Components Train Conformity Check System (TCCS ) Catalogo Prodotto Generico

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1 Components Train Conformity Check System (TCCS ) Catalogo Prodotto Generico

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3 Sommario Introduzione 4 Caratteristiche Principali 4 Composizione Sistema TCCS TM 5 Come opera il Sistema TCCS TM 6 Funzioni 7 Composizione e Spostamento 7 Acquisizione ed Analisi dei Profili dei Rotabili 8 Acquisizione ed Analisi Termografica dei Rotabili 10 Autodiagnostica, autoverifica e filtri 12 Acquisizione Immagini in Alta Risoluzione 13 Acquisizione Tag di Carri e Locomotori (Radio Frequency Identification) 14 Interfaccia con Sistemi di Comando e Controllo della Circolazione 14 Sensore Ruote (Pedale di Binario) 22 Scheda Elaborazione Pedali 24 Distanziometrico Laser 25 Sensore Termografico 27 Visible Camera (VIS) 30 Camera Spider 3 31 Sistema di Illuminazione all Infrarosso (LIR-S) (VIS) 32 Manutenibilità e Sicurezza degli Operatori di Manutenzione 15 Software 16 Interfaccia Operatore (HMI) 17 Sinottico Transiti 17 Gestione allarmi transiti 18 Gestione Lista Treni e Composizione 18 Gestione configurazione 18 Visualizzazione immagini 18 Sistema di Rilevamento Temperatura Sottocassa Treno 20

4 Catalogo Prodotto Generico Introduzione Il TCCS (Train Conformity Check System) é un sistema tecnologico che ha lo scopo di rilevare in modo automatico situazioni anomale dei rotabili in transito. Caratteristiche Principali Il Sistema analizza i dati acquisiti dai suoi sottosistemi per rilevare gli eventuali difetti e le condizioni di rischio, quali: condizioni fuori sagoma; surriscaldamento dei componenti del rotabile; presenza d incendio a bordo; verifica per mezzo di immagini ad alta risoluzione eventuali guasti (il Sistema seleziona ed evidenzia determinate zone a rischio). Il TCCS realizza le funzioni di verifica sui convogli che transitano nella Zona di Misura dove sono presenti i dispositivi di acquisizione e di controllo, su entrambi i binari ed in entrambe le direzioni. È comunque possibile configurare il TCCS affinché operi solo parzialmente (monodirezionale / bidirezionale). Il TCCS segnala eventuali condizioni anomale agli Operatori presenti presso il Centro di Controllo affinché possano assumere i provvedimenti necessari. Il sistema è inoltre predisposto per inviare al segnalamento gli allarmi al fine di arrestare automaticamente il treno. Le caratteristiche della linea ferroviaria, consentono di individuare il posizionamento del TCCS in modo da consentire l arresto del treno, sia in presenza di un interfacciamento diretto con il segnalamento, che attraverso l intervento dell Operatore. Zona di Misura Scanner Laser distanziometro (Basso) Termografo (Basso) Colonna Visibile con Camere e Illuminatori Termografo (Alto) Scanner Laser distanziometro (Alto) Pedali di Binario Pedali di Annuncio Armadio Basso Armadio Alto Pedali di Annuncio Stesso schema di Acquisizione da entrambi i due lati dei binari Zona di Misura 4 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

5 Train Conformity Check System (TCCS TM ) Composizione Sistema TCCS TM I componenti del TCCS sono posizionati in: una Zona di Misura localizzata lungo i binari, ove si trovano: strutture meccaniche di supporto, poste ai due lati della linea a doppio binario per una lunghezza di circa 20 metri; tutti i sensori e le relative elettroniche di controllo e condizionamento segnale, ancorati in parte ai binari ed in parte supportati da apposite strutture di sostegno disposte ai lati della via di corsa; dispositivi di distribuzione delle alimentazioni. La Zona di Misura, indipendentemente dalle caratteristiche del sito di installazione, può essere protetta da idonea copertura per eliminare i riflessi solari sui rotabili in transito che possono causare falsi allarmi nell analisi termografica. Zone di Annuncio localizzate lungo i binari, ove si trovano: sensori di attivazione del Sistema, posti ad alcune centinaia di metri su entrambi i binari ed in entrambe le direzioni. uno Shelter (Garitta) posizionato presso la Zona di Misura, ove sono installati: dispositivi di elaborazione; dispositivi di comunicazione ed interfaccia; sistema di alimentazione. un Centro di Controllo (CC), localizzato nella stazione limitrofa dove sono installati: il sistema di controllo e archiviazione; le postazioni Operatore. Il Sistema TCCS TM può integrare i seguenti sottosistemi: Sottosistema rilevamento riconoscimento rotabili: che realizza la funzionalità di Composizione e Spostamento; Sottosistema rilievo sagoma: che realizza la funzionalità di Acquisizione ed Analisi del Profili dei Rotabili; Sottosistema termografo: che realizza la funzionalità di Acquisizione ed Analisi Termografica dei Rotabili; Sottosistema visibile con immagini ad alta risoluzione: che realizza la funzionalità di Acquisizione Immagini ad Alta Risoluzione; Acquisizione Tag dei carri e locomotori: che realizza la funzionalità di Identificazione dei carri provvisti di Tag. Layout Impianto TCCS TM Operatori (movimento e manutenzione) Lunga galleria protetta Centro di Controllo (CC) Shelter (Garitta) Zona di Misura Zona di Annuncio Stazione di eventuale arresto convoglio 5

6 Catalogo Prodotto Generico Come opera il Sistema TCCS TM Il Ciclo Operativo del Sistema segue il transito di un convoglio, in particolare evidenzia i seguenti stati: In attesa del treno: stato del sistema quando non vi sono convogli in transito, il sistema è in modalità stand-by, i sensori ottici sono inattivi, l acquisizione dai Pedali di Annuncio remoti è attiva. Treno in annuncio: quando il treno impegna i Pedali di Annuncio remoti, il Sistema attiva i sensori e si predispone per l acquisizione dei dati. Treno in transito: durante il transito del treno nella Zona di Misura l unità di sincronismo fornisce i segnali per associare un valore temporale coerente a tutti i dati acquisiti dai sensori. Il Sistema inizia l acquisizione e l elaborazione durante il transito dei primi assi del convoglio e la completa poco dopo il transito del treno, in tempo utile per segnalare eventuali allarmi. Treno transitato: il Sistema chiude il processo di acquisizione e completa il processo di elaborazione allarmi ed immagini. Il Ciclo Operativo ritorna in attesa del treno. Il Sistema TCCS esegue le seguenti elaborazioni: Identifica univocamente il convoglio con: ora/data/ binario/direzione di transito. Inoltre il Sistema può associare al transito, se disponibile, il numero del treno inserito dall Operatore o ricevuto dal Sistema di Circolazione. Individua e classifica i singoli rotabili in tipologie standard. Produce eventuali allarmi, se confrontando i valori ricavati dalle misure dei sensori con i corrispondenti valori di soglia associati alla classificazione del rotabili riscontra situazioni anomale. Sia le misure geometriche che le misure termiche corrispondenti alla cassa del rotabile o ad un carico visibile, le coordinate corrispondenti ai dati misurati vengono trasformate in un sistema di coordinate riferito ai binari per confrontarli, con successive elaborazioni, ai valori di soglia previsti per la generazione di allarmi. In generale vengono configurate più soglie per i diversi allarmi, ad esempio: Allerta; Allarmi. Memorizza e presenta al Centro di Controllo di tutti gli allarmi generati dalle elaborazioni del TCCS. Tali allarmi vengono presentati sul terminale del Centro di Controllo per mezzo di una interfaccia Web. Sono inoltre disponibili a livello di Interfaccia Operatore i dati di transito e le immagini termografiche, di sagoma, e in alta risoluzione di tutti i treni transitati. I dati acquisiti, gli allarmi ed i risultati significativi dell elaborazione sono memorizzati su disco, dove restano disponibili per la consultazione degli Operatori. Gli Operatori possono accedere ai dati memorizzati, sia dalla postazione del Centro di Controllo, che dalla console di manutenzione posta nello Shelter (Garitta) e da una qualsiasi Postazione Web abilitata ad accedere al sistema TCCS. 6 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

7 Train Conformity Check System (TCCS TM ) Funzioni Le principali funzioni del Sistema TCCS TM sono: Composizione e Spostamento; Acquisizione ed Analisi dei Profili dei Rotabili; Acquisizione ed Analisi Termografica dei Rotabili; Acquisizione Immagini ad Alta Risoluzione; Gestione degli allarmi e delle diagnostiche provenienti da sistemi esterni e/o generati dal TCCS ; Interfaccia con Sistemi di Comando e Controllo della Circolazione; Interfaccia Operatore su postazioni Web; Memorizzazione dei dati transiti e delle immagini. Composizione e Spostamento La funzione Composizione e Spostamento rileva l approccio di un convoglio alla Zona di Misura mediante i Sensori di Annuncio Transito posizionati lungo i binari ad una distanza dalla Zona di Misura sufficiente per attivare le rilevazioni (del rodiggio, di sagoma, termografiche e immagini ad alta risoluzione) prima che il convoglio inizi ad impegnare la Zona di Misura (anche nel caso di transito alla massima velocità ammessa). In particolare, acquisendo i segnali dei Pedali di Binario, rileva gli assi dei rotabili dei treni che attraversano la Zona di Misura e determina, su questa base, la direzione del treno, l andamento nel tempo del moto del treno e l impronta del rodiggio dell intero treno. Il funzionamento del sottosistema si basa sull impiego di Sensori Ruote (Pedali) induttivi montati sul binario. Il TCCS dispone di un Database Rotabili dove sono memorizzate le caratteristiche fisiche (rodiggio e dimensioni fisiche) di tutte le tipologie di rotabili, noti e distinguibili, che attraversano la Zona di Misura della linea su cui opera. La funzione Composizione e Spostamento (CS), confronta il rodiggio del treno con quelli presenti nel Database Rotabili del TCCS e permette di: suddividere il convoglio in singoli rotabili; assegnare ogni asse del treno al rotabile cui appartengono; individuare i carrelli se presenti, assegnandoli al rotabile cui appartengono ed associandoli ai corrispondenti assi; assegnare ai singoli rotabili la tipologia risultante dal Database Rotabili. La funzione processa interamente un treno della massima lunghezza, determinandone la sua composizione, in meno di 15 secondi dal completamento del transito. Oltre alla classificazione in tipologie, il sistema assegna ad ogni rotabile anche una classe veicolo a cui sono associate le regole di generazione degli allarmi. Nel caso transiti un rotabile che non sia presente nelle tipologie note al Database Rotabili, il TCCS gli assegna comunque una classe veicolo che consente di processarlo correttamente secondo le regole generali. La funzione garantisce quanto segue: attivazione / disattivazione degli altri sottosistemi; rilevamento del treno e misurazione della velocità di avvicinamento; assegnazione tempi di transito e numero treno; calcolo della direzione del treno, velocità del treno, conteggio degli assali, distribuzione spaziale degli assali e composizione del treno; sincronizzazione del sistema, misurazione delle distanze degli assali e rilevamento cinematico del rotabile. 7

8 Catalogo Prodotto Generico Acquisizione ed Analisi dei Profili dei Rotabili Il TCCS rileva il Profilo di Ingombro dei Rotabili e dei loro carichi mediante Scanner Distanziometrici. Per riconoscere eventuali eccedenze del Profilo dei Rotabili, il TCCS : utilizza le informazioni di posizione e spostamento provenienti dalla funzione Composizione e Spostamento per riproporzionare l immagine in modo da compensare le eventuali variazioni di velocità avvenute durante l acquisizione ottenendo un immagine proporzionata del treno in transito e quindi dei singoli carri che lo compongono; utilizza l informazione relativa alla scomposizione in singoli rotabili prodotta dalla funzione Composizione e Spostamento sulla base dei risultati del calcolo di segmentazione per isolare la parte di immagine corrispondente ad ogni singolo rotabile; segmenta l immagine finale in modo da comprendere l intero rotabile; utilizza l informazione relativa alla tipologia di ogni singolo rotabile per applicare i criteri di analisi specifici. Per ogni tipologia di rotabile, è infatti possibile definire i criteri di allarme e le soglie che devono essere applicate; confronta la posizione di punti rilevati con i corrispondenti Profili di Massimo Ingombro. La definizione dei Profili di Massimo Ingombro segue le seguenti regole: sono definiti su un piano perpendicolare al binario in termini di distanze dall asse del binario stesso in funzione dell altezza sul piano del ferro; sono generalmente dipendenti dalla distanza (dei profili ovvero del corrispondente punto rilevato) rispetto agli assi del rotabile nella direzione di marcia. Il TCCS utilizza due valori di soglia prefissati e configurabili, rispettivamente corrispondenti a due livelli di allarme: Allerta: l allarme viene solo presentato all Operatore; Allarme: l allarme oltre a essere presentato all Operatore viene inviato in automatico al sistema di gestione della circolazione per i provvedimenti del caso. Il sistema disponendo della tipologia del rotabile e del profilo 3D acquisito, può applicare i profili limite e le regole di generazione allarmi specifiche per quella tipologia di rotabile. Questo consente di trattare correttamente le diverse casistiche ed eccezioni, ad esempio: i casi di quei veicoli che, circolando in deroga rispetto ai limiti di sagoma, potrebbero altrimenti causare allarmi impropri; le casistiche di rotabili che, per costruzione, frequentemente presentano allarmi treni passeggeri (es. tendine svolazzanti che, pur essendo oggettivamente fuori sagoma, non richiedono generazione di allarme in quanto non sono considerate normalmente fonte di pericolo). Il Sistema conosce la posizione degli assi e degli interperni dei carrelli riferiti al profilo 3D acquisito. Questa caratteristica consente di tenere conto delle prescrizioni di riduzione del profilo limite da applicare nelle sezioni del carro comprese tra i carrelli ed oltre i carrelli. La tecnica di acquisizione con distanziometri consente di trattare agevolmente una particolarità molto frequente nei possibili siti di installazione: i due binari generalmente non sono complanari ( vi sono quindi 2 piani del ferro); i piani del ferro dei due binari generalmente non sono neppure perfettamente verticali, ne paralleli. Si consideri inoltre che, a causa della continua sollecitazione dovuta al passaggio dei treni, il binario presenta fenomeni di subsidenza che cambiano nel tempo le quote e l inclinazione dei binari rispetto all asse orizzontale. Il TCCS, confronta le sagome tridimensionali acquisite con i Profili di Massimo Ingombro di riferimento e genera un allarme per un eccedenza di profilo di un rotabile o del suo carico quando l applicazione dei criteri di filtraggio comportano il superamento di valori di soglia, prefissati e configurabili, in base al criterio di filtraggio. 8 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

9 Train Conformity Check System (TCCS TM ) La ricerca delle eccedenze di sagoma si basa sull applicazione di profili limite perfettamente solidali con il binario, da confrontare con il profilo dei rotabili acquisito. Il sistema deve quindi conoscere con esattezza la posizione del binario, perché altrimenti applicherebbe profili limite mal posizionati rispetto al binario stesso e conseguentemente rispetto alla sagoma reale del treno (troppo alti, troppo bassi o ruotati) generando quindi falsi allarmi e/o mancati allarmi. Il TCCS è in grado di acquisire, in sede di configurazione, la posizione esatta del binario. Nel corso degli interventi periodici di manutenzione preventiva, eventuali spostamenti (subsidenze, inclinazioni) possono essere rilevati automaticamente dagli stessi scanner, con notevole precisione, consentendo in modo semplice la ricalibrazione esatta del Sistema, modificando i relativi parametri e senza intervenire in alcun modo sul puntamento fisico dei sensori. Si consideri che in un sistema basato su una diversa tecnologia, come ad esempio le barriere di raggi che tracciano l inviluppo del profilo limite, la stessa operazione potrebbe richiedere di intervenire con regolazioni meccaniche sul posizionamento geometrico dei singoli apparati di rilevazione, operazione che richiederebbe personale altamente specializzato e che interferirebbe con la circolazione. Viene garantita la correttezza della funzionalità e della misura mediante: Autodiagnostica: ogni scanner produce ad ogni ciclo di acquisizione un set di dati diagnostici rilevati con sensori interni (temperatura interna, temperatura del laser, stato laser, stato motopoligono, corretta velocità di rotazione, intervento di blocchi, anomalie Firmware ecc). Tali dati sono monitorati dal TCCS allo scopo di generare autodiagnostica ed assicurare il corretto funzionamento dei sensori, presupposto di una corretta acquisizione; Autocalibrazione: ogni scanner implementa un meccanismo interno di autocalibrazione (verifica e correzione dell offset di misura), attivato ad ogni scansione, che compensa le derive di accuratezza di piccola intensità e rileva malfunzionamenti del sistema di misura; Filtro: gli scanner dispongono di un filtro Software che sopprime le acquisizioni dei punti singolari generati da particolarità puntuali del bersaglio che, a seguito della autoverifica dei parametri di acquisizione, potrebbero risultare caratterizzati da incertezza di misura (e che potrebbero in particolare causare falsi allarmi); Analisi: sull immagine di sagoma acquisita per ogni rotabile, il TCCS esegue una verifica di consistenza in termini di presenza di un numero congruo di punti acquisiti. Top rail level up-track Top rail level down-track 9

10 Catalogo Prodotto Generico Acquisizione ed Analisi Termografica dei Rotabili Il TCCS rileva le aree a temperatura anomala sulla superficie dei rotabili e dei loro carichi mediante Termografi Lineari Infrarossi. Per riconoscere eventuali aree a temperatura anomala il sistema termografico esegue le seguenti operazioni: acquisisce le scansioni verticali di misura e le affianca allo scopo di formare una immagine termografica del treno in transito; utilizza le informazioni di posizione e spostamento provenienti dalla funzione apposita per riproporzionare l immagine in modo da compensare il sovra campionamento e le eventuali variazioni di velocità avvenute durante l acquisizione ottenendo un immagine termica proporzionata del treno in transito e quindi dei singoli carri che lo compongono; utilizza l informazione relativa alla scomposizione in singoli rotabili prodotta dalla funzione Composizione e Spostamento sulla base dei risultati del calcolo di segmentazione per isolare la parte di immagine corrispondente ad ogni singolo rotabile; individua all interno dell immagine finale le linee di riferimento (inizio e fine veicolo, posizione degli assi, ecc.) necessarie al sistema di analisi termografica a zone; utilizza l informazione relativa alla tipologia di ogni singolo rotabile per selezionare la mappa di riferimento che consente di applicare soglie di allarme differenziate per zone del rotabile. Queste informazioni sono contenute nel Database Rotabili che, per ogni tipologia di rotabile, definisce le zone termografiche ( aree geometriche) e le soglie di temperatura che ad esse devono essere applicate; confronta le temperature misurate dallo Scanner Lineare a Infrarossi (IRS) in ogni punto della superficie del rotabile con quelle delle soglie di allarme definite per ognuna delle zone del rotabile che costituiscono la mappa di allarme per quella tipologia di rotabile; emette allarmi classificati (per zona e per intensità) nel caso le soglie di allarme definite nella mappa di riferimento per la tipologia costruttiva, vengano superate dai valori misurati dai termografi. Il TCCS utilizza un valore di soglia prefissato e configurabile corrispondente al livello di allarme. L analisi dell immagine termometrica acquisita dal sensore infrarosso viene effettuata tramite la verifica di regole configurabili orientate al discernimento di condizioni operative termicamente rilevanti ma non anomale (falsi allarmi) da condizioni di allarme reale. Tali regole possono essere generiche o variamente associate a specifiche classi o tipologie di veicoli. La generazione di allarmi termografici avviene suddividendo l immagine in zone di forma arbitraria ( celle ) e verificando all interno di ogni cella il superamento dei vincoli imposti. I vincoli sono collegati alla temperatura (soglie termiche) ed alla forma delle macchie termiche presenti. La procedura si avvale di un sistema altamente versatile la cui configurazione è basata su tre elementi differenti: Griglia: contiene la suddivisione geometrica dell immagine in zone; Mappa: contiene le soglie di allarme (temperature) e le regole di filtratura per ogni zona; Algoritmo di selezione in cascata: permette di selezionare la corretta accoppiata di mappa e griglia da utilizzarsi per il veicolo in analisi. I file di griglia contengono la suddivisione in zone geometriche ( celle ) dell immagine in analisi. La suddivisione è funzionale all applicazione di soglie di temperatura e/o regole di filtratura specifiche per ogni cella. Ogni zona viene costruita come raggruppamento di un numero arbitrario di regioni rettangolari. La costruzione di tali regioni non contiene vincoli di sorta, relativi ad esempio alla loro connessione o sovrapposizione. In tal modo la forma della cella può essere disegnata con la massima libertà, anche secondo tracciati complessi. La definizione delle zone della griglia avviene utilizzando coordinate normalizzate indipendenti dalla effettiva dimensione dell immagine sulla quale verrà applicata. L immagine rappresenta un esempio di definizione di griglie con le linee verdi che delimitano le regioni di analisi. 10 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

11 Train Conformity Check System (TCCS TM ) Nell esempio sono definite le seguenti zone: fascia imperiale (1); fascia fiancata veicolo (2); fascia cassa e rodiggio (3); ruote (4) (comprendente anche i freni e le boccole). Nella stessa figura si notano inoltre: la linea orizzontale più bassa, che rappresenta la rotaia; i 4 segmenti che marcano la posizione delle ruote sul piano del ferro. Tutte le zone vengono correttamente riposizionate sull immagine termografica acquisita, in senso orizzontale rispetto alla effettiva posizione degli assi del veicolo ed in senso verticale in base agli angoli di ripresa, tenendo conto della differente geometria di ripresa tra treni pari e dispari. In una particolare mappa, il numero di zone configurate ed il loro significato funzionale, deve corrispondere a quello della griglia associata. Si parla quindi di coppia mappa-griglia. Ad una stessa griglia, ovvero ad una specifica suddivisione in zone dell immagine, possono corrispondere differenti mappe, quindi a veicoli con disposizione simile degli organi salienti possono essere associate soglie e regole di filtratura differenti. Il sistema è predisposto per implementare ulteriori regole configurabili ad esempio per orario, stagione, ecc. L algoritmo di selezione in cascata permette di definire il livello di dettaglio per ogni immagine analizzata (veicolo) secondo una logica di precisione decrescente. In questo modo non si è vincolati alla definizione completa, ovvero al medesimo livello di dettaglio, per ogni veicolo. Diviene quindi possibile definire, ad esempio, l utilizzo di una specifica griglia solo per alcuni particolari tipi di veicoli con caratteristiche particolari (es. marmitte, reostati) continuando ad applicare regole più ampie e generali per i restanti casi. Il tempo di elaborazione massimo necessario per completare l analisi del treno ed eventualmente generare allarmi termografici, per qualunque convoglio che possa circolare sulla rete ferroviaria italiana, è comunque inferiore a 45 secondi dall uscita dell ultimo rotabile del convoglio dalla Zona di Misura. L analisi termografica e di sagoma avvengono in parallelo su CPU indipendenti. Le regole di filtratura applicabili ad ogni zona permettono di stabilire: area minima in pixel; area minima in percentuale della dimensione della cella; altezza minima; larghezza minima; intervallo di elongazione (rapporto h/l) ammesso. 11

12 Catalogo Prodotto Generico Autodiagnostica, autoverifica e filtri L unità di elaborazione a bordo del sensore termografico effettua una serie di verifiche di efficienza del proprio funzionamento e di integrità del proprio stato. Sono rilevate la temperatura della camera ottica e quella dell unità di elaborazione da cui si è in grado di verificare il corretto funzionamento del sistema di termostatazione interna. I parametri di funzionamento del sensore infrarosso (bias, dark voltage, high and low correction voltage, ecc.), vengono settati all avvio del Sistema e sono gestiti in maniera indipendente da un unità a microcontrollore che garantisce massima velocità e stabilità senza dipendere dall unità principale di elaborazione. L architettura software modulare implementata permette di verificare, in tempo reale, il corretto svolgimento di tutte le fasi durante il transito di un convoglio. Ad ogni transito, per garantire maggior accuratezza alla misura, viene effettuata una procedura di reset della dark current del sensore. Questa operazione ripristina il valore di zero originario della tensione di buio compensando le derive di accuratezza di piccola intensità. Per fare questo il dispositivo utilizza uno shutter posto dietro l obbiettivo chiudendolo per assicurare che in questa fase il sensore non sia irraggiato da nessuna radiazione. Sono previsti alcuni accorgimenti per affrontare situazioni straordinarie impreviste e garantire alta disponibilità del Termografo: sull unità di elaborazione è implementato un dispositivo di watch-dog controllato dalla applicazione principale in grado di resettare l unità stessa automaticamente in caso di blocco dovuto a eventuali problemi di software e di rimettere immediatamente il termografo in condizioni di perfetto funzionamento; a sua volta l unità di elaborazione può resettare il microcontrollore di controllo del sensore qualora rilevasse incongruenze fuori controllo e rinormalizzare rapidamente le condizioni. Anche per la parte termografica è previsto un sistema di verifica della integrità della catena di acquisizione. Per ogni sensore termografico è previsto nel suo campo di vista, un bersaglio termografico costituito da un corpo caldo. Grazie alla struttura stessa dell installazione ed alle modalità di installazione dei sensori termografici, il sole non può mai entrare direttamente nell obiettivo del sensore termografico. Tuttavia, in situazioni particolari, il sole potrebbe colpire superfici lucide del treno che occasionalmente possono avere un orientamento tale da riflettere i raggi solari nell ottica del sensore, simulando di fatto l emissione termografica di una zona calda del rotabile. In questi casi, in assenza dei provvedimenti indicati nel seguito, potrebbero insorgere falsi allarmi. La casistica dei riflessi solari è ormai nota dall esperienza di campo (vertice del muso di certe locomotive, raccordo imperiale-fiancata, particolari di certi rotabili ecc.). I provvedimenti previsti per la soppressione dei falsi allarmi sono: filtro ottico per il taglio delle componenti della radiazione solare che influenzerebbero la misura; terminazione del campo visivo del sensore su appositi schermi posizionati sulla torre opposta; utilizzo di una struttura di ombreggiamento del treno progettata in base alla posizione ed all orientamento della specifica installazione. A questo scopo ASTS dispone di un modello completo di raytracking che consente di determinare estensione e posizionamento della pannellatura di ombreggiamento per tutte le ore dell anno in cui può splendere il sole, per qualunque latitudine e per qualunque orientamento dei binari. Ad ogni passaggio del treno, il sistema verifica automaticamente che la posizione del bersaglio corrisponda alla situazione registrata in sede di corretta installazione e che la sua temperatura sia plausibile. Questa verifica consente di rilevare ipotetici malfunzionamenti della catena di acquisizione e di trattamento delle immagini termometriche ed eventuali disallineamenti del puntamento del sensore. Sono previsti specifici provvedimenti per filtrare i riflessi solari. 12 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

13 Train Conformity Check System (TCCS TM ) Acquisizione Immagini in Alta Risoluzione Il TCCS rileva immagini ad alta risoluzione mediante camere in bianco e nero lineari ad alta definizione. Per elaborare le immagini ad alta risoluzione il sistema esegue le seguenti operazioni: acquisisce le scansioni verticali di misura e le affianca allo scopo di formare una immagine del treno in transito; utilizza le informazioni di posizione e spostamento provenienti dalla funzione apposita per riproporzionare l immagine in modo da compensare il sovra campionamento e le eventuali variazioni di velocità avvenute durante l acquisizione ottenendo un immagine proporzionata del treno in transito e quindi dei singoli carri che lo compongono; utilizza l informazione relativa alla scomposizione in singoli rotabili prodotta dalla funzione Composizione e Spostamento sulla base dei risultati del calcolo di segmentazione per isolare la parte di immagine corrispondente ad ogni singolo rotabile; individua all interno dell immagine finale le linee di riferimento (inizio e fine veicolo, posizione degli assi, ecc.); utilizza l informazione relativa alla tipologia di ogni singolo rotabile per selezionare la mappa di riferimento che consente di scegliere le aree d interesse che si vogliono visualizzare automaticamente per ogni tipo di rotabile. Queste informazioni sono contenute nel Database Rotabili che, per ogni tipologia di rotabile, definisce le zone d interesse che devono essere visualizzate. Il sistema, per ogni tipologia di rotabile, permette di selezionare e visualizzare automaticamente le aree d interesse. Questa procedura si avvale di un sistema altamente versatile la cui configurazione è basata su tre elementi differenti: Griglia: contiene la suddivisione geometrica dell immagine in zone; Mappa: contiene le regole di filtratura per ogni zona; Algoritmo di selezione in cascata: permette di selezionare la corretta accoppiata di mappa e griglia da utilizzarsi per il veicolo in analisi. I file di griglia contengono la suddivisione in zone geometriche ( celle ) dell immagine in analisi. La suddivisione è funzionale all applicazione di regole di filtratura specifiche per ogni cella. Ogni zona viene costruita come raggruppamento di un numero arbitrario di regioni rettangolari. La costruzione di tali regioni non contiene vincoli di sorta, relativi ad esempio alla loro connessione o sovrapposizione. In tal modo la forma della cella può essere disegnata con la massima libertà, anche secondo tracciati complessi. La definizione delle zone della griglia avviene utilizzando coordinate normalizzate indipendenti dalla effettiva dimensione dell immagine sulla quale verrà applicata. In una particolare mappa, il numero di zone configurate ed il loro significato funzionale, deve corrispondere a quello della griglia associata. Si parla quindi di coppia mappa-griglia. Ad una stessa griglia, ovvero ad una specifica suddivisione in zone dell immagine, possono corrispondere differenti mappe, quindi a veicoli con disposizione simile degli organi salienti possono essere associate soglie e regole di filtratura differenti. 13

14 Catalogo Prodotto Generico Il sistema opera sia di giorno che di notte, utilizzando un illuminazione NIR (quasi-infrarossa) allo stato solido, la quale evita qualsiasi disturbo ai macchinisti. Le immagini ad alta risoluzione vengono utilizzate dagli Operatori remoti per verificare gli allarmi generati, senza necessita di arrestare i convogli. Le immagini vengono memorizzate per l utilizzo on-line e off-line. Il sistema-visibile può essere configurato e può selezionare in automatico i più importanti componenti della vettura sulla base dei requisiti specifici del Cliente, ad esempio: ceppi dei freni; organi di aggancio; molle delle sospensioni; leve di disaccoppiamento; cunei anti-attrito ed estremità delle aree delle travi ballerine; gradini delle soglie; cappucci terminali dei cuscinetti; telaio laterale del carrello; condotta del freno. Il sottosistema di produzione immagini in alta risoluzione genera un immagine ad altissima risoluzione di circa 70 MB per ciascuna vettura. A dipendere della banda a disposizione e per ridurre il più possibile i tempi di trasmissione, tali immagini vengono compresse del 90%, in modo da ottenere immagini di dimensioni medie di 7 MB. Considerando ad esempio una larghezza di banda pari a 20 Mbps, tutto ciò si traduce in un ritardo di circa 3 secondi: è prevista la possibilità di regolazione in base alla larghezza di banda disponibile. Ciò non riguarda le parti evidenziate selezionate che si vogliono vedere automaticamente, le quali verranno messe a disposizione in alta risoluzione. Per assicurare la correttezza della funzionalità e della misura: autodiagnostica: ogni camera produce un set di dati diagnostici. Tali dati sono monitorati dal TCCS allo scopo di generare autodiagnostica ed assicurare il corretto funzionamento delle camere. Acquisizione Tag di Carri e Locomotori (Radio Frequency Identification) Il sistema consente di acquisire il Tag relativo ai Carri e Locomotori che compongono un treno. I dati acquisiti sono successivamente associati dal Sistema agli allarmi presentati ed alla composizione del treno. Sarà così possibile mantenere la storia ed eseguire analisi nel tempo dei vari Carri e Locomotori transitati nella Zona di Misura. Il sistema di acquisizione si compone di tre dispositivi: un Tag (ID Tag); un Tag Reader; un elaboratore di interfaccia con il reader. Tag Il Tag è un dispositivo contenente un identificativo univoco (ID number) assegnato in fabbrica, ed è caratterizzato da una robustezza tale da permettere l utilizzo in ambienti gravosi (ha un grado di protezione IP67). Tag-Reader Il Tag-Reader è un dispositivo per l identificazione a radiofrequenza dei tag. Esso è stato sviluppato specificatamente per applicazioni ferroviarie quindi, alla stregua del Tag rispetta tutti i requisiti elettrici e meccanici richiesti da questo tipo di applicazioni. Interfaccia con Sistemi di Comando e Controllo della Circolazione Scopo principale dell interfacciamento è l acquisizione del numero treno per identificare in automatico i transiti sulla Interfaccia Operatore e nell archivio. Il Sistema di Comando e Controllo, se predisposto, può inviare il numero treno dei treni in approccio alle Zone di Misura in cui si trova il portale TCCS. In caso di indisponibilità di collegamento con il Sistema di Comando e Controllo, l Interfaccia Operatore del TCCS consente l inserimento del numero treno da parte dell Operatore. L indisponibilità del collegamento non pregiudica il regolare funzionamento del Sistema ma viene segnalata come stato diagnostico sulla Interfaccia Operatore. In caso di mancato funzionamento del collegamento e il mancato inserimento del numero treno da parte dell Operatore non pregiudica il regolare funzionamento del sistema, che comunque identifica ed archivia il treno con l ora/data di passaggio. L Interfaccia Operatore consente di inserire o correggere il numero treno anche successivamente. Scopo dell interfacciamento è l invio degli allarmi per consentire al Sistema di Gestione della Circolazione, l arresto del treno. Si può inviare la composizione reale del treno al Centro di Controllo. 14 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

15 Train Conformity Check System (TCCS TM ) Manutenibilità e Sicurezza degli Operatori di Manutenzione Si sintetizzano in questo capitolo i criteri che guidano il progetto ai fini della manutenibilità del Sistema e della sicurezza degli Operatori di manutenzione: il TCCS è progettato e realizzato in modo da non ostacolare la normale manutenzione degli impianti ferroviari che gli sono contigui o prossimi. I sensori termografici e laser scanner sono tutti esterni alla zona TE e le torri presentano ampi franchi rispetto alla via. Il TCCS è progettato e realizzato in modo tale che le emissioni di radiazione ottica di qualunque componente radiante non risultino pericolose, ai sensi delle vigenti normative, per i passeggeri, per il personale viaggiante, per gli addetti alla manutenzione ferroviaria e per chiunque si trovi sulla sede ferroviaria o al di fuori di essa nei dintorni del sito di installazione; le radiazioni luminose prodotte dai laser scanner del TCCS risultano invisibili al personale di macchina. Ricordiamo che i termografi, essendo completamente passivi, non emettono alcuna radiazione; eventuali elementi del TCCS a temperatura sufficientemente elevata da poter causare danni al derma per contatto diretto, sono opportunamente protetti per impedire che siano direttamente accessibili a chiunque si trovi presso la Zona di Misura o esegua attività di manutenzione; il TCCS è progettato in modo da consentire lo startup anche da remoto; il TCCS è progettato e realizzato in modo tale che le operazioni di manutenzione ordinaria e la sostituzione dei componenti siano realizzabili in modo agevole e sicuro per il personale addetto agli interventi; in particolare l accesso ai sensori per le attività di manutenzione è previsto per mezzo di passerelle fisse in modo da consentire comodamente l esecuzione di eventuali operazioni di verifica e sostituzione anche in corso del normale esercizio della linea; gli apparati di elaborazione sono ospitati in uno Shelter (Garitta) presso la Zona di Misura, sufficientemente ampia da consentire ai manutentori di operare al riparo delle intemperie; il TCCS è progettato e realizzato in modo da evitare che qualsiasi suo componente installato in posizione elevata possa staccarsi accidentalmente ed arrecare pericolo ai convogli in transito. In particolare i sensori termografici e i laser scanner, essendo segregati in armadi, non possono cadere sulla sede ferroviaria, neppure durante le eventuali operazioni di sostituzione, che possono quindi essere eseguite nel corso del normale esercizio; il TCCS è progettato in modo tale che i suoi componenti soggetti a calibrazione siano pre-calibrati in fabbrica (prima dell installazione o a seguito di riparazioni in fabbrica) e dotati ove opportuno di sistemi di autocalibrazione. Grazie alle soluzioni sviluppate, la sostituzione di un sensore non richiede alcun successivo riallineamento geometrico del sensore, grazie alla ripetibilità dell accoppiamento tra la sede del sensore ed il sensore stesso; l allineamento geometrico del TCCS, ovvero tutto quanto debba essere eseguito in relazione alla regolazione o alla variazione del puntamento dei dispositivi ottici di rivelazione in sede di installazione, è realizzato secondo apposite procedure documentate ed assistite da appositi tool; il TCCS dispone di specifiche procedure documentate ed assistite da appositi tool per la verifica e l eventuale riconfigurazione geometrica del sistema in relazione agli spostamenti del binario (naturale subsidenza, interventi di manutenzione per rincalzi, livellamenti, risanamenti massicciata). Tali procedure portano a semplici aggiustamenti di parametri di configurazione e non richiedono di intervenire sul puntamento dei sensori; tutti i materiali utilizzati nel Sistema sono ignifughi e non rilascianti gas tossici; tutti i materiali utilizzati nel sistema sono realizzati senza parti acuminate per evitare incidenti in fase di installazione/manutenzione; per l applicazione del Sistema devono essere utilizzati cavi e connettori del tipo correntemente adottato in analoghe applicazioni ferroviarie; il TCCS non interferisce con i regimi di circolazione, con i sistemi di alimentazione e con i sistemi di controllo marcia del treno. 15

16 Catalogo Prodotto Generico Software L applicazione software del TCCS è stata sviluppata secondo i requisiti di portabilità, interoperabilità, scalabilità e compatibilità. Affidabilità: il Software è stato progettato per gestire le condizioni anomale senza generare condizioni di stallo. Manutenibilità: I requisiti di qualità relativi alla manutenibilità possono essere definiti come segue: Analizzabilità: il software è stato progettato per ridurre al minimo gli sforzi richiesti per il troubleshooting (diagnosi delle cause di malfunzionamento o guasto e identificazione delle parti da modificare). Testabilità: massima semplicità nella prova e validazione del software a seguito di eventuali modifiche implementate su di esso. Modificabilità: facile modifica ed eliminazione dei difetti, minimizzazione degli sforzi necessari per l adeguamento del software ai cambiamenti dell ambiente operativo. Stabilità: minimizzazione del rischio di effetti inaccettabili, prodotti dalle modifiche al software. Portabilità: il Software è stato sviluppato in Java (Macchina virtuale JAVA portabile rispetto alla piattaforma) in modo da poter essere utilizzato in vari ambienti in cui sia stata installata la macchina virtuale Java. Il Software sfrutta la portabilità del Java rendendo così possibile l implementazione dell Interfaccia Operatore via Applets nelle pagine Web destinate ad essere visualizzate dai vari browser che girano su macchine completamente diverse. Alcune parti sono state sviluppate in C per le parti specifiche che richiedono performance elevate. Modularità: il Software è stato progettato secondo criteri di massima modularità. Configurabilità e Scalabilità: il software del TCCS è orientato ai dati, che richiede configurabilità dell applicativo e procedure di verificabilità. L architettura offre una grande flessibilità nell assegnazione dei processi ad una o più macchine all interno della rete, permettendo lo sviluppo sia in termini di dati trattati che di funzioni. Interoperabilità: l Interoperabilità all interno del TCCS è assicurata dall utilizzo di protocolli di comunicazione e di tecnologie standard. 16 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

17 Train Conformity Check System (TCCS TM ) Interfaccia Operatore (HMI) L Interfaccia Operatore proposta è derivata dall esperienza maturata nell operatività di diverse installazioni del TCCS. L Interfaccia Operatore è basata su tecnologia WEB. L accesso avviene con un normale PC dotato di browser standard. L Interfaccia Operatore è completamente configurabile, possono esserci previste diverse figure di Operatore, ad esempio: Operatore di Movimento, Manutentore del Sistema. Altre figure, purché abilitate, possono accedere in sola visualizzazione da un qualunque PC abilitato a raggiungere in rete il sistema TCCS. Il sistema gestisce le identità degli Operatori. L accesso è protetto da password individuali. L Interfaccia Operatore prevede una pagina sinottica principale che riporta: la lista dei treni transitati, con indicazioni della presenza e del grado (allertamento / imperativo) di eventuali allarmi. La lista dei treni transitati consente di selezionare un treno per visualizzare i dati relativi; la composizione del treno correntemente selezionato, con indicazioni della presenza, grado e tipologia (Termografico/ Sagome 3D/ Immagini) di eventuali allarmi; velocità, lunghezza, binario di transito, direzione del treno correntemente selezionato; un mimico che rappresenta il treno sui binari della Zona di Misura, animato dalla selezione del rotabile nella composizione; informazioni di sintesi sullo stato autodiagnostico del sistema. Gli allarmi sono accompagnati da segnalazioni acustiche e devono essere riconosciute dall Operatore di Movimento tramite l apposita finestra. Il riconoscimento allarmi può essere fatto solo dall Operatore autorizzato. La selezione di un treno e quindi di un rotabile in composizione permette di evidenziare le immagini termografiche, di sagoma e in alta risoluzione di tutti i lati del treno, con evidenza grafica della posizione, della forma e delle proporzioni dell eventuale elemento che ha generato l allarme. L Interfaccia Operatore consente anche di accedere ad informazioni di autodiagnostica maggiormente articolate ed in particolare: autodiagnostica relativa alla acquisizione ed elaborazione del transito di un treno; autodiagnostica relativa allo stato dei componenti del TCCS ; autodiagnostica relativa agli interfacciamenti con i sistemi esterni; annotazioni associate agli allarmi, utilizzabili ad esempio per classificarli in base a tipologie di dettaglio. L Operatore può inoltre registrare: annotazioni associate ai treni transitatiti, per evidenziare eventi notevoli; annotazioni associate agli allarmi, utilizzabili ad esempio per classificarli in base alle tipologie di dettaglio (es. sportello aperto, carico spostato ecc.) per i fini statistici. L Interfaccia Operatore prevede inoltre una sezione, riservata al manutentore, per la configurazione delle soglie di allarme relative all analisi termografica e di profilo. Tutte le operazioni effettuate dall Operatore con il Login/logoff, riconoscimento di allarmi, introduzione di note sono registrate su Database in modo permanente per un periodo di tempo concorde con il dimensionamento fisico dell HW. Il sistema dispone di una funzione di Backup che garantisce la non perdita di dati in caso di malfunzionamenti HW ai supporti di memorizzazione. Le informazioni memorizzate possono essere consultate dagli Operatori, con appositi report predisposti dal Sistema. Sinottico Transiti Si compone di: Informazioni dati ultimo transito: in alto a destra, mostra il consuntivo dei dati relativi all ultimo transito, quali ora di passaggio, binario, direzione, numero assi, velocità ed allarmi rilevati; Lista dei treni/transiti: elenco degli ultimi convogli transitati mostrando in sintesi l ora di passaggio, il binario e la presenza di allarmi. Attraverso la selezione di un particolare transito di interesse vengono visualizzate nel frame di Dettaglio del Transito (vedi sotto) i suoi dati di dettaglio, quali composizione, dati dei sensori, dettaglio degli allarmi, diagnostica del sistema durante il transito, ecc. Viene inoltre messo a disposizione dell Operatore una funzionalità di storico transiti, attraverso la quale si fa accesso ai dati di transiti di vecchia data in modo del tutto analogo a quelli attuali; Dettaglio del transito: in basso a sinistra vengono visualizzati i dettagli del transito selezionato come descritto in precedenza. Rappresentazione schematica del transito selezionato: in alto a sinistra mostra una rappresentazione grafica della composizione del transito con un immagine differenziata per tipologia di veicolo e colori a seconda della anomalia riscontrata. 17

18 Catalogo Prodotto Generico L interfaccia consente all Operatore di: Visualizzare la lista dei treni transitati nel sito di installazione; Evidenziare eventuali allarmi con indicazioni visive ed acustiche (se necessario); Visualizzare i dettagli dell allarme; Gestire il riconoscimento degli allarmi transiti; Gestire i dati, le misure e le immagini (immagini ad alta risoluzione, immagini in 3D a scansione laser, immagini termografiche) del vagone selezionato; Tenere traccia delle annotazioni e osservazioni dell operatore relativamente agli allarmi transiti; Visualizzare lo stato diagnostico; Attivare/disattivare ogni singolo sottosistema. Gestione allarmi transiti Il sistema esegue una serie di verifiche e controlli di integrità su tutti i rotabili dei convogli in transito, con lo scopo di rilevare eventuali allarmi termici o di fuorisagoma. Gli eventuali allarmi rilevati sono tempestivamente visualizzati da parte dell Interfaccia Operatore a fianco al transito nella lista dei treni/transiti e al rotabile allarmato nel frame dettaglio del transito. Gestione Lista Treni e Composizione Funzione attivabile dal menù principale del sinottico che consente di richiamare la gestione lista treni per la visualizzazione ed eventuale modifica dei treni previsti e relativa composizione. Gestione configurazione La funzione di configurazione, disponibile all Operatore Manutentore, consente di visualizzare e modificare, sotto il controllo del modulo i parametri di configurazione e le soglie del sistema. Visualizzazione immagini La funzione consente la visualizzazione delle immagini di dettaglio e schematiche relative ad un transito per mezzo di specifici visualizzatori. Le tipologie di immagini sono: immagini di sagoma; immagini termografiche; immagini in alta risoluzione; immagine schematica di sintesi. L Operatore può a questo punto, tramite un click nell icona che rappresenta l allarme, visualizzare l immagine di dettaglio (termica o di sagoma) e riconoscere l allarme. L informazione visualizzata sulla HMI Rappresentazione schematica del transito selezionato Informazioni generali relative all ultimo transito Dettaglio del transito Lista dei treni/transiti 18 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

19 Train Conformity Check System (TCCS TM ) L informazione visualizzata sulla finestra Gauge L informazione visualizzata sulla finestra Visible 19

20 Catalogo Prodotto Generico Sistema di Rilevamento Temperatura Sottocassa Treno L ambiente metropolitano è caratterizzato da lunghe gallerie, scenario critico per la gestione di incidenti ove l intervento di mezzi di soccorso è particolarmente difficoltoso. Tra le diverse tipologie di incidenti che possono avvenire in ambito metropolitano il più temuto è l incendio. In questo scenario infatti, la propagazione di un incendio comporterebbe danni di notevole entità sia a persone che agli impianti stessi. Pertanto occorre adottare opportune misure di prevenzione atte a gestire tempestivamente i potenziali eventi pericolosi. Il Sistema di Rilevamento Temperatura del Sottocassa del Treno è in grado di rilevare eventuali anomalie termiche del convoglio in transito e segnalarle in tempo reale all Operatore. Il Sistema allerta automaticamente gli Operatori che eseguono una verifica del veicolo, costituendo un presidio di mitigazione del rischio che migliora in modo preventivo il livello di sicurezza della circolazione metropolitana. Inoltre, il sistema proposto fornisce un significativo supporto alle attività di manutenzione a livello di manutenzione preventiva e correttiva, e programmazione della manutenzione. Manutenzione preventiva e correttiva: il sistema consente di rilevare temperature anomale degli apparati del sottocassa e mediante un analisi statistica di questi dati è possibile identificare in anticipo se il treno ha bisogno di manutenzione. Programmazione della manutenzione: il sistema consente di valutare la frequenza dei guasti dei componenti del sottocassa per i diversi tipi di treni, attraverso un analisi statistica dei dati, ai fini di una migliore programmazione della manutenzione. Tutto ciò si traduce in riduzione dei costi di manutenzione garantendo la sicurezza dei treni in transito. Il Sistema è configurabile per qualsiasi tipo di treno. Per l individuazione del punto d installazione è necessario realizzare una risk analysis del sito. Il sistema è composto dai seguenti sottosistemi: sottosistema rilevamento e riconoscimento rotabili; sottosistema analisi termografica; acquisizione Tag dei carri e locomotori (Radio Frequency IDentificator). Per l identificazione dei veicoli e di conseguenza del treno è necessario dotare di Tag i veicoli, in modo da permettere al sistema di riconoscere univocamente ogni veicolo. I Sensori Ruote (Pedali) rilevano il passaggio del treno e attivano l acquisizione dei dati, inoltre rilevano la distribuzione temporale del passaggio degli assi, permettendo di determinare la posizione, il tipo e la velocità del treno, anche qualora la sua velocità vari durante il transito. Lo Scanner Lineare a Infrarossi scannerizza il sottocassa di ogni veicolo rilevando la temperatura acquisendo delle immagini termografiche lineari. Il server di elaborazione dei dati correla le immagini termografiche lineari con le informazioni ottenute dai sensori di ruota ottenendo una mappa termografica del sottocassa del treno. L elevato grado di configurabilità del sistema permette di analizzare diversi componenti del sottocassa del treno suddividendo la mappa termografica in zone e applicando la soglia più adatta sulle zone individuate. E possibile individuare temperature critiche tramite l applicazioni di soglie di allarme in modo tale da prevenire eventuali incidenti, garantendo così la sicurezza del treno in transito. Il Sistema di Rilevamento della Temperatura del Sottocassa del Treno controlla e monitorizza i diversi componenti quali: Convertitore Statico; Cassone Chopper; Dischi Freno; Riduttore; Batterie; Compressore Aria; Motore. Componenti Monitorati dal Sistema Convertitore statico Cassone Chopper Dischi Freno Riduttore Batterie Compressore aria Motore 20 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

21 Train Conformity Check System (TCCS TM ) Per ogni transito il sistema rilevamento temperatura sottocassa treno registra diversi dati come: data e velocità per ogni transito, composizione del treno (numero e tipologia veicolo, assi, ecc..) e le immagini termiche del sottocassa dei rotabili. Inoltre per ogni segnalazione di allerta/allarme registra: componente allarmata/allertata (dischi freno, boccole, ecc), temperatura e possibili note dell Operatore. Il Sistema utilizzando questi dati, realizza analisi statistiche, l Operatore può, selezionando un periodo temporale, visualizzare i transiti allarmati in percentuali per treno, veicolo e singolo elemento monitorato. L analisi statistica aiuta l Operatore ad identificare la necessità di manutenzione sui componenti del sottocassa e/o sul treno preso in esame nel suo complesso. Interfaccia Operatore: Esempio di Veicolo Allarmato Disco Freno: Temperatura sopra la soglia 21

22 Catalogo Prodotto Generico Sensore Ruote (Pedale di Binario) Il Pedale di Binario viene applicato nella rilevazione del senso di marcia e del numero di assi del convoglio transitato, mediante la valutazione dei segnali emessi. La caratteristica particolare è la sua ottima compatibilità elettromagnetica riferita ai campi di interferenza magnetici e alle correnti di linea. Il Pedale di Binario, di tipo elettromagnetico è costituito da due teste di lettura completamente indipendenti. Il Pedale è collegato con apposito cavo ad alto isolamento ad una Scheda di Elaborazione dedicata, alloggiata in un cestello negli armadi dello Shelter (Garitta). Ogni testa del Pedale comprende un circuito magnetico che, eccitato dalla corrente prodotta dalla Scheda di Elaborazione genera un campo magnetico. Quando la ruota di ciascun asse del treno attraversa il campo magnetico, provoca la variazione della corrente (e della tensione) dell avvolgimento. Le variazioni sono rilevate dalla Scheda di Elaborazione che genera conseguentemente impulsi che corrispondono al passaggio delle ruote, in forma di output digitali. Il Pedale viene fissato alla suola della rotaia mediante una apposita morsa serrando due bulloni. Morsa di fissaggio 22 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

23 Train Conformity Check System (TCCS TM ) Caratteristiche generali Nome del prodotto: Sensore Ruote Alimentazione Tenzione di funzionamento [Vcc]: 8 33 Segnale in Uscita Corrente sensore: costante (regolazione automatica). Corrente di occupazione : variazione della corrente sensore (smorzamento dovuto alle ruote del treno). Rilevazione Caduta Sensore ruote (2 teste) Caratteristiche meccaniche Dimensioni sensore (l x a x p) [mm]: 270 x 60 x 70 Distanza tra i fori [mm]: 145 Diametro dei fori [mm]: 12 Diametro ruota rilevabile [mm]: Velocità rilevabile [km/h]: Valutazione corretta per velocità intermedia. Cavo di collegamento: cavo plug-in (lunghezza standard 5, 10, 25 m). Flangia del connettore Installazione facile con la morsa regolabile per tutti i profili di binario (S41, S45, S49, UIC60, R65, ecc.). Non è necessario forare il binario. Regolazione automatica effettuabile tramite il cavo di collegamento a distanza. Guaina di protezione Caratteristiche climatiche e ambientali Temperatura di funzionamento [ C]: Grado di protezione: IP 68-8 kpa/60 min Umidità [%]: Resistenza raggi UV Cavo con connettore Caratteristiche Particolari Applicabile con freno elettromagnetico. Bassa sensibilità sul piano del ferro (SOK). Ottima compatibilità ai campi di interferenza magnetica e alle correnti di linea. Collegamenti Plug-in ai Sensori Ruota (Pedali). Facile montaggio con la morsa regolabile. Applicazioni (esempi) Ferroviarie, linee a lunga distanza nelle Ferrovie Europee che utilizzano il freno elettromagnetico. Le caratteristiche tecniche sono soggette a variazioni senza preavviso. 23

24 Catalogo Prodotto Generico Scheda Elaborazione Pedali La Scheda di Elaborazione Pedali, ha il compito di alimentare il Pedale e di monitorare continuamente il segnale generato dal Pedale stesso. Caratteristiche generali Nome del prodotto: Scheda Elaborazione Pedali Alimentazione Tensione [Vcc]: Potenza assorbita a +19 Vcc [ma]: 225 Potenza assorbita a +72 Vcc [ma]: 60 Tensione isolamento [Vca]: 2500 Segnale in Uscita Tipi segnali (fotoisolatori): Traslazione pedale sistema 1 o 2 Traslazione pedale in direzione 1 o 2 Numero traslazioni (assi) Dati diagnostici Limite di tensione [Vcc]: 72 Corrente max. di commutazione CC [ma]: 10 Durata segnale di direzione: 0 ms 60 s Sistema di prolungamento segnale: 0 ms 60 s Ritardo segnale alternativo: 0 ms 60 s Tensione di isolamento [Vca]: 2500 Uscita seriale: RS232 (TTL) Quando il segnale generato dal Pedale supera la soglia definita, la Scheda di Elaborazione genera in output un segnale digitale di occupazione del Pedale, ovvero di presenza Asse del Treno. Ogni Scheda di Elaborazione è in grado di gestire i segnali di un Pedale a due teste ed è dotata di pulsanti per la simulazione dello stato di occupato di ciascun Pedale. La scheda fornisce indicazioni di stato e di autodiagnostica a livello di Digital Output e di Led su frontalino. Dispone inoltre di interfaccia seriale per la diagnostica. Caratteristiche meccaniche Dimensioni scheda (l x a) [mm]: 100 x 160 Larghezza [U]: 4 Altezza [U]: 3 Caratteristiche climatiche e ambientali Temperatura di funzionamento [ C]: Umidità [%]: 100% ma senza condensa e formazione di ghiaccio in tutto il range di temperatura. Norme Compatibilità elettromagnetica: EN Stress meccanico: 3M2 En La scheda è stata sviluppata in conformità agli standard SINELEC e alle Norme EN 50126, EN 50128, EN e SIL/SSAS 4. Applicazioni (esempi) Trasporto pubblico ferroviario urbano e a lunga distanza. Le caratteristiche tecniche sono soggette a variazioni senza preavviso. 24 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

25 Train Conformity Check System (TCCS TM ) Distanziometrico Laser Il Distanziometrico Laser rileva i profili del rotabile fuori sagoma, porte e sportelli aperti e spostamento del carico sui vagoni piani (carri pianali). E installato a lato del binario, e sopra l interbinario, su apposite strutture nella Zona di Misura. Il laser scanner, sviluppato da IPM (Fraunhofer Institute for Physical Measurements Freiburg im Brisgau, Germania) in collaborazione con Ansaldo STS presenta le seguenti caratteristiche principali: misura delle distanze in assenza di contatto; ampio campo di misura delle distanze; capacità di operare con un ampia gamma di tipologie di superfici (anche con bassa riflettanza); eccezionali prestazioni di frequenza di scansione, frequenza di misura elevate, risoluzione spaziale, accuratezza/precisione; ampia gamma di temperature di funzionamento; compattezza e robustezza; sicuro per la vista senza necessità di precauzioni specifiche - Laser Safety classe 1. Il Distanziometro Laser che è composto principalmente da: un sottosistema emittente: contiene la scheda emittente con il diodo laser e un collimatore. Questi componenti sono montati in un alloggiamento schermato dai disturbi a radio frequenza. un sistema di obiettivi: contiene un filtro ottico, una lente e due specchi di allineamento che focalizzano e dirigono il raggio laser verso la parte inferiore dello specchio poligonale. uno specchio poligonale rotante: ha il compito di riflettere il raggio laser emesso verso il bersaglio ovvero i rotabili dei treni transitanti. La rotazione dello specchio poligonale permette al raggio laser di scandire un angolo di 70 gradi ( brandeggio). Lo specchio poligonale è costituito da due parti di dimensioni diverse, ma perfettamente allineate: la parte bassa (più piccola) riflette il raggio laser emesso, mentre la parte alta (molto più grande) ha lo scopo di raccogliere la luce riflessa e dirigerla verso il rilevatore. di un sottosistema di rilevamento: costituito da un filtro ottico e da una lente che focalizza la luce riflessa verso il rilevatore APD (Avalanche Photo Diode - FotoDiodo a Valanga). Per evitare interferenze tra il raggio emesso e la luce riflessa, le ottiche di trasmissione e quella di ricezione sono completamente separate. Sono inoltre completamente separati il percorso del raggio emesso rispetto al percorso della luce riflessa. Il Distanziometro Laser è completato dall elettronica di controllo e dalla parte di alimentazione. Il principio di misurazione scelto per il Distanziometro Laser è il metodo di spostamento di fase (phase shift method). Il metodo consente le misurazioni in un range da pochi centimetri fino a 10 metri ad un tasso di campionamento di circa 1MHz. Lo scanner proposto emette un fascio laser collimato, modulato ad alta frequenza e brandeggiato che è inviato verso i rotabili da rilevare. La luce riflessa dai rotabili viene acquisita da un apposito rilevatore ad alta sensibilità. Il confronto tra le fasi della modulazione del raggio emesso e le fasi della luce riflessa permette di determinare la distanza del bersaglio. 25

26 Catalogo Prodotto Generico Caratteristiche generali Nome del prodotto: Distanziometro Laser Alimentazione Tensione di funzionamento [Vcc]: 24 (230 Vca opzione) Requisiti potenza alimentazione (tipica) Funzionamento [W]: 130 max. Standby [W]: 14 Riscaldatore (optional) [W]: Caratteristiche meccaniche Materiale Involucro: Alluminio Anodizzato Peso [kg]: 17 Interfacce Ottica Ethernet Gigabit: Standard Camera Link Indicazione stato scanner: 6 LED Elettrica (layer fisico standard camera link): RS232 Caratteristiche climatiche e ambientali Temperatura di funzionamento [ C]: Temperatura di magazzinaggio [ C]: Grado di Protezione: IP 67 Caratteristiche Laser Principio di misurazione: Metodo di sfasamento Range di Misura, distanza minima [m]: 1,3 Range di Misura, distanza massima [m]: 10 Range di Misura, distanza massima Massimo, non ambiguo [m]: 18 Frequenza di campionamento [MHz]: 1 Errore di misuraz. nel range m distanza [mm]: 10 Angolo di acquisizione [ ]: 70 Frequenza di scansione [Hz]: Risoluzione angolare (con interpolazione) [ ]: 0,01 Remissione del target [%]: Tipologia di laser: cw Lunghezza d onda laser (tipica) [nm]: 1500 Potenza di uscita ottica (tipica) [mw]: 200 Classe laser safety ( intero sensore): 1 Accuratezza dei tempi [μs]: 100 Norme EN , EN ,EN , EN , EN , EN , EN Le caratteristiche tecniche sono soggette a variazioni senza preavviso. 26 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

27 Train Conformity Check System (TCCS TM ) Sensore Termografico Il Sensore Termografico rileva le aree a temperatura anomala sulla superficie dei rotabili (fiancate e parti superiori) e dei loro carichi. E installato a lato del binario, e sopra l interbinario, su apposite strutture nella Zona di Misura. Il suo elemento fondamentale è un sensore infrarosso lineare in seleniuro di piombo (PbSe) composto da 256 pixel sigillato in un package a 28 pin contenente anche: l elettronica di readout con multiplexer ad alte prestazioni in grado di fornire un output di dati analogici con grande precisione e velocità da digitalizzare con segnali di sincronizzazione e clock; un sistema di termostatazione composto da celle peltier per mantenere il sensore infrarosso a temperatura costante (circa -5 C) ed avere il segnale intenso e non rumoroso. Davanti al sensore è posizionato uno shutter per il reset del segnale di buio oltre il quale si trova un obiettivo infrarosso sul quale è possibile inserire un filtro ottico. Lo shutter, azionato da un servo motore passo-passo posto nelle vicinanze, è controllato dall unità di elaborazione, può essere aperto e chiuso con tempi inferiori al secondo. E del tipo a chiusura totale con corona in alluminio anodizzato e lame in acciaio trattato nero opaco. Tutti questi componenti sono in una camera (detta camera ottica) di materiale plastico isolante per garantire ulteriore stabilità alla misura. Il dispositivo è uno scanner lineare infrarosso ad alta risoluzione geometrica, alta velocità di campionamento e ampio range di temperatura basato su un sensore sensibile nella banda di lunghezza d onda MWIR (tra 3 e 5 micron). Il dispositivo è in grado di generare mappe termiche di mezzi transitanti a velocità variabile. Data la natura lineare e non matriciale del sensore occorre allineare e unire le singole righe acquisite, sincronizzate alla velocità del mezzo in transito, è inoltre possibile eliminare le deformazioni a posteriori ricampionando l acquisizione ottenuta con frequenza d acquisizione fissa con i parametri corretti relativi alla velocità istantanea effettiva di transito forniti dalla funzione CS del sistema. In questo modo si ottengono immagini termiche geometricamente non deformate che sono successivamente analizzate alla ricerca di anomalie termiche relative a differenti componenti del veicolo transitato. La gestione e la comunicazione avviene attraverso un collegamento Ethernet su Fibra Ottica. Il segnale di sincronismo generale distribuito è ricevuto dal sensore IRS tramite segnali digitali. Il sistema è composto da tre parti fondamentali: componente acquisizione; componente elaborazione e controllo; sistemi ausiliari. Le prestazioni dello scanner infrarosso sono al livello massimo raggiungibile per dispositivi con sensore operanti a temperatura ambiente. La grande attenzione posta nell implementazione della termostatazione garantisce basso rumore e stabilità di misura. Il sensore infrarosso utilizzato garantisce una uniformità nativa di risposta del ±15% su tutti i pixel e una linearità superiore al 95%. Le operazioni di taratura e calibrazione del sistema di misura infrarosso completo garantiscono una uniformità di risposta sui pixel migliore di ±3% ed una linearità del 97%. Tramite una procedura di calibrazione in fabbrica si ottiene una precisione in temperatura del 5% (min. ±6 C) con target ad emissività stabile dello 0,98. Il sensore IRS è predisposto per operare secondo due modalità: range di temperatura semplice Con questa modalità si è in grado di ottenere una elevata definizione spaziale orizzontale con un range di temperatura misurata pari a C; range di temperatura esteso Con questa modalità si è in grado di ottenere una definizione spaziale orizzontale dimezzata con un range esteso di temperatura misurata pari a C. Le prestazioni dal punto di vista ottico/geometrico sono di alto livello. La disponibilità di 256 pixel infatti permette di suddividere l angolo di vista in modo molto fine. La prima componente svolge la funzione di raccogliere la radiazione termica dal target in modo di fornire all unità di elaborazione un segnale interpretabile. 27

28 Catalogo Prodotto Generico Utilizzando un obiettivo con focale di 13 mm (angolo di vista 65 ) si ottiene la Tabella di risoluzione spaziale verticale: Angolo ( ) Distanza (mm) FOV (mm) Risoluzione (mm) La frequenza massima di readout del sensore infrarosso è pari a 2 Ms/s. Il tempo di integrazione di ogni singola misura può variare da 10 microsecondi a 200 millisecondi. Il sensore IRS permette, l acquisizione di 2 o 4 Klinee/s. La risoluzione massima spaziale longitudinale (orizzontale) a 2 Klinee/s è in funzione della velocità del mezzo in transito, ed è mostrata nella seguente tabella. Velocità (km/h) Risoluzione (mm) Risoluzione Range esteso (mm) All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

29 Train Conformity Check System (TCCS TM ) Caratteristiche generali Nome del prodotto: Sensore Termografico Alimentazione Tensione di funzionamento [Vcc]: 24 Corrente d alimentazione [A]: 6 Potenza massima assorbita [VA]: 145 Assorbimento massimo elettronica [VA]: 70 Assorbimento elettronica in stand-by [VA]: 35 Dispositivi di raffreddamento: Celle Peltier Assorbimento raffreddamento attivo [VA]: 75 Caratteristiche meccaniche Dimensioni (l x a x p) [mm]: 250 x 235 x 350 Peso [kg]: 22 Materiale contenitore: Alluminio Materiale finestra di osservazione: Vetro Zaffiro Caratteristiche climatiche e ambientali Temperatura di funzionamento [ C]: Grado di protezione: IP 67 Computer Embedded Form Factor: pc104+ CPU: Atom N450 Sistema operativo: Centos 5.5 (kernel 2.6) Connessioni Connessione IP (Connettore Harting IP67): 2 x FO multimode 62,5/125 µm Ingresso sincronismo (Connettore Harting IP67): 1 x FO multimode 62,5/125 µm Connessione alimentazione (Connettore Harting IP67) [mm 2 Cu]: 5 x 1,5 Norme CEI EN , CEI EN , CEI EN , CEI EN , CEI EN , CEI EN , CEI EN , RoHS (2002/95/CE) Le caratteristiche tecniche sono soggette a variazioni senza preavviso. Caratteristiche ottiche Range sensibilità elettromagnetica [µm]: 3 5 Numero pixels: 256 Campo di vista (FOV): 65 Range temperatura misurata [ C]: ( C acquisizione veloce) Precisione: 5% (min assoluto ± 6 C) Frequenza massima di acquisizione: 2000 linee/s (4000 linee/s range termico ridotto) Risoluzione (a 2 metri, 150 Km/h) [mm]: 10 x 10 29

30 Catalogo Prodotto Generico Visible Camera (VIS) Generatore di immagini ad alta risoluzione di mezzi transitanti a velocità variabile per mezzo di un sensore lineare ad alta definizione. Caratteristiche generali Nome del prodotto: Visible Camera Alimentazione Tensione di funzionamento [Vcc]: 24 (+20/-10%) Corrente d alimentazione [A]: 3 (25 C, 24Vcc) Potenza massima assorbita [VA]: 75 Caratteristiche meccaniche Dimensioni (l x a x p) [mm]: 250 x 235 x 350 Peso [kg]: 16 Materiale contenitore: Alluminio, Borofloat glass Caratteristiche climatiche e ambientali Temperatura di funzionamento [ C]: Umidità [%]: 0 95 Grado di protezione: IP 67 Caratteristiche ottiche Range sensibilità [µm]: Numero pixels: 2048 Campo di vista (F.O.V.) [ ]: 15/60 Linea/e max [linee/s]: Connessioni Connessione IP: 4 x FO multimode 62,5/125 µm Diagnostica termica [mm 2 Cu] : 2 x 1 Sync: 2 x FO multimode 62,5/125 µm Connessione alimentazione [mm 2 Cu] : 4 x 1,5 Norme CEI EN , CEI EN , CEI EN , CEI EN , CEI EN , RoHS (2002/95/CE) Le caratteristiche tecniche sono soggette a variazioni senza preavviso. 30 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.

31 Train Conformity Check System (TCCS TM ) Camera Spider 3 La Camera Spider 3 acquisisce immagini in bianco e nero ad alta definizione. E installata a lato del binario, e sopra l interbinario, su apposite strutture nella Zona di Misura. Caratteristiche generali Nome del prodotto: Camera Spyder 3 Alimentazione Tensione di funzionamento [V]: Dissipazione potenza [W]: <9 Caratteristiche meccaniche Dimensioni (l x a x p) [mm]: 72 x 60 x 65 Peso [g]: < 300 Caratteristiche climatiche e ambientali Temperatura di funzionamento [ C]: Caratteristiche ottiche Risoluzione [pixels]: 1024 / 2048 / 4096 x 2 Velocità trasferimento dati [MHz]: 40 o 80 1k e 2k 80 (4k) Velocità di linea max [khz]: 68 / 36 / 18 Dimensione pixel [µm]: 14 x 14 (1k e 2k) 10 x 10 (4k) Formato dati: 8 o 12 bit, selezionabile dall utente Uscita: Gigabit Ethernet Supporto lenti: M24 x 1 (1k e 2k) M58 x 0.75 (4k) Sensibilità: fino a 2064 DN / 0 db, 12 bit Range dinamico: fino a 1400 : 1 Range guadagno nominale [db]: ±10 Comando: RJ-45, 15-pin mini-dsub Dati: RJ-45 Connettore: Hirose 6-pin Norme CE, RoHS Le caratteristiche tecniche sono soggette a variazioni senza preavviso. 31

32 Catalogo Prodotto Generico Sistema di Illuminazione all Infrarosso (LIR-S) (VIS) Ottimizza l acquisizione di immagini con telecamera lineare presentando un campo di illuminazione di forma oblunga ed un ingresso di Strobe per la sincronizzazione. Caratteristiche generali Nome del prodotto: Sistema di Illuminazione all Infrarosso (LIR-S) Alimentazione Tensione di funzionamento [Vcc]: 24 (+20/-10%) Corrente d alimentazione [A]: 4 (25 C, 24Vcc) Potenza massima assorbita [VA]: 100 Dispositivo di raffreddamento: raffreddamento passivo Caratteristiche meccaniche Dimensioni (l x a x p) [mm]: 135 x 125 x 500 Peso [kg]: 8 Materiale contenitore: Alluminio e Metacrilato Caratteristiche climatiche e ambientali Temperatura di funzionamento [ C]: Umidità [%]: 0 95 Grado di protezione: IP 67 Caratteristiche ottiche Range di emissione elettromagnetica [nm]: 850 Angolo di emissione orizzontale [ ]: ± 2 Potenza di emissione [W]: 30 max. Classe Laser: 1 Connessioni Diagnostica termica [mm 2 Cu] : 2 x 1 Connessioni alimentazione [mm 2 Cu] : 4 x 1,5 Norme CEI EN , CEI EN , CEI EN , CEI EN , CEI EN , CEI EN , RoHS (2002/95/CE) Le caratteristiche tecniche sono soggette a variazioni senza preavviso. 32 All Rights Reserved. Passing and copying of this document or part of it, use and communication of its contents is not permitted without authorization. Ansaldo STS.