Master in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari – A

Presentazione sul tema: "Master in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari – A"— Transcript della presentazione:

1 Master in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari – A
Master in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari – A.A. 2011/ Modulo didattico Scambio delle esperienze di stage Roma, settembre 2012 Pietro Filippo Nocera Allestimento di una postazione diagnostica per la verifica automatica di funzionalità delle Gate Unit per azionamento di trazione E404 PLT azienda ospitante tutor aziendale Pasquale Orlando tutor universitario prof. Regina Lamedica

2 Mappa della presentazione
La struttura ospitante Ambito della problematica La soluzione proposta Implementazione software Risultati sperimentali e prime osservazioni Conclusioni

3 OGR di Vicenza Sito di revisione dei locomotori E404 PLT

4 Ambito della problematica
Azionamento del treno ETR500 PLT Convertitore 2Q/4Q e inverter di trazione Segnalazioni di guasto e fermo treno

5 Ambito della problematica
Funzionamento di un inverter A*D = 1, B*C = 0  VRS = VDC A*D = 0, B*C = 1  VRS = -VDC Alternando gli eventi di apertura e chiusura si ottiene un’onda quadra:

6 Ambito della problematica
Un ramo circuitale aggiuntivo permette di passare al regime trifase R, S e T sono sfasate di 120° Massima attenzione per evitare cross-conduction!

7 Ambito della problematica
Inverter: implementazione reale Interruttori a stato solido GTO (Gate Turn-Off)

8 Ambito della problematica
La logica di trazione determina il funzionamento degli interruttori GTO Il modulo TCU comanda due Gate Unit Connessioni in fibra ottica contro i disturbi Funzione di interlock

9 Ambito della problematica
Gate Unit pilotaggio GTO comando ottico moduli indipendenti diagnostica integrata Componenti discreti e disegno modulare

10 Ambito della problematica
I guasti sono inevitabili! VGK deve essere monitorata VBATT e VREF devono essere stabili La Gate Unit non può controllare dinamicamente i parametri elettrici Nessuna verifica sul valore della IGK Le variazioni di corrente non sono monitorate Non vengono fornite informazioni sui guasti eventualmente rilevati

11 Ambito della problematica
Osservare l’andamento nel tempo delle grandezze elettriche permette di ottenere informazioni sul corretto funzionamento delle apparecchiature. I parametri da monitorare sono tre: Corrente di Accensione Corrente di Mantenimento Corrente di Spegnimento

12 Ambito della problematica
Simulazione della presenza del modulo pilota TCU tramite apposita scheda elettronica - TEINV Simulazione della presenza dei moduli GTO tramite diodi di carico Semikron SKR 100/12 IF = V Montaggio su staffa

13 Ambito della problematica
Misura della corrente senza contatto Telcon HTP 50 Effetto Hall CL, alta precisione (0.5%)

14 Ambito della problematica
Corrente di accensione Ampiezza del picco positivo Ampiezza temporale impulso di accensione

15 Ambito della problematica

16 Ambito della problematica
Corrente di spegnimento Ampiezza del picco negativo Riferimento relativo

17 Ambito della problematica
Procedura diagnostica del produttore Richiede strumentazione specifica Richiede operatori specializzati Tempi lunghi per il setup di misura Obiettivo: realizzare una postazione di diagnostica automatica che implementi la procedura esistente con il minimo intervento dell’operatore

18 La soluzione proposta

19 La soluzione proposta Componenti dell’apparato diagnostico
Postazione PC Windows Oscilloscopio programmabile Piattaforma di misura Software di automazione

20 La soluzione proposta La postazione diagnostica realizzata richiede soltanto pochi collegamenti: Terminali di potenza (G-K, G-K) Sonde di tensione 10X Connessioni di alimentazione Il software sviluppato esegue in modo totalmente automatico le operazioni previste dalla procedura diagnostica

21 La soluzione proposta Schematizzazione dell’apparato PIATTAFORMA DI
SCHEDA DI CARICO E MISURA PIATTAFORMA DI MISURA

22 La soluzione proposta Piattaforma di misura

23 Implementazione software
Software sviluppato in ambiente Labview Gestione del flusso di informazioni Programmazione grafica Gestione diretta dell’hardware Standard VISA

24 Implementazione software

25 Implementazione software

26 Implementazione software

27 Implementazione software

28 Risultati e osservazioni
Progetto sperimentale: evoluzione continua dei dati e dei risultati ottenuti Misure raccolte talvolta inattese Test Measure Compare

29 Risultati e osservazioni
Le prime misure provengono dalle GU già smontate e disponibili in laboratorio Il test #3 è fallito!

30 Risultati e osservazioni
I grafici confermano che non si tratta di un errore di misura Corrente di mantenimento troppo elevata

31 Risultati e osservazioni
E se il problema fosse nei diodi di carico? Test: collegamento di un modulo GTO reale alla piattaforma di misura e alla Gate Unit Le misure sono effettuate a banco, con i componenti di potenza forzati al potenziale di massa elettrica

32 Risultati e osservazioni
Il test conferma la bontà dell’apparato Le misure effettuate sono attendibili

33 Risultati e osservazioni
Perché implementare la nuova procedura?

34 Risultati e osservazioni
Il costruttore delle unità fornisce il servizio di revisione al costo unitario di 1800 € La procedura diagnostica può essere eseguita manualmente in un tempo stimato di 40 minuti La stessa procedura eseguita automaticamente dalla postazione di diagnosi realizzata richiede un tempo inferiore ai 10 minuti Sommando i tempi di movimentazione e smontaggio delle unità in prova si ottengono i costi reali: Soluzione manuale  46,8 € Soluzione automatica  12 €

35 Risultati e osservazioni
Situazione attuale Con procedura di diagnosi Con procedura di diagnosi automatica Loco/anno revisionate 44 GU/anno smontate 264 GU/anno inviate 186 GU/anno controllate Costo verifiche € 1.800,00 € 46,80 € 12,00 Subtotale verifiche € ,00 € ,20 € 3.168,00 GU/anno guaste 55,8 79,2 Costo riparazione € 800,00 Subtotale guasti € ,00 € ,00 Totale primo anno € ,00 € ,20 Totale primo anno* € ,00 Totale a 10 anni € ,00 € ,00 € ,00 Qual è il costo di revisione per le GU?

36 Risultati e osservazioni
Portare in Officina l’attività di controllo e collaudo delle GU permetterebbe all’Azienda di risparmiare ~ € nel periodo considerato di 10 anni € L’automatizzazione della procedura diagnostica porterebbe a una ulteriore riduzione dei costi di collaudo di € €

37 Risultati e osservazioni
Il costo di allestimento della postazione diagnostica è ammortabile a partire dal terzo anno d’uso

38 Conclusioni Stato di salute della Gate Unit in prova immediatamente percepibile dall’operatore Elevata ripetibilità delle misure effettuate Metodo immune all’errore umano Vantaggio economico In futuro, implementazione di algoritmi per il riconoscimento dei pattern di guasto Evoluzione verso una diagnostica predittiva

39 Grazie per l’attenzione!