IT202000003064U1

IT202000003064U1 - Device for railway maintenance

Info

Publication number: IT202000003064U1
Application number: IT202020000003064U
Authority: IT
Inventors: Alessio Gellini
Original assignee: Alessio Gellini; Barberio Giovanni; Guarnieri Giovanni
Priority date: 2020-06-03
Filing date: 2020-06-03
Publication date: 2021-12-03

Description

Dispositivo per la manutenzione ferroviaria: Railway maintenance device:

Descrizione Description

Introduzione ............................................................................................................................................. 3 Stato della Tecnica .................................................................................................................................... 4 Descrizione ................................................................................................................................................ 8 Modalit? di Realizzazione ........................................................................................................................10 La presente invenzione concerne un dispositivo complesso per poter manutenere i carrelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti e le linee ferroviarie. Nel resto del documento ci si riferir? al dispositivo con il suo nome progettuale Rerogan-2. Introduction ................................................. .................................................... .......................................... 3 State of the art .... .................................................... .................................................... ............................ 4 Description ............................ .................................................... .................................................... ........................ 8 Modes of Realization ............................................. .................................................... .......................10 The present invention relates to a complex device for maintaining the bogies of railway vehicles in all their components and the railway lines. In the rest of the document we will refer? to the device with its design name Rerogan-2.

Per manutenzione dei carrelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti, comprensive ma non solo di sale montante di tutti i tipi e delle ruote di tutti i tipi, si intende esattamente quanto di seguito descritto. Maintenance of railway vehicle bogies in all their components, including but not limited to risers of all types and wheels of all types, means exactly what is described below.

Per manutenzione si intende esattamente l?analisi ed il monitoraggio degli elementi da mantenere rispetto a: By maintenance we mean exactly the analysis and monitoring of the elements to be maintained with respect to:

? l?usura ad opera di forze fisiche ? wear and tear by physical forces

? l?usura ad opera di agenti chimici ? wear and tear due to chemical agents

? l?usura ad opera di forze fisiche ed agenti chimici nello stesso periodo di tempo ? wear by physical forces and chemical agents in the same period of time

? la rilevazione di un difetto materiale ? the detection of a material defect

? la rilevazione della rottura di una o pi? parti delle componenti dei veicoli ferroviari ? the detection of the breakage of one or more? parts of railway vehicle components

? la rilevazione di condizioni di stress fisico ? the detection of conditions of physical stress

? la rilevazione di condizioni di stress chimico di una o pi? parti delle componenti dei veicoli ferroviari ? the detection of conditions of chemical stress of one or more? parts of railway vehicle components

? tutte le possibili combinazioni degli aspetti sopra citati. ? all possible combinations of the aspects mentioned above.

Per manutenzione delle linee ferroviarie in tutte le loro componenti, comprensive ma non solo dei binari di tutti i tipi, si intende esattamente quanto di seguito descritto. By maintenance of railway lines in all their components, including but not limited to tracks of all types, we mean exactly what is described below.

? l?usura ad opera di forze fisiche ? wear and tear by physical forces

? l?usura ad opera di agenti chimici ? wear and tear due to chemical agents

? la rilevazione di un difetto materiale ? the detection of a material defect

? la rilevazione della rottura di una o pi? parti delle componenti delle linee ferroviarie. ? the detection of the breakage of one or more? parts of the components of the railway lines.

? la rilevazione di condizioni di stress chimico di una o pi? parti delle componenti delle linee ferroviarie. ? the detection of conditions of chemical stress of one or more? parts of the components of the railway lines.

Con la dicitura mezzi ferroviari si comprendono: tutti i mezzi artificiali dotati di carrelli che per potersi muovere devono averle posizionate su percorsi guidati da rotaie composte da uno o pi? binari. The term railway means includes: all artificial means equipped with trolleys which, in order to move, must have positioned them on paths guided by rails made up of one or more? binaries.

Nel resto del documento ci si riferir? alla suddetta descrizione con il termine di omni-manutenzione. In the rest of the document we will refer? to the aforementioned description with the term of omni-maintenance.

Alcuni esempi di mezzi ferroviari sono: Some examples of railway vehicles are:

? Treni passeggeri. ? Passenger trains.

? Treni della metropolitana. ? Metro trains.

? Treni di ferrovia leggera. ? Light rail trains.

? Treni cittadini noti come TRAM ? City trains known as TRAMs

? Treni per trasporto in miniere oppure a generico utilizzo industriale. ? Trains for transport in mines or for generic industrial use.

? Treni sottomarini ? Submarine trains

? Treni che viaggiano in ambienti sigillati. ? Trains that travel in sealed environments.

Sono noti gli strumenti attualmente a disposizione alla tecnica per risolvere i problemi tecnici specifici ed allo stesso tempo sono noti i relativi limiti tecnici che il presente trovato intende superare in modo ottimale. The tools currently available to the art for solving specific technical problems are known and at the same time the relative technical limits are known which the present invention intends to overcome in an optimal way.

Nei seguenti capitoli saranno presentate in ordine: In the following chapters they will be presented in order:

? Le soluzioni note dello stato della tecnica per evidenziarne i limiti tecnici. ? The known solutions of the state of the art to highlight their technical limits.

? La descrizione del Rerogan-2 evidenziando tutte le soluzioni tecniche conseguenti all?utilizzo del dispositivo ad ogni singolo problema attualmente non risolto o risolto in modo poco efficiente dallo stato dell?arte della tecnica. ? The description of the Rerogan-2 highlighting all the technical solutions resulting from the use of the device to every single problem currently not solved or solved in an inefficient way by the state of the art.

? Una possibile modalit? di implementazione che non limita in nessun modo il trovato essendo solo una delle modalit? di implementazione. ? A possible way? of implementation that does not limit in any way the invention being only one of the modalities? of implementation.

I disegni di riferimento che sono utilizzati per poter descrivere la modalit? di implementazione o spiegare alcune caratteristiche del brevetto e che non limitano il brevetto in nessun modo sono presentati in un documento separato: i disegni sono solo finalizzati per descrivere bene la modalit? di implementazione indicata al punto precedente e fornire delle descrizioni per spiegare le caratteristiche del brevetto. The reference drawings that are used to describe the mode? of implementation or explain some features of the patent and which do not limit the patent in any way are presented in a separate document: the drawings are only aimed at describing well the modality? of implementation indicated in the previous point and provide descriptions to explain the characteristics of the patent.

Stato della Tecnica State of the art

Lo stato della tecnica prevede diverse proposte tecnologiche ma ritenute come inadeguate, rispetto alla soluzione proposta, per risolvere in modo completo il problema della manutenzione. The state of the art envisages various technological proposals which are considered inadequate, with respect to the proposed solution, for solving the maintenance problem completely.

Il comune denominatore dello stato della tecnica ? la presenza di metodologie o strumenti che cercano di risolvere il problema della manutenzione dei carrelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti o dei binari, ma non tutti i relativi problemi tecnici con un dispositivo unificato: questo ? un limite che comporta dei problemi che si ripercuotono sulla sicurezza delle infrastrutture ferroviarie mondiali. The common denominator of the state of the art? the presence of methodologies or tools that try to solve the problem of maintenance of the bogies of railway vehicles in all their components or of the tracks, but not all the relative technical problems with a unified device: this ? a limit that involves problems that affect the safety of the world's railway infrastructures.

L?incapacit? di tutte le tecnologie attualmente presenti nel fornire una soluzione tecnica a questo complesso insieme di problematiche comporta la loro inadeguatezza nel risolvere un insieme di questioni fondamentali primarie nel processo di manutenzione e di questioni fondamentali secondarie nel processo di manutenzione. The inability of all the technologies currently present in providing a technical solution to this complex set of problems entails their inadequacy in solving a set of primary fundamental questions in the maintenance process and secondary fundamental questions in the maintenance process.

Per produrre questa nuova ed originale tecnologia nel settore ferroviario, sono stati analizzati dettagliatamente i brevetti presenti sulle principali basi dati internazionali. To produce this new and original technology in the railway sector, the patents present in the main international databases were analyzed in detail.

In particolare, sono stati analizzati con attenzione i seguenti brevetti, ed i brevetti ad essi correlati come ad esempio, ma non solo, le famiglie di brevetti, perch? considerati come pi? significativi: In particular, the following patents have been carefully analysed, and the patents related to them such as, but not limited to, the families of patents, why? considered as more significant:

? CN100376444C ? CN100376444C

? CN108088904A ? CN108088904A

? EP1118834A2 ? EP1118834A2

? US3812708A ? US3812708A

? AU2013286358A1 ? AU2013286358A1

? US2019094181A1 ? US2019094181A1

Nella prossima parte del paragrafo sono elencate le questioni fondamentali e poi, nel dettaglio dei brevetti pi? significativi che sono stati analizzati, sono evidenziate le questioni fondamentali secondarie. In the next part of the paragraph the fundamental questions are listed and then, in detail of the most? that have been analysed, secondary core issues are highlighted.

Le questioni fondamentali primarie sono: The primary key issues are:

? Relazione causa-effetto: la maggior parte dei problemi di manutenzione dei carrelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti e dei binari riguardano l?usura dovuta all?interazione tra le varie componenti come, ad esempio, l?attrito da scivolamento tra la ruota ed il binario, ma non solo. Come detto nello stato della tecnica attuale sono presenti sistemi distinti per la manutenzione dei carrelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti e dei binari. La presenza di due sistemi separati porta alla produzione di flussi di dati separati che subiscono in modo indipendente un processo di trasformazione per poter cercare di avere una diagnosi completa. Difatti alla fine, questi insiemi di dati vengono elaborati da algoritmi particolari finalizzati a cercare una relazione di causa-effetto tra i vari sistemi oggetto di monitoraggio. ? Cause-effect relationship: most of the maintenance problems of the bogies of railway vehicles in all their components and of the tracks concern the wear due to the interaction between the various components such as, for example, the sliding friction between the wheel and the binary, but not only. As said, in the current state of the art there are distinct systems for the maintenance of the bogies of railway vehicles in all their components and of the tracks. The presence of two separate systems leads to the production of separate data streams that independently undergo a transformation process in order to try to have a complete diagnosis. In fact, in the end, these sets of data are processed by particular algorithms aimed at looking for a cause-effect relationship between the various systems being monitored.

In sostanza le attuali soluzioni tecniche cercano di rispondere in modo scomposto e frammentario a delle domande. Un esempio di domanda ? se un processo di usura anomalo tra ruota e binario sia stato generato: da un binario difettoso oppure da difetti sui carrelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti o dall?interazione di entrambi gli elementi analizzati. Ma ? inevitabile che nel ciclo di trasformazione i dati subiscano diverse perdite informative dovute ad esempio a normalizzazioni e diverse forme di propagazione di errori come, ad esempio, ma non solo errori di quantizzazione. Basically, the current technical solutions try to answer questions in a decomposed and fragmented way. An example of a question? whether an anomalous wear process between wheel and track has been generated: by a defective track or by defects on the bogies of railway vehicles in all their components or by the interaction of both elements analysed. But ? it is inevitable that in the transformation cycle the data undergo various information losses due for example to normalizations and various forms of error propagation such as, for example, but not only quantization errors.

Quindi il risultato degli algoritmi implementati, come conseguenza, ha un errore che pu? portare a difetti di attribuzione della colpa oppure ad errori nella riprogettazione delle componenti interessate ad uno specifico guasto. So the result of the algorithms implemented, as a result, has an error that can? lead to fault attribution defects or errors in the redesign of the components involved in a specific failure.

La soluzione proposta al contrario permette di minimizzare le trasformazioni dei dati che sono sostanzialmente integrati nel modo pi? uniforme possibile: questo sar? descritto perfettamente nel prossimo capitolo. On the contrary, the proposed solution allows to minimize the transformations of the data which are substantially integrated in the most efficient way. uniform possible: this will be? described perfectly in the next chapter.

? Interferenze: lo stato dell?arte si basa su insiemi di sensori e attuatori che rilevano fondamentalmente grandezze elettromagnetiche, acustiche a diverse frequenze oppure ottiche. Il problema dello stato dell?arte da questo punto di vista ? la presenza di diversi tipi di rumore che portano inevitabilmente ad errori di misurazione. ? Interferences: the state of the art is based on sets of sensors and actuators which basically detect electromagnetic, acoustic or optical quantities at different frequencies. The problem of the state of the art from this point of view? the presence of different types of noise which inevitably lead to measurement errors.

Queste interferenze con l?intensificarsi dell?inquinamento elettromagnetico acustico e ottico potranno solo che aumentare. These interferences with the intensification of acoustic and optical electromagnetic pollution can only increase.

La proposta descritta in questo documento ? un dispositivo che risente in modo quasi impercettibile dalle suddette sorgenti di rumore. The proposal described in this document ? a device which is almost imperceptibly affected by the aforementioned noise sources.

Rerogan-2 ? fondamentalmente molto meno sensibile al rumore di fondo ed alle condizioni ambientali rispetto a tutte le soluzioni o combinazioni di soluzioni presenti nello stato dell?arte della tecnologia: questa propriet? sar? descritta perfettamente nel prossimo capitolo. Rerogan-2 ? fundamentally much less sensitive to background noise and environmental conditions than all solutions or combinations of solutions present in the state of the art technology: this property? will be fully described in the next chapter.

? Manutenibilit?: lo stato dell?arte si basa su componenti che sono particolarmente fragili a parit? di peso ed a parit? di stress meccanico e costo se confrontati con la soluzione proposta nel brevetto. ? Maintainability: the state of the art is based on components that are particularly fragile on equal terms. of weight and at parity? of mechanical stress and cost when compared with the solution proposed in the patent.

Mantenere i dispositivi da manutenzione ? un problema che chiaramente ha un costo in termini di qualit? della manutenzione in s?. Il dispositivo Rerogan-2 ? stato concepito per essere estremamente resistente ed affidabile con l?obbiettivo di non alterare i suoi risultati anche in condizioni ambientali estremamente proibitive ed in ogni caso per essere superiore a tutte le soluzioni o combinazioni di soluzioni presenti nello stato dell?arte della tecnologia: questa propriet? sar? descritta perfettamente nel prossimo capitolo. Maintain maintenance devices ? a problem that clearly has a cost in terms of quality? of the maintenance itself?. The Rerogan-2 device ? was conceived to be extremely resistant and reliable with the aim of not altering its results even in extremely prohibitive environmental conditions and in any case to be superior to all the solutions or combinations of solutions present in the state of the art of technology: this property ? will be fully described in the next chapter.

Per poter meglio apprezzare la validit? dell?analisi svolta ? il momento di dissezionare i brevetti pi? significativi per far emergere le loro limitazioni intrinseche nel risolvere le questioni fondamentali secondarie e primarie per la completa attuazione del contributo al processo di manutenzione. In order to better appreciate the validity? of the analysis carried out ? the time to dissect the patents pi? significant to bring out their intrinsic limitations in solving the secondary and primary fundamental issues for the complete implementation of the contribution to the maintenance process.

Saranno analizzati singolarmente nelle prossime pagine. They will be analyzed individually in the following pages.

US2019094181A1 methods and system for inspecting train wheels and axles. US2019094181A1 methods and system for inspecting train wheels and axles.

Il brevetto, e brevetti correlati, si basa su un array di magnetometri per poter cercare di determinare le alterazioni o difetti unicamente delle ruote e degli assili. The patent, and related patents, is based on an array of magnetometers in order to try to determine the alterations or defects of the wheels and axles only.

In particolare, il brevetto insieme alla sua famiglia di brevetti derivati o simili non riesce a risolvere dei problemi specifici che ricadono sotto il problema tecnico che cercano di risolvere. In particular, the patent together with its family of derivative or similar patents fails to solve specific problems that fall under the technical problem they seek to solve.

L?usura o il danneggiamento di una ruota non comporta necessariamente una traccia elettromagnetica anzi molte volte alterazioni elettromagnetiche delle componenti magnetiche di una ruota o del suo assile sono a tutti gli effetti dei falsi allarmi dovuti alla presenza di altre sorgenti elettromagnetiche che casualmente entrano in contatto con i magnetometri come, ad esempio, sorgenti elettromagnetiche di ferrite presenti in particolari punti dei tragitti ferroviari. The wear or damage of a wheel does not necessarily involve an electromagnetic trace, indeed many times electromagnetic alterations of the magnetic components of a wheel or its axle are in all respects false alarms due to the presence of other electromagnetic sources that casually come into contact with magnetometers such as, for example, electromagnetic sources of ferrite present in particular points of the railway journeys.

Oppure semplicemente possiamo pensare al particolato ferroso presente naturalmente nell?ambiente ferroviario oppure a scarti ferrosi derivanti dall?attivit? umana che possono accecare i magnetometri fornendo dei falsi positivi e quindi generando esattamente l?effetto opposto ricercato dal brevetto US2019094181A1: un incremento degli interventi di manutenzione. Or can we simply think of the ferrous particulate naturally present in the railway environment or of ferrous waste deriving from the activity? that can blind the magnetometers providing false positives and therefore generating exactly the opposite effect sought by the US2019094181A1 patent: an increase in maintenance interventions.

Rerogan-2 al contrario ? costruito in un modo che non pu? essere influenzato in modo significativo da elementi che possono generare falsi positivi sullo stato di usura delle ruote o delle rotaie e questo sar? descritto compiutamente nel capitolo successivo. Rerogan-2 on the contrary? built in a way that can't? be significantly influenced by elements that can generate false positives on the state of wear of the wheels or rails and this will be? fully described in the next chapter.

AU2013286358A1 Method and device for inspecting railway wheels AU2013286358A1 Method and device for inspecting railway wheels

Questo secondo brevetto, e brevetti correlati, presenta una descrizione molto ben fatta ma soprattutto parte da una analisi di un insieme di brevetti antecedenti al AU2013286358A1 mostrandone dei limiti tecnologici nel risolvere il problema della manutenzione. This second patent, and related patents, presents a very well done description but above all it starts from an analysis of a set of patents prior to AU2013286358A1 showing their technological limits in solving the maintenance problem.

Il problema alla base di AU2013286358A1 ? che utilizza la misurazione del flusso del campo magnetico e quindi sostanzialmente pecca dei difetti di US2019094181A1. Per lo stesso motivo sono generati molti falsi positivi ed alcune componenti non misurabili in modo apprezzabile con dispositivi che si basano sulla misura del campo elettromagnetico e delle sue alterazioni non sono messi a patrimonio dei dati necessari per poter determinare in modo esatto lo stato del sistema ruota binario. Al contrario, Rerogan-2 ? costruito in modo da poter rilevare anche le componenti relative allo stato del sistema carrello ? binario che comportano tracce elettromagnetiche nulle o poco misurabili ma che sono la conseguenza di fenomeni di usura anomali che potrebbero portare nel giro di pochi secondi alla rottura di un binario ferroviario o di qualsiasi elemento componente il carrello di un treno. The problem behind AU2013286358A1 ? which uses magnetic field flux measurement and thus basically lacks the flaws of US2019094181A1. For the same reason many false positives are generated and some components that cannot be appreciably measured with devices that are based on the measurement of the electromagnetic field and its alterations are not included in the data necessary to be able to accurately determine the status of the wheel system tracks. Conversely, Rerogan-2 ? built in such a way as to also be able to detect the components relating to the state of the trolley system ? track which involve no or poorly measurable electromagnetic traces but which are the consequence of anomalous wear phenomena which could lead within a few seconds to the breakage of a railway track or of any component element of a train carriage.

US3812708A Method and apparatus for testing wheels and defect detection in wheels. US3812708A Method and apparatus for testing wheels and defect detection in wheels.

Questo terzo brevetto, e brevetti correlati, presenta una descrizione molto ben fatta e rispetto agli altri analizzati utilizza un insieme di tecniche basate sugli ultrasuoni. This third patent, and related patents, presents a very well made description and compared to the others analyzed it uses a set of techniques based on ultrasound.

Un aspetto positivo del brevetto, e brevetti correlati, ? il fatto che evidenzia alcuni limiti dei sistemi elettromagnetici nella rilevazione dei difetti delle ruote gi? in parte evidenziati nell?analisi dei limiti dei brevetti AU2013286358A1 e US2019094181A1. A positive aspect of the patent, and related patents, ? the fact that highlights some limits of the electromagnetic systems in the detection of the defects of the wheels already? partially highlighted in the analysis of the limits of the patents AU2013286358A1 and US2019094181A1.

Di seguito un estratto dalla descrizione del brevetto US3812708A: ?La prova magnetica delle ruote della locomotiva ? stata eseguita anche montando piccole bobine del rivelatore sulla locomotiva in prossimit? delle ruote. Piccole crepe, come le crepe termiche, che possono svilupparsi quando la locomotiva ? in movimento, interrompono il campo magnetico, innescando cos? un segnale di allarme. Questo metodo di prova delle ruote ? impraticabile a causa delle spese e della difficolt? di installazione e manutenzione degli apparecchi di prova magnetici su ciascuna ruota di ciascun vagone ferroviario. Inoltre, in tali dispositivi non ? prevista la misurazione dell'usura delle ruote.? In ogni caso l?utilizzo di sistemi ad ultrasuoni presenta esso stesso dei limiti molto simili perch? ad esempio ma non solo gli ultrasuoni sono molto suscettibili alle condizioni ambientali: Below is an excerpt from the US3812708A patent description: ?The magnetic test of the locomotive wheels ? was also performed by mounting small coils of the detector on the locomotive in the vicinity? of the wheels. Small cracks, such as thermal cracks, which can develop when the locomotive is running? moving, interrupt the magnetic field, thus triggering? an alarm signal. This wheel test method? impracticable because of the expense and the difficulty? installation and maintenance of magnetic test devices on each wheel of each railway carriage. Furthermore, in such devices it is not planned wheel wear measurement.? In any case, the use of ultrasound systems itself has very similar limits because? for example but not only ultrasounds are very susceptible to environmental conditions:

? Interferenze distruttive con sorgenti esterne. ? Destructive interference with external sources.

? Presenza di fenomeni di dispersione dovuti ad esempio ma non solo a fenomeni meteorologici. ? Presenza di fenomeni di dispersione dovuti ad esempio ma non solo alla presenza di polvere, particolato elementi in sospensione nell?atmosfera ed in prossimit? dei sensori. ? Presence of dispersion phenomena due for example but not only to meteorological phenomena. ? Presence of dispersion phenomena due for example but not only to the presence of dust, particulate elements suspended in the atmosphere and near of the sensors.

Al contrario Rerogan-2, non utilizza gli ultrasuoni direttamente sulla ruota come fatto e protetto dal suddetto brevetto citato, per evitare la possibilit? di falsi positivi o falsi negativi sull?insieme dei dati raccolti. On the contrary Rerogan-2, does not use ultrasound directly on the wheel as done and protected by the aforementioned patent, to avoid the possibility of false positives or false negatives on all the collected data.

EP1118834A2 Device to optically measure the wheels of railway vehicles EP1118834A2 Device to optically measure the wheels of railway vehicles

Questo brevetto, e correlati, utilizza un sistema ottico per poter analizzare l?usura delle ruote dei treni in generale. Il difetto di questa soluzione ? dovuto fondamentalmente: This patent, and related ones, uses an optical system to be able to analyze the wear of train wheels in general. The drawback of this solution? basically due:

? alle condizioni di esercizio e quindi ad esempio alla semplice sporcizia che si pu? depositare sui visori ottici ? to the operating conditions and therefore, for example, to the simple dirt that you can? deposit on optical viewers

? alla difficolt? di poter rilevare anche particelle nanometriche che possono essere i campanelli di allarme di problemi di usura sulla superficie delle ruote. ? to the difficulty to be able to detect even nanometric particles which can be the alarm bells of wear problems on the surface of the wheels.

Anche in questo caso Rerogan-2 ? stato realizzato come un dispositivo che riesce a superare queste due problematiche che possono generare falsi positivi o negativi nella fase di rilevazione dei difetti dei carrelli dei treni. Again Rerogan-2 ? was developed as a device that manages to overcome these two problems that can generate false positives or negatives in the phase of detecting the defects of the train bogies.

CN108088904A Method for ultrasonic inclusion detection of train wheels CN108088904A Method for ultrasonic inclusion detection of train wheels

Questo brevetto, e correlati, utilizza gli ultrasuoni in modo differente da US3812708A ma presenta problemi simili che portano ad una non ottimale risoluzione del problema tecnico al contrario di Rerogan-2. This and related patent uses ultrasound differently from US3812708A but has similar problems leading to suboptimal resolution of the technical problem unlike Rerogan-2.

CN100376444C Device for measuring the roundness of a railroad wheel CN100376444C Device for measuring the roundness of a railroad wheel

Questo brevetto, e correlati, utilizza un sistema meccanico basato su rulli di rotolamento e sistemi correlati per poter verificare lo stato delle ruote. This patent, and related ones, uses a mechanical system based on rolling rollers and related systems to be able to check the state of the wheels.

Il problema maggiore di questa soluzione ? il livello di approssimazione delle misure intrinseco nella metodologia del brevetto e quindi alla incapacit? di rilevare una costellazione di problematiche relative all?usura delle ruote. The biggest problem with this solution? the level of approximation of the measures intrinsic in the methodology of the patent and therefore to the inability? to detect a constellation of problems relating to wheel wear.

Il dispositivo Rerogan-2 non manifesta questo difetto. The Rerogan-2 device does not exhibit this defect.

Nel prossimo capitolo sar? descritto in modo sistematico il dispositivo Rerogan-2 mostrando in particolare come sia in grado di risolvere i problemi evidenziati in questo capitolo e molti altri in modo efficiente ed effettivo. In the next chapter will be? systematically described the Rerogan-2 device showing in particular how it is able to solve the problems highlighted in this chapter and many others efficiently and effectively.

Descrizione Description

Il dispositivo Rerogan-2 si basa fondamentalmente su dei principi di funzionamento molto semplici. The Rerogan-2 device is basically based on very simple operating principles.

I principi di funzionamento si basa sulla stima, sull?analisi e sul monitoraggio del deterioramento di tutte le componenti relative ai carelli ferroviari ed ai binari ferroviari a partire: dal pulviscolo di particelle da esse prodotti in condizioni dinamiche e/o statiche e dal pulviscolo di particelle prodotte dall?ambiente circostante in cui tali componenti vanno ad operare. The operating principles are based on the estimation, analysis and monitoring of the deterioration of all the components relating to the railway bogies and railway tracks starting from: from the fine particles produced by them in dynamic and/or static conditions and from the particles produced by the surrounding environment in which these components operate.

Il dispositivo, rispetto allo stato della tecnica esistente, ha come obiettivo l?omni-manutenzione di tutte le componenti costituenti i carrelli, comprensive di ruote, e dei binari ad una opportuna acquisizione e misura delle suddette particelle, secondo una modalit? originale che comporta un decremento significativo degli errori di valutazione del livello di usura rispetto a quanto determinato da strumenti dispositivi e metodologie della tecnica esistente nello stesso settore di interesse. The device, with respect to the existing state of the art, has as its objective the omni-maintenance of all the constituent components of the trolleys, including the wheels, and the tracks with a suitable acquisition and measurement of the aforementioned particles, according to a method original which involves a significant decrease in the errors of evaluation of the level of wear compared to what is determined by tools, devices and methodologies of the existing technique in the same sector of interest.

La provenienza di queste particelle di materiale pu? essere fondamentalmente da questi elementi ma non solo: The origin of these particles of material pu? be basically from these elements but not only:

? le ruote del treno nel punto di contatto con i binari ? the wheels of the train at the point of contact with the rails

? i binari del treno nel punto di contatto con le ruote ? the train tracks at the point of contact with the wheels

? le parti costituenti il carrello ? the constituent parts of the trolley

? altre parti del treno ? other parts of the train

? altre parti delle rotaie ? other parts of the rails

? l?ambiente circostante al treno ed alle rotaie. ? the environment surrounding the train and the rails.

Il dispositivo Rerogan-2 attua le seguenti funzioni utilizzando delle componenti specifiche con il treno in movimento o fermo ed in qualsiasi condizione ambientale o climatica: The Rerogan-2 device implements the following functions using specific components with the train moving or stationary and in any environmental or climatic condition:

? analizza e classifica le particelle sopra citate fornendo un riscontro sulla loro provenienza per mezzo di una opportuna analisi spettrografica di ogni campione. ? analyzes and classifies the particles mentioned above, providing feedback on their origin by means of a suitable spectrographic analysis of each sample.

? Modifica l?intensit? , la frequenza e la direzione dei segnali elettromagnetici ed acustici utilizzati per poter identificare al meglio le caratteristiche delle particelle campionante per mezzo degli spettroscopi. ? Change the intensity? , the frequency and direction of the electromagnetic and acoustic signals used to better identify the characteristics of the sampling particles by means of spectroscopes.

? genera un flusso di dati che descrivono il livello di erosione delle ruote dei treni e di tutte le componenti dei carrelli. ? generates a stream of data describing the erosion level of train wheels and all bogie components.

? genera un flusso di dati che descrivono il livello di erosione dei binari in tutte le sue componenti. ? generates a flow of data describing the level of erosion of the tracks in all its components.

Per poter comprendere la modalit? di attuazione di ogni singola funzione risulta essere utile scomporre il dispositivo nelle sue parti componenti come mostrato in figura 1 a titolo esemplificativo. In order to understand the modality for actuation of each single function it is useful to disassemble the device into its component parts as shown in figure 1 by way of example.

Per generare un flusso completo di dati gli spettrografi utilizzati sono sia basati su segnali elettromagnetici sia basati su segnali acustici. To generate a complete data stream the spectrographs used are both based on electromagnetic signals and based on acoustic signals.

Il dispositivo ? composto da: The device ? composed of:

? uno o pi? dispositivi spettroscopici, senza limitazioni sulla banda di spettro da analizzare, comandati da un elaboratore elettronico ed opportunamente alimentati e configurati per funzionare correttamente. ? one or more spectroscopic devices, without limitations on the spectrum band to be analysed, controlled by an electronic processor and suitably powered and configured to function correctly.

? Un elaboratore elettronico che raccoglie i dati dai dispositivi spettroscopici li elabora e produce dei flussi di dati che descrivono il livello di erosione di tutte le componenti citate: i carelli comprensivi delle ruote e degli assili ed i binari in tutte le loro componenti. La capacit? di poter determinare la composizione chimico fisica di ogni particella confrontata con le differenti composizioni dei diversi elementi sotto analisi permettono di avere un riscontro sul livello di erosione delle componenti citate. ? An electronic processor that collects the data from the spectroscopic devices processes them and produces data streams that describe the level of erosion of all the components mentioned: the bogies including the wheels and axles and the tracks in all their components. The capacity? being able to determine the chemical-physical composition of each particle compared with the different compositions of the various elements under analysis allow us to have feedback on the level of erosion of the components mentioned.

? Una sorgente elettrica di alimentazione. ? An electrical source of power.

? La presenza di sorgenti di segnali elettromagnetici e acustici necessari al funzionamento di uno o pi? spettroscopi: i dispositivi spettroscopici necessitano di dispositivi che producano sorgenti elettromagnetiche e acustiche con particolari caratteristiche di banda per poter avere una buona risposta ai sensori di rilevazione. ? The presence of sources of electromagnetic and acoustic signals necessary for the functioning of one or more? spectroscopes: spectroscopic devices require devices that produce electromagnetic and acoustic sources with particular bandwidth characteristics in order to have a good response to the detection sensors.

Il dispositivo pu? essere posizionato: in qualsiasi posizione del treno, solo sui binari in qualsiasi posizione, in parte sul treno ed in parte sui binari. Il brevetto copre tutte queste configurazioni senza nessuna limitazione. The device can be positioned: in any position of the train, only on the tracks in any position, partly on the train and partly on the tracks. The patent covers all of these configurations without any limitations.

Nella figura 1 ? modellizzata una possibile configurazione singola (un solo spettroscopio ad onde elettromagnetiche, un solo illuminatore un solo elaboratore elettronico) in cui gli elementi componenti il dispositivo sono montati sul treno: In figure 1 ? modeled a possible single configuration (a single electromagnetic wave spectroscope, a single illuminator, a single electronic processor) in which the component elements of the device are mounted on the train:

? Con il numero 1 in figura un esempio di illuminatore ancorato in qualsiasi punto del treno o della rotaia. ? With the number 1 in the figure, an example of an illuminator anchored at any point of the train or track.

? Con il numero 3 ? mostrato un campione da analizzare. ? With the number 3 ? shown a sample to be analyzed.

? Con il numero 2 ? mostrato il blocco attivo composto: dallo spettroscopio, dall?elaboratore elettronico e dalla sorgente elettrica di alimentazione per poter far funzionare ogni componente mostrata in figura. ? With the number 2 ? shown the active block composed of: the spectroscope, the electronic processor and the electric power source to be able to operate each component shown in the figure.

Detto ci?, risulta essere fondamentale spiegare per punti come il dispositivo Rerogan-2 cosi composto permette di risolvere perfettamente le questioni fondamentali primarie e le questioni fondamentali secondarie descritte nel capitolo precedente. Having said that, it is essential to explain in points how the Rerogan-2 device thus composed allows to perfectly resolve the primary fundamental questions and the secondary fundamental questions described in the previous chapter.

Questioni fondamentali primarie: Primary Fundamental Issues:

? relazione causa-effetto: per comprendere come solo il dispositivo Rerogan-2 possa permettere di determinare perfettamente la relazione di causa effetto bisogna esaminare la figura 2. Per relazione causa-effetto in questo contesto si definisce lo scenario tipico di un danno da usura nel contesto ferroviario e la necessit? di poter attribuire nel modo pi? sicuro possibile la responsabilit? dell?evento. ? cause-effect relationship: to understand how only the Rerogan-2 device can allow to perfectly determine the cause-effect relationship, it is necessary to examine figure 2. In this context, the cause-effect relationship defines the typical scenario of a wear and tear damage in the context railway and the need? to be able to attribute in the most? sure is the responsibility possible? of the event.

Definiamo meglio il contesto con uno dei possibili scenari: un danno ad una ruota, ad esempio, potrebbe essere la conseguenza di una cattiva manutenzione della ruota che operava su un binario in perfette condizioni oppure potrebbe essere una conseguenza di un binario in cattive condizioni che ha danneggiato una ruota in perfette condizioni. Let us better define the context with one of the possible scenarios: damage to a wheel, for example, could be the consequence of poor maintenance of the wheel that operated on a track in perfect condition or it could be a consequence of a track in poor condition which damaged a wheel in perfect condition.

Nella figura 2 ? mostrata una modellizzazione di una superficie di una ruota in perfette condizioni che subisce le forze di attrito di un binario in condizioni di usura seria. In figure 2 ? shown is a model of a wheel surface in perfect condition experiencing the frictional forces of a track under severe wear.

Il maggior numero di asperit? presenti sul binario produrr? come conseguenza il distacco di un numero maggiore di particelle dal binario rispetto alla ruota che saranno prontamente censite ed analizzate dal dispositivo Rerogan-2. Nella figura: con il numero 1 sono mostrati dei difetti del binario e con il numero 2 sono mostrate delle particelle provenienti dal binario prodotte dall?attrito con la superficie della ruota. The greatest number of bumps? present on the binary will produce? as a consequence the detachment of a greater number of particles from the track than from the wheel which will be promptly registered and analyzed by the Rerogan-2 device. In the figure: number 1 shows track defects and number 2 shows particles from the track produced by friction with the wheel surface.

Viceversa, in caso di ruote in condizioni pessime e binari in condizioni ottimali la responsabilit? si inverte e la riprova sar? che Rerogan-2 collezioner? un maggior numero di campioni della ruota rispetto ai campioni del binario. Conversely, in the case of wheels in poor condition and tracks in optimal condition, the responsibility? reverses and the retry sar? which Rerogan-2 collector? more wheel champions than track champions.

Tra questi due estremi esistono chiaramente un ventaglio di possibilit? ma risulta in ogni caso il vantaggio strategico in sede di indagine per poter attribuire la colpa della cattiva manutenzione di un elemento o dell?altro grazie all?utilizzo del dispositivo Rerogan-2. Between these two extremes there are clearly a range of possibilities? but in any case there is a strategic advantage in the investigation to be able to attribute the fault of the bad maintenance of one element or the other thanks to the use of the Rerogan-2 device.

? Interferenze: le interferenze sono praticamente nulle, infatti, si analizzano le prove quantitative e qualitative degli eventi di usura dei componenti. ? Interferences: the interferences are practically nil, in fact, the quantitative and qualitative tests of the wear events of the components are analysed.

? Manutenibilit?: l?elevata mole di dati dovuti al fatto che viene effettuata una analisi su molti campioni allo stesso tempo permette di non essere influenzati da malfunzionamenti di un singolo componente di analisi spettroscopica. Ad esempio, su una matrice di centomila componenti anche se il cinque per cento risultasse danneggiato il restante novantacinque per cento fornirebbe un risultato pi? che attendibile rispetto ad altre soluzioni tecnologiche secondo lo stato dell?arte. ? Maintainability: the high amount of data due to the fact that an analysis is carried out on many samples at the same time allows not to be influenced by malfunctions of a single spectroscopic analysis component. For example, on a matrix of one hundred thousand components, even if five percent were damaged, the remaining ninety-five percent would provide a more accurate result. than reliable compared to other technological solutions according to the state of the art.

Le questioni fondamentali secondarie sono perfettamente risolte grazie anche al perfezionamento avuto in astronomia dell?analisi spettroscopica. The secondary fundamental questions are perfectly resolved also thanks to the improvement in astronomy of spectroscopic analysis.

Difatti allo stato attuale della tecnologia possiamo beneficiare di componenti ed apparati nel settore tecnologico di riferimento estremamente precisi ed affidabili come ricadute virtuose della tecnologia spettroscopica in capo astronomico. In fact, at the current state of technology we can benefit from extremely precise and reliable components and apparatuses in the reference technological sector as virtuous effects of spectroscopic technology in astronomical terms.

Modalit? di Realizzazione mode of Realization

La modalit? di realizzazione proposta del dispositivo Rerogan-2 non ? assolutamente vincolante. Il dispositivo Rerogan-2 come dispositivo che adotta un utilizzo originale della spettroscopia per rilevare l?usura dei carrelli in tutti i relativi componenti e dei binari pu? essere realizzato in centinaia di modi diversi. The mode? of proposed realization of the device Rerogan-2 not ? absolutely binding. The Rerogan-2 device as a device that adopts an original use of spectroscopy to detect the wear of the carriages in all its components and of the tracks can? be accomplished in hundreds of different ways.

La spettroscopia permette potenzialmente di analizzare una banda di frequenze virtualmente infinita. Il dispositivo Rerogan-2 non ha limiti tecnici imposti e quindi il brevetto comprende dispositivi realizzati per analisi spettroscopica senza limiti di banda. Spectroscopy potentially makes it possible to analyze a virtually infinite band of frequencies. The Rerogan-2 device has no imposed technical limits and therefore the patent includes devices made for spectroscopic analysis without bandwidth limits.

Ma per poter presentare una modalit? realizzativa si opter? per una soluzione molto semplice ma non limitante delle caratteristiche del brevetto in nessun modo. But in order to present a modality? realization you opt? for a very simple solution but not limiting the features of the patent in any way.

La modalit? realizzativa prevede la costruzione di un dispositivo con analisi nello spazio del visibile e per particelle di dimensioni di circa 1 millimetro cubo per analizzare in particolare una componente del carello: una specifica ruota. The mode? implementation involves the construction of a device with analysis in the visible space and for particles with dimensions of about 1 cubic millimeter to analyze in particular a component of the cart: a specific wheel.

Ricordiamo a tal proposito che Rerogan-2 prevede la possibilit? di installare un numero illimitato di dispositivi spettroscopici con relative sorgenti elettromagnetiche e acustiche per poter rilevare l?usura di tutte le componenti pi? volte citate del carrello e dei binari. Ma per semplicit? in questo contesto si vuole analizzare un'unica componente. We recall in this regard that Rerogan-2 provides the possibility? to install an unlimited number of spectroscopic devices with related electromagnetic and acoustic sources to be able to detect the wear of all the most? cited times of the carriage and rails. But for simplicity? in this context we want to analyze a single component.

Il materiale occorrente ?: What material is needed?:

? Un treno commerciale ? A commercial train

? un rettilineo ferroviario. ? a straight railway line.

? Una telecamera spettrometrica, ad esempio, Lumini T Spectrometric Camera prodotta da myspectral. ? A spectrometric camera, for example, Lumini T Spectrometric Camera made by myspectral.

? Un computer module, ad esempio, Raspberry Pi 4 Computer Model B 1GB RAM. ? A computer module, for example, Raspberry Pi 4 Computer Model B 1GB RAM.

? Un led bianco. ? A white LED.

? Una batteria di alimentazione. ? A power battery.

? Un pulsante di attivazione. ? One button to activate.

? Un pulsante di reset. ? A reset button.

? Una scheda ssd da 16 gigabyte da installare sul modulo Raspberry Pi 4 per i dati il programma di gestione ed il sistema operativo linux. ? A 16 gigabyte ssd card to be installed on the Raspberry Pi 4 module for the data, the management program and the linux operating system.

? Un contenitore plastico di dimensioni idonee per poter contenere quanto elencato e dotato di lacci metallici per poterlo ancorare nel vano di alloggiamento della ruota del treno. ? A plastic container of suitable dimensions to be able to contain what is listed and equipped with metal laces to be able to anchor it in the housing compartment of the train wheel.

Nella figura 3 ? mostrato il sistema assemblato in prossimit? della ruota del treno. In figure 3 ? shown the system assembled in the vicinity? of the train wheel.

In particolare, nella figura 3 sono evidenziati con: il numero 1 le particelle di ruota / binario / abiente che si distaccano in seguito ai fenomeni di erosione o fenomeni fisici generici, il numero 2 il punto di contatto ruota binario, il numero 3 il fascio di luce intenso prodotto dal led per illuminare le particelle di materiale da analizzare, il numero 4 la telecamera spettrometrica, il numero 5 il contenitore plastico con al suo interno il computer module e le restanti parti componenti. In particular, in figure 3 the number 1 indicates the wheel / track / environment particles that detach following erosion phenomena or generic physical phenomena, number 2 the wheel track contact point, number 3 the beam of intense light produced by the LED to illuminate the particles of material to be analysed, number 4 the spectrometric camera, number 5 the plastic container with the computer module inside and the remaining component parts.

Tutti gli apparati sono alimentati e controllati dal computer module. All the devices are powered and controlled by the computer module.

Il computer module ? alimentato dalla batteria. The computer module ? powered by battery.

Il computer module ? programmato in modo da gestire la telecamera spettrometrica ed elaborare i dati del sensore OPB706B. The computer module ? programmed to manage the spectrometric camera and process the data from the OPB706B sensor.

Il dispositivo cosi composto deve essere accesso e resettato. The device thus composed must be turned on and reset.

A titolo sperimentale per poter produrre una simulazione efficace il treno dovr? passare su un rettilineo di lunghezza di circa 25 km a velocit? costante di 50 km all?ora. Experimentally, in order to produce an effective simulation, the train will have to pass on a straight length of about 25 km at speed? constant of 50 km per hour.

Lungo il rettilineo dovranno essere depositati sui binari circa 200 kg di limatura di ferro di dimensioni da 1 a 2 millimetri cubi per simulare delle erosioni della ruota. Along the straight, around 200 kg of iron filings of 1 to 2 cubic millimeters in size must be deposited on the tracks to simulate wheel erosion.

In questo modo sar? possibile rilevare diversi campioni analizzati da parte del dispositivo a riprova dell?efficacia della tecnologia. In this way it will be It is possible to detect several samples analyzed by the device as proof of the effectiveness of the technology.

In un secondo passaggio si potr? montare sull?assile in corrispondenza del dispositivo una ruota danneggiata, con imperfezioni macroscopiche, per poter verificare che il dispositivo riesce a rilevare particelle metalliche della stessa composizione della ruota a riprova del fenomeno erosivo in corso con il treno in movimento. In a second step you can mount a damaged wheel, with macroscopic imperfections, on the axle in correspondence with the device, in order to verify that the device is able to detect metal particles of the same composition as the wheel, as proof of the erosion phenomenon in progress with the moving train.

Claims

Claims:

1. A Device for the purpose of monitoring the physical state of: bogies of railway vehicles in all their components, including, but not limited to, axles, wheels and suspensions, and railway tracks, in all their components. The device ? suitable for functioning in any motorcycle or environmental condition to which all the components listed above are subjected. Monitoring involves at least these aspects in relation to variations in the physical state of the components listed above: wear and tear due to physical forces or chemical agents, the detection of their defects, the detection of breakage or deformation, the detection of of physical stress, the detection of chemical stress conditions and, finally, all the possible combinations of the aspects listed above. Such a device? characterized in that it comprises: at least one spectroscopic apparatus, at least one electromagnetic signal generator to excite the particles to be analysed, at least one acoustic signal generator to excite the particles to be analysed, and at least one electronic processor.

2. A device suitable for analyzing the bogies of railway vehicles in all their components, including, but not limited to, axles, wheels and suspensions, and for analyzing the railway tracks, in all their components and in any condition of motion or environment, according to claim 1 characterized by the fact that the spectroscopic apparatus ? suitable for analyzing the particles of material, coming from the bogies of railway vehicles in all their components, from the railway tracks in all their components or from the environment surrounding the bogies and railway tracks. The spectroscopic apparatus allows to analyze the particles both individually and as a group. The apparatus generates descriptive data of the aforementioned particles both in quantitative and qualitative terms.

3. A Device as per claim 1 characterized by the fact that the spectroscopic apparatus ? managed by the electronic processor.

4. A Device as per claim 3 characterized by the fact that the electronic processor collects the data produced by the spectroscopic apparatus relating to the physical characteristics of the particles and compares them with reference values to estimate the physical state of the elements being monitored as described in claim 1.

5. A device as claimed in claim 1 characterized in that the signal generators are controlled by the electronic processor to improve the capacity? of data collection by the spectroscopes: if the environmental conditions change, if the speed changes? of the train, if there are stresses.