El CTM inteligente e inalámbrico permite a los trenes monitorizar el estado de las vías

Las operadoras ferroviarias afrontan un reto constante: ¿cómo supervisar miles de kilómetros de vías con regularidad y fiabilidad sin restar capacidad operativa al tráfico regular? La respuesta podría estar ya circulando por la red.

El CTM da el salto al entorno inalámbrico: mayor facilidad de montaje, homologación y escalabilidad
Con el CTM inteligente, los trenes en servicio comercial se convierten en plataformas de auscultación de infraestructura de alta precisión. A medida que realizan sus trayectos habituales, recopilan de manera ininterrumpida información sobre la geometría y el estado de la vía, sentando las bases analíticas para el mantenimiento predictivo sin necesidad de organizar pasadas de auscultación dedicadas.

DB Systemtechnik (DBST) y ASC Sensors han dado un salto cualitativo en este enfoque. A partir de los sensores inerciales de alta precisión de ASC, su plataforma de sensores inteligentes inalámbricos desarrollada conjuntamente busca hacer que el CTM sea sustancialmente más fácil de instalar, certificar y escalar, abriendo esta tecnología a un mayor número de trenes, líneas y administradores de infraestructuras.

¿Sigue midiendo averías o se anticipa ya para prevenirlas?
El CTM es un concepto contrastado. Desde 2018, la tecnología de sensores de ASC viene utilizándose en DBST, incluso en trenes de alta velocidad en servicio comercial a 300 km/h o más. Tras más de tres millones de kilómetros recorridos por algunos trenes CTM, los sensores de ASC continúan funcionando a la perfección. Es esta precisión técnica, su gran fiabilidad y el conocimiento técnico de ambos socios lo que ahora se pone a disposición del sector ferroviario internacional.

Acelerómetros capacitivos robustos y giroscopios instalados junto a la interfaz rueda-carril registran de forma continua los parámetros críticos de la geometría de la vía con el tren en marcha. La nivelación longitudinal, por ejemplo –responsable de entre el 70 y el 80 % de los defectos de vía–, puede medirse cada dos centímetros con independencia de la velocidad de marcha. Conforme a la norma EN 13848, la incertidumbre acumulada a lo largo de toda la cadena de medida debe ser inferior a 0,5 milímetros. Alcanzar semejante exactitud exige una frecuencia de muestreo de al menos 1 kHz (1.000 registros por segundo).

No obstante, la nueva solución va más allá de la mera adquisición de datos.

ASC Sensors y DBST han desarrollado una plataforma integrada de sensórica inteligente: compactas «Satellite Boxes» colocadas en el vehículo se comunican de forma inalámbrica, mientras una unidad de cálculo procesa y sincroniza la información de las mediciones. El GPS aporta la posición geográfica, el Bluetooth conecta los diferentes nodos de medida distribuidos y un módulo LTE traslada los registros a un centro de proceso de datos mediante la nube. Estos componentes conforman una arquitectura de medición autónoma distribuida por el tren, libre de las limitaciones, dificultades y elevados costes propios de las soluciones cableadas.

¿Cómo funciona el CTM inteligente e inalámbrico?
La plataforma de sensórica inteligente de DBST/ASC se compone esencialmente de dos elementos clave: Satellite Boxes con acelerómetros capacitivos ASC montadas en las tapas de las cajas de grasa, y una Computing Box dotada de acelerómetros y giroscopios ASC de alta precisión para medir la velocidad angular. Ambos tipos de sensor determinan la nivelación longitudinal y otros parámetros de geometría de vía. Tanto las Satellite como las Computing Boxes cuentan con una etapa frontal analógica y un microcontrolador ASC para el tratamiento local de las señales.

Módulos de batería de alto rendimiento garantizan un suministro eléctrico fiable. Cada caja de sensores integra módulos y antenas GPS que aseguran una geolocalización exacta y la sincronización continua de las lecturas para garantizar la consistencia, exactitud e integridad de los datos recogidos. La comunicación entre los dispositivos se lleva a cabo mediante Bluetooth Low Energy. Las Satellite Boxes operan como «esclavas» y envían los datos a la Computing Box gestionada por DBST («maestra»), donde se calculan los parámetros geométricos: nivelación longitudinal deducida de aceleraciones y velocidad, alabeo y dinámica del vehículo.

La plataforma incorpora asimismo un módulo LTE de bajo consumo para transferir la información a la nube. No se necesitan antenas adicionales en el techo del tren, unidades centrales en el interior de la caja ni ningún tipo de cableado intermedio. El sistema es, por tanto, completamente inalámbrico, inteligente y escalable.

La tecnología inalámbrica transforma el modelo de negocio
La comunicación inalámbrica supone el punto de inflexión decisivo para implantar el CTM en serie. Las instalaciones cableadas convencionales demandan un considerable esfuerzo de ingeniería e integración en el material rodante, generando altos costes por adaptaciones específicas y homologaciones. El objetivo de la nueva arquitectura radica en recortar drásticamente la complejidad y el gasto en hardware, ingeniería y certificación.

Entre las ventajas clave para los operadores destacan:

El tren ausculta la vía: monitorización automatizada y continua sin interferencias operativas

Sin comunicación inalámbrica, extender el CTM a flotas extensas requeriría un cableado complejo, modificaciones estructurales y largos procesos de homologación. La plataforma inteligente se ha diseñado para derribar esas barreras, manteniendo el rendimiento y la fiabilidad de los sensores inerciales que sustentan el CTM.

Inalámbrico. Inteligente. Escalable.
El CTM inteligente transforma los trenes de servicio diario en una valiosa fuente de información para la infraestructura. Facilita la detección temprana de irregularidades, una planificación del mantenimiento más ágil y certera, y un aumento de la disponibilidad de la red, reduciendo sustancialmente los gastos de reparación, inspecciones extraordinarias y los perjuicios en la reputación del servicio.

Edición a cargo de Romila DSilva, Editora de Induportals.