Selección de la ventana temporal en la transformada de Fourier en tiempos cortos utilizada en el análisis de señales de vibración para determinar planos en las ruedas de un tren

Abstract

Uno de los problemas comunes que se presentan en las ruedas de los trenes, es la presencia de planos. Éstos generan un impacto suficiente como para afectar el funcionamiento normal del tren. La detección temprana de planos en las ruedas permite realizar las correcciones necesarias (tornear la superficie de la rueda) a fin de evitar daños a los componentes del tren que degraden la prestación del servicio a los usuarios. Aunque existen muchos sensores de vibración en el mercado para detectar vibraciones generadas por el paso de un tren, no hay aún una herramienta estándar que permitan detectar la presencia de planos en las ruedas del mismo. Este estudio presenta la selección apropiada de una ventana temporal para utilizar la Transformada de Fourier en Tiempos Cortos (STFT, por sus siglas en inglés) en el análisis de señales de vibración, tomadas al pie del carril y generadas al paso de un tren, que permita determinar la presencia de dichos planos. Para ello, en primer lugar se generó, utilizando la herramienta Matlab, una señal que simule la presencia de un plano y que permita conocer como la STFT, implementando diferentes ventanas temporales (Rectangular, Gauss, Hanning y Chebyshev), permite descubrir la presencia del mismo, en el dominio conjunto tiempo-frecuencia. Seguidamente, se aplica la STFT a señales tomadas en campo. Los resultados obtenidos demuestran que la STFT es una herramienta efectiva para detectar planos en la rueda de los trenes, si la función ventana y sus parámetros se seleccionan correctamente al realizar un análisis tiempo-frecuencia.