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

3

Contexto y motivación

● Hay grandes licitaciones abiertas, ej. Res. 914-E/2017[1]:

4

169 EMUs (8 coches c/u)

[1] https://www.boletinoficial.gob.ar/#!DetalleNorma/anexos/171366/20170927

Contexto y motivación

5

● 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

6

● 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

7

● 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

8

● 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

9

● 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.

10

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

11

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

12

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

14

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

17

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)

18

Ejemplo: Registro de Fase 3 (ARI)

19

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

20

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

22

● 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...

23

El inicio y las primeras soluciones

24

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!

25

26

(1) Monitor Barreras Automáticas

Centro de control

Abrigo del PaN

27

Cumple la EN 50126:

(1) Monitor Barreras Automáticas

28

Sonarcloud

Jenkins

(1) Monitor Barreras Automáticas

Cumple la EN 50128:Eclipse

Process Framework

29

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/

30

(2) Probador de relés ferroviarios

Los relés se usan desde

1940 y mantienen su

vigencia

31

(2) Probador de relés ferroviarios

Los relés se usan desde

1940 y mantienen su

vigenciaPertenece a PaN de

línea Roca

32

(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?

33

(2) Probador de relés ferroviarios

Relé Alstom¿cuantos U$S?

Relé Montero¿cuantos AR$?

Se requieren 10.000 relés!!!

34

Esta es la finalidad central.

(2) Probador de relés ferroviarios

35

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

36

(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

37

(2) Probador de relés ferroviarios Diseño de Circuito Impreso bajo la norma IPC 7351: Generic Requirements for Surface Mount Land Pattern and Design Standard

38

(2) Probador de relés ferroviarios

Interfaz de visualización de la información en tiempo real

39

(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!