Attività e Progetti (Veicoli ferroviari)

Progetto Europeo (7FP) ACEM-RAIL - Automated and Cost Effective Railway Infrastructure Maintenance (2010-2013).

Sviluppo di un modello matematico per valutare l’evoluzione delle condizioni del tracciato in funzione del traffico che circola sulla linea. Elaborazione di un metodo per la valutazione delle zone del tracciato che sono maggiormente a rischio di cedimento. Il metodo prevede di suddividere il tracciato in sezioni di lunghezza predefinita e di valutare su ciascuna di esse diversi indici che permettono di valutare le condizioni del tracciato, come per esempio l’allineamento, lo scartamento, lo stato di usura del binario, la presenza di cricche, ecc. Ciascuno di tali indici prevede un valore limite oltre il quale il tracciato necessita di manutenzione. Ciascun veicolo che transita sul tracciato comporta un incremento dell’indice di danno che dipende dalla tipologia di veicolo, dal numero di assi e dal carico pagante; tramite modelli numerici è infatti possibile costruire una “mappa” di danno associabile a ciascun veicolo su un determinato tracciato. Conoscendo, quindi, i veicoli che usualmente transitano su una certa linea ferroviaria è possibile valutare un “danno cumulato”. Quando tale valore supera il valore di soglia il tracciato necessita di ispezioni ed eventualmente di azioni manutentive. I risultati dell'attività di ricerca svolta nell'ambito di tale progetto sono stati oggetto di pubblicazioni scientifiche in ambito Internazionale: “N. Bosso, A. Gugliotta, N. Zampieri (2012) A New Method to Evaluate Track Conditions over Time. In: First International Conference on Railway Technology 2012, Las Palmas, 18-20 Aprile 2012. pp. 685-703” e “N. Bosso, A. Gugliotta, N. Zampieri (2012) A Comprehensive Strategy to Estimate Track Condition and its Evolution. In: INTERNATIONAL JOURNAL OF RAILWAY TECHNOLOGY, vol. Vol. 1 n. 2, pp. 1-19. - ISSN 2049-5358”.

Progetto di ricerca regionale “DIACALAR” – Diagnostica e Controllo di Carri Ponte con Metodi di Misura Laser (2012-2014).

L’obiettivo del progetto riguarda la progettazione di un carrello diagnostico automatico per valutare le condizioni delle vie di corsa di carri ponte industriali. Il dispositivo, realizzato nell’ambito del progetto, è controllato da terra mediante connessione Wi-Fi e può spostarsi lungo le vie di corsa senza richiedere la presenza di un operatore. Il dispositivo è infatti in grado di muoversi autonomamente lungo la via di corsa in abbinamento ad un laser tracker installato a terra. Il progetto ha portato al deposito del brevetto WO2016009457A1 insieme alle aziende partecipanti.

Progetto regionale NPTC (Nuovo Polo Tecnologico Carrelli) (2012-2016).

Sviluppo di sistemi e algoritmi di monitoraggio in tempo reale per valutare le condizioni di diversi componenti meccanici del veicolo. L’attività ha previsto lo sviluppo e realizzazione di un sistema di monitoraggio on-board che può essere installato su diverse tipologie di veicolo senza richiedere modifiche strutturali del carrello e/o del corpo boccola. Nell’ambito del progetto è stato inoltre realizzato un banco prova boccole che permette di testare gli algoritmi integrati all’interno di sistemi di monitoraggio prima della loro messa in opera. Il banco è stato quindi utilizzato per validare e calibrare gli algoritmi di monitoraggio sviluppati durante il progetto. Le attività svolte durante tale progetto hanno anche riguardato la realizzazione di prove in linea volte a valutare il funzionamento del sistema di monitoraggio e dei relativi algoritmi.

Progetto "Proof of Concept 2016" su fondi della Compagnia di San Paolo (Prot. 10322)

Sviluppo e applicazione del brevetto "Device for diagnosing railway bogies by applying an energy-autonomous measuring and trasmitting bolt, and corresponding control method - US 2014/0000373 A1” al monitoraggio di pale eoliche. Il brevetto è riconducibile ad un sistema di misura operante mediante sensori miniaturizzati a basso consumo integrato in un elemento filettato e dotato di un sistema di recupero/generazione di energia a partire da una sorgente esterna. L’applicazione più immediata del trovato riguarda evidentemente il settore del monitoraggio strutturale abbinato alla diagnostica predittiva di sistema e, in particolare, al settore dei generatori eolici (o aerogeneratori). L’obiettivo del progetto è proprio quello di incrementare il livello di TRL del sistema protetto dal brevetto al fine di applicarlo al monitoraggio strutturale e geometrico di pale eoliche. L’attività è stata condotta in collaborazione con l’azienda ERG.

Contratto 874/2015 "Pattini carrelli merci – Valutazione dell’usura dei pattini carrelli merci tipo Y25" (2015)

Progettazione e realizzazione di un banco prova per la valutazione sperimentale dell’usura di pattini per carrelli ferroviari per conto dell’azienda TRENITALIA S.p.A. Il banco permette di riprodurre in laboratorio le condizioni di funzionamento del pattino senza richiedere prove in linea. Il banco è stato installato presso il committente e sono stati eseguiti test sperimentali che hanno permesso di ottenere i coefficienti di Archard del materiale di cui sono costituiti i pattini. Realizzazione di un modello numerico del pattino e del veicolo necessario per correlare i dati sperimentali rispetto al caso reale.

Contratto 526/2015 "Progetto di fattibilità di un nuovo carrello merci ad alta velocità QRRS: analisi dinamica a supporto della progettazione" (2015)

Studio e progetto di un carrello per carri merci ad alta velocità (velocità maggiore di 160 km/h). Analisi dinamica del carrello e dimensionamento del sistema di sospensione primario. Studio e confronto tra la normativa Europea EN14363 e la normativa Cinese GB5599.

Contratto 1115/2012 "Analisi strutturale e dell’usura del sistema di movimentazione ad attrito per testa di macchina tastatrice" (2012)

Realizzazione di prove sperimentali presso il committente al fine di valutare l’’usura del sistema di movimentazione della macchina. Misura dello scorrimento della ruota e modellazione del contatto ruota-guida al fine di valutare pressione di contatto e azioni tangenziali. Proposta di un diverso sistema di controllo motore che ha permesso di ridurre gli scorrimenti e quindi l’usura.

Progetto Caritas - Industria2015: CARROZZA CON AUSILI AVANZATI PER TRASPORTI FERROVIARI ASSISTITI

Il progetto, finanziato nell'ambito del bando Industria 2015, mobilità sostenibile, si inquadra all’interno del tema dei veicoli su rotaia ed in particolare del sottotema delle carrozze e/o carri merci innovativi, integrati con sistemi infotelematici di supporto a missioni specifiche.

L’obiettivo prioritario del programma proposto consiste nella progettazione, nella costruzione e nella messa a punto di un prototipo funzionale di una carrozza ferroviaria a 2 piani innovativa, rivolta al trasporto della cosiddetta Utenza Estesa, costituita da persone affette da disabilità motorie, sensoriali o psichiche, congenite od acquisite per effetto di traumi, malattie, o semplicemente come concausa della senescenza.

Per la progettazione della carrozza e delle sue funzionalità verrà seguito un approccio che parte dalle esigenze dell’Utenza Estesa, con l’obiettivo di soddisfarle ad un livello di eccellenza in tutto il "ciclo del viaggio" (prenotazione, accesso in carrozza, permanenza a bordo, discesa, raccordo con altri mezzi di trasporto); in particolare, verranno garantiti elevati livelli di comfort ergonomico, vibrazionale, acustico e climatico, una facile accessibilità in carrozza e circolabilità interna, la fruizione di servizi di svago, la possibilità di monitoraggio e relativa trasmissione dati a Centri di Intervento medico esterni, l’attrezzamento di bordo verso un pronto soccorso medico di primo livello.

Le Aziende coinvolte nel progetto sono: Magliola, Faiveley transport, F.I.S.A., Blue engineering, Logosystem plus

Progetto Roller rig (Scala 1:1)

Il progetto di ricerca riguarda lo sviluppo di modelli matematici per simulare il funzionamento di veicoli ferroviari su banchi a rulli.

L’obiettivo dell’attività consiste nel fornire un modello di veicolo su banco a rulli atto a dimostrare la funzionalità del banco, in scala 1:1, progettato da Blue Design nel testare il veicolo in condizione di Trazione, Frenatura e determinazione della velocità critica.

Il progetto prevedeva lo sviluppo di un modello di contatto ruota-rullo in ambiente Simpack. Il modello è validato con riferimento ad una sala singola sospesa mediante confronto con modelli di maggiore complessità realizzati dal Politecnico di Torino e risultati numerici ottenuti dal prototipo in scala ridotta.

Sono state eseguite una serie di simulazioni, a coppia motrice costante, di frenata, trazione e stabilità di marcia analizzando:

• Gli sforzi scambiati tra veicolo e banco prova.
• Il moto relativo veicolo-banco.
• Una comparazione della velocità critica ottenibile su rotaia e su rulli.

Azienda coinvolta: Blue engineering

Progetto TRAM

Il progetto di ricerca, finanziato dalla Regione Piemonte, è relativo alla sostituzione del sistema di frenatura idraulico, per tram a pavimento ribassato, con un sistema pneumatico con prestazioni simili o migliori, usando le tecnologie innovative per la generazione di aria compressa (compressori senza olio).

In particolare il progetto è articolato nello studio e realizzazione delle metodologie di progettazione per il circuito elettropneumatico integrato utilizzato per controllo di frenatura, con ottimizzazione dei flussi e di risposta nel tempo, studio e sperimentazione di elettrovalvole innovative senza lubrificazione, con minor costo del ciclo di vita (LCC).

Al gruppo di ricerca di dinamica ferroviaria è affidato lo sviluppo di modelli matematici per la simulazione numerica del comportamento dinamico anche in condizioni di frenatura del carrello della linea tranviaria e caratterizzazione degli elementi strutturali e funzionali del carrello, in particolare le sospensioni attive ad aria.

Compito del gruppo di ricerca è anche lo studio delle metodologie per la manutenzione preventiva e la tele-diagnosi della meccanica del carrello e del sistema di frenatura, con sviluppo di nuovi sensori e le nuove tecniche di acquisizione e della trasmissione dati, adatte funzionare anche in circostanze avverse.

Le aziende coinvolte nel progetto sono: Faiveley transport, Blue design, UniComp

Progetto dimostratore diadi: Progettazione di carrelli ferroviari assistita mediante metodi numerici e prove sperimentali su modelli in similitudine.

L’obiettivo del progetto è l'introduzione di una nuova metodologia di progettazione dei veicoli ferroviari, assistita da modelli numerici e verificata mediante simulatori in scala ridotta. L'innovazione immessa in questo progetto di ricerca consiste nel potenziamento dell'ausilio dei metodi numerici durante la fase di progettazione e nell'utilizzo di prove su simulatori in scala ridotta per ridurre l'incertezza sui risultati delle simulazioni numeriche. La metodologia ha lo scopo di ridurre i tempi, i costi complessivi di progetto e di migliorare i risultati della progettazione.

Il metodo innovativo si compone delle seguenti fasi:

• Realizzazione e prove svolte su un prototipo “preliminare” di carrello in scala ridotta per agevolare la fase d’impostazione. Il prototipo sarà testato utilizzando un banco prova (Roller Rig) in cui le rotaie sono simulate mediante rulli.
• Creazione di modelli numerici di comparazione del veicolo su rotaia in scala reale e sul banco in scala ridotta.
• Svolgimento di prove sperimentali condotte sul banco, che consentiranno l'impostazione delle sospensioni ed una prima verifica di tutti i calcoli dinamici.
• Realizzazione dei disegni costruttivi del veicolo reale e del prototipo in scala ridotta “finale” con caratteristiche geometriche e funzionali in similitudine.
• Prove sperimentali sul modello in similitudine del veicolo reale, che fornirà i risultati definitivi e validazione dei modelli numerici.
• Emissione dei disegni definitivi del veicolo reale.

Azienda coinvolta: Blue engineering

Progetto MODIVEFER: MOnitoraggio a DIstanza di VEicoli FERroviari per il trasporto merci e segnalazione in tempo reale delle condizioni del veicolo.

Obiettivo del progetto dimostratore diadi è la realizzazione ed il collaudo di un dispositivo per il monitoraggio delle condizioni operative di un carro ferroviario. Le informazioni ricevute in tempo reale dal gestore del servizio consentiranno la tempestiva individuazione di situazioni di pericolo con evidenti benefici per la sicurezza del trasporto. Obiettivo secondario, ma non meno importante, è la valutazione preventiva dello stato di usura dei vari organi meccanici del veicolo (freni, ruote, cuscinetti) consentendo una corretta pianificazione degli interventi di controllo e manutenzione in modo da migliorare l'efficienza del servizio limitando i costi e i disservizi.

Azienda coinvolta: SIST&MATICA S.r.l.

Progetto Freight Vehicles

Scopo della ricerca è lo studio di fattibilità di un progetto qui denominato “Freight Vehicles”, i cui obiettivi sono quelli di sostituire i carri trasporto merce attualmente impiegati dalle società del gruppo M&G per trasportare materie plastiche grezze nel mercato Nord Americano in modo da conseguire una riduzione dei costi. La società impiega una quantità pari a 1000-2000 carri, affittandoli da una compagnia Canadese ad un prezzo di circa 10,000 $ US per anno.

Il progetto ha previsto un’attività atta a determinare il costo di costruzione del carro, sono stati impiegati sia un carro tramoggia tradizionale, che un carro innovativo, realizzato in due versioni (con quattro o cinque silos smontabili).

Sulla base di un primo studio di fattibilità sono state ricavate le dimensioni ed i layout dei veicoli, e sono stati stimati i pesi dei materiali necessari. Allo scopo di ottenere una prima informazione sulla quotazione di massima per la costruzione di carri, sono state contattate diverse aziende collocate sia in Europa che in Nord America, anche al fine di verificare il loro interesse al progetto e di definire le tempistiche di produzione.

Azienda coinvolta: Mossi&Ghisolfi

Simulazione del comportamento dinamico di treni merci lunghi in condizioni transitorie di frenatura, in percorsi predefiniti

Il progetto prevede lo sviluppo di modelli matematici semplificati al fine di essere integrati in un simulatore numerico in tempo reale, funzionante in un ambiente di calcolo tipo Matlab e interfacciato con attrezzatura e strumentazione hardware di frenatura, in grado di consentire lo studio dinamico di un intero convoglio ferroviario merci sottoposto a condizioni non stazionarie di frenatura, onde permetterne l’ottimizzazione dei parametri.

Azienda coinvolta: SAB WABCO S.p.A (ora Faiveley transport)