IT202000003067U1 - Dispositivo per la manutenzione ferroviaria evoluta - Google Patents

Description

Dispositivo per la manutenzione ferroviaria evoluta:

Descrizione

Introduzione ............................................................................................................................................. 3 Stato della Tecnica .................................................................................................................................... 4 Descrizione ................................................................................................................................................ 8 Modalit? di Realizzazione ........................................................................................................................ 11 Introduzione

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-3.

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.

Per manutenzione si intende esattamente l?analisi ed il monitoraggio degli elementi da mantenere rispetto a:

? l?usura ad opera di forze fisiche

? l?usura ad opera di agenti chimici

? l?usura ad opera di forze fisiche ed agenti chimici nello stesso periodo di tempo

? la rilevazione di un difetto materiale

? la rilevazione della rottura di una o pi? parti delle componenti dei veicoli ferroviari

? la rilevazione di condizioni di stress fisico

? la rilevazione di condizioni di stress chimico di una o pi? parti delle componenti dei veicoli ferroviari

? tutte le possibili combinazioni degli aspetti sopra citati.

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.

Per manutenzione si intende esattamente l?analisi ed il monitoraggio degli elementi da mantenere rispetto a:

? l?usura ad opera di forze fisiche

? l?usura ad opera di agenti chimici

? l?usura ad opera di forze fisiche ed agenti chimici nello stesso periodo di tempo

? la rilevazione di un difetto materiale

? la rilevazione della rottura di una o pi? parti delle componenti delle linee ferroviarie.

? la rilevazione di condizioni di stress fisico

? la rilevazione di condizioni di stress chimico di una o pi? parti delle componenti delle linee ferroviarie.

? tutte le possibili combinazioni degli aspetti sopra citati.

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.

Nel resto del documento ci si riferir? alla suddetta descrizione con il termine di omni-manutenzione.

Alcuni esempi di mezzi ferroviari sono:

? Treni passeggeri.

? Treni della metropolitana.

? Treni di ferrovia leggera.

? Treni cittadini noti come TRAM

? Treni per trasporto in miniere oppure a generico utilizzo industriale.

? Treni sottomarini

? Treni che viaggiano in ambienti sigillati.

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.

Nei seguenti capitoli saranno presentate in ordine:

? Le soluzioni note dello stato della tecnica per evidenziarne i limiti tecnici.

? La descrizione del Rerogan-3 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.

? Una possibile modalit? di implementazione che non limita in nessun modo il trovato essendo solo una delle modalit? di implementazione.

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.

Stato della Tecnica

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.

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.

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.

Per produrre questa nuova ed originale tecnologia nel settore ferroviario, sono stati analizzati dettagliatamente i brevetti presenti sulle principali basi dati internazionali.

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:

? CN100376444C

? CN108088904A

? EP1118834A2

? US3812708A

? AU2013286358A1

? 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.

Le questioni fondamentali primarie sono:

? 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.

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.

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.

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.

? 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.

Queste interferenze con l?intensificarsi dell?inquinamento elettromagnetico acustico e ottico potranno solo che aumentare.

La proposta descritta in questo documento ? un dispositivo che risente in modo quasi impercettibile dalle suddette sorgenti di rumore.

Rerogan-3 ? 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.

? 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.

Mantenere i dispositivi da manutenzione ? un problema che chiaramente ha un costo in termini di qualit? della manutenzione in s?. Il dispositivo Rerogan-3 ? 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.

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.

Saranno analizzati singolarmente nelle prossime pagine.

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.

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.

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.

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.

Rerogan-3 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.

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.

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-3 ? 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.

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.

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.

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:

? Interferenze distruttive con sorgenti esterne.

? 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.

Al contrario Rerogan-3, 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.

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:

? alle condizioni di esercizio e quindi ad esempio alla semplice sporcizia che si pu? depositare sui visori ottici

? alla difficolt? di poter rilevare anche particelle nanometriche che possono essere i campanelli di allarme di problemi di usura sulla superficie delle ruote.

Anche in questo caso Rerogan-3 ? 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.

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-3.

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.

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.

Il dispositivo Rerogan-3 non manifesta questo difetto.

Nel prossimo capitolo sar? descritto in modo sistematico il dispositivo Rerogan-3 mostrando in particolare come sia in grado di risolvere i problemi evidenziati in questo capitolo e molti altri in modo efficiente ed effettivo.

Descrizione

Il dispositivo Rerogan-3 si basa fondamentalmente su dei principi di funzionamento molto semplici.

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.

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.

La provenienza di queste particelle di materiale pu? essere fondamentalmente da questi elementi ma non solo:

? le ruote del treno nel punto di contatto con i binari

? i binari del treno nel punto di contatto con le ruote

? le parti costituenti il carrello

? altre parti del treno

? altre parti delle rotaie

? l?ambiente circostante al treno ed alle rotaie.

Il dispositivo Rerogan-3 attua le seguenti funzioni utilizzando delle componenti specifiche con il treno in movimento o fermo ed in qualsiasi condizione ambientale o climatica:

1. raccoglie le particelle senza intrappolarle utilizzando degli elementi dotati di un punto di ingresso e di un punto di uscita.

2. analizza e classifica le particelle sopra citate fornendo un riscontro sulla loro provenienza per mezzo di una opportuna analisi spettrografica di ogni campione.

3. 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. Questa funzione, in seguito, viene identificata con il termine segnali di eccitazione.

4. genera un flusso di dati che descrivono il cambio di stato delle ruote dei treni e di tutte le componenti dei carrelli.

5. genera un flusso di dati che descrivono il cambio di stato dei binari in tutte le sue componenti.

6. Geo-referenzia ogni particella raccolta grazie ad uno o pi? moduli di posizione come, ad esempio, dei moduli G.P.S.

Per poter raccogliere le particelle il dispositivo Rerogan-3, nello scenario e nella configurazione sopra identificata, utilizza come detto sopra al punto 1 un componente tridimensionale avente la forma di un alveare.

Questo dispositivo a forma di alveare sar? di seguito identificato con il termine alveare ed ? formato da un insieme di tubi di diverse sezioni posizionati parallelamente ed impacchettati in gruppi di diverse unit?.

La figura 1 mostra una descrizione esemplificativa e non limitante dell?alveare che pu? contenere al suo interno anche gli elementi attivi come ad esempio l?elaboratore elettronico, i generatori di segnali di eccitazione. ? da notare che la forma di figura 1 non ? limitante, infatti ? possibile avere diverse forme geometriche della sezione e far coesistere diversi calibri nello stesso gruppo di tubi.

L?aspetto fondamentale da comprendere ? che un alveare ha come obiettivo la mappatura tridimensionale dei flussi di particelle che vengono analizzate.

In sostanza serve per poter calcolare la posizione relativa delle varie particelle che vengono esaminate dal dispositivo: come immagine esemplificativa ma non limitante possiamo pensare che se ogni singolo punto di ingresso sia un pixel di una fotocamera, la differenza ? che mentre un pixel di una fotocamera mi permette di determinare le propriet? elettromagnetiche ad esempio di un punto di una immagine in questo caso uno dei punti di ingresso di un alveare permette di determinare un livello di dettaglio delle componenti fisiche di ogni particella analizzata molto elevato.

Il dispositivo funziona come un occhio umano che ?assorbe? l?oggetto della propria osservazione, lo analizza in termini fisici e poi lo espelle.

Per meglio comprendere la funzione dell?alveare basta una semplice osservazione. Se ad esempio ci fosse un solo alveare disposto parallelamente ad una sospensione di un carrello , ed i fori posizionati pi? in alto iniziassero a raccogliere e rilevare particelle ferrose , il dispositivo sarebbe in grado di stimare con elevata probabilit? che una sezione alta della sospensione stia subendo un fenomeno di stress fisico anomalo e quindi potrebbe predire la rottura di tale componente.

Per meglio comprendere questo concetto possiamo continuare ad analizzare le figure.

Come mostrato in figura 2 ogni tubo ? attraversato da un flusso di aria ad una velocit? correlata con la velocit? del treno e delle condizioni ambientali circostanti.

Come mostrato in figura 3 ogni tubo presenta un sistema per rilevare l?ingresso di una particella all?interno di uno specifico tubicino.

Come mostrato nella figura 4 ogni campione viene sottoposto ad uno o pi? segnali di eccitazione a diverse frequenze e di diversa natura: elettromagnetica o acustica.

Come mostrato nella figura 5 lungo le pareti del tubo sono disposti dei sensori per permettere una analisi spettroscopica di ogni singolo campione.

Come mostrato in figura 6 grazie alla disposizione dei tubicini e la correlazione dei dati tra rilevatori di ingresso e risultati spettroscopici ? possibile avere una mappa in tempo reale delle particelle prodotte dal carrello esaminato e dai binari e con l?acquisizione della conoscenza delle loro caratteristiche fisiche e chimiche di dettaglio.

Per generare un flusso completo di dati gli spettrografi utilizzati sono sia basati su segnali elettromagnetici sia basati su segnali acustici.

Il dispositivo ? quindi composto da:

? 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.

? 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.

? Una sorgente elettrica di alimentazione.

? Uno o pi? moduli per geo referenziare la posizione delle particelle analizzate.

? Una o pi? sorgenti di segnali elettromagnetici e acustici necessarie 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.

? Un sistema di raccolta dei campioni dotato di un punto di ingresso e di un punto di uscita. 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.

Questioni fondamentali primarie:

? relazione causa-effetto: per comprendere come solo il dispositivo Rerogan-3 possa permettere di determinare perfettamente la relazione di causa effetto bisogna esaminare la figura 7. 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.

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.

Nella figura 7 ? 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.

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-3. 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.

Viceversa, in caso di ruote in condizioni pessime e binari in condizioni ottimali la responsabilit? si inverte e la riprova sar? che Rerogan-3 collezioner? un maggior numero di campioni della ruota rispetto ai campioni del binario.

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-3.

? Interferenze: le interferenze sono praticamente nulle, infatti, si analizzano le prove quantitative e qualitative degli eventi di usura dei componenti.

? Manutenibilit?: ogni singolo sistema di raccolta funziona come uno strumento di misura indipendente ed efficiente. I campioni non sono conservati ma attraversano il sistema di raccolta ospitante per tutta la sua lunghezza senza realizzare accumuli di particelle. 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.

Le questioni fondamentali secondarie sono perfettamente risolte grazie anche al perfezionamento avuto in astronomia dell?analisi spettroscopica.

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.

Mo d alit? di Realizzazione

La modalit? di realizzazione proposta del dispositivo Rerogan-3 non ? assolutamente vincolante. Il dispositivo Rerogan-3 come dispositivo che adotta un utilizzo originale della spettroscopia, sia ad onde elettromagnetiche che acustiche, per rilevare l?usura di tutte le componenti dei carrelli dei treni e dei binari pu? essere realizzato in centinaia di modi diversi.

Ad esempio, con matrici di tubi nanometriche e milioni di microcomponenti per l?analisi spettroscopica oppure anche con una matrice composta da due soli tubicini di dimensioni visibili all?occhio umano, con un dispositivo spettroscopico ad onde elettromagnetiche e con spettro di utilizzo quello della luce visibile. La spettroscopia permette potenzialmente di analizzare una banda di frequenze virtualmente infinita.

Il dispositivo Rerogan-3 non ha limiti tecnici imposti e quindi il brevetto comprende dispositivi realizzati per analisi spettroscopica senza limiti di banda.

Inoltre, il dispositivo per fornire una analisi esauriente utilizza sia dispositivi spettrografici nel campo delle onde elettromagnetiche che nel campo delle onde sonore.

Ma per poter presentare una modalit? realizzativa si opter? per una soluzione molto semplice ma non limitante delle caratteristiche del brevetto in nessun modo.

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.

Il materiale occorrente ?:

? Una cannuccia da bevande nera lunga circa 20.

? Un treno commerciale ed un rettilineo ferroviario.

? Un sensore fotoelettrico modello, ad esempio, un componente OPB706B prodotto dalla Optek che permette di rilevare particelle minime delle dimensioni di circa 1 millimetro cubo.

? Una telecamera spettrometrica, ad esempio, Lumini T Spectrometric Camera prodotta da myspectral.

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

? Un led bianco posizionato esternamente al tubicino per semplicit?.

? Un led interno al tubicino per aumentare l?efficacia della telecamera spettrometrica

? Una batteria di alimentazione.

? Un pulsante di attivazione.

? Un pulsante di reset.

? 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.

? Un modulo gps, ad esempio, il modello GPS NEO-6M.

? 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.

Nella figura 8 ? mostrato il sistema assemblato in prossimit? della ruota del treno. I componenti elettronici sono tutti collegati ed alimentati al Raspberry Pi 4 che a sua volta ? alimentato dalla batteria.

All?interno della figura 8 con il numero:

1. Sono rappresentate delle particelle illuminate che trasportate dalla turbolenza dell?aria in movimento sono dirette verso il tubicino posizionato all?interno del contenitore plastico.

2. ? il led di illuminazione posizionato all?esterno.

3. ? il Raspberry Pi 4 con il pacco batteria opportunamente fissato, corredato inoltre da:

a. i pulsanti di attivazione e di reset

b. il modulo GPS NEO-6M.

c. la scheda ssd da 16 gigabyte.

4. ? il componente OPB706B.

5. ? il led interno.

6. ? la telecamera Lumini T Spectrometric Camera.

7. Sono le particelle in uscita dal dispositivo.

In sostanza ad un?estremit? della cannuccia ? posizionato il sensore fotoelettrico, attraverso una apertura del contenitore defluisce l?aria che entra nella cannuccia per poter rilevare il passaggio di una particella di dimensioni apprezzabili.

A met? della cannuccia sono posizionati tramite dei fori: l?obiettivo della telecamera spettrometrica ed il led di illuminazione intero al tubicino.

Tutti gli apparati sono alimentati e controllati dal computer module.

Il computer module ? alimentato dalla batteria.

Il computer module ? programmato in modo da attivare la telecamera spettrometrica in caso di rilevazione positiva di una particella da parte del sensore OPB706B.

Il dispositivo cosi composto deve essere accesso e resettato.

Una volta messo in funzione raccoglier? i dati spettrografici e li salver? sopra la scheda ssd georeferenziandoli tramite il modulo gps.

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.

Lungo il rettilineo dovranno essere depositati sui binari circa 200 kg di limatura di ferro di dimensioni da 1mm a 2mm cubi per simulare erosioni di binari.

In questo modo sar? possibile rilevare diversi campioni analizzati e georeferenziati come prova della efficacia della tecnologia proposta.

Claims (9)

Rivendicazioni:

1. Un Dispositivo con lo scopo monitorare lo stato fisico: dei carrelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti, comprensivi, ma non solo, di assili, ruote e sospensioni, e dei binari ferroviari, in tutte le loro componenti. Il dispositivo ? adatto per funzionare in qualsiasi condizione di moto o ambientale a cui sono sottoposte tutte le componenti sopra elencate. Il monitoraggio interessa almeno questi aspetti in relazione alle variazioni dello stato fisico dei componenti sopra elencati: l?usura ad opera di forze fisiche o di agenti chimici, la rilevazione di un loro difetto, la rilevazione della rottura o della deformazione, la rilevazione di condizioni di stress fisico, la rilevazione di condizioni di stress chimico e, per finire, tutte le possibili combinazioni degli aspetti sopra elencati. Tale dispositivo ? caratterizzato dal fatto che comprende: almeno un apparato spettroscopico, almeno un generatore di segnale elettromagnetico per eccitare le particelle da analizzare, almeno un generatore di segnale acustico per eccitare le particelle da analizzare, almeno un sistema in materiale plastico dotato di un punto di ingresso e di un punto di uscita chiamato dispositivo di cattura, almeno un sensore per rilevare la posizione geografica con le stesse funzioni di un modulo G.P.S. ed almeno un elaboratore elettronico per controllare e comandare tutte le componenti.

2. Un Dispositivo adatto per analizzare i carrelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti, comprensivi, ma non solo, di assili, ruote e sospensioni, e per analizzare i binari ferroviari, in tutte le loro componenti ed in qualsiasi condizione di moto o ambientale ,secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che l?apparato spettroscopico ? adatto per analizzare le particelle di materiale, provenienti dai carelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti, dai binari ferroviari in tutte le loro componenti o dall?ambiente circostante ai carrelli ed ai binari ferroviari. L?apparato spettroscopico permette di analizzare le particelle sia prese singolarmente sia come gruppo. L?apparato genera dati descrittivi delle suddette particelle sia in termini quantitativi sia in termini qualitativi.

3. Un Dispositivo come alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che l?apparato spettroscopico ? gestito dall?elaboratore elettronico.

4. Un Dispositivo come alla rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che: l?elaboratore elettronico raccoglie i dati prodotti da almeno un apparato spettroscopico , relativi alle caratteristiche fisiche delle particelle raccolte, l?elaboratore elettronico per mezzo di sensori presenti nel dispositivo di cattura riesce a determinare la posizione relativa di ogni particella analizzata e l?elaboratore elettronico utilizzando dei dati pre-caricati confronta i dati prodotti dall?apparato spettroscopico con dei valori di riferimento per effettuare una stima dello stato fisico degli elementi oggetto del monitoraggio come descritti a rivendicazione 1.

5. Un dispositivo come alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che i generatori di segnale sono comandati dall?elaboratore elettronico per migliorare la capacit? di raccolta dei dati da parte degli spettroscopi: se cambiano le condizioni ambientali, se cambia la velocit? del treno, se sono presenti delle sollecitazioni l?elaboratore elettronico pu? cambiare le caratteristiche dei segnali prodotti dai generatori di segnale elettromagnetici ed acustici in frequenza ampiezza direzione e forma.

6. Dispositivo adatto per analizzare i carrelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti, comprensivi, ma non solo, di assili, ruote e sospensioni, e per analizzare i binari ferroviari, in tutte le loro componenti ed in qualsiasi condizione di moto o ambientale, secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che: il dispositivo di cattura ? composto da almeno un dispositivo di raccolta, ogni dispositivo di raccolta ? un oggetto di materiale plastico dotato di un punto di ingresso e di un punto di uscita, ogni dispositivo di raccolta ? adatto a far transitare al suo interno delle particelle di diverse dimensioni che devono essere analizzate da almeno uno spettroscopio. Le particelle possono essere: provenienti dai carelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti, e/o dai binari ferroviari in tutte le loro componenti e/o dall?ambiente circostante.

7. Dispositivo adatto per analizzare i carrelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti, comprensivi, ma non solo, di assili, ruote e sospensioni, e per analizzare i binari ferroviari, in tutte le loro componenti ed in qualsiasi condizione di moto o ambientale, secondo la rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto che nel punto di ingresso ? inserito in diverse posizioni almeno un sensore adatto a rilevare l?ingresso nel dispositivo di cattura di almeno una particella. La particella pu? essere: proveniente dai carelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti, e/o dai binari ferroviari in tutte le loro componenti e/o dall?ambiente circostante. Il sensore di rilevazione dell?ingresso nel caso di ingresso di una particella comunica all?elaboratore elettronico l?evento per permettere all?elaboratore elettronico di determinare la posizione relativa della particella che deve essere analizzata.

8. Dispositivo adatto per analizzare i carrelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti, comprensivi, ma non solo, di assili, ruote e sospensioni, e per analizzare i binari ferroviari, in tutte le loro componenti ed in qualsiasi condizione di moto o ambientale, secondo la rivendicazione 1 e la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che il sensore per rilevare la posizione geografica ha le stesse funzioni di un modulo che utilizza costellazioni di satelliti nello spazio per determinare la posizione di un oggetto . Ogni volta che una particella viene rilevata da un sensore di rilevazione di ingresso, l?elaboratore elettronico registra la posizione geografica della particella.

9. Dispositivo adatto per analizzare i carrelli dei veicoli ferroviari in tutte le loro componenti, comprensivi, ma non solo, di assili, ruote e sospensioni, e per analizzare i binari ferroviari, in tutte le loro componenti ed in qualsiasi condizione di moto o ambientale, secondo la rivendicazione 1 per cui la posizione di ogni parte componente del dispositivo pu? essere : in qualsiasi posizione su un veicolo ferroviario o in qualsiasi posizione sui binari ferroviari.