La UVigo avanza en el diseño de un sistema automático para inspeccionar vías de tren

El ojo del operario más experto puede fallar tras explorar con detalle una vía de tren a lo largo de varios kilómetros. La Universidad de Vigo y Copasa llevan casi dos años trabajando en un sistema automático de inspección basado en sistemas ópticos de última generación y algoritmos que hagan posible la detección automática de fallos en la estructura de las líneas férreas. El objetivo del proyecto RIIM (Raylway Inspection and Information Model), financiado por el Ministerio de Ciencia y la UE con fondos Next Generation, es diseñar un prototipo que, embarcado en una locomotora ligera, facilite las labores de mantenimiento e incremente la seguridad.

La iniciativa está liderada por el investigador de la Escuela de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio Higinio González y se centra en la inspección de tres elementos: las traviesas, las grapas y pernos de sujeción y el balasto (el lecho de granito sobre el que se apoya toda la estructura). Y, respecto a estos dos últimos, los expertos de la UVigo acaban de publicar dos artículos para dar a conocer algunos de sus primeros y prometedores resultados.

Los prototipos se testaron en la vía férrea de ensayo habilitada por Copasa en el campus ourensano. “Hicimos las pruebas a una baja velocidad pero de momento los resultados son buenos. La idea es escalar el sistema, mejorar los sensores y que todo funcione a una velocidad mayor. Es uno de los retos que todavía están pendientes”, explica Enrique Aldao, miembro del equipo de trabajo y coautor, junto con Higinio González y otros investigadores de la Escuela de Aeronáutica y del Cintecx, en ambos artículos.

En el caso de la inspección de grapas y pernos, los investigadores utilizaron sensores LiDAR –tecnología que permite la medición y detección de objetos a través del láser– y cámaras. “Estos elementos son los que sujetan el raíl contra las traviesas y si se aflojan o se desenganchan éste puede quedar suelto, lo que resulta peligroso. El objetivo del estudio era procesar las imágenes obtenidas con algoritmos y redes neuronales para detectar si están bien colocados o incluso si falta alguno”, detalla Aldao sobre el trabajo que recoge la revista Construction and Building Materials.

Para la inspección del balasto, los investigadores utilizaron un escáner 3D LiDAR que permite la obtención de modelos de su geometría. “Es la base sobre la que se apoya toda la infraestructura y evitan que el raíl se caiga. Todo el conjunto pesa toneladas y esto es lo que hace que no se mueva al paso de un tren. Pero una actividad elevada, sobre todo, en el caso de alta velocidad, puede hacer que el balasto se deforme y hay que vigilarlo periódicamente para comprobar su estado. Este sistema nos permite detectar si hay alguna zona de hundimiento o de pérdida de material”, destaca.

Los resultados se publican en la revista Infrastructures y la metodología a seguir es la misma que con el resto de elementos de la vía férrea. Las imágenes y modelos obtenidos in situ por los sensores y cámaras se envían al ordenador y, a través de diferentes algoritmos de procesado, el sistema detecta “zonas problemáticas para la seguridad” y además las localiza en un mapa georreferenciable. De esta forma, los responsables de mantenimiento pueden indicar al operario a qué kilómetro concreto debe dirigirse porque hay una traviesa rota o con fisuras, un agujero en el basto o se ha extraviado un perno.

“Tener a trabajadores inspeccionando las vías visualmente todo el tiempo es muy caro y lento. El objetivo de RIIM es avanzar hacia un sistema de inspección que montado en una locomotora de pequeño tamaño recorra toda la infraestructura extrayendo los datos. Y que una vez pasados al ordenador se detecten la anomalías de forma automática”, apunta Enrique Aldao.

Además de ganar tiempo y ahorrar costes, el proyecto contribuirá a incrementar la seguridad: “Actualmente, depende del criterio del operario, que siempre puede ser un poco subjetivo, o también puede pasar que no se dé cuenta de algo durante la inspección por la fatiga o que el problema no sea detectable a simple vista”.

Financiación de 510.000 euros

El proyecto RIIM, con una financiación de 510.000 euros hasta 2024, supone la primera colaboración de este grupo de investigadores de la UVigo con la constructora Copasa, que ha participado en grandes obras ferroviarias como el AVE entre La Meca y Medina, en pleno desierto saudita.

Además de realizar pruebas en su laboratorio ferroviario del campus de Ourense también pudieron probar los prototipos en las vías de mantenimiento de Copasa en O Irixo a finales de año pasado.

El equipo de expertos de la institución académica lo completan Humberto Michinel, director de la Escuela de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio, junto con los profesores e investigadores José Ramón Salgueiro, Ángel Paredes, Daniele Tomassini, Iván Area, Ricardo Bendaña y Luis Miguel González.

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