ES2877231T3 - Sistema y método de inspección de railes - Google Patents
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Abstract
Sistema de Inspección Automático de railes - en adelante ARIS - (1) para la inspección automática de un rail (21) de un sistema ferroviario, detectando, localizando y clasificando los defectos del rail, el ARIS (1) consta de: - un sistema de detección de defectos en el rail (10) para detectar automáticamente un defecto del rail, dicho sistema de detección de defectos del rail (10) emite datos de medición relacionados con su inspección del rail (21); - una unidad de procesamiento (11) configurada para analizar los datos de medición con el fin de determinar automáticamente para cada defecto detectado una característica de defecto; caracterizado porque - un módulo de clasificación de defectos (12) configurado para clasificar el defecto detectado en una lista de defectos detectados en función de la característica del defecto determinado, en el que dicha lista establece un ranking entre todos los defectos detectados, dicho ranking representa un orden de reparación según el cual los defectos detectados deben ser reparados, así la clasificación de los defectos detectados en dicha lista se configura para definir dicho orden de reparación de los defectos detectados.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema y método de inspección de railes
La presente invención se refiere a un sistema y un método para inspeccionar automáticamente un rail de una vía por la que puede circular un vehículo guiado.
La presente invención está dirigida, en particular, a la detección automática de defectos de los raíles en puntos a lo largo de un rail sobre el que pueden circular vehículos guiados. Por "vehículo guiado", según la presente invención, se hace referencia a cualquier medio de transporte ferroviario que se desplaza sobre al menos un rail que soporta una rueda de dicho vehículo guiado, siendo dichos medios de transporte ferroviario, por ejemplo, medios de transporte público como metros, trenes o unidades de tren, etc. , así como medios de transporte de carga como, por ejemplo, puentes grúa, trenes de mercancías, para los que la seguridad es un factor muy importante y para los que los defectos de los raíles pueden afectar a dicha seguridad y provocar accidentes. Por defectos se entiende cualquier deterioro local de las propiedades mecánicas de un rail que pueda resultar de su fabricación, y/o de su instalación/manipulación, y/o de su interacción con las ruedas de los vehículos guiados que circulan sobre dicho rail que suele conducir a la degradación estructural del rail y/o a su interacción con el entorno natural que rodea el rail (por ejemplo, la corrosión debida a la ubicación junto al mar de un rail). El rail es un elemento esencial del ferrocarril que experimenta tensiones y presiones grandes y repetitivas que pueden causar fallas en los raíles. La inspección habitual de los raíles es, por tanto, una tarea importante para mantener el sistema ferroviario lo más seguro posible, con el fin de evitar, por ejemplo, el descarrilamiento de los vehículos guiados.
Hoy en día, los sistemas de inspección suelen equipar vehículos guiados tripulados que se desplazan a baja velocidad sobre el raíl que se va a inspeccionar, dicho sistema de inspección permite que un operador situado a bordo del vehículo guiado tripulado detecte y localice un defecto o falla en el raíl, que inmediatamente debe ser verificado a mano por un equipo de mantenimiento. Los defectos detectados pueden entonces clasificarse automáticamente en diferentes tipos, como los defectos de bulto de una cabeza del rail, las grietas horizontales de una cabeza del rail o los defectos de rotura de la superficie como se describe en el documento US 2007/0163352 A1. Esta clasificación según el tipo de defecto también se divulga en el documento DE 102014 119095 A1.
Un objetivo de la presente invención es proponer un método y un sistema para mejorar la inspección y el mantenimiento de los raíles de un sistema ferroviario, en particular proporcionando una gestión más eficiente de los defectos detectados en los raíles.
Este objetivo se resuelve con las medidas tomadas según las reivindicaciones independientes. Otras formas de realización ventajosas se proponen en las reivindicaciones dependientes.
Según un aspecto de la invención, se propone un sistema automático de inspección de railes (en adelante ARIS) para inspeccionar automáticamente un sistema de railes, llevando a cabo, por ejemplo, una detección y localización de defectos en los raíles de dicho sistema de rail. Preferentemente, ARIS es un robot autónomo capaz de desplazarse de forma autónoma sobre una vía férrea mientras inspecciona cada raíl sobre el que circula. Según la presente invención, ARIS está configurado además para clasificar automáticamente los defectos detectados en una lista de defectos detectados y para actualizar dicha lista con cada nuevo defecto que se detecte. Según la presente invención, cada nuevo defecto detectado se clasifica así en dicha lista que comprende los defectos detectados previamente, en donde dicha lista establece una clasificación entre todos los defectos detectados, dicha clasificación representa el orden según el cual los defectos detectados tienen que ser reparados. Dicha lista y cualquier actualización de la misma podrá ser transmitida en tiempo real a un módulo remoto del ARIS, dicho módulo remoto está configurado para proporcionar a un equipo de mantenimiento una visualización de dicha lista de defectos detectados y para actualizar dicha lista en tiempo real en función de cada nuevo defecto detectado según la actualización de la lista, en el que el primer elemento de dicha lista indica al equipo de mantenimiento el primer defecto a reparar y los siguientes elementos subsiguientes de la lista representan los siguientes defectos a reparar en el orden en que tienen que ser reparados. Según la presente invención, el ARIS es capaz de clasificar los defectos a reparar según un orden que optimiza la eficacia de las reparaciones de dichos defectos por parte del equipo de mantenimiento, mejorando así la seguridad del sistema ferroviario.
Según otro aspecto de la presente invención, se propone un método para inspeccionar un rail de una vía. Dicho método comprende en particular los siguientes pasos:
- utilizar un sistema de inspección ferroviario automático y preferentemente autónomo
para detectar y localizar defectos de un rail de una vía para vehículos guiados;
- clasificar automáticamente los defectos detectados en una lista de defectos detectados y actualizar dicha lista en cada nuevo defecto detectado;
- mostrar remotamente dicha lista y cualquier actualización de dicha lista a un equipo de mantenimiento, en el que el primer elemento de dicha lista indica al equipo de mantenimiento el primer defecto a reparar y los siguientes elementos posteriores de la lista representan los siguientes defectos a reparar en el orden en el que deben de ser reparados para
garantizar la seguridad del rail y la eficacia de las reparaciones.
Otros aspectos de la presente invención se comprenderán mejor a través del siguiente dibujo:
Figura 1 representación esquemática de un sistema automático de inspección de raíles según la invención.
La figura 1 muestra una realización preferente de un ARIS 1 según la invención configurado para inspeccionar los raíles de un sistema ferroviario. Un rail 21 tiene una estructura bien definida que comprende normalmente un patín 212, un alma 213 y una cabeza 214 que sirve como superficie de rodadura 214 para las ruedas de los vehículos guiados. Dicho ARIS 1 puede estar instalado a bordo de dicho vehículo guiado, inspeccionando en este caso el rail 21 durante el desplazamiento del vehículo guiado sobre dicho rail 21, o puede ser un sistema completamente autónomo, que se desplaza autónomamente sobre el rail 21 y está configurado para inspeccionar a este último. Por ejemplo, la Figura 1 representa una realización preferente de la invención en la que el ARIS 1 es un robot que está configurado para moverse de forma autónoma sobre los raíles 21 de una vía 2.
El ARIS 1 comprende, en particular, las siguientes características:
- un sistema de detección de defectos del rail 10 que utiliza preferentemente una técnica de prueba no destructiva para detectar y caracterizar un defecto del rail y una técnica de determinación de la posición para determinar la localización del defecto detectado dentro del sistema ferroviario. El sistema de detección de defectos del rail está configurado además para dar salida a datos de medición que son datos resultantes de la inspección del rail al aplicar dichas técnicas no destructivas al rail, es decir, datos emitidos por los dispositivos utilizados para inspeccionar el rail por medio de dichas técnicas no destructivos. Por supuesto, el sistema de detección de defectos del rail 10 podría ser capaz de inspeccionar cada rail de la vía utilizando las técnicas mencionadas anteriormente;
- la unidad de procesamiento 11 recibe datos de medición del sistema de detección de defectos de rail y está configurada para procesar dichos datos de medición con el fin de determinar para cada defecto detectado al menos las siguientes características de defecto: el tamaño físico de cada defecto detectado, la posición del defecto detectado con respecto a la estructura del rail, y la localización del defecto de rail detectado dentro del sistema de rail, que puede comprender una indicación con respecto a qué rail de la vía comprende dicho defecto detectado;
- un módulo de clasificación de defectos 12 diseñado para recoger las características de cada defecto detectado y clasificar los defectos detectados en una lista de defectos a reparar y para proporcionar dicha lista a un equipo de mantenimiento, dicho módulo de clasificación de defectos está instalado o a bordo del vehículo que lleva el sistema de detección de defectos de rail 10 y que se desplaza sobre el rail que hay que inspeccionar, por ejemplo a bordo del robot mostrado en la Fig. 1, o a distancia del vehículo que lleva el sistema de detección de defectos del rail 10, por ejemplo en un centro de control remoto. Preferentemente, el módulo de clasificación de defectos
comprende un dispositivo de comunicación 13 y está configurado además para transmitir dicha lista a un equipo de mantenimiento por medio de dicho dispositivo de comunicación 13;
- opcionalmente, el ARIS 1, según la invención, comprende otro dispositivo de comunicación 14, en particular, si el módulo de clasificación de defectos 12 está instalado a distancia en comparación con el vehículo que lleva el sistema de detección de defectos del rail 10 y se mueve sobre el rail a inspeccionar, dicho otro dispositivo de comunicación está configurado, en particular, para dotar al módulo de clasificación de defectos del ARIS 1 dichas características de defecto para cada defecto detectado.
El sistema de detección de defectos del rail 10 comprende uno o varios dispositivos para detectar un defecto del rail utilizando una o varias técnicas de ensayo no destructivas. Las técnicas no destructivas utilizadas para probar e inspeccionar un rail son conocidas por los expertos y pueden encontrarse en las publicaciones. A continuación, se citan algunos ejemplos de dispositivos que se utilizan habitualmente para inspeccionar un rail y que podrían equipar el sistema de detección de defectos del rail. Dichos dispositivos son, por ejemplo:
- una o varias cámaras configuradas para captar imágenes del rail mientras el vehículo que lleva el ARIS se desplaza por dicho rail. En este caso, los datos de medición son las imágenes captadas por cada cámara y la unidad de procesamiento 11 está configurada para analizar las imágenes adquiridas por cada cámara con el fin de determinar si el rail presenta defectos, como daños en la superficie, falta de componentes, rotura del rail, grietas, desgaste, deformaciones, etc.;
- uno o varios transductores de ultrasonidos que comprenden un transmisor para transmitir ondas ultrasónicas a la superficie del rail y un receptor para detectar la respuesta del rail a las ondas ultrasónicas, en el que los datos de medición son, en este caso, la respuesta detectada. El transmisor y el receptor pueden ser un mismo dispositivo que funcione en modo pulso-eco o dos dispositivos separados colocados en diferentes lugares de la superficie del rail. El transductor de ultrasonidos permite detectar defectos debajo de la superficie, es decir, defectos internos como grietas y discontinuidades;
- uno o varios transductores acústicos electromagnéticos configurados para inducir corrientes parásitas de radiofrecuencia en una parte del rail mientras dicha parte está sometida al mismo tiempo a un fuerte campo magnético, y un receptor para detectar las ondas ultrasónicas que resultan en el rail de la excitación electromagnética, los datos de medición son en este caso una función de las ondas ultrasónicas detectadas;
- uno o varios láseres pulsados para generar ondas ultrasónicas en el rail acoplado a un receptor óptico configurado para detectar ultrasonidos después de su propagación en el rail, en este caso los datos de medición son una función de los ultrasonidos detectados.
Dado que las técnicas no destructivas para inspeccionar un raíl son bien conocidas por el experto en la materia, no es necesario dar más explicaciones aquí. Según la presente invención, se podrían combinar varias técnicas no destructivas para mejorar la caracterización de los defectos, de modo que, para cada defecto, la unidad de procesamiento 11 pueda determinar un tamaño físico y una posición dentro del rail a partir de los datos de medición. Preferentemente, el sistema de detección de defectos de railes 10 comprende dos equipos de dispositivos que utilizan técnicas no destructivas para inspeccionar un rail, un primer equipo para inspeccionar uno del par de railes 21 sobre el que se desplaza el vehículo que lleva el ARIS, y un segundo equipo para inspeccionar el otro rail de dicho par de railes 21, el primer equipo y el segundo equipo son preferentemente idénticos y ambos están conectados a la unidad de procesamiento 11 para proporcionar dichos datos de medición para cada rail del par de railes 21.
Según la presente invención, el sistema de detección de defectos del rail 10 comprende además un dispositivo de determinación de la posición para determinar la ubicación de cada defecto detectado con respecto al sistema ferroviario. Dicho dispositivo de determinación de la posición es capaz, por ejemplo, de determinar las coordenadas geográficas de cada defecto o una distancia que separa el defecto de un punto de referencia en el sistema ferroviario, de modo que se pueda recuperar con facilidad la localización en el rail donde se detectó el defecto. El dispositivo de determinación de posición podría comprender, por ejemplo, un Sistema de Posicionamiento Global capaz de proporcionar las coordenadas geográficas de cada defecto detectado y/o un odómetro para medir la distancia que separa la localización del defecto de un punto de referencia del sistema ferroviario. Opcionalmente, el dispositivo de determinación de posición puede usar además un marcador para indicar la posición del defecto detectado, dicho marcador se coloca, por ejemplo, directamente en el rail o en su entorno circundante de manera que el equipo de mantenimiento pueda encontrar fácilmente el defecto desde la posición del marcador, siendo dicho marcador, por ejemplo, una pintura específica en el rail o en su entorno circundante que está, por ejemplo, configurado específicamente para ser detectado por un sistema de cámara de un vehículo utilizado por el equipo de mantenimiento para reparar los raíles defectuosos. Por tanto, el dispositivo de determinación de posición puede medir la posición del defecto en comparación con el sistema ferroviario y los datos de posición medidos se incluyen en los datos de medición proporcionados a la unidad de procesamiento 11 por el sistema de detección de defectos en los raíles 10.
La unidad de procesamiento 11, según la invención, comprende, por ejemplo, uno o varios procesadores y memorias. La unidad de procesamiento 11 está configurada para procesar los datos de medición proporcionados por el sistema de detección de defectos del rail 10 con el fin de caracterizar cada defecto detectado por un tamaño físico, una posición dentro de la estructura del rail y una localización con respecto al sistema ferroviario. Preferentemente, la unidad de procesamiento 11 está configurada para determinar la longitud, la anchura y la altura para cada defecto detectado, donde dicha longitud, anchura y altura corresponden preferentemente a la menor longitud, anchura y altura de un paralelepípedo que incluye el defecto detectado. En caso de defectos de 1 o 2 dimensiones, la anchura y/o la altura del paralelepípedo son, por ejemplo, cero. Preferentemente, la característica del defecto denominada "tamaño físico" es entonces el valor máximo entre la longitud, la anchura y la altura determinados del defecto detectado. Opcional o alternativamente, la unidad de procesamiento 11 está configurada para determinar el volumen del paralelepípedo y/o el área de la superficie más grande del paralelepípedo, y proporcionar dicho volumen y/o área como características adicionales del defecto para dicha característica de defecto de "tamaño físico". La característica de tamaño físico podría ser, por lo tanto, la longitud máxima de un defecto, un área ocupada por un defecto (por ejemplo, dicha superficie mayor del paralelepípedo), un volumen (por ejemplo, el volumen de dicho paralelepípedo) ocupado por un defecto, dicho tamaño físico se obtiene analizando los datos de medición proporcionados por los dispositivos utilizando técnicas no destructivas para inspeccionar el rail, por ejemplo, a partir de las imágenes tomadas por las cámaras o de una señal de salida proporcionada por un transductor. Además, la unidad de procesamiento 11 está configurada para determinar la posición del defecto detectado dentro de la estructura del rail a partir de dichos datos de medición. Con este fin, la unidad de procesamiento 11 está configurada para analizar los datos de medición con el fin de determinar si el defecto del rail se encuentra, por ejemplo:
- en y/o dentro de la cabeza 211 del rail; y/o
- en y/o dentro del pie 212 del rail; y/o
- en y/o dentro del alma 213 del rail.
A partir de los datos de medición, la unidad de procesamiento 11 es preferentemente capaz de refinar más la posición determinada de un defecto de rail con respecto a la estructura del rail determinando si se encuentra
- en la superficie de rodadura 214 del rail; y/o
- en y/o dentro de la región de la esquina de la galga 215; y/o
- en y/o dentro de la región de la esquina del campo 216.
Por supuesto, es posible realizar otros refinamientos de acuerdo con la presente invención.
Preferentemente, la unidad de procesamiento 11 puede digitalizar cada imagen captada por cada cámara del sistema de detección de defectos de rail 10 para transformar dicha imagen captada en un formato que pueda usarse para la detección de defectos. La unidad de procesamiento 11 está configurada para detectar si hay un defecto en la imagen adquirida por la cámara. Para ello, la unidad de procesamiento 11 utiliza, en particular, un algoritmo de reconocimiento de objetos. Preferentemente, la unidad de procesamiento 11 usa dicho algoritmo de reconocimiento de objetos para identificar la presencia o ausencia de un defecto externo del rail en cada imagen captada por cada cámara. En particular, el sistema de detección de defectos del rail puede tener varias cámaras, cada una apuntando al rail según un ángulo de visión diferente para permitir una reconstrucción tridimensional virtual del rail que puede servir para el cálculo del paralelepípedo mencionado anteriormente. En particular, el algoritmo de reconocimiento utiliza técnicas de reconocimiento geométricas aplicadas a cada imagen o a una parte de cada imagen (por ejemplo, solo a la parte que comprende el rail, donde el algoritmo de reconocimiento es capaz de reconocer dicho rail y/o partes de dicho rail en cada imagen) para identificar defectos en dicho rail. El algoritmo de reconocimiento de objetos utiliza preferentemente técnicas de aprendizaje automáticas como el impulso para identificar objetos como el rail y sus defectos en las imágenes tomadas por la cámara. Las técnicas como el refuerzo para identificar objetos en imágenes son bien conocidas por el experto y no necesitan más explicaciones.
La unidad de procesamiento 11 según la invención está en particular conectada por cable o de forma inalámbrica al módulo de clasificación de defectos 12 para proporcionar a este último las características de los defectos determinados, que son al menos dicho tamaño físico, dicha posición dentro de la estructura del rail y dicha localización dentro del sistema ferroviario. El módulo de clasificación de defectos 12 se encarga de establecer una orden de reparación de los defectos detectados para uno o varios equipos de mantenimiento. Para ello, el módulo de clasificación de defectos 12 puede comprender uno o varios procesadores y una memoria para analizar las características de los defectos con el fin de establecer una clasificación de los defectos detectados. El módulo de clasificación de defectos 12 es capaz de definir un orden según el cual los defectos detectados tienen que ser reparados para optimizar la eficiencia de las reparaciones por parte de cada equipo de mantenimiento y garantizar la seguridad del sistema ferroviario. Para ello, el módulo de clasificación de defectos se configura especialmente para clasificar los defectos detectados en una o varias listas en las que cada defecto aparece solo en una de dichas listas, y en cada lista, los defectos se clasifican según criterios de clasificación basados en las características de los defectos previamente determinados, para que dentro de cada lista se determine automáticamente una orden de reparación de los defectos, configurándose además el módulo de clasificación de defectos para enviar las listas a los equipos de mantenimiento de modo que cada equipo de mantenimiento reciba una lista que ha sido creada específicamente para dicho equipo de mantenimiento por el módulo de clasificación de defectos 12. Cada lista se actualiza, en particular, en tiempo real en función de los nuevos defectos detectados.
Para ello y en particular, el módulo de clasificación de defectos 12 está configurado para asociar ponderaciones a cada característica de los defectos detectados y sumar las ponderaciones obtenidas para cada defecto detectado, luego se clasifican dichos defectos detectados en una lista por el módulo de clasificación de defectos 12 según la suma obtenida, por ejemplo, el defecto detectado que comprende el valor de suma más alto que ocupa el primer lugar en la lista y otros defectos detectados que comprenden valores de suma más pequeños se ordenan de acuerdo con valores de suma decrecientes en dicha lista. La ponderación según la invención es un coeficiente que se asocia a cada característica de defecto. Por ejemplo, una ponderación de 10 se asocia a una fisura detectada de 10 cm y una ponderación de 5 se asocia a una fisura detectada de 5 cm. Opcionalmente, dicha lista, denominada en adelante lista original, puede dividirse en un número de otras listas, denominadas en lo sucesivo listas secundarias, correspondientes al número de equipos de mantenimiento disponibles para reparar los defectos, dividiéndose la lista original en listas secundarias en función de la localización de cada defecto detectado, de modo que cada lista secundaria solo comprenda los defectos detectados dentro de un área del sistema ferroviario que esté cubierta por un equipo de mantenimiento. Es decir, cada lista secundaria enumera los defectos detectados comprendidos en un área del sistema ferroviario que se encuentra bajo el mantenimiento de un equipo de mantenimiento que está autorizado a reparar los defectos en dicha área, y por lo tanto se crea específicamente para dicho equipo de mantenimiento. Preferentemente, el ARIS 1, según la invención, puede comprender diferentes sistemas de detección de rail 10 y unidades de procesamiento 11 instaladas en diferentes vehículos, cada unidad de procesamiento 11 proporciona al módulo de clasificación de defectos 12 las características del defecto, dicho módulo de clasificación de defectos 12 centraliza la información sobre las características del defecto de cada defecto detectado y envía en tiempo real las listas de reparación de dichos defectos detectados a cada uno de los equipos de mantenimiento, donde cada una de dichas listas (lista secundaria) se crea específicamente para cada equipo en función de la localización del defecto detectado y su importancia.
Según la presente invención, la importancia del defecto y, por lo tanto, una lista podría determinarse de la siguiente manera. Preferentemente, el módulo de clasificación de defectos 12 está configurado para asociar:
- una ponderación W1 al valor S --_G de un tamaño físico de un defecto detectado, dicho valor S-_G es el mayor valor determinado para dicho tamaño físico entre todos los valores S_i de dicho tamaño físico determinados para todos los demás defectos detectados;
- una ponderación Wi a cada uno de los valores S_i de dicho tamaño físico determinado para los otros defectos detectados en el que la ponderación Wi se define como sigue: Wi = S-_i / S_GW1;
- una ponderación P1 a la característica de posición del defecto detectado si este último es un defecto superficial, una ponderación P2 si es un defecto interno, una ponderación P3 si el defecto pertenece a la cabeza del rail 214, una ponderación P4 si pertenece al alma del rail 213, una ponderación P5 si pertenece al pie del rail 212;
- una ponderación Li a la localización Xi del defecto detectado dentro del sistema ferroviario, donde la ponderación Li es una función del número Ni de vehículos guiados que se mueven sobre el rail en dicha localización Xi en función del tiempo (por ejemplo, por mes o semanas), donde cuanto mayor sea dicho número Ni, mayor será el valor de la ponderación Li.
Las ponderaciones asociadas a las características del defecto, preferentemente cada ponderación asociada a una característica del defecto, como las ponderaciones W1, P1-P5, L1 están prerregistradas o predefinidas preferentemente en una base de datos del módulo de clasificación de defectos 12. El valor SG se obtiene, por ejemplo, por el módulo de clasificación de defectos mediante la comparación de los valores del tamaño físico de los defectos detectados. Los valores de Ni se pueden almacenar en dicha base de datos para las ubicaciones Xi dentro de la red ferroviaria. Dichas ponderaciones pueden ser determinadas mediante la simulación de los riesgos de seguridad asociados a dichas características de los defectos, o introducidas por un usuario con experiencia en el mantenimiento ferroviario, y/o actualizadas en función de pruebas y experiencias.
Los valores típicos para las ponderaciones son, por ejemplo, los siguientes:
20<W1<60, con W1 = 50 como valor preferente;
Si el defecto no es un defecto en la superficie, entonces preferentemente P1 = 0, de lo contrario 1 <P1 <10, con P1 = 5 como valor preferente;
Si el defecto no es un defecto interno, entonces preferentemente P2 = 0, de lo contrario 3<P2<15, con P2 = 8 como valor preferente;
Si el defecto no pertenece a la cabeza del rail, entonces preferentemente P3 = 0, de lo contrario 5<P3<20, con P3 = 12 como valor preferente;
Si el defecto no pertenece al alma del rail, entonces preferentemente P4 = 0, en caso contrario 5<P4<20, con P4 = 12 como valor preferente;
Si el defecto no pertenece al pie del rail, entonces preferentemente P5 = 0, en caso contrario 3<P5<15, con P5=7 como valor preferente;
1<Li<L1, donde L1, con 10<L1<50, con preferencialmente L1=40, es la ponderación asociada a la localización X1 que tiene el mayor número NH de vehículos guiados que circulan sobre el rail en dicha localización X1 durante un período de tiempo T dentro de la red ferroviaria, y Li=Ni/NHL1, donde Ni es dicho número de vehículos guiados que circulan sobre el rail en dicha localización Xi durante dicho período de tiempo T.
Un ejemplo de clasificación automática de defectos detectados a partir de las ponderaciones asociadas a las características de defecto de los defectos detectados se proporciona al final de la presente descripción de la invención.
Según la presente invención, el módulo de clasificación de defectos 12 se configura preferentemente para sumar las ponderaciones obtenidas para las características de cada uno de los defectos detectados y clasificar los defectos detectados desde el que ha obtenido la mayor puntuación o valor en dicha suma, hasta el que ha obtenido la menor puntuación o valor. A continuación, el módulo de clasificación de defectos 12 puede enviar dicha lista a un equipo de mantenimiento, o, si hay varios equipos de mantenimiento, dividir dicha lista en listas secundarias, en las que dicha división se realiza según la localización de cada uno de los defectos detectados de modo que cada lista secundaria comprenda los defectos dentro de un área del sistema ferroviario de la que es responsable el equipo de mantenimiento que recibe dicha lista secundaria. Para ello, la base de datos del módulo de clasificación de defectos 12 está configurada para definir para cada equipo de mantenimiento una zona específica del sistema ferroviario, configurándose entonces el módulo de clasificación de defectos para determinar a partir de la localización del defecto detectado a qué zona del sistema ferroviario pertenece dicho defecto detectado, y por tanto a qué equipo de mantenimiento corresponde, para poder crear dichas listas secundarias.
Según la presente invención, cada defecto detectado de cada lista podría entonces mostrarse en un mapa del sistema ferroviario usando un código de colores para la clasificación de los defectos detectados en la lista, siendo dicho mapa construido, por ejemplo, por el módulo de detección de defectos 12 y entregado al equipo de mantenimiento.
Como ya se ha explicado, el ARIS 1, según la invención, podría instalarse a bordo de un vehículo guiado, como un tren, o podría ser él mismo un vehículo en movimiento autónomo diseñado específicamente para la inspección, como el robot que se muestra en la figura 1.
En cualquier caso, al menos el sistema de detección de defectos del rail 10 y la unidad de procesamiento 11 están instalados a bordo de un vehículo configurado para desplazarse sobre el rail a inspeccionar. Si el ARIS es un robot, como el que se muestra en la Fig.1, entonces el ARIS 1 es en sí mismo dicho vehículo configurado para moverse sobre el rail a inspeccionar y además comprende un marco o carrocería 3 en, o sobre, el que está instalado al menos el sistema de detección de defectos del rail 10 configurado para inspeccionar los raíles 21 de la vía 2, la unidad de procesamiento 11, y dicho otro dispositivo de comunicación 14 para comunicarse con el dispositivo de comunicación 13 del módulo de clasificación de defectos 12. El ARIS 1 según la invención comprende además preferentemente medios móviles como un motor de las ruedas motrices 4, dichos medios móviles cooperan con medios de detección automáticos y autónomos, como un sistema de radar y/o un sistema LIDAR y/o un sistema de cámaras, para permitir un desplazamiento autónomo, independiente y seguro de la carrocería 3 a lo largo de la vía que comprende los raíles 21. Por ejemplo, el ARIS 1 puede comprender medios de control para controlar dichos medios de desplazamiento en función de los obstáculos detectados, las balizas ferroviarias, las señales, la información de los dispositivos de vía o cualquier otra información recopilada y/o recibida con respecto a la disponibilidad de la vía para un desplazamiento seguro del robot. Por lo tanto, el ARIS 1 es preferentemente un sistema sin conductor que no requiere ser conducido o controlado por un operador. Por ejemplo, la unidad de procesamiento 11, según la invención, podría estar configurada, para, además de sus tareas relacionadas con la inspección de cada rail, conducir de forma autónoma el ARIS 1 a lo largo de la vía mediante el control de los medios de movimiento, comunicándose con los dispositivos a lo largo de la vía y/o un centro de control y/u otros vehículos guiados, mediante la captura de información del entorno del robot utilizando, por ejemplo, sistemas de cámaras y/o radares. Por supuesto, puede ser posible que un operador tome la iniciativa de forma remota y conduzca y controle el ARIS 1 según la invención, si fuera necesario.
El sistema ARIS 1 puede comprender una conexión a una fuente de energía y/o a una fuente de energía para su alimentación, por ejemplo, para alimentar los medios móviles y/o el sistema de inspección de railes 10 y/o la unidad de procesamiento 11 y/o el dispositivo de comunicación 14 y/o el módulo de clasificación de defectos 12 si está instalado dentro del robot. El motor de dichos medios móviles está especialmente configurado para convertir la energía de la fuente de energía en energía mecánica capaz de mover la carrocería 3, y por tanto el ARIS 1 autónomo sobre los raíles 21. Preferentemente, el motor convierte la energía de la fuente de energía, por ejemplo, energía eléctrica, en una energía mecánica que hace girar un eje, y en el que la rotación de dicho eje impulsa al menos una rueda 4 en rotación, en la que cada rueda 4 que soporta la carrocería 3 se mueve sobre los raíles 21 que sirven de soporte al ARIS 1.
En resumen, la presente invención propone un sistema y un método para la inspección automática de un raíl con el fin de detectar defectos en dicho raíl y crear al menos una lista de defectos detectados en la que dichos defectos se clasifican según un orden según el cual deben de ser reparados con el fin de optimizar la eficiencia de un equipo de mantenimiento y garantizar la seguridad de un sistema ferroviario.
Ejemplo de clasificación de defectos detectados:
A continuación, se proporciona un ejemplo de una clasificación de los defectos detectados por el ARIS. Según la presente invención, las ponderaciones asociadas automáticamente a las características de los defectos detectados por el ARIS se utilizan preferentemente para determinar una clasificación entre los defectos detectados.
El presente ejemplo ilustra una clasificación de tres defectos detectados por el ARIS utilizando el método de ponderación.
Consideremos una red ferroviaria con un número máximo NH = 15 de trenes por hora que circulan sobre un lugar X1 de la vía de dicha red ferroviaria. Un defecto detectado en dicho lugar X1 estaría asociado a una ponderación L1 = 40. NH representa la mayor cadencia de los trenes en dicha red ferroviaria. Para esta red ferroviaria, supondremos que el ARIS detectará 3 defectos, respectivamente un primer defecto, un segundo defecto y un tercer defecto, y clasificará dichos defectos detectados usando ponderaciones asociadas a las características determinadas para cada uno de los defectos detectados de la siguiente manera:
La unidad de procesamiento 11 del ARIS está configurada para determinar las características de los defectos detectados a partir de los datos de medición. Las características obtenidas son, por ejemplo, las siguientes:
Primer defecto: un defecto con una extensión máxima de 25 cm en la superficie de la cabeza del rail, en un lugar de la red ferroviaria en el que circulan 2 trenes por hora.
Segundo defecto: un defecto con una extensión máxima de 15 cm en la superficie de la cabeza del rail y 2 cm en el interior de la cabeza del rail, en un lugar de la red ferroviaria en el
que circulan 4 trenes por hora.
Tercer defecto: un defecto con una extensión máxima de 5 cm desde la superficie del alma del rail que se extiende hacia el interior del pie del rail, grietas en el interior del rail del alma que se extienden hasta el pie del rail, el defecto se encuentra situado en un lugar en el que circulan 10 trenes por hora.
Entonces, el módulo de clasificación de defectos 12 se configura preferentemente para usar ponderaciones con el fin de clasificar los defectos detectados. Para ello se asociará una ponderación a cada característica de defecto detectada por el módulo de clasificación de defectos 12. En particular, el módulo de clasificación de defectos está configurado para comparar las características del defecto con el fin de determinar el valor S_G. Las ponderaciones obtenidas por el módulo de clasificación de defectos pueden ser las siguientes:
Primer defecto:
- el primer defecto mide 25 cm. Es el valor más grande entre las longitudes medidas para los tres defectos detectados. Esto significa que S_G = 25 cm. En consecuencia, la ponderación asociada a la longitud del primer defecto es W1 = 50; - es un defecto superficial. Esta característica está asociada, por ejemplo, a una ponderación P1 = 5;
- es un defecto de la cabeza del rail. Esta característica de defecto está asociada, por ejemplo, a una ponderación P3 = 12;
- se encuentra en una localización Li donde se mueven 2 trenes por hora, es decir, Ni = 2. El cálculo de la ponderación Li asociada a esta ubicación viene dado por Li = Ni / NH • L1 es decir, Li = 2 / 15 • 40 = 5.33.
El módulo de clasificación de defectos calcula automáticamente la suma de las ponderaciones del primer defecto, lo que da 50+5+12+5.33 = 72.33.
Segundo defecto:
- el segundo defecto mide Si = 15 cm. La ponderación Wi asociada a su longitud se calcula automáticamente por el módulo de clasificación de defectos según: Wi= S _i / S _GW1 = 15 / 2550=30.
- es un defecto en la superficie: P1 = 5.
- también es un defecto interno: P2 = 8
- es un defecto de la cabeza del rail: P3 = 12;
- se encuentra en un lugar donde circulan 4 trenes por hora: Li = Ni / NHL1 = 4 / 1540 = 10.66.
El módulo de clasificación de defectos calcula automáticamente la suma de las ponderaciones del segundo defecto, lo que da 30+5+8+12+10.66 = 65.66.
Tercer defecto:
- su longitud es Si = 10 cm, lo que da lugar al cálculo del siguiente valor de Wi por parte del módulo de clasificación de defectos: Wi = 20.
- es un defecto superficial: P1 = 5.
- también es un defecto interno: P2 = 8.
- pertenece a la red: P4 = 12.
- pertenece también al pie: P5 = 7.
- se encuentra en una localización donde se mueven 10 trenes por hora: Li = 10/1540 = 26.66
El módulo de clasificación de defectos calcula automáticamente la suma de las ponderaciones del tercer defecto, lo que da: 78.66.
Finalmente, el módulo de clasificación de defectos clasifica automáticamente los defectos detectados según sus ponderaciones con el fin de determinar el orden de reparación de dichos defectos detectados, dando lugar a la siguiente lista de defectos detectados y orden de reparación:
1. Tercer defecto
2. Primer defecto
3. Segundo defecto
Por supuesto, la presente invención no se limita a una clasificación de 3 defectos detectados, sino que puede clasificar un número mayor de defectos detectados. Además, el experto en la materia podría adaptar los valores proporcionados para las ponderaciones para clasificar de manera diferente los defectos detectados según la presente invención.
Claims (15)
1. Sistema de Inspección Automático de railes - en adelante ARIS -(1) para la inspección automática de un rail (21) de un sistema ferroviario, detectando, localizando y clasificando los defectos del rail, el ARIS (1) consta de:
- un sistema de detección de defectos en el rail (10) para detectar automáticamente un defecto del rail, dicho sistema de detección de defectos del rail (10) emite datos de medición relacionados con su inspección del rail (21); - una unidad de procesamiento (11) configurada para analizar los datos de medición con el fin de determinar automáticamente para cada defecto detectado una característica de defecto;
caracterizado porque
- un módulo de clasificación de defectos (12) configurado para clasificar el defecto detectado en una lista de defectos detectados en función de la característica del defecto determinado, en el que dicha lista establece un ranking entre todos los defectos detectados, dicho ranking representa un orden de reparación según el cual los defectos detectados deben ser reparados, así la clasificación de los defectos detectados en dicha lista se configura para definir dicho orden de reparación de los defectos detectados.
2. ARIS (1) según la reivindicación 1,
en el que se determinan automáticamente al menos las siguientes características del defecto: un tamaño físico del defecto detectado, una posición del defecto detectado con respecto a una estructura del rail, y una localización del defecto detectado con respecto al sistema ferroviario.
3. ARIS (1) según la reivindicación 2,
en el que una o varias de las siguientes características de tamaño físico del defecto detectado son determinadas por la unidad de procesamiento:
- una longitud máxima del defecto detectado;
- un área ocupada por el defecto detectado;
- un volumen ocupado por el defecto detectado.
4. ARIS (1) según la reivindicación 2 o 3,
en el que la característica de defecto de posición está diseñada para definir si el defecto detectado se localiza:
- en y/o dentro de la cabeza 211 del rail; y/o
- en y/o dentro del pie 212 del rail; y/o
- sobre y/o dentro del alma 213 del rail.
5. ARIS (1) según una de las reivindicaciones 1-4,
en el que el módulo de clasificación de defectos (12) comprende una base de datos, en la que se almacenan las ponderaciones de las características de los defectos y se utilizan para dicha clasificación.
6. ARIS (1) según la reivindicación 5,
en el que el módulo de clasificación de defectos (12) está configurado para asociar una ponderación a cada característica de defecto y hacer un ranking del defecto detectado en dicha lista según el valor de la suma de las ponderaciones obtenidas para las características que caracterizan el defecto detectado.
7. ARIS (1) según la reivindicación 5 o 6,
en el que cada ponderación está predeterminada en la base de datos o calculada por el módulo de clasificación de defectos (12).
8. ARIS (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7,
en el que el módulo de clasificación de defectos (12) está configurado para actualizar automáticamente en tiempo real la lista cada vez que se detecta un nuevo defecto y
enviar dicha lista y cualquier actualización de la lista a un dispositivo de comunicación de un equipo de mantenimiento.
9. ARIS (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8,
en el que el módulo de clasificación de defectos (12) está configurado para dividir dicha lista en listas secundarias en función de una localización del defecto detectado dentro del sistema ferroviario, en el que el número de listas secundarias es igual a una cantidad de equipos de mantenimiento disponibles, en el que cada lista secundaria solo comprende los defectos detectados cuyas respectivas localizaciones están dentro de un conjunto de localizaciones de las que es responsable uno de dichos equipos de mantenimiento.
10. ARIS (1) según una de las reivindicaciones 1 a 9,
en el que el sistema de detección de defectos del rail (10) y la unidad de procesamiento (11) están instalados a bordo de un vehículo guiado y el módulo de clasificación de defectos (12) está localizado en una posición remota con respecto a dicho vehículo guiado.
11. ARIS (1) según la reivindicación 10,
en el que dicho vehículo guiado es un robot móvil autónomo.
12. ARIS (1) según una de las reivindicaciones 1 a 11,
en el que el módulo de clasificación de defectos (12) comprende un dispositivo de comunicación (13) para el intercambio de datos con otro dispositivo de comunicación (14) conectado a la unidad de procesamiento (11) o a otro dispositivo de comunicación que equipa un vehículo de un equipo de mantenimiento.
13. Método para inspeccionar automáticamente un rail (21) de un sistema ferroviario, detectando, localizando y clasificando los defectos del rail, el método comprende:
- utilizar un sistema automático de inspección de railes - en adelante ARIS - (1)
para detectar y localizar defectos del rail (21) de una vía (2) de dicho sistema ferroviario para vehículos guiados;
- determinar para cada defecto detectado una característica del defecto;
caracterizado porque comprende
- clasificar automáticamente el defecto detectado en una lista de defectos detectados en función de la característica del defecto determinado, en la que dicha lista establece un ranking entre todos los defectos detectados, dicho ranking representa un orden de reparación según el cual los defectos detectados deben ser reparados, la clasificación de los defectos detectados en dicha lista está así configurada para definir dicho orden de reparación para los defectos detectados.
14. Método según la reivindicación 13,
que comprende la actualización en tiempo real de dicha lista con cada nuevo defecto detectado y la transmisión automática en tiempo real dicha lista y de cualquier nueva actualización de la lista a un equipo de mantenimiento.
15. Método según la reivindicación 13 o 14,
que comprende asociar una ponderación a cada característica de cada defecto detectado y sumar para cada defecto detectado, las ponderaciones asociadas a sus características para clasificar el defecto detectado en dicha lista según el valor de la suma obtenida.
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