Monitoraggio di un treno merci di nuova generazione: implementazione modelli funzionali su Simulink ed analisi FMECA applicata al sottosistema Bogie Monitoring System = Monitoring of a new generation freight train: implementation of functional models on Simulink and FMECA analysis applied to the Bogie Monitoring System subsystem

Nel contesto del trasporto merci e della logistica moderna, soggetto a normative di carattere ambientale che richiedono provvedimenti sempre più urgenti per invertire la rotta intrapresa negli ultimi decenni, e nel quale le merci richiedono maggiori accortezze e controlli durante il trasporto, il settore ferroviario può risultare una valida risposta a tali esigenze, rappresentando una soluzione più sostenibile ed efficiente. Tuttavia, tale settore, specificamente il trasporto delle merci, si trova al giorno d’oggi impossibilitato ad ampliare significativamente il proprio bacino di utenza a causa dell’obsolescenza del materiale rotabile. Sebbene vi sia la volontà di aumentare la quota modale di merci viaggianti su ferro, le caratteristiche dei carri attuali risultano inadatte a soddisfare determinate esigenze della domanda di trasporto. Uno dei principali limiti riguarda la mancanza di corrente elettrica a bordo dei carri necessaria per l’alimentazione di sensori che verrebbero usati per il monitoraggio dello stato del treno e del carico, oltreché per garantire eventuali necessità termiche sui materiali trasportati. Allo scopo di superare alcuni dei vincoli attuali, vengono presentate due soluzioni di convogli ferroviari di moderna concezione a trazione distribuita. La prima consiste nella riconversione di un elettrotreno passeggeri per il trasporto di merce a collettame; l’altra è quella di un treno più simile come concezione ad un convoglio merci tradizionale, adatto al trasporto di UTI (unità di trasporto intermodali) ed orientato quindi verso una logica di trasporto intermodale. Per entrambe le tipologie viene implementata la piattaforma BMS (Bogie Monitoring System). Tra le funzioni presenti vi sono quelle ritenute di sicurezza per l’esercizio, classificate come SIL 2 e che prevedono una ridondanza dei sensori, allo scopo di garantire il monitoraggio anche in condizioni parzialmente degradate del sistema; vi sono inoltre delle funzioni non di sicurezza che consentono di valutare lo stato dei componenti presenti a bordo, in un’ottica di ottimizzare gli interventi di manutenzione su condizione e quella predittiva e che rientrano nel sottoinsieme CBM (Condition-based Maintenance); in aggiunta è stato previsto di eseguire un controllo dell’assetto cassa, del corretto posizionamento del carico e della qualità della captazione della corrente dalla linea aerea mediante pantografi. Dopo aver definito la sensoristica con la quale andare ad equipaggiare i due treni ed i relativi collegamenti alle centraline, si è passati a creare dei modelli in ambiente Simulink, volti ad eseguire il monitoraggio di alcuni parametri in esercizio, inviando delle segnalazioni di allarme in caso di superamento delle soglie massime ammesse. La logica adottata nella maggior parte dei casi è quella della macchina a stati, che prevede cioè l’identificazione di livelli discreti che può assumere il sistema ed il passaggio da uno stato all’altro si realizza nel caso in cui si verifichino una o più condizioni. Successivamente si eseguono per ciascuno dei modelli che vengono analizzati nel dettaglio delle simulazioni volte a stabilire la correttezza del monitoraggio. Infine, per uno dei due treni in esame, viene condotta un’analisi dei guasti, la FMECA (Failure Mode, Effects and Criticality Analysis) allo scopo di valutare la gravità delle conseguenze di un guasto, correlata con la probabilità del suo verificarsi.