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Bombardier Ottiene 8 Volte Più Rapidamente la Validazione delle Corse di Prova e di Sicurezza con nCode GlyphWorks

Bombardier Transportation è una delle aziende leader al mondo nella produzione di attrezzature ferroviarie e servizi alle industrie. La fabbrica della società nel Derby costruisce veicoli ferroviari  passeggeri per il mercato UK. Gli impianti di sperimentazione della società nel Derby forniscono servizi di prova indipendenti ai possessori ed operatori di veicoli ferroviari nel Regno Unito, in Europa ed in tutto il mondo. I carri merce europei richiedono l'effettuazione di un certo numero di viaggi di prova e la soddisfazione di norme sulla sicurezza quali la European Standard BS EN 14363. In passato, occorrevano circa 160 ore di analisi dei dati per verificarne la conformità alle norme sulla sicurezza. Il tipico flusso di analisi dei dati consiste nel filtraggio dei dati, esecuzione dell'analisi in frequenza, dell'analisi statistica e generazione dei rapporti.

Ora la Bombardier Transportation usa il software di analisi dei dati di prova nCode GlyphWorks per automatizzare questo processo, riducendo il tempo necessario ad analizzare i dati di prova da 160 ore a circa 20 ore. Oltre al risparmio di tempo, il processo automatizzato garantisce un livello di sicurezza molto alto che le procedure richieste per validare la conformità con le norme siano state seguite come da specifica. “Abbiamo sostanzialmente il tempo necessario ad analizzare i dati non solo per questo cliente, ma per tutti i futuri clienti che necessitino della validazione alla norma BS EN 14363,” ha dichiarato Wendy Smith, Test Engineer della Bombardier Transportation.

Importanza delle prove fisiche

Estremità del carrello No.1 che mostra alcuni degli strumenti impiegati (acceleromettri, trasduttori di spostamento ed un inclinometro).
L'Impianto di Prova della Bombardier di Derby esegue una prova di oscillazione veicolo su un treno Electrostar®. La prova di oscillazione convalida i calcoli del modello al computer per il movimento dinamico del veicolo sul binario in curva.

Le prove giocano un ruolo importante nella progettazione, sviluppo e fabbricazione dei prodotti della Bombardier Transportation. Le prove vengono effettuate durante il processo di sviluppo, nella validazione dei veicoli di prima produzione, quale parte del processo di garanzia della qualità dopo l'entrata in produzione del veicolo e quando i veicoli vengono modificati per i nuovi mercati. Nell'impianto di prova di Derby sono effettuate le prove statiche e dinamiche su tutti i tipi di veicoli ferroviari acquisendo: sollecitazioni, accelerazioni, pressioni, coppie, spostamenti, temperature, correnti elettriche ed altre grandezze da una varietà di sensori.

I dati di prova vengono utilizzati in molti settori differenti, ma uno dei più importanti è il processo di viaggio di prova e certificazione della sicurezza richiesto dalle autorità di regolamentazione di tutto il mondo. Un buon esempio è la BS EN 14363 Railway Applications – Prove per l'accettazione delle caratteristiche di marcia dei veicoli ferroviari – Prove per il comportamento in marcia e prove stazionarie che regolano le verifiche di accettazione delle carrozze nella maggioranza dei paesi dell'Unione Europea. Gli altri paesi, compresi gli Stati Uniti ed il Regno Unito, usano metodi analoghi ma diversi per le prove di accettazione. I produttori di veicoli ferroviari che costruiscono i propri prodotti per uso globale, devono implementare le procedure di prova ed i metodi di analisi dati che soddisfino le diverse normative in vigore in ogni paese che utilizzi i loro prodotti.

La norma richiede cinque processi di analisi

Flusso ('flow') GlyphWorks che la Bombardier usa per analizzare le caratteristiche della corsa e l'instabilità specifiche delle sezioni rettilinee del binario.

La norma BS EN 14363 richiede che i carri siano provati sia su binari rettilinei che in curva ed a diverse velocità. Tipicamente vengono acquisite le storie temporali di circa 16 canali, costituiti principalmente dai dati di accelerazione nel senso trasversale e verticale del corpo e del carrello del veicolo. La norma impone che i dati acquisiti in rettilineo ed in curva e quelli acquisiti sul corpo e sul carrello del veicolo siano elaborati diversamente. Ciò significa che queste differenti serie di dati richiedano differenti processi chiamati ‘flows’ (flussi) in GlyphWorks. La valutazione generale della corsa si basa sui canali trasversali del corpo del veicolo, mentre la valutazione di sicurezza della corsa si basa sia sui canali di dati verticali e traversali che su entrambi i corpi del carrello e del veicolo. In totale ci sono cinque differenti flussi di analisi per:

  • instabilità della corsa con binari rettilinei e curvilinei; 
  • sicurezza della corsa con binari rettilinei e curvilinei; 
  • quasi-statici, che richiedono solo un flusso per binario curvilineo.

Il primo passo è quello di estrarre le storie temporali dai dati di prova consistenti da 100 metri di dati delle sezioni curve e da 250 metri delle sezioni dritte. Complessivamente vengono selezionati 14 chilometri di dati di prova, incluse 40 sezioni rettilinee e 40 sezioni curvilinee, con ognuna delle storie temporali passante attraverso un filtro passa-basso. Come esempio della differenza fra i flussi, i canali acquisiti sul carrello sono elaborati con un filtro passa-basso particolare, mentre i canali del corpo del veicolo attraversano un filtro diverso, così come definito dalla norma.

L'analisi manuale dei dati richiedeva molto tempo

Carro merci sotto esame della Irish Rail nella stazione di Dromod, Repubblica d'Irlanda, durante le corse di prova.

Il passo successivo è la rimozione dalla storia temporale dei valori estremi alti e bassi situati al di fuori del campo di più o meno tre deviazioni standard dalla media (dal valore percentile dello 0,15 % al valore percentile del 99,85 %). Poi viene l'analisi di frequenza cumulativa che determina quante volte ogni valore di accelerazione si verifica ad ogni frequenza. Viene poi effettuata un'ulteriore analisi statistica in Microsoft Excel dei dati elaborati statisticamente, per determinare i minimi e massimi assoluti, la media e la deviazione standard di ogni storia temporale. Questi valori vengono poi confrontati con quelli della norma BS EN 14363 per determinare se il carro è conforme o non conforme alla normativa.

Una volta era necessaria una gran quantità di tempo per analizzare le 80 diverse storie temporali come richiesto dai cinque differenti processi. Servivano circa 2 ore per elaborare ogni storia temporale utilizzando il software nCode sostituito, l'nSoftE ed il Microsoft Excel per totali circa 160 ore, o quattro settimane. Ciò non comprende il tempo richiesto per selezionare le specifiche storie temporali riguardanti i binari curvi e dritti, poiché esse vengono individuate manualmente. Era richiesta la verifica dei dati ad ogni fase del processo manuale per garantire la qualità dei dati risultanti rispetto allo standard desiderato.

La Bombardier Transportation si è aggiornata al software GlyphWorks come piattaforma per automatizzare l'analisi dei dati di prova, grazie al suo approccio visuale alla struttura logica dei flussi che elimina la necessità di scrivere del codice o di apprendere un linguaggio di programmazione. “La facilità d'uso degl strumenti scripting di GlyphWorks lo rendono molto pratico per automatizzare pressoché qualsiasi flusso di analisi dei dati di prova,” dice Eddie Walker, Test Engineer della Bombardier Transportation.

“Un altro dei principali vantaggi è che GlyphWorks fornisce una gamma completa di strumenti per gestire più formati di file di dati, eliminando la necessità di convertire i dati da un formato all'altro usando diversi programmi. Questo approccio accelera notevolmente il processo di analisi dei dati e garantisce che ogni passo sia eseguito con stretta osservanza della norma appropriata.”

“I flussi si possono facilmente preparare per le differenti normative, rendendo agevole la convalidazione ad ogni norma. I processi creati in GlyphWorks possono essere bloccati e distribuiti, migliorando la coerenza la velocità dell'analisi.” continua Eddie Walker.

Automazione dell'analisi dei dati di prova

'Flusso' GlyphWorks usato dalla Bombardier per analizzare la sicurezza e le caratteristiche della corsa specifiche per sezioni di binari rettilinei.

Smith e Walker della Bombardier usarono il glifo scripting per creare i cinque flussi necessari per convalidare la conformità alla BS EN 14363, in risposta alla necessità di provare un carro merci modificato dalla Irish Rail (Ferrovie Irlandesi). Per realizzare e verificare ogni flusso occorsero circa quattro ore, semplicemente trascinando e rilasciando i blocchi strutturali di analisi in GlyphWorks. Venivano scelte le storie temporali e, col semplice click su un solo bottone veniva eseguito automaticamente ogni flusso, compreso il filtraggio e l'analisi cumulativa di frequenza. I risultati statistici erano poi trasferiti nel foglio di calcolo Microsoft Excel automatizzato per ulteriori analisi statistiche e la creazione dei rapporti. “Realisticamente, considerano la scala e la quantità dei dati di analisi richiesti da questo progetto, sarebbe stato impossibile completarlo per tempo e restare nel budget stabilito, utilizzando i metodi manuali per l'analisi dei dati di prova,” afferma Smith.

“Automatizzando il processo di analisi dei dati di prova siamo stati in grado non solo di soddisfare le richieste del cliente, ma ora siamo preparati a gestire qualsiasi cliente che necessiti di soddisfare la norma BS EN 14363,” dice Smith.

“Abbiamo fiducia nella nostra capacità di sviluppare gli script per soddisfare tutte le altre norme che possano essere richieste dai nostri clienti in tutto il mondo. La possibilità di automatizzare la maggioranza dei processi di analisi dei dati di prova usando GlyphWorks, per numerosi e diversi tipi di analisi, rende libero il nostro team di ingegneri sperimentatori per altri compiti più produttivi ed aiuta a ridurre i costi di sviluppo di nuovi veicoli ferroviari, oltre a qualificare i veicoli già esistenti per i nuovi mercati”.

La Bombardier Transportation

La Bombardier Transportation offre uno dei portafogli più completi di veicoli ferroviari al mondo, costruendo carrozze passeggeri, locomotive, carrelli, motrici e sistemi di controllo. I carrelli sono la interfaccia fra il corpo del veicolo e le rotaie.  A livello globale sono in funzione oltre 100.000 veicoli ferroviari Bombardier. I treni metropolitani Bombardier forniscono un affidabile servizio passeggeri in più di 40 città in tutto il mondo. La Bombardier è un fornitore mondiale di apparecchiature e servizi ferroviari in 7 degli 11 segmenti di prodotto in cui opera. Essa ha partecipato alla realizzazione di quasi tutti i treni ad alta velocità operanti oggi in Europa. Ad esempio, il treno unità multipla Regina della Bombardier ha stabilito il nuovo record di velocità in Svezia con 295 chilometri all'ora.  www.bombardier.com

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