Analisi del comportamento in esercizio delle suole dei ceppi freno in materiale composito su treni merci = Analysis of the operating behaviour of composite brake blocks on freight trains

L'obiettivo della presente tesi magistrale è analizzare il comportamento in esercizio delle suole dei ceppi freno in materiale composito utilizzate nei treni merci, con particolare attenzione ai treni pesanti (con massa superiore a 1600 t e fino a circa 2500 t) e alle suole in materiale organico del tipo LL IB116*, in modo da determinare quali siano le condizioni di esercizio ottimali, tali da garantire il concetto di sicurezza intrinseca al pari delle suole in ghisa. La necessità di ricavare delle condizioni di esercizio, che garantiscano una funzionalità frenante sicura di questa tipologia di suole, è sopraggiunta dal momento che la recente letteratura in molti casi ha presentato risultati relativi alle sole caratteristiche tribologiche o termiche delle stesse, concentrandosi dunque prevalentemente sull'aspetto del materiale. Al contrario, in questo lavoro di tesi l'obiettivo è principalmente finalizzato ad ottenere una visione d'insieme, su come i diversi fattori dell'intero sistema ferroviario influenzano il comportamento delle suole composite. Il lavoro è stato suddiviso in tre parti principali. Nella prima parte è stata effettuata una revisione dello stato dell'arte nell'ambito dell'impianto frenante ferroviario, con particolare attenzione ad alcune analisi termiche capaci di descrivere le principali differenze nella diffusione di calore tra ceppo e ruota, sia nel caso di ceppi in ghisa sia in quello di ceppi in materiale composito. Successivamente, è stata effettuata una raccolta di casi di anomalie verificate su treni provvisti di suole in materiale composito e di conseguenti misure preventive attuate dall'agenzia ANSFISA. Nella seconda parte sono state descritte nel dettaglio le modalità e le caratteristiche delle misurazioni svolte sul campo in Liguria e in Friuli-Venezia Giulia, su treni delle imprese ferroviarie InRail e FuoriMuro, volte a determinare con l'utilizzo di una termocamera la temperatura raggiunta all'interfaccia ruota-suola subito a valle della fase di frenata, al variare delle condizioni di esercizio. Nella terza e ultima parte sono stati analizzati i risultati delle precedenti misurazioni ed è stata proposta una soluzione volta a determinare i punti di esercizio ottimali, in funzione della massa del treno, della pendenza della linea e della velocità raggiunta dal treno, tali da evitare una perdita della capacità frenante e della sicurezza. Infine, saranno anche analizzate possibili evoluzioni future per la soluzione del problema, con la possibilità di agire sia dal punto di vista delle rilevazioni, ampliando e approfondendo la campagna di misure attraverso altri strumenti tecnologici, sia dal punto di vista di modifica del materiale delle suole, in modo da rispettare entrambi i vincoli fondamentali di sicurezza e di rumore.