COGI: Controllo Ottico Giunto Isolante

L’applicazione COGI aggiunge a NeuRAIL la capacità di monitorare in continuo e in tempo reale lo spostamento relativo longitudinale delle due rotaie giuntate con l’obiettivo primario di individuare per tempo un danneggiamento incipiente o totale del giunto isolante incollato. In pratica permette di misurare da remoto, con continuità, in tempo reale e con scale di risoluzione micrometriche le deformazioni che, nel tempo, interessano le Giunzioni Isolanti Incollate - in particolare l'ovalizzazione dei fori delle ganasce prodotta dall’azione ciclica dei carichi dinamici e delle escursioni termiche e il conseguente scollamento dei giunti - consentendo così di individuare ed intervenire con tempestività in presenza di anomale deformazioni e disallineamenti che sono spesso causa di incidenti ferroviari. 

La misura continua e ad alta frequenza consente di effettuare analisi predittive fondate su:

• il conteggio del numero di assili in transito durante la vita del giunto
• i dati desunti dal monitoraggio continuo ambientale
• i parametri statistici necessari all’implementazione dei modelli disponibili

Approfondimenti: Come funziona Cogi

COGI è un dispositivo ottico passivo che non necessita di alimentazione e che, dotato di sistemi di ancoraggio magnetico, può essere applicato rapidamente a qualsiasi tipo di rotaia. Tramite due connettori plug and play è collegato ad un framework diagnostico sviluppato ad hoc che, da server remoto o in cloud, permette di monitorare con continuità l’apertura della giunzione, ad una frequenza dell’ordine dei kHz e con una risoluzione dell’ordine dei micron. In questo modo COGI permette di identificare non solo lo scollamento in senso classico, ma tutti i movimenti e i micromovimenti dei giunti isolanti.

Anima del COGI, la sua parte sensibile, è costituita da un filamento di fibra ottica dotato di un reticolo di Bragg appositamente preparato da Diamond SA che provvede a trasformare il filamento di fibra in un trasduttore opto-meccanico di precisione. La stessa azienda provvede a realizzare, oltre al sensore, i cavi di raccordo utilizzando connettori a bassa perdita progettati per resistere ad ambienti ostili e mantenere un elevato livello di protezione. La deformazione meccanica longitudinale di trazione/compressione cui è sottoposta la fibra ottica  induce una variazione geometrica del reticolo che, a sua volta, provoca una variazione nella lunghezza d’onda della luce riflessa. In questo modo il software di diagnostica può ricavare in modo accurato e ripetibile la deformazione subita dalla fibra, confrontarla con le variazioni normalmente indotte dalla variazione della temperatura, e appurare quando si superi un livello standard di normalità”.

le fasi di validazione sul campo

Progettato secondo specifiche tecniche e funzionali di RFI, testato e certificato in Laboratorio COGI è stato verificato e validato sul campo per mesi da Enti di certificazione accreditati.

In particolare Ferrovie Emilia Romagna ha promosso l’installazione di COGI e l’esecuzione di prove di validazione sul campo presso gli impianti ferroviari della stazione di Crespellano, sulla linea Casalecchio-Vignola (km 12+579) dove sono state individuate sette Giunzioni Incollate Isolanti monitorate con COGI. Per tre mesi  un software sviluppato appositamente ha raccolto i dati trasmessi dal COGI mentre, parallelamente, è proseguita la periodica attività di ispezione visiva condotta da personale FER. Per la sperimentazione è stato scelto uno strumento con frequenza di campionamento di 1 kHz ed una risoluzione in lunghezza d’onda pari a 8 pm, corrispondenti ad una risoluzione minima spaziale di circa 10 micron.

Due particolari stress-test sono stati contestualmente effettuati per testare la compatibilità e le modalità di reazione e, per così dire, di “discernimento” di COGI al passaggio non solo dei treni ma, anche, di mezzi ferroviari deputati alla manutenzione dei binari e della massicciata: anche in questo caso il sensore COGI ha continuato a leggere la deformazione della giunzione durante e dopo le operazioni di rincalzatura senza subire danni, interruzioni o spostamenti tali da superare le soglie di allarme.