UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PAVIA

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PAVIA Dipartimento di Ingegneria Edile e del Territorio Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Civile Qualche Sistema Innovativi di Trasporto Passeggeri Relatore: Chiar.mo Prof. Giuseppe Reitani Tesi di Laurea di: Souop M. Dorine Matr /83 Anno Accademico 2009/2010

2 Introduzione: Qualsiasi città, anche quella piccola, rappresenta un organismo in continua evoluzione. Il dinamismo stesso della vita cittadina ha sollecitato l ingrandimento dell agglomerato urbano e, di conseguenza, la possibilità che esisteva di raggiungere a piedi il luogo di lavoro, la casa, il centro cittadino, è stata persa; e per favorire il veloce accesso alle varie zone, è sorto il bisogno del mezzo meccanico di trasporto come l autobus, il tram, la metropolitana. La finalità del lavoro proposto consiste nel dimostrare in che modo l introduzione di nuovi sistemi di trasporto potrebbe essere benefico in ambito urbano. Partendo da questa ipotesi, il lavoro si propone come obiettivi la definizione e la descrizione di alcuni sistemi innovativi di trasporto e le loro implicazioni nella mobilità dei cittadini. Il lavoro è stato articolato in tre capitoli che descrivono ognuno un sistema di trasporto innovativo: 1- Il primo capitolo, dedicato al treno maglev, definisce dal punto di vista tecnologico l infrastruttura e il veicolo, poi ci dà una valutazione pro e contro delle diverse tecnologie maglev, alcuni vantaggi e le problematiche della tecnologia e infine una breve descrizione dei sistemi già esistenti nel mondo e le proposte future. 2- Il secondo capitolo, dedicato al PRT, ci dà una descrizione dettagliata del veicolo, dell infrastruttura, delle caratteristiche operazionali, poi si fa una comparazione dei costi con quelli dei sistemi tradizionali e si valutano gli eventuali svantaggi e i vantaggi del sistema; sono anche descritti un esempio di integrazione del sistema nel panorama urbano e il progetto completo di un esempio di sistema PRT. 3- Il terzo capitolo, tram-treno, ci dà una descrizione dell opera, gli aspetti tecnici, i vantaggi e le problematiche dell opera e infine qualche applicazione nel mondo. 6

3 Capitolo I Treno a levitazione magnetica (Maglev) Fig 1: levitazione magnetica 1.1- Introduzione: Un super sistema di trasporto ad alta velocità con un sistema di conduzione non aderente che sia indipendente dalle forze di frizione ruota-rotaia è stato un sogno di vecchia data degli ingegneri delle ferrovie. Un treno a levitazione magnetica o maglev è un tipo di treno che viaggia sospeso in aria, su una rotaia, grazie alla repulsione magnetica. Essendo il treno sospeso in aria, non ha un reale contatto con la rotaia e quindi l unica forza che si oppone al moto del treno è quella dovuta all attrito con l aria. Di conseguenza il maglev è in grado di viaggiare a velocità elevatissime con un consumo di energia ragionevole e un livello di rumore accettabile (anche a 650km/h, velocità comparabile a quella del trasporto aereo). L assenza di contatto garantisce inoltre una qualità di viaggio insolita per i passeggeri, ovvero comfort elevati, e la mancanza di attrito, e quindi di usura, fa sì che anche i costi di manutenzioni siano ridotti. L elevate velocità conseguibili e la tecnologia utilizzata rendono il maglev il sistema di trasporto a terra più rapido e sicuro disponibile fino ad oggi. Sebbene la velocità del maglev permetta a questa tipologia di treno di 7

4 competere con il trasporto aereo, anche nei lunghi percorsi, l elevato costo per la realizzazione delle infrastrutture ne ha limitato attualmente l utilizzo a brevi tratte molto frequentate. La levitazione magnetica è una tecnologia di trasporto mediante la quale i veicoli viaggiano senza essere fisicamente a contatto con alcuna superficie di scorrimento, ad alte velocità, mentre sono sospesi, guidati e spinti sopra un guideway da campi magnetici. Il principio del maglev è facile da dimostrare: utilizzando due magneti, mettendoli vicini su una superficie liscia con i poli l uno opposto all altro, tenuto fermo uno dei magneti, l altro scivolerà su di esso. In un progetto il treno levita grazie alla forza repulsiva dello stesso polo magnetico e si muove grazie alla forza attrattiva che si sviluppa tra due poli opposti. Il treno è mosso da un motore lineare posto nel tracciato o nel treno, o in entrambi. Gli induttori magnetici di grandi dimensioni sono installati nel tracciato e questi generano il campo magnetico necessario a sostenere il treno e a farlo muovere. Il veicolo viaggia lungo il guideway spinto da tale campo elettromagnetico che è funzione della frequenza della tensione applicata agli avvolgimenti nel guideway stesso. Il guideway è la struttura fisica, o guida di scorrimento, lungo la quale levitano i veicoli maglev. Esistono varie configurazioni di guideway, e i materiali utilizzati per la costruzione sono acciaio, calcestruzzo e alluminio Tecnologia maglev Tutti i sistemi maglev, in pratica, fanno montare magneti potenti sul veicolo. I magneti interagiscono con la guida di scorrimento, generando forze magnetiche che stabilmente levitano il veicolo in movimento. Oltre a levitare il veicolo, le forze magnetiche devono opporsi a tutte le forze esterne che agiscono sul veicolo, come il vento alla testa, laterale, alla coda, o venti obliqui, e dare stabilità al veicolo alle diverse pendenze, in curva e in presenza di eventuali non allineamenti dei binari. Quindi, le tre funzioni primarie di base della tecnologia maglev sono: la levitazione o 8

5 sospensione, la propulsione e la guida. L obiettivo primario per i progettisti è la sicurezza; segue il basso impatto ambientale, la capacità di portare diverse tipologie di carichi pesanti, la semplicità operativa, l affidabilità, l abilità di operare in tutte le condizioni meteorologiche e la possibilità di raggiungere l intermodalità con gli altri mezzi di trasporto. Un obiettivo importante è quello di minimizzare i costi, così che possa competere economicamente con gli altri modi di trasporto. Fig 2: funzioni primarie della tecnologia maglev sistemi di sospensione Esistono due differenti modi per alimentare i sistemi ferroviari a levitazione magnetica. La prima, chiamata sospensione elettromagnetica, usa la forza magnetica attrattiva di un magnete sotto una guida per sollevare il treno. Il secondo sistema, chiamato sospensione elettrodinamica, usa una forza repulsiva fra due campi magnetici per far avanzare il treno sul guideway. Sia il sistema EMS sia l'eds, per consentire il movimento del treno mantenendolo sospeso sopra il binario, utilizzano un'onda magnetica che si propaga lungo il guideway. Un'altra tecnologia sperimentale, che è stata progettata e brevettata, ma deve ancora essere realizzata, è la sospensione magnetodinamica (MDS), che usa la forza magnetica attrattiva di un allineamento a magnete permanente vicino ad una pista d'acciaio per sollevare il treno e per tenerlo sul posto. 9