Miglioramento dei requisiti RAM dei sistemi di manovra oleodinamica

Analisi e intervento sulle linee AV/AC

  • Marzo 10, 2017
  • 1297 views
  • Figura 1 – SO su deviatoio con tangente 0,022
    Figura 1 – SO su deviatoio con tangente 0,022
  • Figura 2 – Scomposizione Sistema Oleodinamico in Assiemi
    Figura 2 – Scomposizione Sistema Oleodinamico in Assiemi
  • Figura 3 - Associazione Sottoassieme – Entità - Modi di Guasto- Cause di Guasto
    Figura 3 - Associazione Sottoassieme – Entità - Modi di Guasto- Cause di Guasto
  • Figura 4 – Manovra Oleodinamica in Traversa in esercizio sulla linea AV Roma-Napoli
    Figura 4 – Manovra Oleodinamica in Traversa in esercizio sulla linea AV Roma-Napoli

Introduzione sui sistemi oleodinamici

Il Sistema di manovra Oleodinamico (SO) è stato adottato dalle ferrovie italiane per svolgere funzioni di manovra, assicurazione e controllo dei deviatoi a bassa tangente percorsi in corretto tracciato con velocità fino a 300 km/h.

Per la realizzazione delle funzionalità sopra definite sono impiegati sistemi oleodinamici caratterizzati da configurazioni differenti in termini di tipologia e numero di apparati coinvolti, definite sulla base della tipologia di deviatoio da movimentare identificata dal relativo “valore di tangente” (0.022, 0.040 e 0.074).

In figura 1 è mostrata l’architettura del sistema oleodinamico denominato SO5 con tangente 0,022.

Le funzioni realizzate dal sistema di manovra oleodinamica sono le seguenti: i) movimentare le parti mobili del deviatoio (telaio degli aghi e il cuore a punta mobile) dalla posizione normale alla posizione rovescia e viceversa; ii) realizzare la fermascambiatura delle parti mobili del deviatoio nella posizione di fine manovra; iii) rilevare la posizione delle parti mobili del deviatoio e l’avvenuta fermascambiatura. Per questo, il SO è al momento il dispositivo più versatile da impiegare nell’azionamento dei deviatoi. Attualmente tale tipologia di sistema risulta installato sulla rete ferroviaria italiana su circa 575 scambi.

Lo scopo di questo articolo è analizzare l’affidabilità dei sistemi oleodinamici (SO) attraverso lo studio dei parametri RAM Reliability (affidabilità), Availability (disponibilità) e Maintainability (manutenibilità) per valutarne punti critici e ove possibile apportare un miglioramento mediante proposte di sviluppo e ottimizzazione dei processi manutentivi.

Introduzione alla FMECA

La tecnica utilizzata per svolgere tale attività è stata la FMECA (Failure Mode, Effects and Criticality Analysis) ovvero l’analisi dei modi di guasto, degli effetti e delle criticità, che permette di individuare in modo puntuale le parti del sistema che sono più deboli dal punto di vista affidabilistico e di comprenderne la natura e l’entità degli effetti associati al malfunzionamento di tali parti, anche a livello di processo all’interno del quale è inserito. Una FMECA consente, inoltre, di stabilire una priorità o meglio una gerarchia negli interventi di manutenzione, essendo finalizzata ad un incremento della disponibilità del bene.

La metodologia utilizzata in questo lavoro è una procedura di analisi basata su tre fasi. La prima fase è la “scomposizione dell’entità/impianto” in sottogruppi a complessità decrescente fino a raggiungere il livello di dettaglio desiderato: si ottiene così uno schema gerarchico derivante dalla scomposizione. La seconda fase è “l’individuazione dei modi, cause ed effetti di guasto”, in modo da analizzare l’affidabilità di ogni livello e avere un quadro completo di come si possono generare i guasti. La terza fase è quella dell’ “analisi di criticità e individuazione dei componenti critici”. Iniziamo, ora, a descrivere nel dettaglio come sono state affrontate queste fasi per quanto riguarda il nostro sistema.

Scomposizione, modi e cause di guasto

La logica di scomposizione può essere di tipo fisico/strutturale o funzionale, ma è accettabile anche una combinazione dei due criteri, come avvenuto in questo caso. Il sistema scomposto è quindi lo schema gerarchico, con sottosistemi a tre livelli (figura 2).

Un importante dato di input per lo studio è quello relativo agli Avvisi di Avaria, che rappresentano la storia del funzionamento dell’apparecchiatura, con le relative modalità di guasto avvenute nell’arco temporale di osservazione, che per il nostro progetto è stato di tre anni, da ottobre 2012 ad ottobre 2015.

Estraendo i records dal database del sistema informativo di Rete Ferroviaria Italiana Spa “In.Rete.2000”, dopo un rapido Data Cleaning, si sono potute analizzare e catalogare le modalità di guasto e circoscrivere lo studio. Infatti, i dati sono stati ripuliti dagli elementi che non rientravano nell’interesse dello studio o che presentavano delle incoerenze che potevano alterare lo studio. Successivamente sono stati associati ad ogni sottoassieme i relativi modi di guasto e cause di guasto più probabili.

L’analisi FMECA ha come riferimento le seguenti definizioni:

  • Modo di guasto è la manifestazione - come evidenza del fenomeno - del guasto dell’entità.
  • Causa di guasto è la circostanza che porta al guasto (guasto per difetti di progetto, fabbricazione, installazione, uso (improprio), errata manovra, manutenzione);
  • Effetto del guasto è la conseguenza dell’accadimento di un modo di guasto.

Si è, quindi, cercato di standardizzare la descrizione delle cause riguardanti le entità in studio per evitare le ambiguità nelle descrizioni. In figura 3 viene riportata, a titolo esemplificativo, un estratto dell’associazione Sottoassieme – Entità - Modi di Guasto - Cause di Guasto adottata.

Il lavoro fin qui svolto rappresenta la base di partenza per l’analisi di criticità e individuazione dei componenti critici.

Analisi di criticità e azioni correttive

La tecnica FMECA si fonda una classificazione dei modi di guasto in base a tre indici:

  • Severity (S) = indice di gravità del modo di guasto;
  • Occurrence (O) = indice di frequenza del modo di guasto;
  • Detectability (D) = indice di rilevabilità del modo di guasto.

Per la valutazione della Severity, si è deciso di elaborare un indice combinato definito dalla formula seguente:

Severity = MTOD × MTTR×MTAR

dove:

  • MTOD (Mean Time Of Delay) = Tempo medio di ritardo treno;
  • MTTR (Mean Time To Restoration) = Tempo medio di ripristino*;
  • MTAR (Mean Time Active Restoration) = Tempo medio attivo di riparazione.

*contiene al suo interno ulteriori tempi rispetto al MTAR come per esempio il tempo logistico e tempo diagnostico

L’indice Occurence è stato ricavato attraverso una analisi degli avvisi di avaria, andando a valutare il numero di volte che tale modo di guasto è avvenuto nell’arco di tempo di osservazione (frequenza remota, occasionale, ragionevolmente probabile, molto frequente).

L’indice Detectability è stato attribuito direttamente in base alla metodologia di rilevazione del guasto (fuori controllo elettrico o rilevazione visiva).

Si calcola successivamente il Risk Priority Number (RPN), ottenuto dal prodotto dei tre indici:

RPN=Severity × Occurence×Detectability

Tutto ciò serve per poter associare ad ogni guasto una valutazione di criticità che porta ad un ordine di priorità per cercare dei rimedi ai modi di guasto.

A valle dell’analisi di criticità, selezionati modi di guasto e componenti critici, si passa alla fase propositiva dello studio FMECA: si ricercano le modalità per limitare o prevenire una causa di guasto. Le azioni correttive sono di diversa natura e possono comprendere anche modifiche di progetto, del processo, di una procedura o dei materiali utilizzati.

Preso atto dell’elemento più critico del sistema (R.P.N. maggiore) è stata formulata una proposta di intervento sia dal punto di vista strutturale che di attività manutentive. Le analisi delle anormalità hanno infatti rilevato che la maggior parte dei guasti ai deviatoi con manovra oleodinamica, particolarmente impattanti sulla circolazione dei treni, riguarda il primo punto di manovra e precisamente la rottura del tirante inferiore e delle viti di ancoraggio dei fermascambio di punta. Si è scelto, perciò, di migliorare l’attuale sistema introducendo il primo punto di manovra oleodinamico in traversa (MOT), soluzione che apporta un duplice vantaggio:

  • la possibilità di rincalzare in maniera completamente automatica anche la zona della punta del deviatoio, migliorando notevolmente la stabilità dello stesso (i.e. miglioramento della manutenibilità);
  • l’aumento della resistenza del sistema di supporto, che passerebbe da una coppia di longheroni ad una traversa metallica (i.e. miglioramento della manutenibilità).

In particolare, questa soluzione permette di rincalzare con totale continuità il deviatoio agevolando una manutenzione di elevata qualità; inoltre permette di eliminare il problema degli ingombri dovuti alle manovre elettriche con posa esterna al binario (casse di manovra tradizionali), criticità particolarmente evidenziata nel caso di installazioni di tali casse nei piazzali, gallerie, viadotti e metropolitane. La MOT è anche versatile, poiché possiede una fermascambiatura esterna** che la rende configurabile per tutti i deviatoi che permettono la movimentazione di un solo punto ed è utilizzabile su linee a velocità di percorrenza su corretto tracciato fino a 300 km/h.

**Il termine “fermascambiatura esterna” viene dato ai fermascambi che attuano il bloccaggio direttamente tra ago e contrago senza l’interposizione di tiranterie esterne alla manovra.

Conclusioni

Le Direzioni Produzione e Tecnica di RFI hanno intrapreso il processo di sperimentazione del nuovo primo punto di manovra oleodinamico realizzato mediante la MOT.

La MOT viene posata al posto della prima traversa di punta del deviatoio, come mostrata nell’immagine in figura 4.

Tale intervento permette di risolvere la criticità garantendo così il pieno rispetto dei requisiti di affidabilità, manutenibilità e disponibilità che l’apparecchiatura deve possedere nell’esercizio su linee strategiche come quella dell’AV/AC.

Salvatore Tassone
Responsabile Apparecchiature e Impianti Sicurezza e Segnalamento RFI