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Oct 30, 2023

Affrontare le interruzioni nell'ispezione dei binari ferroviari utilizzando il rischio

Scientific Reports volume 13,

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 2141 (2023) Citare questo articolo

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Le ispezioni non pianificate dei binari possono essere una conseguenza diretta di qualsiasi interruzione del funzionamento delle attività di monitoraggio della geometria dei binari a bordo. Viene quindi stabilita una nuova strategia di risposta per aumentare il valore delle informazioni per misurazioni di binari supplementari per costruire un modello di generazione dei dati. In questo modello, i dati artificiali (sintetici) vengono assegnati a ciascun punto di misurazione lungo il segmento di binario interessato in un breve periodo di tempo. Per generare in modo efficace dati di misurazione di tracce artificiali, questo studio propone un modello NARX (autoregressivo non lineare con variabili esogene), che incorpora dipendenze di memoria a breve raggio nella variabile dipendente e integra effetti interdipendenti da fattori esterni. Le non linearità nel modello proposto sono state determinate utilizzando una rete neurale artificiale che ha consentito il calcolo rapido di una funzione di mappatura in linea con le esigenze di un'efficace gestione delle interruzioni. Il rischio di adattarsi eccessivamente al modello di generazione dei dati, che rifletteva la sua capacità di generalizzazione, è stato efficacemente gestito attraverso il concetto di avversione al rischio. Per la valutazione del modello, è stata presa come caso di studio la deviazione del livello longitudinale del binario, prevista utilizzando il tasso di degrado, l'allineamento e la sagoma del binario come variabili esogene. I risultati della simulazione su due set di dati statisticamente diversi hanno mostrato che il modello di generazione dei dati per le misurazioni dei binari interrotti è affidabile, accurato e facile da usare. Questo nuovo modello rappresenta una svolta essenziale nella previsione dell’integrità dei binari ferroviari e nella gestione operativa resiliente.

Le condizioni geometriche di un binario ferroviario vengono misurate e aggiornate regolarmente attraverso una valutazione delle misurazioni della geometria del binario raccolte da un vagone di registrazione integrato con i dati di ispezione derivanti dalle ispezioni visive. Questi esami garantiscono la sicurezza di marcia e il comfort di marcia del materiale rotabile su una rete ferroviaria. Prima di un'interruzione del servizio, i binari difettosi ricevono adeguate attività di manutenzione dei binari (ad esempio rincalzatura, rifacimento del manto ferroviario, ricondizionamento, ecc.) soggette alla politica di manutenzione dei binari, in linea con misure correttive o preventive. Il requisito per un'operazione di manutenzione efficace è un programma di misurazione/ispezione del binario (TIS). Ad oggi, il TIS è modellato come un problema di ottimizzazione, che incorpora vari parametri temporali e spaziali, nonché caratteristiche fisiche (cioè umane e macchine)1. Poiché il TIS è esposto a incertezze in un ambiente in tempo reale, possono verificarsi interruzioni che potrebbero potenzialmente compensare alcune o tutte le attività rimanenti nel programma1,2.

La disruption è un evento casuale e non un processo deterministico, e questa caratteristica rende la sua presenza imprevedibile e dinamica. In caso di interruzione del TIS, potremmo aspettarci un ritardo nella fornitura delle misurazioni dei binari e dei dati di ispezione che informano l'irregolarità del binario nel processo di pianificazione della manutenzione dei binari. Lasciare i binari incustoditi più a lungo del necessario aumenta il rischio di rilevamento tardivo dei difetti. Di conseguenza, è necessario eseguire una manutenzione non pianificata invece di una funzione pianificata. Ciò ha certamente un impatto diretto sulle spese di manutenzione dei binari3. In una situazione estrema, un’ispezione inefficace dei binari potrebbe diventare un fattore causale del deragliamento del treno4,5. Un modo possibile per rispondere a un evento distruttivo nell'ispezione del binario è trovare un'azione di risposta adeguata alla misurazione del binario interrotto. Il termine "interrotto" viene utilizzato per enfatizzare una perdita diretta attribuita all'interruzione del TIS. In questo studio, un quadro innovativo di gestione delle interruzioni (DM) è stato utilizzato per identificare un'azione di risposta adeguata per i TIS interrotti.

La motivazione dell'utilizzo del quadro DM è che un'azione di risposta può imporre il minimo cambiamento possibile in tutti gli aspetti del processo interessato o del sistema di interesse. È necessaria una transizione graduale dal periodo pre-post-interruzione poiché l’interruzione è di natura temporanea. Per soddisfare questo requisito, un sistemista deve conoscere e preservare il più possibile l'integrità del componente o dell'unità 'interrotta' del processo6. In questo studio, i dati di misurazione del tracciato fungono da informazioni rappresentative del componente "interrotto".