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May 10, 2024

Gli innovativi pali compositi mirano a ridurre i costi e ad aumentare l’efficienza dell’elettrificazione ferroviaria

La società di consulenza ingegneristica Furrer+Frey presenterà questa settimana i suoi innovativi piloni compositi per l'elettrificazione ferroviaria, che potrebbero rivoluzionare il modo in cui viene intrapresa l'elettrificazione ferroviaria.

La società di consulenza ingegneristica Furrer+Frey presenterà questa settimana i suoi innovativi piloni compositi per l'elettrificazione ferroviaria, che potrebbero rivoluzionare il modo in cui viene intrapresa l'elettrificazione ferroviaria.

Lo sviluppo del traliccio ha riunito gli ingegneri dell'elettrificazione dei trasporti pubblici Furrer+Frey con i team delle università di Cranfield, Southampton e Newcastle e il produttore di materiali compositi Prodrive, nonché gli sviluppatori di tecnologia ferroviaria TruckTrain. Il progetto è stato in parte finanziato dal Dipartimento dei trasporti (DfT) e da Innovate UK attraverso il concorso First Of A Kind. I primi alberi in composito sono stati creati e testati presso la stazione di alimentazione di St Bride, appena fuori Newport in Galles.

Mentre un tradizionale albero in acciaio della stessa dimensione pesa circa 750 kg, gli alberi compositi pesano circa 80 kg, ma hanno la stessa resistenza. La riduzione del peso rappresenta un notevole impulso alla produttività e alla riduzione dei costi.

Noel Dolphin, responsabile dei progetti britannici di Furrer+Frey GB, dice a NCE: "Se hai un albero ben progettato che necessita di un impianto più piccolo e leggero che utilizza meno carburante, può essere realizzato più rapidamente in modo da essere più efficiente."

Tuttavia, questo è solo uno dei fattori. Dolphin spiega: “Il peso morto è solo una piccola parte del carico su una pila. È il peso, il vento che lo grava, il peso del ghiaccio, il modo in cui pendono i cavi: è un intero sistema. Quindi abbiamo progettato un albero che non solo è più leggero ma ha anche una minore resistenza al vento."

Ciò è significativo perché significa che i pali che li tengono in posizione possono anche essere molto meno profondi.

Avendo lavorato all'elettrificazione della Great Western Railway, Dolphin ne spiega l'importanza: “La fondazione media su pali della Great Western ammontava a 4,7 m. Quindi hai l'albero alto 6 metri e poi devi piantare un palo d'acciaio nel terreno per tenerlo, che è a circa 5 metri sotto terra. Conficcare 11.000 volte un palo di 5 metri nel terreno ha un costo enorme”. Nelle aree con condizioni del terreno meno sicure, i pali possono essere anche più profondi di 5 m.

"La media sulla Midland Mainline è di 3,7 m, quindi stiamo andando nella giusta direzione", afferma Dolphin.

I pali per il prototipo dei tralicci in composito riducono la struttura di oltre la metà, con pali profondi solo 1,25 m: il palo di elettrificazione più superficiale mai installato.

"Se installi una pila lunga la metà, puoi farne il doppio e il prezzo della pila effettiva è inferiore, quindi l'intero sistema diventa più efficiente."

Va oltre l'installazione, però. I nuovi pali avranno al loro interno sensori che segnalano quanto si sono piegati o abbassati rispetto alla verticale, così gli ingegneri sapranno quando dovranno essere sostituiti. Questo è un sistema molto più efficiente di quello attualmente in funzione.

"Abbiamo recentemente lavorato sul Thameside, che è C2C da Londra a Southend e gran parte di quel percorso è paludoso", afferma Dolphin. “Ogni due anni dovevamo uscire e misurare l'inclinazione di ogni singola struttura, e ci sono 2300 strutture nella sezione che stiamo esaminando. Ciò significa che qualcuno sale e misura gli angoli e li scrive in un rapporto. Eppure di tanto in tanto ricevi ancora segnalazioni da un conducente che una struttura ha iniziato a inclinarsi. A causa del terreno paludoso, su quel percorso vengono sostituite circa 50 strutture all'anno.

“Chiaramente, se si può avere una struttura che riporta periodicamente, si ottengono informazioni molto migliori e si vede la sua storia, ma anche qualcuno non esce. Quindi, se riesci a incorporare sensori a basso costo, puoi risparmiare”.

Finora sono stati realizzati solo pochi prototipi di alberi e due di essi sono già stati fisicamente testati fino alla distruzione in laboratorio premendo sui cantilever finché non si piegano. Questo per vedere se la loro resistenza effettiva corrispondeva a quanto era stato calcolato nei modelli di analisi degli elementi finiti degli ingegneri, cosa che hanno fatto.

Gli alberi dimostrativi sono stati realizzati a mano da Prodrive, che è meglio conosciuta per aver lavorato su vetture di Formula 1. Questo però vale solo per i prototipi.