Analisi dello stato dell'arte e simulazione di lunghi convogli ferroviari. = State of the art analysis and simulation of long railway vehicles

Con questa tesi, si vuole fare uno stato dell’arte sulla simulazione della dinamica longitudinale di lunghi convogli ferroviari, focalizzando l’attenzione su due degli aspetti fondamentali di questo ambito: il sistema di collegamento tra veicoli adiacenti e le forze resistenti. La modellazione del sistema di collegamento rappresenta ad oggi la sfida principale per la simulazione della dinamica longitudinale; il problema è infatti fortemente non lineare ed è complicato dalla presenza di numerosi aspetti da considerare quali attriti, giochi e precarichi. L’organo di collegamento gioca tuttavia un ruolo essenziale per la sicurezza e la stabilità del convoglio, oltre che per il confort di marcia. Anche la modellazione delle forze resistenti è molto importante in quanto influisce sulle velocità raggiunte dal convoglio e sulle forze trasmesse al suo interno. Per quanto riguarda l’organo di collegamento, si sono analizzati nel dettaglio gli aspetti costruttivi e il funzionamento dei due sistemi ad oggi utilizzati: il sistema manuale gancio – respingenti utilizzato in Europa, e l’accoppiatore automatico utilizzato al di fuori dell’Europa. Si sono discusse inoltre le principali tecniche di modellazione dei due sistemi evidenziandone pregi e difetti. Riguardo invece le forze resistenti, si sono discusse prima le principali cause di resistenza, per poi elencare alcune delle leggi reperibili in letteratura sia per le resistenze ordinarie che per quelle accidentali. Nel quarto capitolo, si è descritto brevemente il Benchmark internazionale creato nel 2015 dal centro di ingegneria ferroviaria Australiano, illustrando i dati forniti in input, gli obiettivi e i risultati principali ottenuti fin ora dai partecipanti. Nel quinto capitolo si è descritto il codice sviluppato dal team del Politecnico di Torino, denominato “LTDPoliTo”, con cui si sono svolte le simulazioni al capitolo successivo. In particolare, si è analizzata l’influenza della modellazione delle forze resistenti sulla dinamica del treno, confrontando tre leggi di resistenza ordinaria e tre leggi di resistenza in curva su uno dei casi del Benchmark ed evidenziando gli effetti in termini di velocità e di forze tra un veicolo e l’altro. Infine, si sono confrontati sullo stesso caso i due organi di collegamento.