A theoretical and experimental approach to reconstructing the transverse profile of worn-out tracks

La sovrastruttura ferroviaria durante la propria vita utile è sottoposta a molteplici sollecitazioni meccaniche ed ambientali che, nel corso del tempo, ne determinano il deterioramento. Ormai da diversi anni è consolidato l’impiego di tecniche laser ad alto rendimento, implementate in treni diagnostici, quali ad esempio il treno Archimede, che permettono di individuare con elevatissima precisione i parametrici geometrici del binario (scartamento, allineamento, livello longitudinale, livello trasversale, difetto di sopraelevazione, sghembo, ecc.) e l’usura delle rotaie (verticale, orizzontale, a 45°, ecc.). Obiettivo del presente studio è quello di proporre una nuova procedura per la ricostruzione del profilo trasversale di rotaie usurate mediante la tecnica dell’image processing; tale approccio metodologico, dettagliatamente descritto nei seguenti paragrafi, si basa sulle “informazioni” contenute in immagini fotografiche ad alta risoluzione delle rotaie e su specifici algoritmi che permettono di ottenere l’esatto profilo geometrico delle rotaie stesse. Le analisi ed i primi risultati sono relativi a ricerche svolte in laboratorio su sezioni trasversali di rotaie prelevate da tratte ferroviarie in riqualificazione. Al contempo, si stanno definendo ulteriori metodologie stereoscopiche per la ricostruzione del profilo delle rotaie mediante apparecchiature installate direttamente sui rotabili diagnostici; i risultati attesi permetteranno di valutare se la tecnica dell’image processing, oltre ad applicazioni in laboratorio, potrà essere usata per rilievi ad alto rendimento in alternativa, o più probabilmente in complementarietà, alle scansioni laser del binario.

Over its useful life a railway superstructure is subject to manifold mechanical and environmental stresses which gradually lead to its deterioration. For several years the use of high-efficiency laser techniques has become consolidated and implemented in diagnostic trains (e.g. the train Archimede) which allow to detect the track geometric parameters (gauge, alignment, longitudinal level, cross level, superelevation defect, skew etc.) and the state of wear (vertical, horizontal, 45-degree etc.) with very high precision. The purpose of this paper is to suggest a new procedure for reconstructing the transverse profile of worn-out tracks by means of image-processing technique. This methodological approach, which will be detailed in the following paragraphs, is based on the “information” contained in high-resolution photographic images of tracks and on specific algorithms which allow to obtain the exact geometric profile of those tracks. The analyses and the first results, obtained from laboratory researches, concern track cross sections taken from railway lines under upgrading. Further stereoscopic methods, meanwhile, are being defined to reconstruct the track profile through equipment directly installed on diagnostic carriages; the results expected will allow to assess whether image-processing technique can be employed not only in laboratory applications but also in high-efficiency surveys as an alternative, or more probably a complement, to track laser scans.