Sicurezza e comfort nei treni ad assetto variabile in presenza di avarie ai sistemi attivi

<br><b>Introduzione</b> <br/>
Finalit&agrave; della Tesi <br/>
Strumenti utilizzati e modalit&agrave; di svolgimento dell'indagine<br/>
Parte 1 <br/>
Parte 2 <br/>
<x>Appendice<br/>
<br><b>Parte 1: Elaborazione e sviluppo degli strumenti per condurre l'indagine</b> <br/>
<br><b>1. Messa a punto del modello di veicolo</b><br/>
1.1. Dati caratteristici del veicolo ferroviario ETR470 ''treno zero'' RAC <br/>
1.2. Modello multi-corpo <br/>
1.3. Descrizione delle analisi effettuate<br/>
1.4. Analisi Modale<br/>
1.4.1. Calcolo semplificato di plausibilit&agrave; <br/>
1.4.2. Osservazioni e presentazione dei risultati<br/>
1.5. Analisi di stabilit&agrave; in campo lineare<br/>
1.6. Analisi di stabilit&agrave; in campo non lineare<br/>
1.7. Analisi dell'inscrizione in curva <br/>
1.8. Analisi di inscrizione in curva con effetto di sghembo<br/>
1.9. Validazione del modello di simulazione di analisi dell'effetto di sghembo<br/>
1.10. Risultati dell'analisi <br/>
1.11. Conclusioni e validazione finale del modello<br/>
<br><b>2. Funzionamento dei Sistemi Attivi</b> <br/>
2.1. Sistema di rotazione attiva della cassa (Tilting) <br/>
2.1.1. Accelerazione laterale non compensata dalla sopraelevazione del binario (a.n.c.)<br/>
2.1.2. Definizione dei parametri: a.c., a.res., percentuale di compensazione K <br/>
2.2. Apparati di comando del sistema di Tilting sui rotabili di tipo Pendolino22 <br/>
2.3. Sospensione laterale attiva (HoD)<br/>
2.4. Azionamento dei sistemi attivi trattati<br/>
2.5. Cenni sui sistemi di diagnostica a bordo del Pendolino<br/>
<br><b>3. Guasti riprodotti</b><br/>
3.1. Guasti al sistema di rotazione attiva della cassa (Tilting)<br/>
3.1.1. T1a - Pressione all'interno degli attuatori idraulici pari al 50% del valore comandato<br/>
3.1.2. T1b - Pressione all'interno degli attuatori nulla <br/>
3.1.3. T2a - Rotazione della cassa nel senso sbagliato <br/>
3.1.4. T3a - Bloccaggio della cassa in posizione ruotata dopo l'uscita dalla curva <br/>
3.1.5. T3b - Bloccaggio della coppia di attuatori di un carrello, dopo l'uscita dalla curva<br/>
3.2. Guasti alla sospensione laterale attiva (HoD) <br/>
3.2.1. H1a - Pressione all'interno degli attuatori pneumatici pari al 50% del valore comandato<br/>
3.2.2. H1b - Pressione all'interno degli attuatori pneumatici nulla <br/>
3.2.3. H2a - Attuazione di forze contrarie rispetto a quelle normalmente previste, da parte degli attuatori di uno dei carrelli <br/>
3.2.4. H2b - Attuazione di forze contrarie rispetto a quelle normalmente previste, da parte degli attuatori di entrambi i carrelli <br/>
3.2.5. H3a - Bloccaggio degli attuatori pneumatici, dopo l'uscita dalla curva<br/>
3.3. Tipologia dei tracciati<br/>
3.3.1. Tracciato in curva - parametri fondamentali<br/>
3.3.2. Influenza dell'a.n.c. sugli effetti dei guasti - anticipazione dei risultati<br/>
3.3.3. Influenza del Raggio di curvatura sugli effetti dei guasti - anticipazione dei risultati<br/>
3.3.4. Grafici ed informazioni aggiuntive sui tipi di tracciato<br/>
3.3.5. Istante in cui fare avvenire i guasti<br/>
3.3.6. Tabelle riassuntive delle simulazioni di guasto svolte <br/>
3.3.7. Simulazioni per il confronto con la situazione di normale funzionamento<br/>
<br><b>4. Modifiche alla routine''Tilting Simulator''</b> <br/>
4.1. Riproduzione dei sistemi attivi di cui &egrave; dotato il rotabile<br/>
4.2. Descrizione della routine ''Tilting Simulator''<br/>
4.3. Ottimizzazione e semplificazione del Tilting Simulator <br/>
4.4. Interventi sulla routine per consentire la simulazione delle avarie<br/>
4.4.1. Modifica della percentuale di compensazione<br/>
4.4.2. Applicazione, da parte degli attuatori in avaria, di forze diverse da quelle previste nel funzionamento normale<br/>
4.4.3. Forze applicate dagli attuatori: convenzioni di segno adottate <br/>
4.4.4. Introduzione di ritardi nell'applicazione delle forze da parte degli attuatori in avaria <br/>
4.5. Listato della routine <br/>
4.6. Listato del file di input creato (tilt_sim_3.inp) <br/>
4.7. Validazione della routine a seguito delle modifiche introdotte<br/>
<br><b>Parte 2: Svolgimento delle analisi e presentazione dei risultati</b> <br/>
<br><b>5. Criteri di analisi e confronto</b> <br/>
5.1. Verifica della corretta simulazione dei guasti<br/>
5.2. Indici della sicurezza di marcia<br/>
5.2.1. Confronto tra gli indici<br/>
5.2.2. Ruote e sale pi&ugrave; critiche <br/>
5.3. Fattori di rischio per la sicurezza e importanza delle simulazioni di guasto svolte<br/>
5.3.1. Irregolarit&agrave; di binario - scelta di tracciati ideali<br/>
5.3.2. Ulteriori fattori di rischio<br/>
5.4. Parametri e indici del comfort<br/>
<br><b>6. Risultati: tabella riassuntiva delle simulazioni svolte</b><br/>
<br><b>7. Risultati: simulazioni svolte in condizioni normali</b><br/>
7.1. Grafici per testare che la simulazione sia avvenuta correttamente<br/>
7.1.1. Convenzioni adottate nella rappresentazione delle forze applicate dagli attuatori dell'HoD<br/>
7.1.2. Convenzioni adottate nella rappresentazione degli angoli di rollio di cassa e carrelli<br/>
7.1.3. Caratteristica del tampone laterale finecorsa <br/>
7.2. Grafici utili per apprezzare la sicurezza di marcia <br/>
7.2.1. Squilibrio sulle ruote, provocato dall'azione centrifuga <br/>
7.3. Grafici utili per apprezzare il comfort <br/>
7.4. Risultati relativi ad un tracciato costituito da curva e controcurva<br/>
<br><b>8. Risultati: avarie al sistema di Tilting</b><br/>
8.1. Nota sulle avarie T1a, T1b, T2a <br/>
8.2. T1a - Pressione all'interno degli attuatori idraulici pari al 50% del valore comandato<br/>
8.3. T1b - Mancanza di pressione negli attuatori<br/>
8.4. T2a - Contro-rotazione<br/>
8.4.1. Squilibri sulle ruote, indotti dalla rotazione della cassa <br/>
8.4.2. Considerazioni sulla sicurezza, comuni per le avarie T1a, T1b e T2a<br/>
8.5. T3a - Attuatori bloccati: effetto sull'uscita della curva<br/>
8.6. T3b - Blocco degli attuatori con configurazione diagonale <br/>
8.6.1. Influenza dell'a.n.c. e del Raggio di curvatura sugli effetti dei guasti al sistema attivo di Tilting<br/>
8.7. Modello semplificato per spiegare i disagi sulla sicurezza provocati da una ''configurazione diagonale'' degli attuatori <br/>
8.7.1. Esempio numerico<br/>
<br><b>9. Risultati: avarie all'Hold off Device</b><br/>
9.1. H1a - Pressione insufficiente all'interno degli attuatori pneumatici dell'HoD<br/>
9.1.1. Squilibrio sulle ruote provocato dallo spostamento laterale relativo tra cassa e carrelli<br/>
9.2. H1b - Pressione nulla all'interno degli attuatori pneumatici dell'HoD <br/>
9.3. H2b - Funzionamento al contrario degli attuatori pneumatici dell'HoD di entrambi i carrelli <br/>
9.4. H3a - Attuatori pneumatici dell'HoD bloccati in uscita dalla curva <br/>
9.5. Influenza dell'a.n.c. e del Raggio di curvatura sugli effetti dei guasti al sistema attivo Ho<br/>
<br/><b>Conclusioni </b>
<br/>
<br><b>Appendice</b> <br/>
<br><b>A1. Elementi costruttivi di un veicolo ferroviario</b> <br/>
A1.1. Definizione del sistema di riferimento cartesiano utilizzato nel corso della tesi <br/>
A1.2. Elementi costruttivi<br/>
A1.2.1. Binario <br/>
A1.2.2. Veicolo ferroviario <br/>
<br><b>A2. Cenni sulle teorie del contatto ruota/rotaia</b><br/>
A2.1. Concetto di scorrimento (ripage) e teoria lineare di Carter<br/>
A2.2. Teoria lineare di Kalker<br/>
A2.3. Cenni sulle teorie non lineari di Kalker<br/>
A2.4. Fattori che influenzano le forze laterali di ripage <br/>
<br><b>A3. Codici Multi-Corpo</b> <br/>
A3.1. Concetto di discretizzazione   <br/>
A1.3.1. Simulazioni o ''esperimenti numerici''<br/>
A3.2. Filosofia dei sistemi multi-corpo<br/>
A3.3. Costruzione del modello<br/>
A3.4. Esempio di modello semplificato di tipo multi-corpo<br/>
A3.5. Codice multi-corpo Vampire<br/>
A3.5.1. Modellazione del contatto ruota/rotaia <br/>
A3.5.2. Principali elementi a disposizione per discretizzare la struttura<br/>
<br><b>A4. Modello VAMPIRE del veicolo ETR470 ''treno zero'' RAC</b></b> <br/>
<br><b>A5. Frequenza cinematica di Klingel - Conicit&agrave; Equivalente</b> <br/>
A5.1. Modello approssimato di Klingel<br/>
A5.2. Concetto di conicit&agrave; equivalente<br/>
<br><b>A6. Stabilit&agrave; Laterale</b><br/>
A6.1. Velocit&agrave; critica<br/>
A6.1.1. Modicinematici <br/>
A6.2. Criteri di calcolo della velocit&agrave; critica e della soglia d'instabilit&agrave;<br/>
A6.3. Fattori che influiscono sulla stabilit&agrave; del rotabile ferroviario<br/>
A6.4. Modi di studiare la stabilit&agrave; di un veicolo ferroviario implementabili con Vampire <br/>
A6.4.1. Analisi Lineare <br/>
A6.4.2. Analisi non lineare square root creep law <br/>
A6.4.3. Analisi full non linear <br/>
A6.4.4. Utilizzo degli strumenti di analisi e loro campo di applicazione<br/>
<br><b>A7. Inscrizione in curva di veicoli ferroviari</b><br/>
A7.1. Inscrizione in curva per la sala singola<br/>
A7.1.1. Linea di rotolamento dell'equilibrio e forze di ripage <br/>
A7.2. Inscrizione in curva di un carrello<br/>
A7.2.1. Angolo di attacco <br/>
A7.2.2. Inscrizione in curva di un carrello <br/>
A7.2.3. Forze laterali scambiate tra ruota e rotaia <br/>
A7.2.4. Raggio di curvatura: effetto sul comportamento del veicolo in curva <br/>
A7.2.5. Passo del carrello: effetto sul comportamento del veicolo in curva<br/>
A7.2.6. Attrito ruota/rotaia: effetto sul comportamento del veicolo in curva<br/>
A7.2.7. Rigidezza della sospensione: effetto sul comportamento del veicolo in curva <br/>
A7.2.8. Velocit&agrave; e relazione con l'inclinazione delle rotaie (track cant) <br/>
A7.3. Modo di studiare l'inscrizione in curva di un veicolo ferroviario adottato da Vampire<br/>
<br><b>A8. Sghembo</b><br/>
A8.1. Sghembo corto  di carrello<br/>
A8.2. Sghembo lungo  di cassa <br/>
A8.3. Normativa vigente sulla prova sperimentale di sghembo<br/>
A8.4. Sghembo di binario e sghembo di veicolo<br/>
<br><b>A9. Concetti di base sui sistemi attivi, semi-attivi e passivi</b> <br/>
A9.1. Applicazione di sistemi attivi in ambito ferroviario <br/>
A9.2. Sospensione con sistemi Passivi (di tipo convenzionale)<br/>
A9.3. Sospensione con sistemi Attivi<br/>
A9.4. Sospensione con sistemi Semi-Attivi (o Adattativi)<br/>
<br><b>A10. Limiti di Sicurezza</b><br/>
A10.1. Rapporto di svio Y/Q<br/>
A10.2. Indice della perdita di carico su di una ruota Q/Q <br/>
A10.3. Forze di ripage laterali agenti sulla sala <br/>
<br><b>A11. Comfort</b><br/>
A11.1. Norme di riferimento <br/>
A11.1.1. Metodo del tempo di affaticamento <br/>
A11.1.2. Indice di qualit&agrave; di marcia Wz<br/>
A11.2. Fattori che influenzano comfort<br/>
A11.3. Indicazioni utili al miglioramento del comfort <br/>
A11.4. Nota sul comfort in curva<br/>
<br><b>A12. Listato di Programma della routine''Tilting Simulator''</b><br/>
<br><b>A13. Grafici di interesse secondario</b> <br/>
A13.1. Guasti al sistema di rotazione attiva della cassa (Tilting)<br/>
A13.1.1. T1a - Pressione all'interno degli attuatori idraulici pari al 50% del valore comandato<br/>
A13.1.2. T1b - Pressione all'interno degli attuatori nulla <br/>
A13.1.3. T2a - Rotazione della cassa nel senso sbagliato <br/>
A13.1.4. T3b - Blocco degli attuatori con configurazione diagonale<br/>
A13.2. Guasti alla sospensione laterale attiva (HoD)<br/>
A13.2.1. H1b - Pressione all'interno degli attuatori pneumatici nulla <br/>
A13.2.2. H1a - Pressione insufficiente all'interno degli attuatori pneumatici dell'HoD<br/>
<br/><b>Bibliografia</b>
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