In data 30 settembre 2009, il treno diagnostico “Archimede” di RFI ha effettuato le rilevazioni periodiche in terra di Puglia e precisamente lungo la linea RFI Foggia-Lecce appartenente alla direttrice Adriatica. Il convoglio, classificato EXP 36801 e con la E402.901 in testa, è partito da Foggia alle ore 7:38 con arrivo nel capoluogo salentino alle ore 10:47; da lì, invertito il senso di marcia è ripartito (alle ore 11:50 come EXP 36800) alla volta di Foggia dove ha sostato alle 15:06 per poi riprendere la corsa verso Roma via Cassino.

Vista complessiva delle carrozze dell’Archimede
durante la breve sosta a Bari C.le
(Bari Centrale, 30/09/09; foto G.Iannelli)

La locomotiva E402.901-RF, titolare
dell’Archimede, in partenza da Lecce
(Lecce, 30/09/09; foto F.Comaianni)

Il predetto treno è in grado di effettuare una serie completa di misure integrate tali da fornire tutte le informazioni sullo stato dell’infrastruttura ferroviaria, vista sia nella sua globalità sia nei suoi diversi elementi, tutti correlati fra loro; Al vantaggio di poter concentrare su un unico mezzo la diagnosi di tutti i parametri dell’infrastruttura si devono aggiungere la velocità di esercizio (la velocità massima è di 200 km/h) e la possibilità di funzionamento separato (cioè le singole carrozze possono funzionare come moduli indipendenti). Inoltre, la rete dati del treno è costituita da sole fibre ottiche che consentono alte velocità di rasmissione e ricezione.

Archimede entra in deviata a Bari Centrale,
durante la corsa di rilevazione come EXP 36800 Lecce-Foggia
(Bari Centrale, 30/09/09; foto G.Iannelli)

Una locomotiva, quattro carrozze e una semipilota è la configurazione caratteristica di Archimede che, però, ha però una particolarità: la semipilota è in testa, mentre la motrice è in coda e spinge il treno; la ragione di questa composizione è semplice: i pantografi collegati alla linea elettrica che alimenta i motori della motrice, se fossero in testa al treno, potrebbero disturbare l’opera di rilevamento fatta dai sensori sistemati sulle altre carozze. In questo modo i pantografi “lavorano” a oltre cento metri di distanza dai sensori che rilevano la geometria statica della linea di contatto. Questa composizione, inoltre, permette di impiegare il treno in entrambi i sensi di marcia, aumentandone la funzionalità. Di seguito le funzioni e gli apparati di ciascun rotabile del treno diagnostico.

La semipilota (61 83 99-90 049-6 I-RF Vnpmis)

Il treno diagnostico Archimede sosta nella stazione di Lecce;

in primo piano, la carrozza semipilota 61 83 99-90 049-6 Vnpmis
 

(Lecce, 30/09/09; foto F.Comaianni)

Altra visuale della semipilota
(Lecce, 30/09/09; foto F.Comaianni)

La semipilota dell’Archimede è dotata di due salottini da otto posti e di una sala multimediale equipaggiata con un grande tavolo e dodici postazioni fisse riservate ai tecnici della manutenzione dell’infrastruttura; sulle pareti due proiettori irraggiano su due megaschermi lenticolari i dati e i grafici delle misure effettuate oltre alle immagini riprese dalle varie telecamere disposte lungo il treno. In questo modo i tecnici di bordo possono confrontare il dato strumentale con l’immagine e quindi valutare in tempo reale le informazioni rilevate. A comandare queste apparecchiature è la sala regia allestita nella parte terminale della carrozza. Inoltre, vengono effetuate le misurazioni relative agli impianti di sicurezza, in particolare, le correnti d’asse e lo stato del Blocco Automatico a Correnti Codificate (B.A.C.C.).

La carrozza “Impianti Elettrici” (61 83 99-90 032-2 I-RF Vmis)

La seconda carrozza dell’Archimede, classificata 61 83 99-90 032-2 Vmis
(Bari Centrale, 30/09/09; foto G.Iannelli)

Il secondo elemento del treno è dedicato a misurare gli impianti elettrici di alimentazione della linea. Il sistema è testato per funzionare a velocità fino a oltre 300 km/h grazie al sistema ottico brevettato che non possiede elementi in movimento e che compie oltre 2.000 misure al secondo. Le varie misurazioni possono essere suddivise in 5 moduli:
- Trazione elettrica che permette di rilevare i parametri relativi alla linea aerea quali la
geometria statica, l’usura dei fili, la geometria dinamica, l’interazione dinamica della
linea aerea, la misura della tensione, il tutto con l’ausilio di un pantografo installato
sull’imperiale della carrozza stessa;
- Impianto di sicurezza che effettua il monitoraggio del B.A.C.C. precedentemente citato;
- Telecomunicazioni con cui vengono effettuate le misure delle reti in uso sulle linee RFI,
quali GSM, GSM-R ed ETACS;
- Sistema sussidiario che compie la video ispezione della linea aerea T.E. attraverso le
telecamere poste sull’imperiale dello stesso rotabile;
- Progressiva chilometrica che stabilisce la posizione esatta, rispetto alla rete ferroviaria,
in cui il convoglio sta effettuando le rilevazioni.

La stessa carrozza, vista sull’altro lato
(Lecce, 30/09/09; foto F.Comaianni)

Questa seconda carrozza ha anche un’altra particolarità: al centro dell’imperiale presenta una torretta sopraelevata e vetrata (denominata “vedetta”), che consente l’osservazione diretta della linea elettrica, così da aggiungere ai rilevamenti fatti dagli apparecchi anche la visione dal vero affidata all’occhio esperto del tecnico.

La carrozza “Armamento” (61 83 99-90 031-4 I-RF Vmis)

La terza carrozza dell’Archimede, classificata 61 83 99-90 031-4 Vmis
(Lecce, 30/09/09; foto F.Comaianni)

La terza carrozza, denominata “Armamento”, ospita i dispositivi che misurano tutti i valori della singola rotaia e della coppia di rotaie che formano il binario; non solo: anche le accelerazioni che si sviluppano sugli assi delle ruote e quelle che si trasmettono alla cassa e che influenzano il comfort dei passeggeri. Il profilo e l’usura della rotaia e la geometria del binario, il rispetto della distanza e del dislivello fra le due rotaie (da intendere come lo scartamento) sono rilevati da un sistema di sensori laser, corredati anche da un impianto di telecamere che ne permettono contestualmente la video-ispezione. Il sensore che misura l’usura della rotaia ha un margine di approssimazione inferiore a un decimo di millimetro. Le accelerazioni sui carrelli e sulla cassa sono misurate da sensori che rilevano rollii e beccheggi nelle diverse condizioni di marcia: in rettilineo e in curva, in accelerazione e in frenata.

Particolare della carrozza “Armamento”
(Lecce, 30/09/09; foto F.Comaianni)

Si tratta di misure normalmente utilizzate dalle imprese costruttrici di treni che devono sviluppare i nuovi modelli sempre all’insegna del massimo comfort. Rete Ferroviaria Italiana (R.F.I. SpA), invece, in quanto gestore dell’infrastruttura Italiana si occupa di analizzare le cause dell’eventuale scostamento dagli standard di comfort ottimale dovute allo stato del binario e di conseguenza intervenire con la manutenzione. Tutte questa apparecchiature sono posizionate sui carrelli e nel sottocassa. In queste carrozze, visto che ovviamente i sensori sulle ruote non possono essere collegati mediante cavi agli strumenti, massiccio è l’impiego della telemetria a radio-frequenza. Dal punto di vista della manutenzione, e quindi della massima sicurezza della circolazione, le misure effettuate su questa carrozza sono di particolare importanza. Gli speciali algoritmi che sono alla base della diagnostica predittiva e sono correlati al rilevamento puntuale della progressiva chilometrica sono applicati qui per verificare come le condizioni di stress o di usura di un componente in un determinato punto della linea tenderanno a evolversi, dettando in anticipo i tempi della manutenzione.

Vista dal lato posteriore della carrozza
(Bari Centrale, 30/09/09; foto G.Iannelli)

Nella parte posteriore della carrozza sono stati ricavati i locali di servizio destinati agli operatori che lavorano a bordo del convoglio: cucina comune e tre cabine letto con doccia.

La carrozza bagagliaio (61 83 99-90 034-8 I-RF Vmis)

Vista a ¾ (lato dx) del bagagliaio Archimede, classificato 61 83 99-90 034-8 Vmis
(Bari Centrale, 30/09/09; foto G.Iannelli)

L’aspetto generale di questa carrozza, e della successiva, è quello dei normali bagagliai. Esternamente, eccezion fatta per un’altra, non ci sono sensori. All’interno, però, c’è un complemento fondamentale delle apparecchiature di misura installate sul treno: l’Unità Diagnostica di Sistema (U.D.S.), cioè il sistema di auto-diagnosi che permette di verificare in ogni istante il corretto funzionamento di tutte le tecnologie presenti a bordo del convoglio stesso.

Lato sinistro del bagagliaio Archimede
(Lecce, 30/09/09; foto F.Comaianni)

La carrozza bagagliaio (61 83 99-90 033-0 I-RF Vmis)

Bagagliaio classificato 61 83 99-90 033-0 Vmis
(Lecce, 30/09/09; foto F.Comaianni)

La quinta carrozza, come la precedente, è un bagagliaio. In questo caso, è provvista esternamente di antenna wireless GSM ed antenna wireless W-LAN. Nell’interno contiene anche la saletta del Capo Treno e, nella parte centrale, sono stati allestiti l’officina di bordo e il magazzino per i ricambi.

La locomotiva titolare “E402.901-RF” (91 83 24-02 901-9 I-RF)

Frontale della E402.901
(Lecce, 30/09/09; foto F.Comaianni)

La locomotiva elettrica E402.901 (già classificata come E402.101) è la prima unità del gruppo E402B (numerate come 101÷180). Essa ha un peso di 90 tonnellate ed è equipaggiata con 4 motori che sviluppano una potenza di 6 MegaWatt, (oltre 8.150 CV), indispensabile per garantire ad Archimede una velocità commerciale di esercizio di 200 km/h. Tale locomotiva è del cosiddetto tipo bitensione, in quanto può funzionare sia con l’alimentazione a 3kV c.c., in uso sulla “normale” rete Italiana sia con quella a 25kV c.a. impiegata sulle nuove linee AV/AC.

La E402.901 con, in primo piano, il pantografo
da 3kV c.c. in presa ed i sensori di rilevamento.
(Bari Centrale, 30/09/09; foto G.Iannelli)

Pantografo ATR90 da 3kV c.c. in presa.
(Lecce, 30/09/09; foto F.Comaianni)

E’ la prima volta che una locomotiva di serie, dedicata a un treno diagnostico, viene equipaggiata in pianta stabile con strumenti di misura. La ragione di questa scelta progettuale è l’intenzione di rilevare le misure nelle condizioni di massimo sfruttamento dell’infrastruttura, quali sono le violente sollecitazioni generate da un locomotore così pesante e lanciato a tale velocità. Poiché la motrice ha un pantografo sempre in presa, sul tetto sono installati dei sensori che misurano la geometria dinamica della linea di contatto, vale a dire l’assetto disturbato dal pantografo. Altri sensori misurano le accelerazioni e le forze che si sviluppano tra pantografo e linea aerea, la tensione, l’intensità di corrente e gli archi elettrici (sintomo di una anomala usura dei componenti). La E402B è la locomotiva a trazione elettrica più pesante circolante in Italia, quindi la più aggressiva per l’infrastruttura. Sotto la cassa è stato installato un sensore opto-elettronico che misura lo scartamento sotto carico massimo.

Carrello A della E402.901
(Lecce, 30/09/09; foto F.Comaianni)

Carrello B della E402.901
(Lecce, 30/09/09; foto F.Comaianni)

Ruote e carrelli, a loro volta, ospitano sensori e strumenti che misurano la dinamica di marcia, cioè le spinte orizzontali e verticali che le ruote imprimono sulle rotaie, le accelerazioni a cui sono soggetti gli assi delle ruote e quelle che, trasmettendosi alla cabina, sono percepite dal PdM. Anche in queste misurazioni, come in quelle delle carrozze “Impianti Elettrici” ed “Armamento”, l’impiego della telemetria è massiccio, con la differenza che qui vengono compiute in regime di carico massimo.

La E402.901 in spinta all’Archimede,
effettua una breve sosta a Bari Centrale.
(Bari Centrale, 30/09/09; foto G.Iannelli)

Particolarmente significativo, infine, il confronto tra i valori della geometria statica della linea di contatto (rilevata dalla seconda carrozza) e quelli della geometria “perturbata” dal pantografo. Un’altra apparecchiatura, posta al di sotto del muso della motrice, serve a misurare le correnti di binario del Blocco automatico, un parametro importante ai fini della sicurezza e della regolarità della circolazione ferroviaria.
 

Archimede transita al binario 1 di Bari Centrale.
(Bari Centrale, 30/09/09; foto G.Iannelli)

Prossimamente, l’articolo riguardante le carrozze wt del Treno Prova AV ETR500-Y2 di RFI…

Si ringrazia l’ing. Patelli (Istituto Sperimentale RFI) ed i tecnici di bordo per la disponibilità.

Foto di apertura: Archimede sosta nella stazione di Lecce (Lecce, 30/09/09; foto F.Comaianni)
Testo di Giorgio Iannelli. Foto di Giorgio Iannelli e Francesco Comaianni (Soci A.T.S.P. Onlus)