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Evoluzione dei CND in ambito Trenitalia

Trenitalia S.p.A / Direzione Tecnica / IRTB / Tecnologie Meccaniche

Autori : Luca Labbadia – Luigi Aruta – Marco Sarti

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Sommario

L’articolo descrive l’evoluzione tecnico / normativa in ambito Trenitalia per quanto concerne i Controlli Non

Distruttivi, in particolare quelli utilizzati per il controllo di componenti legati alla sicurezza dell’esercizio,

quali assili e ruote, partendo dalla descrizione di quanto storicamente effettuato, per concludersi con

l’analisi del panorama attuale e dei miglioramenti in atto.

L’analisi dei processi CND, dagli albori alle attuali evoluzioni sono traguardate attraverso l’interazione sia

con le recenti normative europee, che impongono regole innovative, sia con la nuova struttura “Agenzia

Nazionale per la Sicurezza delle Ferrovie” (ANSF), deputata alla regolamentazione in materia di sicurezza

della circolazione ferroviaria, alla verifica dell'applicazione delle norme adottate, al rilascio dei certificati di

sicurezza alle Imprese di trasporto ferroviario e delle autorizzazioni di sicurezza ai Gestori dell'

Infrastruttura.

Keywords

Manutenzione Ferroviaria, assili, ruote, sala montata, EN 15313, GUI (Graphical User Interface)




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1) INTRODUZIONE

In ambito ferroviario l’esecuzione di controlli non distruttivi (CND) costituisce uno dei presupposti primari

sui quali si basa la sicurezza dell’esercizio; tali controlli sono essenzialmente mirati alla verifica dell’integrità

strutturale di ruote ed assili, principali componenti della sala montata.

Trenitalia nel proprio esercizio ferroviario gestisce un parco rotabili costituito da circa 44.000 mezzi, così

indicativamente suddiviso:

Mezzi N° (indicativo)

Locomotive (elettriche e diesel) 2.000

Locomotive da manovra 900

Mezzi leggeri (elettrici e diesel) 3.000

Elettrotreni (alta velocità / regionali) 113

Carrozze viaggiatori 7.500

Carri merci 30.500

Dal punto di vista CND, la gestione manutentiva di tale parco rotabili, comporta l’esecuzione media annua

di circa 80.000 controlli, affidati ad un gruppo di 250 persone certificate al 1 o 2 livello secondo EN 473 nel

settore “Manutenzione Ferroviaria”.

ruota

assile

sala montata




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2) QUADRO NORMATIVO

La trama manutentiva applicata da Trenitalia in ambito CND è sempre stata molto strutturata, al fine di

tenere conto delle caratteristiche:

• delle diverse tipologie di sale montate (condizioni progettuali e di utilizzo, tipi di acciaio, ecc.)

• dei diversi interventi manutentivi (controlli in opera al rotabile, fuori opera, frequenza e sensibilità

dei controlli interdipendenti con le scadenze manutentive, ecc.).

A tale trama manutentiva si affianca quindi un quadro normativo, interno a Trenitalia, in grado di

specificare e dettagliare, per ogni tipologia di controllo, le modalità di prova, i criteri di accettabilità, i

requisiti di certificazione del personale, le verifiche e tarature delle apparecchiature, tenendo in debito

conto, oltre delle “ovvie” necessità di garantire la sicurezza d’esercizio, anche del panorama normativo

vigente in ambito internazionale: a titolo di esempio: EN 473 e UIC 960 per la certificazione del personale,

EN 12668 (parti 1,2,3) per le verifiche delle apparecchiature, e di recente istituzione, EN 15313

“Applicazioni ferroviarie – Requisiti per l’impiego in esercizio delle sale montate – Manutenzione delle sale

montate in opera e fuori opera”.

La EN 15313, in linea generale, ha l’obbiettivo di definire regole e principi fondamentali che devono essere

rispettati da parte delle officine che effettuano attività manutentive sulle sale montate in opera o fuori

opera; gli argomenti in oggetto sono in particolare:

• organizzazione della manutenzione, comprendente l’applicazione di specifici piani manutentivi, in

grado di tener conto anche dei ritorni di esercizio;

• qualificazione di attrezzature / impianti (in particolare quelli dedicati ai CND), di personale (addetto

all’esecuzione di CND e di saldature), di officine / siti manutentivi (in conformità alla EN ISO 9001);

• standardizzazione di simbologie e termini (comprese le definizioni delle diverse tipologie di

difettosità riscontrabili);

• prescrizioni obbligatorie, con l’indicazione dei limiti di accettazione sia delle quote caratteristiche

del profilo delle corone-cerchioni, sia delle difettosità eventualmente riscontrate su ruote/assili (in

taluni casi ovviamente non sono accettabili indicazioni di difetto di qualsiasi entità);

• operazioni obbligatorie, in maggior parte legate all’esecuzione di verifiche e/o controlli non

distruttivi, mirati a garantire l’integrità dei componenti della sala montata;

• trama manutentiva delle sale montate in opera al rotabile;

• trama manutentiva delle sale montate fuori opera, in sede di revisione generale delle stesse.

Da questa breve sintesi si nota la rilevanza che rivestono i controlli non distruttivi, nell’ambito dei processi

manutentivi delle sale montate.

Inoltre si ritiene importante segnalare che, specificatamente in ambito CND, ha da poco preso corpo il

gruppo di lavoro CEN/TC256/SC2/WG11, avente come obbiettivo la stesura di una nuova norma europea

(EN) riguardante la definizione e la standardizzazione dei CND per componenti tipici della Manutenzione

Ferroviaria quali : assili, ruote, sale montate e carrelli ecc.

Per ciascuno dei componenti citati la nuova EN ha in programma di definire:

• metodo CND e relative tecniche d’ispezione,

• tipologia, posizionamento e dimensione dei difetti minimi accettabili legati all’esercizio,

• intervalli d’ispezione, oppure una metodologia per la determinazione degli stessi.




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Altro aspetto fondamentale da segnalare dal punto di vista normativo è il seguente: in data 29 aprile 2004

il Parlamento Europeo ha emesso la direttiva 2004/49/CE (direttiva relativa alla sicurezza delle ferrovie

comunitarie). Tale direttiva europea impone agli Stati membri di dotarsi di un Organismo preposto alla

sicurezza ferroviaria, indipendente:

• sia dalle imprese ferroviarie, come Trenitalia (imprese che realizzano il trasporto)

• sia dai gestori dell’infrastruttura ferroviaria, come RFI (“Rete Ferroviaria Italiana”).

Pertanto in data 10 agosto 2007 è stata istituita (sulla base dell'articolo 4 del Decreto legislativo n. 162 di

recepimento della direttiva 2004/49/CE) l'Agenzia Italiana per la Sicurezza delle Ferrovie (“ANSF”).

3) RUOLO DI ANSF

L'Agenzia Italiana per la Sicurezza delle Ferrovie, con sede in

Firenze, è operativa dal 16 giugno 2008.

I principali compiti operativi che l'Agenzia svolge sono:

• regolamentare in materia di sicurezza della circolazione

ferroviaria;

• verificare l'applicazione delle norme adottate;

• promuovere processi di autorizzazione / omologazione di

sistemi, sottosistemi e componenti;

• rilasciare i certificati di sicurezza alle Imprese Ferroviarie e le autorizzazioni di sicurezza ai Gestori

dell'Infrastruttura.

In materia CND assume particolare rilevanza la disposizione ANSF 04447 del 12/07/2010 avente il seguente

oggetto:

“Misure da adottare relativamente ai Controlli non Distruttivi”

Nella fattispecie ANSF (con un occhio vigile alle decisioni da prendersi in sede europea riguardo

l’armonizzazione dei processi CND sulle sale) ha disposto che le Imprese Ferroviarie operanti in ambito

nazionale ed il Gestore dell’Infrastruttura (RFI) debbano richiedere ai vari impianti /officine che, per proprio

conto, effettuano attività CND:

a) la certificazione secondo EN ISO 9001 e l’adeguamento alla EN 15313 (con un preciso scadenzario);

b) la certificazione secondo EN 473 nel settore Manutenzione Ferroviaria del proprio personale CND;

c) un’analisi dei controlli in essere al fine di apportare delle migliorie che li rendano meno sensibili ad

eventuali errori dell’operatore;

d) delle verifiche a campione sui controlli eseguiti negli impianti;

e) un sistema che garantisca al personale CND il mantenimento nel tempo delle proprie competenze;

f) di predisporre, per le sale montate accantonate in impianto, una verifica preventiva all’utilizzo (di

carattere documentale per le sale già revisionate).

La seconda parte della suddetta disposizione è essenzialmente mirata allo sviluppo ed al potenziamento

delle attività CND, e pertanto viene richiesto alle Imprese Ferroviarie ed al Gestore dell’Infrastruttura di

comunicare i progetti e le sperimentazioni in atto aventi l’obbiettivo di introdurre apparecchiature:

• in grado di effettuare la registrazione completa della prova (per quanto concerne i controlli US)

• in grado di effettuare i controlli US automatici sulle delle montate.




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4) PROCESSI CND AMBITO TRENITALIA

Trenitalia ha da sempre presieduto attivamente i principali processi CND (formazione personale / gestione

apparecchiature / emissione procedure di controllo); per gli scopi della memoria daremo spazio ai seguenti:

• gestione delle apparecchiature / attrezzature CND e loro verifiche metrologiche

• formazione / qualificazione del personale CND e verifica del mantenimento delle competenze nel tempo.

Apparecchiature / attrezzature CND

Tutte le apparecchiature / attrezzature CND, in uso presso ogni impianto manutentivo Trenitalia, sono

gestite dal Laboratorio CND di Firenze, il quale esegue:

• immatricolazione ed inserimento nel sistema metrologico Trenitalia

• manutenzione programmata e su guasto

• verifiche metrologiche periodiche mediante procedure interne, utilizzando catene primarie di misura

/ strumentazione tarata SIT; tali verifiche sono effettuate in accordo alle norme UNI EN 12668 parte 1

(per gli strumenti US) e UNI EN 12668 parte 2 (per i trasduttori US).

Formazione personale CND

La formazione e la certificazione del personale CND, operante presso tutti gli impianti manutentivi TI, viene

effettuata dalla struttura IRTB / Tecnologie Meccaniche di Direzione Tecnica mediante il proprio Centro di

Formazione ed Esami. Questo processo era già attivo sino dagli anni ’60, nei quali si tenevano corsi di

formazione per operatori CND che allora erano denominati di tipo “A” e di tipo “B”, di fatto precorrendo la

EN 473, che prevede operatori di 1° e 2° livello.

Copia di alcuni registri dell’epoca testimoniano tra l’altro che i corsi avevano la durata di alcuni mesi, in

quanto essi comprendevano sia l’addestramento in aula sia l’affiancamento (esperienza) in impianto. E già

da allora, al termine del periodo di formazione seguiva la verifica della sua efficacia, mediante esami, che

consistevano in un colloquio e in prove pratiche su appositi provini (parti di assili / ruote, ecc.) con difetti

per lo più naturali; nel tempo, così come richiesto delle normative, il colloquio è stato sostituito con

opportuni quiz (tratti da “banche dati-quiz” sviluppate proprio in ambito Trenitalia, affinché si potesse

tener conto della specificità dei controlli sul materiale rotabile).




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5) ANALISI DEI PROCESSI CND

Nonostante tutto l’impegno, la professionalità, le risorse umane e tecnologiche da sempre messe in gioco in

ambito Trenitalia, resta sempre pendente, come una “spada di Damocle” la possibilità dell’ “errore umano”.

Al fine di limitare la possibilità di incappare nei suddetti “errori umani” la struttura IRTB / Tecnologie

Meccaniche di Direzione Tecnica ha di recente effettuato una analisi capillare del macro-processo CND.

Questa analisi si è concentrata soprattutto sui controlli ultrasonori eseguiti con modalità manuali, quali il

controllo di ruote con tecnica “Tandem” e quello degli assili pieni con “Sonda Rotante”.

Per meglio schematizzare i problemi evidenziati ed i risultati ottenuti, il controllo CND (con particolare

riferimento quindi a quello US) è stato suddiviso nei seguenti elementi:

1° Apparecchiature CND

2° Regolazione delle apparecchiature e registrazione “intrinseca” della prova

3° Effettuazione del controllo

4° Registrazione del controllo.

Dalle verifiche fatte sono quindi emersi alcuni aspetti per i quali potevano essere intraprese delle azioni

mirate alla mitigazione dell’insorgenza dell’errore umano.

Per il punto 1° (Apparecchiature CND) sono stati individuati i seguenti punti di miglioramento:

a) necessità di rinnovare il parco apparecchi US con strumenti di tipo digitale che rispondessero alle

esigenze di cui ai successivi punti 2° e 3°;

b) caratterizzazione secondo EN12668 parte 2 dei trasduttori US;

c) automazione del controllo US delle ruote;

d) introduzione di tecniche innovative per il controllo assili pieni.

Per il punto 2° (Regolazione delle apparecchiature e registrazione “intrinseca” della prova) è stata

individuata la seguente area di miglioramento.

I nuovi apparecchi US digitali (di cui al precedente punto 1°) dovranno avere facoltà di :

- accedere alle regolazioni tramite colloquio con la “GUI” (Graphical User Interface) dell’apparecchio

- verificare autonomamente se l’hardware collegato corrisponda a quello selezionato dalla GUI

- registrare la rappresentazione dei segnali ricevuti durante il controllo

- permettere di introdurre i dati di anagrafica dell’organo controllato.

Per il punto 3° (Effettuazione del controllo) è stata individuata la seguente area di miglioramento:

• Lo schermo dello strumento deve poter rappresentare contemporaneamente sia l’A-scan (in real

time) sia il B-scan complessivo o della quota parte del controllo al momento effettuato.

Zona

rappresentazione

“top wiev”

Zona

rappresentazione

“A-scan”

Zona di visualizzazione

degli “A-scan” acquisiti




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Per il punto 4° (Registrazione del controllo) è stata

individuata la seguente area di miglioramento:

• La registrazione, al momento effettuata su

report cartacei, dei dati di prova di ogni

controllo e dei risultati ottenuti, deve avvenire

su moduli elettronici, mediante supporto

informatico on-line.

6) NUOVE APPARECCHIATURE US E MODALITA’ DI EFFETTUAZIONE CND

Trenitalia dispone di un parco di circa 250 apparecchi US, per lo più utilizzati per l’esecuzione di controlli

con tecniche manuali. Tale parco è costituito, per una percentuale di circa all’80%, da apparecchi di tipo

analogico e per il restante 20% da apparecchi di tipo digitale. La verifica metrologica di tutte le

apparecchiature viene effettuata dal Laboratorio CND Firenze utilizzando una strumentazione primaria

mantenuta sotto taratura SIT, quindi riferibile direttamente a campioni primari, sulla base di proprie

procedure interne, approntate in accordo con la norma UNI EN 12668 parte 1.

Pertanto in virtù delle proprie competenze la struttura IRTB / Tecnologie Meccaniche di Direzione Tecnica ha

effettuato uno studio per la definizione di un capitolato di fornitura per la nuova generazione di

apparecchiature (di cui al capitolo precedente), nel quale sono state introdotte le caratteristiche tecniche

richieste per un Apparecchio US di tipo digitale in grado di eseguire controlli “pulse-eco” sia di tipo tradizionale

sia con tecnica phased array, ed avente come principali caratteristiche:

• accesso alle regolazioni tramite colloquio con la GUI (Graphical User Interface) dell’apparecchio

• l’apparecchio stesso dev’essere in grado di verificare se l’hardware collegato corrisponde a quello

selezionato

• durante la prova lo schermo dello strumento deve poter rappresentare contemporaneamente sia l’A-

scan (in real time) sia il B-scan complessivo o della quota parte del controllo al momento effettuato.

• registrazione della rappresentazione dei segnali ricevuti durante il controllo

• introduzione dati di anagrafica dell’organo controllato

Analizziamo ciascun punto.

I controlli US presi a riferimento ed eseguiti su componenti quali assili pieni e ruote (monoblocco e/o

cerchiate) vengono effettuati mediante l’impiego di particolari supporti meccanici (porta sonde), sui quali

sono presenti da 2 a 4 trasduttori. Pertanto l’operatore prima di poter condurre un controllo deve

effettuare una serie di regolazioni relative ai parametri dei trasduttori da impiegare. Tutte queste

operazioni costituiscono una potenziale fonte di errori. Presupposto principale di questa nuova generazione

di strumenti è quello di disporre di una GUI altamente customizzata ed architettata in modo tale da

condurre l’operatore alla regolazione dello strumento solamente attraverso scelte a video.

Una ulteriore novità dello strumento è la possibilità di dialogare con l’hardware collegato; ad esempio,

poniamo il caso che l’operatore abbia impostato l’apparecchio per un controllo con sonda rotante a tre

trasduttori e viene invece collegata una sonda rotante a quattro trasduttori, quindi diversa da quella

prevista: lo strumento, tramite colloquio con un’elettronica da impiantare a bordo della sonda rotante,

effettua la verifica di rispondenza.

Come già avvenuto per i CND in altri settori (ad esempio il nucleare o l’aeronautico), altri aspetti rilevanti

sono la visualizzazione e la registrazione dei segnali ricevuti durante tutto il controllo; pertanto questa

nuova generazione di strumenti deve disporre di un display grande almeno 10 pollici, sul quale l’operatore

deve poter vedere in contemporanea l’A-scan corrente e a fianco un B-scan del controllo effettuato (questo

per tutti i trasduttori impiegati); in tal modo viene data la possibilità all’operatore di rivedere in un'unica




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immagine (B-scan) la “sommatoria” degli A-scan ottenuti durante il controllo; in questo modo l’operatore

ha anche una visione d’insieme dei risultati ottenuti. L’apparecchiatura deve essere inoltre in grado di

memorizzare tutto quanto visualizzato dall’operatore durante il controllo.

A completamento dei dati relativi agli oscillogrammi rilevati, il nuovo apparecchio deve permettere

all’operatore di inserire i dati di anagrafica dell’organo controllato, i quali, uniti ai segnali registrati,

costituiranno poi un file indissolubile e non più modificabile, che sarà memorizzato nello strumento stesso.

7) REGISTRAZIONE DEI CONTROLLI EFFETTUATI

In ambito Trenitalia i CND sono effettuati da personale certificato sulla base di Istruzioni Tecniche /

Procedure redatte ed approvate da parte di personale 3° livello. Tali documenti sono conformi alle

prescrizioni della EN 583-1 (capitolo 11).

La registrazione dei risultati viene tradizionalmente effettuata dall’operatore, al termine del controllo

stesso, su modulistica cartacea, anch’essa conforme alle prescrizioni della EN 583-1 (capitolo 12).

Ciò nonostante è possibile che l’operatore commetta degli errori di compilazione (a titolo d’esempio, nel

trascrivere la matricola del pezzo controllato oppure il codice - numerico – dell’istruzione tecnica utilizzata).

Anche al fine di limitare questa tipologia di errori, Trenitalia ha provveduto ad implementare il proprio

sistema informatico RSMS (Rolling Stock Management System - applicativo su piattaforma SAP), con il quale

è gestita la manutenzione dei rotabili Trenitalia, in maniera da consentire la registrazione informatica dei

dati relativi ad ogni singolo controllo eseguito.

Di seguito si indicano i punti salienti di questa modalità di registrazione.

• L’ingresso dell’operatore su RSMS viene “validato” mediante una propria password personale, che

gli permette di accedere al “Cruscotto CND”; conseguentemente tutte le operazioni che si accinge

ad eseguire saranno tracciate all’interno del sistema stesso.

• Al momento dell’apertura di un nuovo documento da registrare (ad esempio un resoconto di

prova) il sistema, in modalità autonoma:

- verifica se l’utente possiede la certificazione nel metodo per il quale si accinge a registrare il

controllo;

- verifica se la sua certificazione nel metodo è in corso di validità (oppure è sospesa o scaduta)

- effettua una verifica sul numero di identificazione del componente controllato, digitato

dall’operatore (nel caso degli assili il “numero US” che li caratterizza è di 7 cifre: la prime 6

cifre costituiscono il numero progressivo, mentre l’ultima costituisce la cifra di autocontrollo,

ricavabile applicando l’algoritmo di verifica);

- effettua una accertamento sull’apparecchiatura / attrezzatura utilizzata (cioè sulla matricola

selezionata dall’operatore) in merito alla validità delle verifiche / tarature previste;

- consente all’operatore la selezione, tramite “menù a tendina predefinito”, dell’identificativo

della IT di controllo utilizzata;

- consente all’operatore l’inserimento, nel documento informatico (resoconto di prova o

rapporto di apertura / chiusura di una “Non Conformità CND”) di uno schizzo, tra quelli

predefiniti, atto a migliorare la “qualità” dello stesso modulo di registrazione.




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Inoltre è possibile allegare al modulo di registrazione del controllo on-line:

- delle immagini, come nel caso di controlli superficiali, relative alle indicazioni riscontrate;

- oppure, per il metodo UT, degli oscillogrammi, relativi alle indicazioni rilavate durante il controllo.

8) CONCLUSIONI

Trenitalia con questi importanti investimenti si prefigge di innalzare ulteriormente il livello di sicurezza del

proprio materiale rotabile; per comprendere l’importanza dei CND in un’azienda come Trenitalia, basti

pensare che, già da oltre due anni, il servizio viaggiatori viene effettuato ad una velocità di punta di 300

Km/h, e molto presto tale velocità salirà ancora, per i nuovi treni AV serie ETR 1000.

Pertanto, come già avvenuto per i sistemi di segnalamento ERTMS, con il quale le Ferrovie dello Stato

Italiane hanno tracciato la via in tutta EUROPA, Trenitalia si prepara anche nel campo dei CND a dotarsi di

strumentazione all’avanguardia, che sarà un punto di riferimento sia per i costruttori sia per le imprese di

trasporto, anche operanti al di fuori dei confini nazionali.

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