RFI DPR-SRD.ING SR AD 02 I 09 A INDICE. pag. 2 di 11 PARTE I GENERALITA... 3 PARTE II SISTEMA DI ACQUISIZIONE... 6

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2 INDICE PARTE I GENERALITA... 3 I.1 SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE... 3 I.2 PRINCIPALE BIBLIOGRAFIA NORMATIVA DI RIFERIMENTO... 4 I.3 DEFINIZIONI ED ABBREVIAZIONI... 5 I.4 SISTEMA DI IDENTIFICAZIONE DEI REQUISITI... 5 PARTE II SISTEMA DI ACQUISIZIONE... 6 II.1 PARAMETRI... 6 pag. 2 di 11

3 PARTE I GENERALITA I.1 SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE Il sistema di Acquisizione delle Forze di interazione ruota-rotaia ha come obiettivo fondamentale la rilevazione e la elaborazione di un insieme di parametri volti a rappresentare il comportamento del veicolo rispetto alle sollecitazioni imposte dalla via nella sua funzione di guida. I parametri acquisiti da questo sistema sono quindi l effetto della risposta del sistema veicolo alle sollecitazioni impresse, durante la corsa, dal binario. L analisi di tali parametri fornisce indicazioni utili sulle condizioni di sicurezza del binario. A tale proposito il sistema è articolato in un sotto sistema principale delle forze di interazione Ruota- Rotaia, che rileva ed elabora le forze verticali e trasversali che le ruote strumentate si scambiano con il binario. L ottica di questo sottosistema è più strettamente rivolta alle valutazioni delle condizioni di sicurezza in cui si svolge la marcia del veicolo. Il presente documento descrive i requisiti funzionali di un sistema di acquisizione delle forze di interazione ruota rotaia per la diagnostica e la certificazione dell infrastruttura ferroviaria. Il documento si colloca nella Fase 2 del ciclo di vita di un sistema, così come indicato dalla Norma EN Applicazioni Ferroviarie, tranviarie, filo tranviarie, metropolitane La Specificazione e Dimostrazione di Affidabilità, Disponibilità, Manutenibilità e Sicurezza (RAMS), la quale regola il Ciclo di Vita di un qualsiasi Sistema in ambito Ferroviario. pag. 3 di 11

4 I.2 PRINCIPALE BIBLIOGRAFIA NORMATIVA DI RIFERIMENTO La principale bibliografia di riferimento è quella riportata di seguito: ID Documento Codice Emesso da 1. Railway applications - The Specification and Demonstration of Reliability, Availability, Maintainability and Safety (RAMS) - Part 1: Generic RAMS process 2. Requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova e taratura EN UNI CEI EN ISO/IEC CEN UNI CEI EN ISO/IEC 3. Sistemi di gestione per la qualità- Requisiti UNI CEI EN ISO 9001 UNI CEI EN ISO 4. REGOLAMENTO (UE) N. 1299/2014 DELLA COMMISSIONE del 18 novembre 2014 relativo alle specifiche tecniche di interoperabilità per il sottosistema «infrastruttura» del sistema ferroviario dell'unione europea 5. Railway applications Testing for the acceptance of running characteristics of railway vehicles Testing of running behaviour and stationary tests 6. Testing and approval of railway vehicles from the point of view of their dynamic behaviour Safety Track fatigue Running behaviour Railway Applications - Track Geometry Quality Standard di qualità geometrica del binario e parametri di Dinamica di Marcia con velocità fino a 300 km/h 9. Istruzione tecnica Attivazione all esercizio dell armamento e della linea di contatto di linee e tratti di linea del 04/08/ Tecnologie informatiche - Tecniche per la sicurezza - Sistemi di gestione per la sicurezza delle informazioni - Requisiti 11. Ingegneria del software - Requisiti di qualità e valutazione del prodotto software (SQuaRE) - Modello di qualità dei dati 12. Ingegneria del software e di sistema - Requisiti e valutazione della qualità dei sistemi e del software (SQuaRE) - Acquisizionezione della qualità dei dati REGOLAMENTO (UE) N. 1299/2014 EN 14363:2016 Fiche UIC 518 UNI EN part RFI-TCAR ST AR D DTC IT SE UNI CEI ISO/IEC 27001:2014 UNI ISO/IEC 25012:2014 UNI CEI ISO/IEC 25024:2016 EU CEN CEN CEN RFI RFI UNI CEI ISO/IEC UNI ISO/IEC UNI CEI ISO/IEC La principale bibliografia di riferimento è da intendersi nella versione vigente alla consegna dell analisi di fattibilità del progetto. pag. 4 di 11

5 I.3 DEFINIZIONI ED ABBREVIAZIONI SAFI Sistema di Acquisizione delle Forze di Interazione ruota rotaia I.4 SISTEMA DI IDENTIFICAZIONE DEI REQUISITI Al fine di una maggior chiarezza, a ciascun requisito è stato associato un codice alfanumerico: [REQ_F_XX]: dove REQ_F_ è una stringa fissa che identifica un requisito tecnico funzionale e XX rappresenta il codice numerico incrementale identificativo del requisito. Alcuni requisiti opzionali sono contraddistinti con la stringa (opzionale) inserita in coda al requisito stesso Nel presente documento, le informazioni accessorie il cui solo scopo è migliorare la comprensione del documento stesso e fornire il contesto di riferimento dei requisiti espressi, sono riportate con il seguente codice alfanumerico: [Descr_XX] dove Descr è una stringa fissa che indica un informazione di tipo descrittivo e XX rappresenta il codice numerico incrementale identificativo dell informazione. pag. 5 di 11

6 PARTE II SISTEMA DI ACQUISIZIONE [Descr_001] Per Sistema di Acquisizione delle Forze di Interazione Ruota Rotaia (SAFI) si intende l insieme di sensori in grado di Acquisire i parametri rappresentativi del comportamento dinamico del veicolo rispetto alle sollecitazioni imposte della via nella sua funzione di guida, fornendo informazioni principalmente rivolte alla valutazione delle condizioni di sicurezza del binario nei confronti dello svio. [REQ_F_01] Il SAFI deve essere in grado di rilevare i parametri relativi alle forze di interazione ruota - rotaia indicate, nel rispetto dello scenario normativo indicato in I.2. [REQ_F_02] Il SAFI deve campionare tutti i segnali provenienti dai sensori nel dominio del tempo, il valore dovrà essere poi restituito anche nel domino dello spazio in conformità del passo di campionamento previsto per la localizzazione delle misure (il valore restituito ed associato al campionamento spaziale dovrà essere in peggiore ). [REQ_F_03] Il SAFI deve essere in grado di acquisire tutti i parametri indicati in Tabella 1. [REQ_F_04] Il SAFI deve essere in grado di acquisire tutti i parametri indicati nel [REQ_F_03] con passo di campionamento previsto per la localizzazione delle misure massimo di 250 mm. [REQ_F_05] Il SAFI deve garantire le qualità metrologiche dei parametri indicati in Tabella 1 durante ogni corsa di acquisizione nel rispetto del profilo di missione del rotabile su cui esso viene installato. II.1 PARAMETRI [Descr_002] RFI, attraverso il quadro normativo vigente di cui al punto I.2, stabilisce i parametri e i valori limite di soglia necessari a garantire una qualità ottimale delle interazioni ruota-rotaia. Tali parametri sono di seguito elencati: Tipo Misure Grandezza Forze Forze Trasversali [Y] Forze Verticali [Q] Parametri Coefficiente di svio [Y/Q] Forze di ripage [ΣY] Accelerazione non compensata [ANC] Tabella 1-Parametri [REQ_F_06] Il SAFI deve essere in grado di acquisire tutti i parametri diretti e indiretti relativi alle forze di contatto ruota-ruota nel rispetto di quanto indicato nella EN Railway applications. Testing for the acceptance of running characteristics of railway vehicles. Testing of running behaviour and stationary tests utilizzabili per la certificazione dell infrastruttura. pag. 6 di 11

7 [Descr_003] Si riporta di seguito lo schema di overview dei parametri necessari per esaminare il comportamento dinamico vedi (Figura 1). Figura 1-Estratto EN [REQ_F_07] Per memoria Il SAFI deve garantire le qualità metrologiche dei parametri indicati in Tabella 1 durante ogni corsa di acquisizione nel rispetto del profilo di missione del rotabile su cui esso viene installato. [REQ_F_08] Il SAFI deve essere in grado di acquisire le forze indicate in Tabella 1 con il sistema di riferimento solidale con la ruota di pertinenza. Per le forze verticali si assume positivo il verso uscente dalla sede del binario, per le forze trasversali si assume positivo il verso rivolto verso l interno della sede del binario (vedi Figura 2). Figura 2-Convenzione [REQ_F_09] Il SAFI deve essere in grado di acquisire i valori delle forze di contatto ruota rotaia indicate al [Descr_004] e [Descr_005] sulle ruote di uno stesso asse. [REQ_F_010] Il SAFI deve essere in grado di acquisire i valori delle forze di contatto ruota rotaia indicate al [Descr_004] e [Descr_005] su due assi dello stesso carrello. pag. 7 di 11

8 [REQ_F_011] Il SAFI deve essere in grado di acquisire i valori delle forze di contatto ruota rotaia indicate al [Descr_004] su almeno 2 carrelli per senso di marcia. Gli assi devono essere scelti sulla base dei seguenti criteri: più squilibrato a carichi verticali; più caricato da forze laterali; almeno una delle sale del primo carrello senso marcia. E comunque vanno attrezzare le ruote degli assi che presentano dinamicamente valori massimi del coefficiente di svio per entrambi i sensi di marcia. La realizzazione delle sale strumentate prevede le fasi descritte di seguito: FASE 1 - Studio della disposizione degli estensimetri In questa fase dovrà essere effettuato uno studio delle deformazioni della sala attraverso calcolo strutturale agli elementi finiti; dovranno essere valutate le risposte della sala alle diverse combinazioni di forze esterne, in modo da scegliere un posizionamento ottimale dei ponti estensimetrici in modo da ottenere la massima sensività con il minimo cross-talking. Dovrà essere considerata una disposizione dei sensori estensimetrici che preveda ponti indipendenti tra il lato eterno delle due ruote e la parte centrale della sala montata in modo da evitare forature delle cartelle delle ruote che vadano ad impattare sul piano di manutenzione delle sale stesse. Dovrà essere strumentata con estensimetri una sala prototipo in modo da valutare l efficacia della disposizione scelta, le verifiche verranno effettuate su di un apposito banco di prova/taratura. Il banco utilizzato nella fase di verifica permetterà di applicare in modo indipendente le forze verticali Q e le forze laterali Y, è inoltre sarà possibile variare la posizione del punto di contatto ruota/rotaia sulla tavola di rotolamento in modo da poter valutare l influenza di tale parametro sulla misura delle forze. FASE 2 - Attrezzaggio delle sale In questa fase le sale di serie dovranno essere attrezzate con gli estensimetri nelle posizioni individuate durante il precedente studio; il montaggio ed il fissaggio degli estensimetri e del relativo cablaggio che dovrà garantire la resistenza alle sollecitazioni presenti durante la marcia del veicolo ed agli agenti atmosferici. Durante questa fase dovranno esssere montate sulle sale e sul carrello i componenti delle telemetrie, e relativi staffaggi, necessari alla trasmissione dei segnali ed all alimentazione dei ponti estensimetrici; si dovrà prevedere di utilizzare telemetrie di tipo induttivo prive di alimentazione a batteria. FASE 3 - Taratura delle sale strumentate Al termine dell attrezzaggio delle sale, ma prima della loro messa in opera, si dovrà prevedere alla taratura delle stesse in modo da ottenere le matrici di correlazione tra i segnali dei ponti estensimetrici e l entità delle diverse forze applicate. La taratura delle sale dovrà essere effettuata su di un banco specifico in grado di variare in maniera indipendente l entità delle forze verticali e laterali oltre che la posizione del punto di applicazione sulla tavola di rotolamento della ruota. FASE 4 - Montaggio e messa a punto Le sale strumentate dovranno essere montate sul carrello prescelto sulla base delle risultanze dello studio e successivamente si dovrà provvedere all installazione delle telemetrie necessarie, relativi staffaggi e cablaggio del sistema; a bordo dovranno essere installati il sistema di acquisizione ed il computer di controllo ed elaborazione con relativi accessori. pag. 8 di 11

9 [REQ_F_012] I sensori di acquisizione del SAFI devono essere installati in modo da evitare forature. [REQ_F_013] I sensori di acquisizione del SAFI devono essere installati sui carrelli del tipo normalmente impiegati sulle vetture dei veicoli in esercizio commerciale e non dovranno impattare sull AMIS. [REQ_F_014] Il SAFI deve essere in grado di acquisire tutti i segnali provenienti dalle sale ad una frequenza di almeno 500 Hz con banda passante di almeno 100 Hz. [REQ_F_015] Per memoria [REQ_F_016] Il SAFI deve essere in grado di elaborare in tempo reale i segnali grezzi provenienti dalle sale in modo da ricostruire l andamento delle forze di contatto sulle quattro ruote del carrello ed i parametri da esse derivati (es. forze di ripage ΣY e coefficiente di svio Y/Q). [REQ_F_017] Il SAFI deve essere in grado di elaborare e combinare i parametri elencati in Tabella 1 secondo quando previsto dallo scenario normativo di RFI. [Descr_004] Per forza trasversale Y si intende la componente di forza applicata nella regione di contatto ruota-rotaia (intorno del punto di contatto) parallela al piano del ferro. Figura 3-Forze Trasversali Y [REQ_F_018] Il SAFI deve essere in grado di acquisire le forze trasversali Y di interazione ruotarotaia, mediante la strumentazione di sale con ponti estensimetrici e telemetrie, installati su entrambi i lati della cartella della ruota. La metodologia di acquisizione e gli algoritmi di elaborazione verranno proposti dal fornitore e sottoposti ad approvazione da parte di RFI. [REQ_F_019] Il SAFI deve essere in grado di acquisire le forze trasversali Y di interazione ruotarotaia, mediante strumentazione alternativa al 0. (opzionale) [Descr_005] Per forza verticale Q si intende la componente di forza applicata nella regione di contatto ruota-rotaia (intorno del punto di contatto) ed ortogonale al piano del ferro. pag. 9 di 11

10 Figura 4- Forze Verticali Q [REQ_F_020] Il SAFI deve essere in grado di rilevare le forze quasi statiche verticali Q di interazione ruota- rotaia, applicando le reazioni di equilibrio tra le forze esercitate dalla cassa e dai carrelli sulle sale attraverso le boccole (proporzionali al cedimento delle rispettive sospensioni primarie), la metodologia di acquisizione e gli algoritmi di elaborazione dovranno essere proposti dal fornitore e approvati da RFI. [Descr_006] Per coefficiente di svio (Y/Q) si intende il rapporto tra la componente Trasversale e quella verticale della forza di contatto ruota-rotaia, rappresentativo della combinazione di forze agenti tra il cerchione e la rotaia nella zona di contatto che, oltre un dato limite, può costituire causa di svio per effetto del sormonto della rotaia da parte del bordino. Figura 5-Relazione forze coefficiente di svio Y/Q pag. 10 di 11

11 [REQ_F_021] Il SAFI deve essere in grado di calcolare il coefficiente di svio secondo quanto indicato al [Descr_006]. [Descr_007] Per sforzo di Ripage (noto anche come Forza di Ripage o di bordino), si intende la sommatoria delle forze trasversali agenti sulle ruote di uno stesso assile rispetto ad uno stesso asse di riferimento. Figura 6 Assumendo il sistema di riferimento unico in A, la sommatoria delle sollecitazioni trasversali si esprime come: [REQ_F_022] Il SAFI deve essere in grado di acquisire la Forza di Ripage secondo quanto indicato al [Descr_007]. [Descr_008] Per accelerazione non compensata si intende componente di accelerazione centrifuga non compensata dalla sopraelevazione del binario. [REQ_F_023] Il SAFI deve essere in grado di valutare l accelerazione non compensata secondo quanto indicato al [Descr_008]. [REQ_F_024] Il SAFI deve garantire le qualità metrologiche dei parametri indicati in Tabella 1 secondo i dettami della EN [REQ_F_025] Il SAFI deve garantire le qualità metrologiche durante ogni corsa di acquisizione nel rispetto del profilo di missione del rotabile su cui esso viene installato. pag. 11 di 11