Monitoraggio di un treno merci di nuova generazione: validazione di un modello funzionale tramite Simulink = Monitoring a new generation freight train: validation of a functional model using Simulink

Una necessità sempre più stringente negli ultimi decenni è quella di realizzare un passaggio verso forme di trasporto più sostenibili ed efficienti, al fine di ridurre il livello di inquinamento ambientale e perseguire gli obiettivi di decarbonizzazione stabiliti. Nell’ambito del trasporto delle merci il settore che più necessita di una svolta è senza dubbio quello ferroviario, ancora basato sull’uso di carri merci che non risultano più adeguati ad effettuare un trasporto in linea con le esigenze moderne. Al fine di aumentare la quota modale di merce trasportata via ferro risulta indispensabile effettuare delle modifiche nella struttura stessa dei carri usati. L’idea attuale, per favorire lo sviluppo di questa tipologia di trasporto, verte sull’adozione di convogli più lunghi e pesanti che possano gestire la movimentazione di una più vasta tipologia di domanda, permettendo sia una riduzione dei costi sia un incremento di competitività rispetto alle altre forme di trasporto merce. Requisito imprescindibile risulta la disponibilità di corrente elettrica lungo il convoglio, in modo da monitorare il trasporto della merce tramite l’utilizzo di sensori e di poter utilizzare tecniche di manutenzione su condizione; altrui benefici andrebbero a consentire la frenatura elettro-pneumatica e la potenza distribuita. In quest’ottica il presente elaborato, proseguendo sulla scia di precedenti studi condotti presso il Politecnico di Torino, prende in analisi un treno merci di nuova generazione a trazione distribuita, in grado di colmare tutti i deficit che caratterizzano i tradizionali treni merci, composti dalla locomotiva e dai carri che vengono puramente trainati, senza alcuna trasmissione elettrica, di recente perseguita come primo passo mediante il DAC. Il focus dell’elaborato viene posto sulla definizione e sulla modellazione di un sistema di monitoraggio carrelli già diffuso nel settore passeggeri che porterebbe numerosi vantaggi anche nel trasporto delle merci. L’elettrotreno di nuova generazione rappresenterebbe l’alternativa ideale, in quanto costruito ex-novo per soddisfare le esigenze attuali; tuttavia, la sua progettazione risulta ancora in fase di sviluppo. Viene quindi considerato un secondo caso studio, costituito dalla conversione di un treno passeggeri, l’ETR-675, adattato ad uso merci per collettame. Consapevoli dei limiti associati al solo trasporto della merce in colli o pallet e non tramite UTI, si è valutata anche tale soluzione la cui realizzazione risulta, ad oggi, più facile da attuare se gli stabilimenti sono raccordati e che si basa su dati concreti. Partendo dal sistema di monitoraggio attuale, vengono definite le modifiche da apportare e la sensoristica necessaria al fine di espletare le funzionalità previste. In aggiunta alle funzioni di sicurezza già utilizzate, vengono implementate nuove funzionalità come il monitoraggio della temperatura dei motori, della pressione all’interno dei cilindri freno, della corretta posizione del carico e dell’assetto cassa. Il fine della tesi risulta dunque creare e validare dei modelli in ambiente Simulink in grado di simulare la risposta del sistema a diversi scenari di utilizzo, inviando dei segnali d’allarme nel caso in cui si verifichino situazioni anomale. Vengono così evidenziati i vantaggi derivanti dall’applicazione di un tale sistema di monitoraggio, il cui uso consente sia di limitare situazioni di pericolo, sia di ridurre i costi di manutenzione, rendendo più concorrenziale il trasporto ferroviario delle merci.