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O Southwest Research Institute (SwRI) desenvolveu um sistema de prova de conceito para detectar de forma autônoma vazamentos de ar comprimido em trens e transmitir a localização dos vazamentos ao pessoal mecânico para reparo. O sistema automatizado poderia reduzir o tempo, os custos e a mão de obra necessários para encontrar e reparar vazamentos de ar, além de diminuir o consumo geral de combustível e as emissões de gases de escape da indústria de locomotivas.
Os trens usam ar comprimido para uma variedade de funções, incluindo freios a ar, atuação de válvulas, venezianas de radiadores, buzinas e campainhas. A cada ano, estima-se que a indústria ferroviária perca entre 2-3% de eficiência dos veículos devido a vazamentos de ar que ocorrem em vários pontos ao longo dos trens. Além disso, esses vazamentos podem ter um efeito prejudicial na operabilidade e segurança do trem.
“Os vazamentos de ar aumentam significativamente o consumo de combustível e reduzem a eficácia dos sistemas automáticos de partida e parada do motor de uma locomotiva, o que faz com que as locomotivas funcionem com mais frequência, queime mais combustível e reduza a vida útil de peças como partidas, compressores de ar e baterias, ” disse o engenheiro-chefe do SwRI, Christopher Stoos. “Estamos falando potencialmente economizando milhões de galões de combustível e reduzindo dióxido de carbono, óxidos de nitrogênio e emissões de material particulado.”
Atualmente, encontrar vazamentos de ar exige que os funcionários das ferrovias os procurem manualmente, muitas vezes passando, sob ou entre os veículos ferroviários para ouvir ou sentir os vazamentos. A prática é ineficiente, demorada e apresenta riscos desnecessários para o pessoal mecânico. Sabendo disso, a Administração Ferroviária Federal e as ferrovias delinearam taxas aceitáveis de vazamento de ar para trens.
Para reduzir significativamente esses vazamentos, a SwRI criou um sistema que usa tecnologia de detecção de áudio, câmeras e aprendizado de máquina para detectar, identificar e relatar vazamentos de ar de forma autônoma, mesmo em trens em movimento.
O projeto é financiado pelo programa Rail Safety IDEA do Transportation Research Board (TRB) e liderado por Stoos, Engenheiro de Pesquisa Sênior Heath Spidle e Engenheiro de Pesquisa Jake A. Janssen.
O sistema usa um pequeno gerador de imagens acústicas fixas Fluke SV600, disponível comercialmente, que usa um conjunto de 64 microfones e uma câmera sintonizada para detectar frequências de 30 a 45kHz, as frequências nas quais os vazamentos de ar comprimido se destacam da maioria dos ruídos de fundo. Este instrumento funciona em conjunto com uma câmera secundária de espectro visual. Para automatizar o processo de detecção, a equipe treinou e implementou algoritmos de aprendizado de máquina para identificar vazamentos de ar das saídas do sensor, ignorando saídas não relacionadas a vazamentos.
Durante os testes, o sistema protótipo detectou com sucesso uma série de vazamentos de ar em vários locais nas locomotivas com uma taxa de falsos positivos de apenas 0,03%. O sistema detectou, em média, 11 de cada 13 vazamentos em um trem em movimento. Uma vez que um vazamento de ar foi identificado, um alerta com uma imagem de acompanhamento foi compartilhado eletronicamente com o pessoal apropriado, mostrando a área que precisa de inspeção e reparos.
“O sistema deve reduzir a carga sobre o pessoal mecânico e melhorar o desempenho do sistema de ar comprimido”, disse Stoos. “Ainda são necessários mais desenvolvimentos e testes de campo, mas este sistema pode potencialmente economizar milhões na indústria de locomotivas em economia de combustível e manutenção, se implementado corretamente. Essa tecnologia também pode reduzir significativamente as emissões de gases de efeito estufa, melhorando a eficiência de combustível das locomotivas.”
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Instituto de Pesquisa do Sudoeste. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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