Sistema di armamento ralizzato su ballast con rotaie a gola

Il progetto preliminare prevede che in alcune varianti destinate a differenti condizioni progettuali, venga realizzata una armatura su ballast, che presenta le seguenti caratteristiche:

• rotaie a gola;

• traverse biblocco;

• attacchi tipo Nablà;

• sottorotaie in gomma neoprenica;

• spessore di ballast di 24 cm sotto traversa.

Le traverse sono poste a passo di 75 cm in rettilineo, di 67 cm in curva; il sistema di attacco riduce al minimo il materiale minuto di armamento. Non vi è piastra di attacco; l’inclinazione 1/20 è conferita grazie alla forma della traversa.

Il ballast è costituito da pietrisco ottenuto per frantumazione di rocce tenaci, cioè dure senza essere fragili. Sono adeguate rocce di origine endogena: basalti, porfidi, graniti. Come granulometria,

il pietrisco ha pezzatura passante al vaglio a fori circolari di 6 cm, ma non passante al vaglio a fori circolari di 3 cm.

Viene adottata inoltre la soluzione di inerbimento sulla tratta della linea di trasporto in progetto al di fuori dell’ambito urbano fatta eccezione per le tratte di sottopasso alla viabilità esistente e futura dove si farà ricorso alla soluzione su ballast con superficie carrabile ai mezzi di soccorso/servizio (masselli autobloccanti o piastre in cls.Nella soluzione con ballast inerbito vengono utilizzate rotaie a gola Ri60.

Su entrambi i lati di ciascuna rotaia sono collocati grossi profili in gomma, che mantengono il manto erboso discosto dalle superfici di rotolamento. Per il binario inerbito con rotaie Ic, che ricorre in tratte relativamente brevi, si è ritenuto opportuno di evitare di realizzare altri profili, di dimensioni diverse rispetto a quelli per le Ri60, e di ottenere lo stesso risultato tramite “cordoli” di pietrischetto fissati con colla stabilizzante (del tipo usato per la stabilizzazione del ballast).

Come per l’armamento su piastra in c.a. antivibrante, il sistema viene completato dalla applicazione di profili estrusi in gomma disposti sui fianchi delle rotaie ed interposti tra le rotaie e l’inerbimento, ciò al fine di prevenire i potenziali problemi di questo tipo di armamento: i profili, mantenendo il manto erboso discosto dalle superfici di rotolamento, evitano il possibile degrado dell’aderenza e assicurano un adeguato isolamento elettrico tra Terra di Trazione e Terra di Struttura come prescritto dalla Norma CEI.

Nell figura seguente viene riportata la sezione tipica in esame.

Per l’analisi delle specifiche dei componenti utilizzati nella seguente trattazione, si rimanda al par. 4.2 ai dettagli indicati per la soluzione di armamaento platea in c.a., sottolineando come nella soluzione ballast siano previste le traverse biblocco: quelle riportate come esempio possono quindi essere considerate un valido riferimento per i calcoli di isolamento tra TT e TS.

4.3.1 Caratteristiche dei materiali per l’isolamento delle rotaie (Terra Trazione e Terra di Struttura)

Vengono qui presentate le carateristiche elettriche dei materiali che sono stati individuati al fine di ottemperare alle prescrizioni tecniche evidenziate nel precdente capitolo.

Si parte dalla piastra sottorotaia in gomma scanalata, per la quale si fa riferimento ad un prodotto sviluppato dalla SOGO su specifica CSA/Coopsette, il cui disgeno tecnico è visibile in figura.

Le caratteristiche di isolamento elettrico di questa piastra in gomma sottorotaia sono state certificate dal produttore, la ditta SOGO di Frosinone. Le figure in allegato D riportano il testo di tale certificazione e le specifiche del prodotto.

Si osserva come il requisito di una resistenza elettrica maggiore di 100 MΩ viene sistematicamente superato; vengono poi presi in esame i due elementi in Nylon situati sotto il piastrino metallico di fissaggio della rotaia.

In maggior dettaglio, si tratta del piastrino forato isolante e del cuneo di regolazione dello scartamento, questi due componenti sono prodotti dalla ditta Bear Plast di Reggio Emilia, su disegno e specifica tecnica della C.S.A..

La prestazione isolante elettrica di questi elementi deriva sia dalla loro resistività di volume (misurata in Ω·m), sia dalla resistività di superficie (misurata in Ω).

I valori forniti dal costruttore sono i seguenti:

Prodotto Resistività di Volume Resistività di Superficie (Ω)

Piastrino Isolante 1·10¹¹ Ω·m 1·10¹³ Ω

Cuneo di Scartamento 1·10¹¹ Ω·m 1·10¹² Ω

In allegato A viene riportato il fax inviato dal costruttore, che contiene le schede tecniche dei due prodotti.

Volendo valutare la resistenza effettivamente offerta da un attacco montato, occorre osservare che la conduttanza tottale è data dalla somma delle conduttanze della piastra sottorotaia e del piastrino isolante (il cuneo di scartamento non partecipa direttamente, in quanto essp è situato fra due strutture equipotenziali, cioè il bullone di fissaggio e l’estradosso del blocchetto di armamento).

Per calcolare la conduttanza complessiva del piastrino isolante, si possono sommare il contributo legato alla conduttanza di volume a quello dato dalla conduttanza di superficie. Si ottiene così:

In cui A è la superficie del piastrino ed s il suo spessore, p è il perimetro della sua faccia superiore e d la distanza fra essa e la rotaia (in sostanza, pari ancora al suo spessore s).

Assumendo A = 0.15·0.03 = 0.0045 m2, s = d = 5 mm, p = 0.35 m, si ottiene

Ed infine, considerando che per ciascun attacco ci sono due piastrini ed una piastra sottorotaia, si ottiene la conduttanza di un attacco completo:

S

In sostanza dunque la conduttanza dominante è quella della piastra sottorotaia.

Occorre poi prendere in considerazione la conduttanza del rivestimento della rotaia nei tratti fra attacco ed attacco. Essa viene realizzata con cuscinetti in materiale gommoso realizzati sempre dalla SOGO, che fornisce questo valore delle proprietà elettriche:

m 10

1

V

= ⋅ Ω ⋅

ρ

In questo caso per il calcolo della conduttanza occorre considerare l’intera superficie laterale della rotaia a gola, che, per un interasse L fra gli appoggi pari a 750mm, risulta pari a:

m2

Considerando infine uno spessore s pari mediamente a 15 mm, si ottiene:

S

Si osserva come in curva l’ interasse L fra gli appoggi sia pari a 670mm, riducendo così ulteriormente il valore di conduttanza:

s S

Si va ora a valutare la conduttanza complessiva per km di binario, supponendo che in 1 km ci sono 1333 traversine, e dunque 2666 attacchi e 2666 cuwscinetti di avvolgimento rotaia:

[ ^{G G} ] ²⁶⁶⁶ [ ^{6 . 67 10 3 . 67 10} ] ^{0.017792 S/km}

2666

G

= ⋅

+

= ⋅ ⋅

+ ⋅

=

Si osserva che il valore ottenuto è ampiamente inferiore del limite previsto dalla norma CEI, che riporta come valore più restrittivo 0.05 S/km.

Si conclude quindi che il sistema isolante descritto sopra, e riferito all’isolamento fra rotaie e terra di Struttura, è efficace e conforme alle prescrizioni.

4.3.2 Caratteristiche dei materiali per l’isolamento della sottostruttura (soluzione antivibrante, Terra di Struttura a Terra Comune esterna)

Per questa configurazione di armamento, non è previsto l’isolamento tra la Terra di Struttura e la Terra Comune esterna.