come sopra descritto, tale rilevamento viene effettuato mediante l'emettitore di fascio laser 26 e la telecamera matriciale 27 dello strumento di misura 25. Section 13b provides data on consumption, i.e. on the wear of each of the two rails 11, as well as data relating to wavy defects or marbling. In particular, as described above, this detection is carried out by means of the laser beam emitter 26 and the matrix camera 27 of the measuring instrument 25.

Per quanto riguarda la videoispezione del binario 12, questa viene fatta mediante le videocamere 31, le quali inviano le immagini sia all'unità di videoregistrazione 32, sia al monitor televisivo 33 che al convertitore analogico-digitale 39. As regards the video inspection of the track 12, this is done by means of the video cameras 31, which send the images both to the video recording unit 32, to the television monitor 33 and to the analog-digital converter 39.

In ogni caso, le immagini delle riprese fatte durante l'ispezione, oltre a essere visibili in diretta sul monitor 33, vengono registrate, in forma analogica e/o digitale, per poter essere riviste successivamente . In any case, the images of the shots taken during the inspection, in addition to being visible live on the monitor 33, are recorded, in analogue and / or digital form, in order to be reviewed later.

Al termine della fase di ispezione vera e propria, i dati raccolti, memorizzati sul supporto estraibile, vengono trasferiti al calcolatore a terra 50. At the end of the actual inspection phase, the collected data, stored on the removable support, are transferred to the computer on the ground 50.

II calcolatore 50, una volta acquisiti i dati, è in grado di fare qualsiasi operazione di elaborazione degli stessi. I dati rilevati vengono codificati, catalogati e memorizzati in modo che possano essere confrontati con i dati di progetto memorizzati nella memoria di massa 55 o con altri dati rilevati in precedenza. The computer 50, once the data has been acquired, is able to carry out any processing operation thereof. The detected data are encoded, cataloged and memorized so that they can be compared with the project data stored in the mass memory 55 or with other previously detected data.

Possono così essere formati diversi archivi dati, riguardanti ad esempio: i dati strutturali della linea e del suo armamento; i dati relativi alle usure, con particolare riferimento all'usura ondulatoria (ampiezza e lunghezza d'onda, valori limiti accettati in ciascuna zona, differenziazione per corda) e al consumo del profilo delle rotaie (data rilievo, valori limite e differenziazione per corda); i dati relativi all'attività di manutenzione della linea, quali la molatura delle rotaie (data ultimo intervento, numero di passate eseguite, quantità asportata, data futuro intervento), la rincalzatura, il cambio ferro e la manutenzione deviatoi (per ognuno, la data degli interventi precedenti e la data di quelli futuri). Various data archives can thus be formed, concerning for example: the structural data of the line and its armament; data relating to wear, with particular reference to wave wear (amplitude and wavelength, limit values accepted in each area, differentiation by chord) and consumption of the rail profile (given relief, limit values and differentiation by chord) ; the data relating to the maintenance of the line, such as the grinding of the rails (date of last intervention, number of passes performed, quantity removed, date of future intervention), tamping, iron change and switch maintenance (for each, the date of previous interventions and the date of future ones).

II calcolatore 50 è anche in grado di visualizzare sul visualizzatore 59, per qualsiasi tratto di binario 12 ispezionato, sia i parametri geometrici che i valori di usura rilevati, rappresentandoli graficamente e rapportandoli con i valori di progetto e con quelli relativi alle tolleranze ammesse. Per metterli maggiormente in evidenza, i valori al di fuori delle tolleranze possono anche apparire con colore diverso, per esempio rosso, rispetto ai valori in tolleranza, colorati per esempio di verde. The calculator 50 is also capable of displaying on the display 59, for any inspected section of track 12, both the geometric parameters and the detected wear values, graphically representing them and relating them to the design values and those relating to the allowed tolerances. To highlight them more clearly, the values outside the tolerances can also appear with a different color, for example red, compared to the values in tolerance, colored for example green.

Associati ad ogni rappresentazione grafica possono venire visualizzati automaticamente anche tutti i dati relativi alla linea ed al tipo di binario ispezionati: numero, tratto, punto di partenza, lunghezza, tipo di rotaia, posizione del puntatore, commento (rettilineo, curva destra o sinistra) data e ora, consumo massimo, minimo e medio, tolleranza massima, minima e media, ed altro. Associated with each graphic representation, all the data relating to the line and the type of track inspected can also be automatically displayed: number, section, starting point, length, type of rail, position of the pointer, comment (straight, right or left curve) date and time, maximum, minimum and average consumption, maximum, minimum and average tolerance, and more.

Inoltre, per ciascuna immagine visualizzata sul visualizzatore 59, il calcolatore 50 è in grado di effettuarne la stampa, tramite la stampante 58. Furthermore, for each image displayed on the display 59, the computer 50 is able to print it, by means of the printer 58.

La Fig.4 illustra un esempio di tale rappresentazione grafica, relativa al rilevamento del consumo effettuato dallo strumento di misura 25, in cui si vede che per la rotaia di sinistra. Fig.4 illustrates an example of this graphical representation, relating to the consumption detection carried out by the measuring instrument 25, in which it is seen that for the left rail.

rappresentata nella parte superiore del grafico, il profilo è tutto all’interno della tolleranza, che nel particolare esempio è indicata a -6 miri, mentre per la rotaia di destra, rappresentata nella parte inferiore del grafico, il profilo è per una certa parte, quella più a destra, fra la distanza lineare 2006 m e 2129 m, al di fuori della tolleranza di -6 mm . represented in the upper part of the graph, the profile is all within the tolerance, which in the particular example is indicated at -6 miri, while for the right rail, represented in the lower part of the graph, the profile is for a certain part, the one furthest to the right, between the linear distance 2006 m and 2129 m, outside the tolerance of -6 mm.

Il calcolatore 50 è anche in grado di rappresentare la sezione di un qualsiasi punto delle rotaie 11, per confrontarlo con il valore di progetto. Tramite la tastiera 57, o un indicatore tipo mouse, non rappresentato nei disegni, è infatti possibile, con l'ausilio di un puntatore mobile 63, scegliere un qualsiasi punto, per esempio il punto individuato dal segmento verticale 60 in Fig.4, ed avere rappresentato il profilo delle due rotaie 11 in quel punto, come illustrato in Fig. 5. In particolare, i profili 61 sono quelli nominali di progetto, mentre i profili 62 sono quelli reali, rilevati con 1<1>apparecchiatura 12. The calculator 50 is also able to represent the section of any point of the rails 11, to compare it with the design value. By means of the keyboard 57, or a mouse-like indicator, not shown in the drawings, it is in fact possible, with the aid of a movable pointer 63, to choose any point, for example the point identified by the vertical segment 60 in Fig. 4, and having represented the profile of the two rails 11 at that point, as illustrated in Fig. 5. In particular, the profiles 61 are the nominal design ones, while the profiles 62 are the real ones, measured with 1 <1> equipment 12.

Queste appena illustrate sono solamente alcune delle possibilità di rappresentazione che il calcolatore 50 è in grado di fornire e di gestire, non sarà infatti difficile per un esperto del settore programmare il calcolatore 50 allo scopo di ottenere da questo qualsiasi altro tipo di elaborazione, partendo dai dati di progetto memorizzati nella memoria di massa 55 ed utilizzando i dati rilevati dall'apparecchiatura 12. These just illustrated are only some of the representation possibilities that the computer 50 is able to provide and manage, it will not in fact be difficult for an expert in the field to program the computer 50 in order to obtain any other type of processing from it, starting from project data stored in the mass memory 55 and using the data detected by the equipment 12.

E' ovvio che sia all'apparato che al metodo per rilevare la difettosità di rotaie fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato. It is obvious that modifications and / or additions of parts can be made both to the apparatus and to the method for detecting the defectiveness of rails described up to now without departing from the scope of the present invention.

Per esempio, i dati rilevati dal calcolatore o dai calcolatori di bordo 35 possono essere direttamente teletrasmessi al calcolatore a terra 50 e da questo prima memorizzati e poi elaborati. For example, the data detected by the computer or by the on-board computers 35 can be directly transmitted to the land-based computer 50 and first stored therefrom and then processed.

Inoltre, un unico calcolatore potrebbe essere previsto per gestire sia le apparecchiature a bordo dell'automotrice che le periferiche installate a terra, così come ciascuno dei calcolatori elettronici potrebbe essere di tipo portatile. Furthermore, a single computer could be provided to manage both the equipment on board the railcar and the peripherals installed on the ground, as well as each of the electronic computers could be of the portable type.

Claims

1 - Apparatus for detecting the defectiveness of rails (11), comprising detection means (13) suitable for detecting the geometric and wear parameters both of each rail inspected, and of the two rails (11) of the same track (12), characterized in that an analog-digital converter (39) is provided for converting the values detected by said detection means (13) into digital data, a first electronic memory (43) is provided for at least temporarily storing said digital data, a second electronic memory (55) is provided to store the nominal values of said parameters, processing means (50) are provided to compare said digital data with said nominal values and display means (58, 59) are provided to selectively display the result of said comparison. 2 - Apparatus according to Claim 1, wherein said detection means (13) are mounted on a mobile means (14) adapted to move on the track (12) to be inspected, characterized in that said processing means comprise a first electronic computer (35) installed on said mobile means (14) and connected to a unit (43) for recording, on a removable support, the digital data output from said converter (39). 3 - Apparatus according to claim 2, characterized in that said removable support comprises a magnetic disk. 4 - Apparatus according to Claim 2, characterized in that said second memory comprises a mass memory (55) and that the processing means comprise a second electronic computer (50) connected to said mass memory (55) and to a unit (56) for reading the digital data stored on said removable support. 5 - Apparatus according to Claim 1, wherein said detection means (13) are mounted on a mobile means (14) adapted to move on the track (12) to be inspected, characterized in that said processing means comprise a first electronic computer (35) installed on said mobile means (14) and a second electronic computer (50) installed on the ground, means being provided for transferring said digital data from said first to said second electronic computer. 6 - Apparatus according to Claim 1, characterized in that said processing means (50) are adapted to print, by means of a printer (58) connected thereto, each of the images displayed on said display means (59). 7 - Apparatus according to Claim 1, characterized in that said detection means (13) comprise means (30, 31) for the video inspection of said rails (11), connected to means suitable for reproducing, live and / or deferred, the corresponding images. 8 - Method for detecting the defectiveness of rails (11), comprising a step of detecting the geometric and wear parameters of both each rail inspected, and of the two rails (11) of the same track (12), characterized by the fact that the Analog values of the detected parameters are converted into digital data and stored on a removable medium. 9 - Method according to Claim 8, characterized in that the design data of the rails (11) and of the track (12) to be inspected are stored on an electronic memory and that said digital data are capable of being compared by means of electronic processing with said project data, to provide real-time information on the differences between data collected during subsequent processing and analysis of said digital data. 10 - Method in accordance with Claim 9, characterized in that in said electronic memory, together with the design data, the data relating to the tolerances of each parameter are also stored, the data detected being displayed together with the corresponding design data and the relative tolerances for an immediate comparative display of each data detected. 11 - Method and apparatus for detecting the defectiveness of rails, substantially as described, with reference to the attached drawings.