Fault diagnosis of the running gear in high speed railway vehicles

La crescente velocita delle reti ferroviarie va di pari passo con la richiesta di affidabilita e sicurezza della componentistica dei veicoli ferroviari, con l'obiettivo di mantenere bassi i costi del loro ciclo vitale. Per ottenere questi risultati, devono essere utilizzate tecniche moderne di monitoraggio della condizione dei componenti, per passare dalla manutenzione di tipo tradizionale alla Condition Based Manteinance (CBM). Nel presente lavoro sono esposti due approcci al monitoraggio della condizione, entrambi per la dinamica laterale del carrello ferroviario. Il primo metodo e sull'analisi dei dati, e analizza l'accelerazione laterale del carrello per rilevare una possibile instabilita di marcia e la relativa condizione dei componenti interessati. Per questa analisi gli esponenziali caratterizzanti il segnale, sono identificati applicando la Random Decrement Technique (RDT) e successivamente il metodo di Prony all'accelerazione laterale del carrello. Gli esponenziali sono caratterizzati da frequenze e margini di stabilita, che sono dati come input ad un algoritmo di classificazione dei guasti per distinguere la condizione dello smorzatore anti-serpeggio e del profilo ruota-rotaia. Il secondo metodo e basato sul ed identifica direttamente il valore di alcuni parametri fondamentali per la dinamica laterale e di serpeggio del carrello. Il metodo e diviso in passi consecutivi, basati sul filtro di Kalman, Lineare ed Esteso, costruiti su un modello planare semplificato del carrello, ed ha come ingresso le accelerazioni del carrello e degli assili. In una prima fase del metodo l'irregolarita laterale di binario che agisce sugli assili viene stimata ed utilizzata nella fase successiva, in cui, per mezzo di un filtro di Klaman esteso, si prova ad identificare il valore dei parametri dello smorzatore laterale, di quello anti-serpeggio e della conicita ruota-rotaia. Nel lavoro viene anche presentata l'implementazione dei metodi in un prototipo di sistema di monitoraggio della condizione, installato su un treno ad alta velocita di classe ETR 500. Vengono infine presentati i risultati di esperimenti numerici e dei test sul treno ad alta velocita, per mostrare le capacita e possibilita dei due metodi.