Desarrollo de sistemas ferroviarios bajo normas RAMS europeas● Ing. Martín Amado (UTN-FRBB)● Dr. Ing. José Brizuela (CNEA, CONICET)● Ing. Juan Manuel Cruz (UBA)● Aus. Hugo Ferrari (UNNE)● Ing. Sergio Gallina (UNCA)● Mg. Ing. María de los Angeles Gómez López (UNT)● Dr. Ing. Pablo Gomez (UBA)● Dr. Ing. Emanuel Irrazabal (UNNE)● Ing. Adrian Laiuppa (UTN-FRBB)● Dr. Ing. Ariel Lutenberg (UBA, CONICET)● Ing. Roque Ortega (UNNE)● Aus. Iván Sambrana (UNNE)
CONICET-GICSAFe: Grupo de Investigación en Calidad y Seguridad de las Aplicaciones Ferroviarias
● Ing. Martín Amado (UTN-FRBB)● Dr. Ing. José Brizuela (CNEA, CONICET)● Ing. Juan Manuel Cruz (UBA)● Aus. Hugo Ferrari (UNNE)● Ing. Sergio Gallina (UNCA)● Mg. Ing. María de los Angeles Gómez López (UNT)● Dr. Ing. Pablo Gomez (UBA)● Dr. Ing. Emanuel Irrazabal (UNNE)● Ing. Adrian Laiuppa (UTN-FRBB)● Dr. Ing. Ariel Lutenberg (UBA, CONICET, ACSE)● Aus. Iván Sambrana (UNNE)
CONICET-GICSAFe: Grupo de Investigación en Calidad y Seguridad de las Aplicaciones Ferroviarias
AGENDA
● Contexto y motivación● Normativa y metodología● Algunos ejemplos de aplicación:
○ Monitor de barreas automáticas○ Probador de relés ferroviarios
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Contexto y motivación
● Hay grandes licitaciones abiertas, ej. Res. 914-E/2017[1]:
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169 EMUs (8 coches c/u)
[1] https://www.boletinoficial.gob.ar/#!DetalleNorma/anexos/171366/20170927
Contexto y motivación
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● Esta compra de 169 EMU puede promover fuertemente el desarrollo de la industria ferroviaria nacional[1]:
● La compra es por casi U$S 3.000 millones.
● Y el 20% serán componentes nacionales (equivale a toda la exportación metalúrgica de un trimestre[1])
[1] https://www.boletinoficial.gob.ar/#!DetalleNorma/anexos/171366/20170927[2] ADIMRA - Boletín de Actividad Metalúrgica - Agosto 2017
Contexto y motivación
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● Cada EMU incluye estos componentes “mecánicos”:
SUSPENSIÓN RODAMIENTOS CAÑERÍAS
RUEDAS VENTANAS ACCIONAMIENTO FRENO
EJES PARABRISAS SISTEMA NEUMATICO
PASTILLAS DE FRENO ASIENTOS ESTRUCTURA EXTERIOR
DISCOS DE FRENO REVESTIM. INTERIOR ÓPTICA
CAJA DE TRANSMISIÓN PASAMANOS PISO
CENTRO DE BOGIE PUERTAS BASTIDOR
BASTIDOR REVESTIMIENTO FUELLES Y PASARELAS
PUNTA DE EJE DEPÓSITOS ACOPLE
Contexto y motivación
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● Y cada EMU lleva estos componentes “electrónicos”:
INFORM. AL PASAJERO GABINETES Y TABLEROS PANTÓGRAFO
BATERIA INDICADORES VISUALES SISTEMA CCTV
CONECTORES POT/COM CONTROL DE PUERTA REGISTRADOR EVENTOS
PUESTA A TIERRA SISTEMAS FORZADORES SISTEMAS CONDUCCIÓN
CABLES, ACCESORIOS INTERCAMBIAD. CALOR SISTEM. COMUNICACIÓN
TRANSFORMADOR ELECTRÓNIC. POTENCIA SEÑALAMIENTO ATS/ATP
SISTEMA GENERADOR ELECTRÓNICA CONTROL MOTORES (AC)
ILUMINACIÓN EXTERIOR COMPRESOR SCROLL CONVERTIDOR TRACCIÓN
ILUMINACIÓN INTERIOR CONTROL DE FRENO CONTROL DE TRACCIÓN
Contexto y motivación
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● Pero se pide el cumplimiento de normas y parámetros:
¿”Ciclo de Vida”?
¿”Control de las RAMS”?
¿”Requisitos definidos”?
¿”Demostración”?
¿”EN 50126”?
¿”Confiabilidad”? ¿“Seguridad”?
¿”Índice de confiabilidad”?
Contexto y motivación
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● Y también se habla de todo esto otro:¿”Ciclo de Vida”?
¿”Criterios y cálculos”?
¿”Reporte de fallas”? ¿”Ingeniero de fiabilidad”?
¿”Índices de fiabilidad”?
¿”Fiabilidad”? ¿“Disponibilidad”?
¿”Programa de fiabilidad”?
¿”Calificaciones”?
¿”Fundamentacíón EN 50126”?
¿”Requisitos”?
La norma EN 50126 y su familia
● La EN 50126 es una norma ferroviaria de la comunidad europea y es parte de una familia de normas:
○ 50121: Compatibilidad electromagnética○ 50122: Seguridad eléctrica○ 50123: Alimentación eléctrica y puesta a tierra○ 50124: Protección contra sobretensión○ 50125: Condiciones ambientales para el equipo○ 50126: Especificación y demostración de RAMS○ 50128: Software para control y protección del ferrocarril○ 50129: Sist. electrónicos de seguridad p/ la señalización
● Existen otras normas, como las estadounidenses FRA 49:236, AREMA, IEEE 730, 8XX, 1012, 10XX, 1483, 1558.
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Capacidad de reparar el
sistema en un cierto tiempo
● La EN 50126 busca asegurar el rendimiento RAMS:○ Reliability (Fiabilidad)○ Availability (Disponibilidad)○ Maintianability (Mantenibilidad)○ Safety (Seguridad)
● Seguridad y Disponibilidad suelen colisionar entre sí.● Fiabilidad y Mantenibilidad necesarias para Seg y Disp
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Fiabilidad Mantenibilidad SeguridadDisponibilidad
Proporcionar los servicioscuando sonrequeridos
Proporcionar los servicioscomo fueron
especificados
Funcionarsin fallos
catastróficos
Rendimiento RAMS en EN 50126
● La UNE EN 50126 está organizada así:INTRODUCCIÓN (1 pág)
○ 1. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN (1 pág)
○ 2. NORMAS PARA CONSULTA (1 pág)
○ 3. TÉRMINOS Y DEFINICIONES (3 págs)
○ 4. RAMS FERROVIARIA (11 págs)
○ 5. GESTIÓN DE LA RAMS FERROVIARIA (8 págs)
○ 6. CICLO DE VIDA RAMS (25 págs)
ANEXOS: A. LÍNEAS GENERALES DE LA ESPECIFICACIÓN RAMS - EJEMPLO B. PROGRAMA RAMS C. EJEMPLOS DE PARÁMETROS FERROVIARIOS D. EJEMPLOS DE PRINCIPIOS DE ACEPTACIÓN DE RIESGOS E. RESPONSABILIDADES DENTRO DEL PROCESO RAMS
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Contenido de la norma EN 50126
Detalla los “Requisitos” de cada “Fase” del “Ciclo de Vida”
Explica los “conceptos RAMS”
● El desafío es hacer un diseño confiable y seguro, pero sobre todo poder demostrar su rendimiento RAMS.
● Para alcanzar y demostrar altos indicadores RAMS se debe acotar la complejidad.
● La EN 50126 define el ciclo de vida como:“estructura para la planificación, la gestión, el control y la supervisión de todos los aspectos de un sistema, incluido la RAMS, para entregar el producto adecuado al precio correcto dentro del plazo acordado.”
Rendimiento RAMS y ciclo de vida
13ALCANCE TIEMPO
COSTO
PROYECTO
Verif.
Verif.
Ciclo de vida de la EN 50126
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1. Concepto
2. Definición del sistema y Condiciones de aplicación
3. Análisis de riesgos
4. Requisitos del Sistema
5. Distribución de los Requisitos
6. Diseño e implementación
7. Producción 8. Instalación
9. Validación del Sistema
10. Aceptación del Sistema
11. Operación y Mantenimiento
12. Supervisión de Ejecución
13. Modificación, Realimentación
14. Retirada del servicio y Eliminación
DiseñoInstalación
Verificación
Verif.
Verif.
Verif.
Verif.
Verif.
Verif.
Verif
Verif
15
Fase 1 Fase 2 Fase 3 ...Procedimientos de Soporte
Procedim. Generales
Ejemplo: Procedimientos EN 50126
Esta es nuestra implementación
16
Ejemplo: Procedimiento de Fase 1
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Al completar el Formulario
este se convierte en un Registro
que es la Evidencia de
Aplicación del PG Definición
Conceptual del Proyecto
¡¡¡Hay que completar
10 a 20 Formularios
para cada uno de los 31
Procedimientos Generales!!!
Ejemplo: Registro de Fase 1 (DCP)
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Ejemplo: Registro de Fase 3 (ARI)
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Software bajo la UNE-EN 50128
● Se piden ensayos de caja negra para la integración:
● SIL es “Safety Integrity Level” de la “función” (50129):
[1] Nota: “Prestaciones” es una traducción poco feliz de la palabra en el original “Performance”.[2] THR es Tolerable Hazard Rate
AR: Altamente Recomendo
R: Recomendado
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Software bajo la UNE-EN 50128
● Pero con eso no alcanza, además se requiere:○ Documentación Relativa al Ciclo de Vida (Tabla A.1)○ Especificación de Requisitos del Software (Tabla A.2)○ Definición de la Arquitectura del Software (Tabla A.3)○ Técnicas Específicas de Diseño e Implementación (Tabla A.4)○ Técnicas Específicas de Verificación y Ensayos (Tabla A.5)○ Ensayos de Software en Conjunto (Tabla A.7)○ Técnicas de Análisis del Software (Tabla A.8)
(Análisis Estático, Dinámico, Efectos de Errores, etc.)○ Garantía de Calidad del Software (Tabla A.9)
(Es Mandatorio ISO 9001, Sistema de Calidad, etc.)○ Análisis de la Mantenibilidad (Tabla A.10)○ Técnicas de Preparación de Datos (A.11)○ Normas de Codificación (Tabla A.12)○ ….○ Análisis de Cobertura de los Ensayos (Tabla A.21)
Realmente es tanto que desalienta
Gestión de Calidad: ISO 9001
● En la EN 50126 destaca en la pag. 7 que [1]:“El proceso definido por la presente norma europea parte de la base de que los organismos ferroviarios y la industria ferroviaria disponen de políticas de nivel empresarial que se ocupan de la Calidad, el Rendimiento y la Seguridad. El enfoque definido en esta norma es consistente con la aplicación de los requisitos de gestión de calidad contenidos en la serie ISO 9000 de Normas Internacionales.”
● Todo nuestro trabajo se adecua a la ISO 9001:2015.
21[1] Se señala que es en página 7 para reforzar que es una de las primeras cosas que establece
La piramide documental
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● Es una metodología de trabajo que permiteauditar la calidad de los proyectos.
→ Nivel 1
→ Nivel 2
→ Nivel 3
Esta es la Evidenciade aplicación de los Procedimientos
Esta es la Evidencia de que se crearon Procedimientos
Esta es la Evidenciade que hay Gestión de Calidad
→ N4
Manual de Calidad
Procedimientos Generales
Procedimientos Soporte
Procedimientos Específicos
Registros de Calidad
ISO 9001
EN 50126
● Hace dos años entramos en este tema por sugerencia del Gerente de Control Técnico Ferroviario de la CNRT.
● Él nos contó la necesidad e indicó las normas que se deben usar en los sistemas ferroviarios (Ej. EN 50126).
● Hace un año nos contactó la Subgerencia de Desarrollo y Normas Técnicas del operador estatal de pasajeros, Trenes Argentinos (SOFSE), la segunda mayor empresa pública con 23.000 empleados, y nos pidió lo siguiente...
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El inicio y las primeras soluciones
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Linea Sarmiento Línea Mitre Línea San Martín Línea Roca Línea Belgrano Sur
Red Ferroviaria SOFSE
5 Líneas Metropolitanas6.958 Kms. de red ferroviaria en todo el país
12 Provincias conectadas439 Estaciones
1.896 Servicios diarios341 millones Pasajeros 2016
(1) Monitor Barreras Automáticas
● Señales que mide y transmite el sistema:● Estado del brazo: Alto / Bajo / Roto● Ocupación de la vía: Normal / Tren averiado en vía● Alimentación del Paso a Nivel: Normal / Sin aliment. ● Estado campana y lámpara: Normal / Falla● Estado batería auxiliar: Normal / Falla● Puerta del abrigo: Cerrada / Abierta● Diagnóstico motor: Correcto / Falla
● Es un sistema no crítico:● Es ideal para empezar!
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26
(1) Monitor Barreras Automáticas
Centro de control
Abrigo del PaN
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Cumple la EN 50126:
(1) Monitor Barreras Automáticas
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Sonarcloud
Jenkins
(1) Monitor Barreras Automáticas
Cumple la EN 50128:Eclipse
Process Framework
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Los relés se usan desde
1940 y mantienen su
vigencia
(2) Probador de relés ferroviarios
[1] https://www.nytimes.com/2017/05/01/nyregion/new-york-subway-signals.html [2] http://www.sumidacrossing.org/Prototype/JapanSignaling/
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(2) Probador de relés ferroviarios
Los relés se usan desde
1940 y mantienen su
vigencia
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(2) Probador de relés ferroviarios
Los relés se usan desde
1940 y mantienen su
vigenciaPertenece a PaN de
línea Roca
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(2) Probador de relés ferroviarios
[1] https://www.nytimes.com/2017/05/01/nyregion/new-york-subway-signals.html [2] http://www.sumidacrossing.org/Prototype/JapanSignaling/
Los sistemas electrónicos tienen obvias
ventajas, pero también desventajas.
¿Cuáles?
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(2) Probador de relés ferroviarios
Relé Alstom¿cuantos U$S?
Relé Montero¿cuantos AR$?
Se requieren 10.000 relés!!!
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Esta es la finalidad central.
(2) Probador de relés ferroviarios
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Esta es nuestra
propuesta de diseño
(2) Probador de relés ferroviarios
Triple redundancia
de hardware y de registro SD
con la CIAA
Visualización y registro local y en la nube
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(2) Probador de relés ferroviarios
Diseño de circuito electrónico no programable con triple redundancia
Cristal32768 Hz
Divide por 16384
Reset 0 a 1 seg
Set 1 a 3 seg
Contador binario
Contador decadas
Reset en 3.0 seg
Control Rele
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(2) Probador de relés ferroviarios Diseño de Circuito Impreso bajo la norma IPC 7351: Generic Requirements for Surface Mount Land Pattern and Design Standard
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(2) Probador de relés ferroviarios
Interfaz de visualización de la información en tiempo real
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(2) Probador de relés ferroviarios
Diseño de software bajo norma EN 50128 (mejora indicadores RAMS)
Conclusiones
● El desarrollo ferroviario en Argentina es muy viable, innovador y tiene triple impacto:○ Económico (genera trabajo y reduce importaciones)○ Ambiental (ferrocarril contamina menos que automovil)
○ Social (mejora la seguridad vial y la calidad de transporte)
● La metolodogía adoptada tiene enorme valor: ○ El trabajo se realiza en forma sistemática○ Permite la auditoria y la certificación○ Reduce la probabilidad de fallas○ Facilita el reuso de la ingeniería
● alutenberg@gmail y https://goo.gl/6Av1c4
40Gracias!
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