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Area Tematica – Esperienze di costruzione e di esercizio
Problematiche della interazione ruota rotaia
Autore: Jean-Pierre Allegrucci
Ente di Appartenenza: Kihn
Contatti: Sig.ra Mancini tel.003525647711; e mail
La problematica del contatto ruota rotaia nelle situazioni pratiche più utilizzate e che prevedono
l’impiego di un profilo di ruota UNI (CERCHIONE UNI 3332) ed il suo accoppiamento con le rotaie
di usuale impiego nelle reti Europee quali :NP4AM, RI60, RI59 e Ir3 (aventi raggio di raccordo 10
mm) nonchè NP4As, RI60N, Ri59N, Ir2 e VIGNOLE (aventi raggio di 13 mm.) è illustrata nelle
figure n.1, n.2, n.3, n.4,n.5, n.6, n.7.
Le figure n.8, n.9, n.10, n.11, n. 12, n.13 espongono la situazione degli sforzi al bordino della ruota
in funzione del raggio di raccordo attribuito alla rotaia nelle situazioni più ricorrenti e relative alla
tipologia delle rotaie sopraelencate.
Il raffronto deve essere eseguito verificando la situazione del contatto ruota-rotaia con i due
elementi a “nuovo” e nella condizione di usura massima prevista dalla normativa.
Nelle figure da n. 14 a n. 16 sono illustrate le possibili situazioni di contatto della superficie della
ruota con quella del fungo della rotaia (con conseguenze in termini di usure e stridori in caso di
contatti multipli, in temini di sforzi laterali che vengono ad esercitarsi fra i due componenti, in
termini di conseguenze sulla sicurezza allo svio).
Si può osservare come nei casi di fig. N.9, n.11, n.13 si verifichi un brusco innalzamento dello
sforzo laterale dovuto al doppio contatto rotaia – bordino della ruota, che deve essere addolcito.
Nelle figure n.20 e n.22 tra il bordino della ruota e il fungo della rotaia avviene in modo
progressivo, e lo sfrozo al bordino risulta più graduale.
Si evidenzia come la scelta di componenti standard, quale appunto il profilo di ruota UNI 3332 e le
rotaie delle tipologie sopra elencate, in mancanza di un opportuno coordinamento possa
comportare il fenomeno dei contatti multipli fra ruota-rotaia che è all’origine di usure anomale e dei
conseguenti rumori, sia di stridore che di impatto, sui componenti speciali di armamento quali cuori
e scambi.
Nelle figure n.19 e n.21 memoria è illustrato quello che dovrebbe essere il comportamento
ottimizzato del sistema ruota-rotaia, che implica perseguire l’obiettivo del contatto in una zona
definita del cerchione e del fungo. Questo obbiettivo deve essere condiviso necessariamente in
un’unica visione sistemica dai progettisti, dal committente e dall’esercente ai fini del
prolungamento della vita utile del sistema, oltre che per il migliore inserimento del tram sotto il
profilo ambientale, soprattutto in ambito urbano, ed al fine della riduzione dei costi di
manutenzione.
Le figure n. 27, n. 28, n..29, n.30 e n. 31 approfondiscono inoltre l’aspetto dell’iscrizione in curva
delle ruote dei carrelli ai fini della scelta della gola del binario e dello scartamento in curva,
problematiche che devono essere esaminate sotto il duplice aspetto dell’allargamento o della
riduzione dello stesso scartamento, e della sua influenza sulla larghezza della gola della rotaia.
Tale problema non può essere disgiunto dal dimensionamento ottimale del bordino del cerchione.
Nel caso che il comportamento in curva del sistema ruota-rotaia non venga ottimizzato esso può
essere all’origine di usure precoci, rumori e abbassamento del livello di sicurezza per l’insorgenza
di sfrozi eccessivi al bordino e di conseguenti pericoli di sormonto della rotaia e svio.
Nelle figure n. 16, n.17, n.25 e n.26 si approfondisce infine l’aspetto della ottimizzazione del
sistema ruota-rotaia nel caso dei componenti speciali di armamento quali “cuori” e “scambi”.
Nella specifica situazione che si presenta, viene illustrato l’effetto sulle condizioni di sicurezza
relativamente al passaggio della ruota a profilo normalizzato di 84 cm. (UNI 3332) sugli aghi e i
cuori degli scambi, ed i vantaggi offerti invece dall’uso di una ruota con bordino e larghezza
maggiorati.
CONCLUSIONI
La relazione mette in luce l’aspetto di “sistema” sotto il quale devono essere visti i due componenti
ruota e rotaia, e la necessità del coordinamento tra i progettisti del veicolo e quelli dell’armamento
tranviario, nonché la necessità della sensibilizzazione del committente e dell’esercente ai fini della
ottimizzazione di questo specifico sistema, il quale sistema, una volta correttamente installato,
dovrà essere correttamente mantenuto allo scopo di evitare l’insorgenza dei fenomeni di usura
precoce, rumori ed aumento dei costi di manutenzione straordinaria nel corso stesso dell’esercizio.