Proyecto «SENTINEL. Inventario de elementos de la infraestructura ferroviaria».
Antecedentes
Adif desarrolla un gran esfuerzo inversor en la construcción y el mantenimiento de infrastructuras ferroviarias. Los procesos de inspección e inventariado de activos dependen enormemente del factor humano por lo que la recogida de datos es subjetiva, lenta y con riesgo de accidentes, y además representan un coste muy elevado. Durante la fase de explotación, el mantenimiento absorbe entorno al 50% de los costes debido a (1) el envejecimiento de la infraestructura ferroviaria y (2) la falta de conexión entre los recursos humanos y los medios técnicos con sistemas adecuados para recopilar y gestionar toda la información necesaria para una planificación operativa óptima. Esto dibuja un cuadro con una alta tecnificación humana y una automatización baja, lo que da lugar la dispersión de la información recopilada sobre el estado de los activos. A esto hay que sumar unas mayores restricciones y exigencias operativas derivadas de la propia evolución de las necesidades de la explotación. El coste del mantenimiento e inventariado de la red ferroviaria representa unos 630 M€ al tener que cubrir una gran extensión: 15.301 km de vía, 1.229 túneles (497 km de longitud total), 6.371 puentes (135 km), 1.500 estaciones, 2,2 M de circulaciones (trenes/año).
Retos
La solución propuesta consiste en desarrollar una herramienta específica para el ferrocarril que sea capaz de aportar una respuesta rápida y fiable a las necesidades de inspección e inventariado de activos y con un bajo coste. Esta herramienta debe tener cuatro funcionalidads principales:
1. Captura de imágenes y modelo digital: sistema de cámaras de línea, 360º y lídar que obtienen imágenes y modelos digitales del terreno durante el recorrido para su posterior procesado.
2. Georreferenciación: sistema inercial y GPS para la localización de los activos a lo largo de la infraestructura.
3. Procesamiento de imágenes: algoritmos basados en criterios heurísticos y en herramientas de aprendizaje artificial para la detección y clasificación de activos.
4. Software de visualización y gestión: interfaz de usuario para que el usuario acceda a la información de todos los activos, almacenada en una BBDD para su consulta.
Sobre esta base, se plantean los objetivos en el proyecto SENTINEL:
1. Reducir el mantenimiento correctivo tendiendo a un mantenimiento predictivo con incorporación de TIC.
2. Reducir los tiempos de inspección con herramientas específicas.
3. Automatizar el registro de inventariado de activos y el diagnóstico de las inspecciones generando la información de forma inteligente.
4. Incrementar el valor añadido de las inspecciones incorporando las leciones aprendidas en otros subsistemas ferroviarios (electrificación, CMS...).
5. Mejorar la toma de decisiones actuando sobre la problemática conocida e identificando otras latentes.
Fases
El proyecto se estructuró en cinco fases, correspondientes a otros tantos paquetes de trabajo:
PT1. Especificación de requisitos.
PT2. Diseño e implementación de un sistema de adquisición y procesamiento de datos.
PT3. Diseño e implementación de un sistema de procesamiento de datos.
PT4. Diseño e implementación de un sistema de visualización y gestión de la información.
PT5. Integración de tecnologías y caso de estudio.
Los paquetes de trabajo 1 y 5 se ejecutaron con recursos de Adif. El paquete 2 correspondió a Alstom, el 3 a Insitu y el 4 a Ferrovial.
Nuevos Servicios
El proyecto SENTINEL ha supuesto un hito en la transición hacia el mantenimiento predictivo emprendida por Adif como parte de su estrategia de transformación digital. Las pruebas en estático y en dinámico que se han hecho durante la ejecución dle proyecto (ver documentación adjunta) han arrojado un resultado mejor que el esperado. Así, la aplicación en los tramos e pruebas de los algoritmos de detección y clasificación de imágenes RGB y de línea muestran la alta eficiencia del resultado:
1. Imágenes RGB (activos-señalización): probabilidad de detección del 95,06 %; íd. de clasificación, 93,50 %.
2. imágenes de línea (traviesas -fijaciones): probabilidad de detección del 88,86 %; íd. de clasifiación, 97,82 %.
Estos resultados muestran claramente la idoneidad del sisteam frente al procedimietno basado en el factor humano explicado en los antecedentes.
Conclusiones
El proyecto SENTINEL ha finalizado con éxito, culminando en un prototipo de sistema inteligente de gestión y mantenimiento de infraestructuras ferroviarias mediante el uso de datos masivos estructurados para conseguir una fotografía completa y rápida del estado y evolución de la infraestructra ferroviaria. Se han cumplido todos los objetivos técnicos definidos al inicio del proyecto y específicamente:
Se comprueba que el sistema SENTINEL es flexible para el montaje rápido en cualquier tren con un coste bajo.
Se han definido las configuraciones necesarias para la correcta adquisición del sistema inercial y las cámaras de línea, como se demuestra en las imágenes de los resultados obtenidos en la implantación de los diseños e integraciones, de manera que se ha llevado a cabo la integración final de todos los equipos en el prototipo final de adquisición.
El resultado obtenido por los algoritmos es un archivo de texto o CSV que contiene cada uno de los activos detectados, así como la información asociada a los mismos correspondiente a las coordenadas X, Y, Z en el sistema de referencia definido y la etiqueta correspondiente al tipo de activo de tectado.
Se han obtenido los resultados del proceso de validación de los algoritmos de detección. Se ha definido la estrategia de pruebas diseñada para asegurar el cumplimiento de los requerimientos funcionales y no funcionales del software para la visualización y gestión de los datos capturados en el marco del proyecto.
Se ha obtenido un demostrador final en un entorno real que ha validado el desarrollo realizado en el proyecto.
Implantado en:
Administrador de Infraestructuras Ferrovirias
Periodo de ejecución:
07/01/2016 - 04/02/2020
Socio tecnológico destacado:
Otros socios tecnológicos:
Alstom, Insitu, Ferrovial
