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La normativa sulla qualità geometrica del binario e l'esercizio dei raccordi ferroviari R. Licciardello (*), G. Malavasi (*), A. Tieri (**), P. Vitali (*) (*) SAPIENZA Università di Roma, DICEA Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale (**) ERF Esercizio Raccordi Ferroviari di Porto Marghera
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La normativa sulla qualità geometrica del binario e l'esercizio dei raccordi ferroviari
R. Licciardello (*), G. Malavasi (*), A. Tieri (**), P. Vitali (*)
(*)SAPIENZA Università di Roma, DICEA Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale
(**)ERF Esercizio Raccordi Ferroviari di Porto Marghera
La RicercaI valori di riferimento per la manutenzione dell'infrastruttura in
termini di qualità geometrica di binario previsti dalle normative
nazionali ed europee non forniscono molte informazioni
specifiche per i raccordi ferroviari. Esse appaiono concepite per
i binari e i deviatoi delle linee principali, appartenenti alle reti
nazionali interoperabili, esercite a velocità normalmente
superiori a 80 km/h con rallentamenti a velocità di 40 km/h, e
quindi ben superiori a quelle di interesse per questo lavoro, in
genere inferiori a 10 km/h.
L'obiettivo generale della ricerca è pertanto la definizione per i raccordi ferroviari di possibili valori di
riferimento per la geometria del binario, e degli apparecchi di binario (deviatoi), che possano integrare
tali normative.
I principi di base nella definizione di tali valori sono la massimizzazione dell’efficienza tecnico-
economica ed il mantenimento dell'accettabilità del rischio associato all'esercizio ferroviario.
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Introduzione
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Migliaia di raccordi (lunghezza dell'ordine di 1 km)
Decine di porti di dimensioni ragguardevoli (rete ferroviaria dell'ordine di 10 km)
Decine di impianti ferroviari per le merci inclusi i terminal intermodali (rete ferroviaria dell'ordine di 10 km)
Vi sono pertanto migliaia di
chilometri di binario da percorrere a
velocità inferiore a 30 km/h,
spesso a passo d’uomo.
Tali binari sono interessati da una
buona parte del traffico ferroviario
in termini di t-km, e costituiscono
spesso i "colli di bottiglia" del
sistema.
Ridurre i costi di manutenzione di
tali binari, pur mantenendo o
migliorando gli attuali livelli di
sicurezza, significa liberare risorse
per potenziarli in termini di
capacità.
La qualità geometrica
dei binari dei raccordi
Introduzione
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Norme europee
(STI INF, serie EN 13848)
Norme nazionali
(Disp. RFI 27/2007)
concepite per la linea e non per il raccordo(il primo intervallo di velocità di linea regolamentato è quello 0 - 80 km/h)
Tali norme non sono nemmeno cogenti sui raccordi privati
La necessità di determinare, per i raccordi
ferroviari, possibili valori di riferimento per la
geometria del binario, e degli apparecchi di
binario (deviatoi), che possano integrare tali
normative.
Applicare tali norme per analogia ai raccordi potrebbe comportare binari di qualità
sproporzionata rispetto alle esigenze. Gli intervalli di ispezione e di manutenzione potrebbero
quindi essere troppo ravvicinati rispetto alle esigenze, con evidenti ricadute sul costo di
esercizio.
Introduzione
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Approccio basato sul Regolamento 352/2009 della
Commissione Europea
(recentemente ribadito con il Reg. 402/2013)
il quale definisce un metodo comune di sicurezza per
l'analisi dei rischi
Rischio = Probabilità x Danno
Statistiche disponibili
Assenza di modellistica consolidata
non consentono di dedurre
risultati significativi
Individuazione di sistemi di riferimento analoghi
Analisi critica della
documentazione di riferimento
reperibile
Grandezze di valutazione del binario
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misura la difettosità
legata alla differente
altezza delle due
rotaie
Livello trasversale di binario (mm)
misura la difettosità
legate ai moti dei
rotabili in direzione
verticale
Livello longitudinale delle due rotaie
(mm)
livello long. sx livello long. dx
misura la difettosità
legate ai moti del
rotabile nel piano
orizzontale
Allineamento delle due rotaie
(mm)
allineamento sx allineamento dx
misura la distanza tra
le face interne delle
due rotaie misurata a
14 mm sotto il pdf
Scartamento del binario(mm)
scartamento
misura la differenza
di altezza delle due
rotaie riferita ad una
base longitudinale
Sghembo di binario(mm/m)
livello trasversale sghembo
Difetto di sovralzo(non analizzato in
questa sede in quanto non presente nella rete
di interesse)
Grandezze di valutazione del binario
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Nella 13848-1 i valori di riferimentohanno solitamente più livelli, essendoquelli meno stringenti corrispondenti avalori di attenzione, e il massimo livellocorrispondente a valori di interventoimmediato (IAL - Immediate ActionLimit). La normativa europea adotta unapproccio conforme al Reg. 402/2013,per cui si intende per intervento(action) ogni atto che, in caso di superodegli IAL, ripristini il livello di rischio aquello corrispondente al rispetto degliIAL, che è considerato accettabile I valori limite dati nella EN
13848-5 sono per binariosotto carico, e vieneaffermato che potrebbeessere necessario tener contodella possibile differenzanelle misure qualora sieffettuino misure in assenzadi carico.
La norma EN 13848-1raccomanda la misura sottocarico (valore minimoequivalente ad un carico perasse tale da ottenere 2,5 tper ruota con rigidezza dibinario di 180 kN/mm)Serie
EN 13848
Grandezze di valutazione dei dispositivi d’armamento
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punta del cuore
controrotaia
zampa di lepre
ago discostoÈ raffigurato un dispositivo semplice nel quale vengono illustrate le
grandezze di valutazione della geometria di quello che la STI stessa
definisce dispositivo d'armamento, ossia i deviatoi o scambi con le quote
riferite al solo ramo "di corretto tracciato", ossia quello non deviato. Pur
essendovi numerosi tipi di scambi, caratterizzati da diverse possibilità di
deviazione, diversi raggi di curva, diverse tangenti, le quote indicate
possono essere estese per analogia a tutti i casi pratici.
Le quote caratteristiche si possono classificare a grandi linee in: quote di libero
passaggio, quote di protezione del cuore (o "incrocio" nella terminologia STI),
scartamenti e altre quote legate a gole e contro-rotaie.
Grandezze di valutazione e eventi pericolosi
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Le grandezze di valutazione sono legate a potenziali effetti pericolosi dell'esercizio ferroviario.
Tali effetti pericolosi sono legati all'interazione tra le sale montate dei rotabili in transito e l'infrastruttura.Si assume che le sale montate rispettino le tolleranze previste (ad es. in Europa l'apposita norma EN 15313).
Grandezze di valutazione del binario
Grandezze di valutazione dei dispositivi d’armamento
Grandezze di valutazione e eventi pericolosi - binario
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Grandezze di valutazione del binario
Livello trasversale di binario (mm)
Livello longitudinale delle due rotaie
(mm)
Allineamento delle due rotaie
(mm)
Scartamento del binario(mm)
Sghembo di binario(mm/m)
Se correlata a Danno*
SVIO
Sghembo di binario(mm/m)
Scartamento del binario(mm)
Sghembo di binario(mm/m)
!
!
Azioni sul rotabile dipendenti dalla velocità
x
*Allo svio di un carro chetrasporti merci pericolose è daassociare l'ulteriore dannoassociato all'eventuale perditadel carico. La probabilità diperdita di carico è anch’essafunzione della velocità
Grandezze di valutazione e eventi pericolosi - deviatoio
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La ridotta velocità di marcia potrebbe avere l'effetto di ridurre l'entità del danno. Tuttavia
per i dispositivi d'armamento la sicurezza dipende soprattutto dalle grandezze di natura
geometrica, e quindi non si individuano in prima analisi grandezze per le quali si riduce la
probabilità del danno con la velocità.
Grandezze di valutazione del DEVIATOIO
Quote di libero passaggio
Quote di protezione del cuore
Quote legate a scartamenti, gole e
contro-rotaie
Danno*
SVIO
Azioni sul rotabile dipendenti dalla velocità
x
x
x*Allo svio di un carro chetrasporti merci pericolose è daassociare l'ulteriore dannoassociato all'eventuale perditadel carico. La probabilità diperdita di carico è anch’essafunzione della velocità
Confronto dei valori di riferimento IAL per il binario
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0
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25
30
35
0
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80
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200
240
280
320
allin
eam
en
to [m
m]
velocità [km/h]
EN-13848
DISP.27
BN138 4
0
5
10
15
20
25
30
35
0
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120
160
200
240
280
320
livel
lo lo
ngi
tud
inal
e [m
m]
velocità [km/h]
TDOK 2013:0347BN138 4EN-13848DISP.27 1420
1425
1430
1435
1440
1445
1450
1455
1460
1465
1470
1475
1480
0
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80
120
160
200
240
280
320
scar
tam
en
to [m
m]
velocità [km/h]
EN13848 MINEN13848 MAXBN138 4 MINBN138 4 MAXTDOK MINTDOK MAX
La norma europea EN 13848 riporta i valori meno restrittivi.Il rispetto della norma EN 13848 si può considerare come condizionenecessaria e sufficiente per garantire l'accettabilità del rischiodell'esercizio ferroviario.
EN 13848
RFI Disp. 27/2007
BN 1-38-4
TDOK 2013:0347
Livello longitudinale Sghembo Scartamento
Livello longitudinale Allineamento Scartamento
Confronto dei valori di riferimento IAL per il deviatoio
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Sembrerebbe esserci poco margine per poter adottare valori di riferimento meno restrittivi
STI INF
RFI L94
Strumento di riferimento
Carrello per misura in continuo della geometria del deviatoio
Calibro (misura discreta)
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Conclusioni e sviluppi futuri
Un'analisi più approfondita dei
meccanismi fisici alla base dei valori
di riferimento osservati, basata sulla
comprensione dei principi ispiratori
che si è iniziato a delineare in questa
prima fase della ricercaLa norma europea EN
13848 riporta i valori meno restrittivi
Valori relativamente più elevati di sghembo, di scartamento e di livello longitudinale, purché tali valori non
permangano per lungo tempo
Sembrerebbe esserci poco margine per applicare valori meno restrittivi
BINARIO SVILUPPI FUTURI
