Nell'ambito del corso si affronteranno le seguenti macro-aree:
- IL BINARIO FERROVIARIO
- TIPOLOGIE DI MATERIALE ROTABILE
- SALE MONTATE
- TELAI CARRELLO
- TRASMISSIONE DEL MOTO ALLE RUOTE
- SOSPENSIONI
- CASSE
- ORGANI DI TRAZIONE REPULSIONE
- FRENATURA
Per ulteriori dettagli sugli argomenti del corso si rimanda al programma dettagliato.
G. Piro: Materiale rotabile e norme di esercizio. Ed. CIFI-Roma
G. Piro - G. Vicuna: Il materiale rotabile rimorchiato. Ed. CIFI-Roma
G. Piro - G. Vicuna: Il materiale rotabile motore. Ed. CIFI-Roma
G. Vicuna: Organizzazione e Tecnica Ferroviaria. Ed. CIFI-Roma
A. Carpignano: Meccanica dei trasporti ferroviari e tecnica delle locomotive. Ed. Levrotto & Bella, Torino
R. Panagin: La Dinamica del Veicolo Ferroviario. Ed. Levrotto & Bella, Torino
F. Perticaroli: Sistemi Elettrici per i Trasporti. Ed. Casa Editrice Ambrosiana, Milano
Altro materiale:
Materiale tecnico tratto da pubblicazioni aziendali e dalle seguenti riviste:
Railway Gazette International
International Railway Journal
Ingegneria Ferroviaria
La Tecnica Professionale
Obiettivi Formativi
Fornire all'allievo Ingegnere Meccanico le cognizioni relative alla progettazione ed all'esercizio del materiale ferroviario, tranviario e metropolitano, con particolare riferimento all'interazione del veicolo con l'infrastruttura (via e segnalamento).
Capacità di comprendere nei dettagli la struttura meccanica di un veicolo ferrotranviario. Capacità di identificare i carichi agenti sulle strutture e di procedere ad un dimensionamento corretto.
cc5: La conoscenza dei materiali e dei loro comportamenti nelle varie condizioni di carico riscontrabili nella pratica progettuale. I metodi per la caratterizzazione del comportamento dei materiali., cc8: La conoscenza del settore dei veicoli terrestri approfondendo gli aspetti strutturali delle varie tipologie di veicoli. La conoscenza delle macchine elettriche e dei relativi sistemi di alimentazione per trazione. La conoscenza degli aspetti strutturali e termo-fluidodinamici dei motori a combustione interna.
ca1: La capacità di applicare la propria conoscenza e la propria comprensione per identificare problemi e formulare soluzioni, nell’ambito dell’ingegneria meccanica, per impostare, progettare e realizzare e verificare, sistemi ed apparati anche di elevata complessità funzionale, tenendo conto di implicazioni relative agli aspetti ambientali, economici ed etici, il tutto attraverso l’uso di metodi consolidati;, ca2: La capacità di applicare la propria conoscenza e la propria comprensione per analizzare e ottimizzare apparati e sistemi meccanici, nonché di innovare i medesimi anche attraverso lo sviluppo ed il miglioramento dei metodi di progettazione, confrontandosi con continuità con la rapida evoluzione propria dell’ambito dell’ingegneria meccanica., ca3: La capacità di scegliere e applicare appropriati metodi analitici e di modellazione, basati sull’analisi matematica e numerica, per poter simulare al meglio il comportamento di componenti e impianti al fine di predirne e migliorarne le prestazioni., ca4: La capacità di realizzare progetti ingegneristici adeguati al loro livello di conoscenza e di comprensione, lavorando in collaborazione con ingegneri e non ingegneri. I progetti possono riguardare componenti, apparati e sistemi meccanici di vario genere e per le più ampie applicazioni., ca8: La capacità di interpretare in maniera appropriata i risultati dei test sperimentali, dei calcoli di verifica, nonché dei processi di simulazione teorica complessa, tramite l’uso del calcolatore, dando applicazione alle basi, sperimentali, modellistiche, matematiche ed informatiche acquisite., ca9: La capacità di valutare criticamente dati e risultati e trarre conclusioni appropriate, consapevoli del grado di incertezza da cui potrebbero essere affette., ca10: Le capacità avanzate di operare efficacemente, individualmente e come componenti di un gruppo, avendo chiaro il contesto della problematica ingegneristica e le implicazioni interdisciplinari che contraddistinguono l’ingegneria meccanica., ca11: Le capacità migliorate di presentare in forma scritta, verbale e, eventualmente. multimediale, le proprie argomentazioni e i risultati del proprio studio o lavoro, con caratteristiche di organicità e rigore tecnico., ca12: La capacità adeguata di comprensione delle fonti in lingua inglese., ca14: La capacità di apprendimento e di aggiornamento autonomo e continuo in un contesto, come quello dell’ingegneria industriale, in costante evoluzione., ca15: La capacità di raggiungere una preparazione adeguata per poter accedere al terzo livello degli studi universitari (frequenza a master di secondo livello ed a scuole di dottorato), in modo da approfondire ulteriormente conoscenze e capacità nell’ambito della ricerca.
Prerequisiti
Conoscenza della tecnologia meccanica, della meccanica applicata e della Costruzione di Macchine classica. Buone basi sulla dinamica del veicolo.
Metodi Didattici
Lezioni frontali
Visite a stabilimenti / siti produttivi per quanto compatibili con lo svolgimento del corso
Modalità di verifica apprendimento
Una prova orale
Programma del corso. Semplici esercizi applicativi
Competenze e capacità legate alla costruzione di materiale ferroviario sufficienti per essere inserito nel mondo produttivo
Programma del corso
INTRODUZIONE AL CORSO
Cenni storici alla trazione ferroviaria. Resistenze all'avanzamento. Potenze richieste. Tipologie di locomotive. Sovraccaricabilità. Diagramma di marcia di un convoglio ferroviario
Ecocompatibilità del mezzo ferroviario: produzione C02, rumore, vibrazioni, interferenze elettromagnetiche. Normative europee. Impatto sulla progettazione del sistema ferroviario.
IL BINARIO FERROVIARIO
Architettura del binario ferroviario: rotaie, attacchi, railpads, traverse, ballast, sub-ballast. Normative di calcolo e di verifica dei componenti principali
Gli apparecchi di deviazione e le casse di manovra
Geometria del tracciato, errori relativi ed influenza sulla marcia dei rotabili. Ranghi di velocità
Armamenti non convenzionali (attacco diretto, floating slab, etc.) per usi ferroviari e metropolitani.
TIPOLOGIE DI MATERIALE ROTABILE
Architettura del veicolo ferroviario (a due sale, a carrelli): sale, sospensioni (primaria e/o secondaria), carrello (eventuale), cassa, organi di trazione e repulsione.
Locomotive
Veicoli rimorchiati (carri e carrozze)
Automotrici termiche ed elettriche. Composizioni push-pull: telecomando. Composizioni con trazione multipla in testa, asimmetrica, simmetrica.
Materiale ad alta velocitè a trazione distribuita (ETR4X0, ETR6X0) ed a trazione concentrata (ETR500).
Veicoli tranviari e metropolitani.
SALE MONTATE
Descrizione morfologica della sale montate con ruote cerchiate o monoblocco, con frenatura a ceppi o a dischi.
Collegamento sala / telaio carrello
Calcolo delle sale montate (ruote, assili, cuscinetti) secondo norme EN. Prove di qualifica e di validazione del progetto.
TELAI CARRELLO
Descrizione morfologica dei principali tipi di carrello. Passo rigido, inscrivibilità in curva. Sghembi di binario. Rapporto Y/Q. Telai carrello articolati. Carrelli per veicoli tranviari e metropolitani
Collegamento telaio carrello / cassa
Calcolo del telaio carrello secondo norme EN. Prove di qualifica e di validazione del progetto.
TRASMISSIONE DEL MOTO ALLE RUOTE
Architettura dei carrelli motori con trazione elettrica: sospensione tranviaria, asse cavo, trasmissione cardanica. Riduttori. Sistemi non convenzionali per veicoli tranviari e metropolitani.
Architettura dei carrelli motori con trazione diesel meccanica: cambio, frizione, giunto slittante, convertitori di coppia
Architettura dei carrelli motori con trazione diesel elettrica: generatrice/alternatore, caratteristiche di regolazione
SOSPENSIONI
Sospensioni a balestra
Molle ad elica, calcolo della molla ad elica (compressione), fatica nelle molle ad elica. Molle ad elica per sospensioni secondarie, calcolo rigidezza trasversale.
Elementi in gomma, rigidezze a compressione a taglio e conica. Caratteristica di una molla formata da supporti in elastomero e molla ad elica.
Sospensioni pneumatiche, sospensioni con elementi in gomma, descrizione dei sistemi.
Smorzatori viscosi ed ad attrito.
CASSE
Struttura casse in acciaio: longheroni, montanti, correnti, lamiere di rivestimento.
Struttura casse in estrusi di lega leggera: cenni descrittivi, vantaggi e svantaggi.
Porte ed apparecchiature di sicurezza collegate. Organi di intercomunicazione.
Casse per veicoli a piano integralmente o parzialmente ribassato.
Calcolo delle casse secondo norme Europee. Prove di qualifica e di validazione del progetto.
ORGANI DI TRAZIONE REPULSIONE
Organi di collegamento fra veicoli. Collegamenti meccanico, pneumatico, elettrico.
Gancio tradizionale a maglia e tenditore: descrizione dei componenti e peculiarità, prestazioni in termini di sforzo di trazione. Descrizione del castelletto di trazione. Norme Europee/UIC sui ganci.
Respingenti con elementi elastici in acciaio, in gomma e fluidici.
Gancio automatico Janney, gancio automatico Willison. Cenni al gancio automatico UIC e motivi della mancata introduzione. Ganci automatici per mezzi leggeri Voith Scharfenberg.
FRENATURA
Requisiti della frenatura ferroviaria. Frenatura a vuoto.
Componenti dell'impianto frenante, tiranteria, dispositivi di recupero del giuoco, ceppi, dischi, cilindri a freno.
Freno diretto. Freno automatico a depressione (schema generale, distributore).
Frenatura alta velocità, andamento dei coefficienti di attrito con la velocità, valvole limitatrici di pressione.
Problematiche relative al freno a depressione tradizionale, freni EP.
Massa frenata. Normative Europee / UIC sulla frenatura. Prove di qualifica dei rotabili alla frenatura