Le variabilità delle misure di conduttanza verso terra del binario sono state valutate utilizzando sia il "Metodo A2" che il "Metodo A3" dello standard IEC 62128-2 [11]. Entrambi i metodi richiedono la misura di due o più grandezze elettriche che possono essere campionate anche molto distanti l’una dall’altra ed il sincronismo tra le tracce non può essere sempre facilmente garantito. Le misure sono state effettuate utilizzando degli oscilloscopi da pc: Picoscope 4424, 12 bit configurabile con una dinamica full scale di 50 mV che comporta una risoluzione migliore di 25 µV) e ±1% di accuratezza; sonde di tensione con rapporto 1:1 e sonde di corrente: LEM HAT 800-S, con una sensibilità di 5 mV/A e un accuratezza dello±0.5%. L’alimentazione per ogni misura è rimasta accesa per almeno 10 s, per ottenere una buona porzione di registrazione non affetta dalla polarizzazione del suolo, e successivamente spenta per lo stesso tempo, per permettere la depolarizzazione, seppur parziale del terreno. Un filtro passa basso di ingresso è stato utilizzato per filtrare la componente di rumore a 50 Hz anche se in alcuni casi non si è riusciti a filtrarla completamente. Per risolvere queste problematiche e considerare solo la parte corretta del segnale acquisito si sono eseguiti diversi passaggi in post processing, implementando un tool automatico per la selezione dei corretti intervalli di valutazione. Gli step seguiti sono descritti nel seguito:
• I dati campionati dai diversi oscilloscopi sono stati sincronizzati facendo riferimento alla prima accensione dell’alimentazione, usando la corrente e la tensione dell’alimentatore (acquisite dallo stesso oscilloscopio e quindi sin- cronizzate a meno dei ritardi dovuti all’impedenza vista dall’alimentazione) come riferimento.
4.2 Variabilità delle misure di isolamento verso terra del binario • I dati vengono poi filtrati per ottenere la componente continua (filtro passa basso <2Hz in accordo con le indicazioni di campionamento indicate nella nota 2 della sezione 5.2 dello standard IEC 62128-2).
• si individua la porzione di segnale "on" affetta da polarizzazione e non si considera ai fini del calcolo della conduttanza del binario verso terra. • si individua l’istante di off usualmente 1s dopo lo spegnimento dell’alimen-
tazione.
• si effettua il calcolo della conduttanza del binario verso terra per ogni intervallo "on-off" registrato.
• nel caso in cui il modulo della differenza tra i segnali filtrati negli intervalli di "on" ed "off" sia inferiore alla minima risoluzione +1% della stessa, calco- lata considerando la dinamica dello strumento utilizzata nell’acquisizione; i relativi segnali sono impostati al valore 0. Il caso tipico si ha nella misura delle tensioni create dalla corrente di rotaia nella misura del "Metodo A.2." dove, per postazioni di misura particolarmente vicine ad un giunto isolante o a il taglio del binario, si verifica usualmente una corrente nelle rotaie al di sotto della sensibilità dello strumento.
• Gli intevalli di registrazione "on-off", di ogni singola sezione misurata con un determinato set-up di misura e condizioni ambientali, sono utilizzati per la valutazione della variabilità della misura, espressa come incertezza di misura di tipo A, secondo le definizioni della sec.5 della GUM. I risultati di misura sono quindi espressi con il valore medio degli n risultati di misura nelle stesse condizioni (Gmean) e la loro dispersione rispetto a questa media rappresentata dalla deviazione standard dei valori (Gstd). Per fornire un immediato termine di paragone tra le variabilità di misura in condizioni differenti la variabilità è espressa anche come il rapporto tra deviazione standard e relativa media, espresso in percentuale (Gstd%).
In tabella 4.1 sono presentate le variabilità di misura della conduttanza del bina- rio verso terra, utilizzando il "Metodo A.3" dello standard IEC 62128-2 [11], per differenti binari, con diverse caratteristiche e misurati in differenti condizioni me- teorologiche. La variabilità di misura in condizioni di binario asciutto è inferiore al ±1% dell valore medio della conduttanza misurata; mentre in condizioni di binario bagnato è leggermente peggiore, arrivando a valori nell’ordine del±3%. La maggiore variabilità nelle misure effettuate in condizioni di binario bagnato era tuttavia attesa: si sono effettuate le misure in una giornata di sole (circa 30°), bagnando artificialmente le rotaie per valutare gli effetti dell’acqua sull’isolamen- to della rotaia, e di conseguenza le diverse misure consecutive corrispondono
MeasID L[m] Trk.Cond. Gmean[S/km] Gstd[S/km] Gstd(%) #1a 237 Dry 0.00636 0.00005 0.82 #1b 237 Wet 0.10041 0.00070 0.69 #1c 237 Humid 0.03104 0.00024 0.78 #2a 113 Dry 0.00643 0.00006 0.88 #2b 113 Wet 0.02767 0.000090 3.2 #2c 113 Wet 0.02543 0.000070 2.7 #3a 79 Embedded 1.02717 0.00334 0.33 #3b 79 Embedded 1.02746 0.00372 0.36
Tabella 4.1: Variabilità della conduttanza verso terra utilizzando il "Metodo A.3" dello standard IEC 62128-2: Gmeane Gstdsono rispettivamente la media e la deviazione standard
dei valori di conduttanza tra almeno tre misure ripetute; Gstd% è a deviazione standard dei valori misurati normalizzata per Gmean, espressa in %.
a condizioni di binario bagnato leggermente differenti. In generale si può dire che utilizzando questo metodo di misura, si possono misurare conduttanze del binario verso terra nell’ordine dei mS/km con una variabilità del±1% del valore misurato. In tabella 4.2 sono presentate le variabilità di misura della conduttanza del binario verso terra, utilizzando il "Metodo A.2" dello standard IEC 62128-2 [11], per differenti binari, con diverse caratteristiche e misurati in differenti con- dizioni meteorologiche. La variabilità dei risultati di misura è più alta di quella riscontrata utilizzando il "Metodo A.3". É da notare che la misura #4 non è da considerare nella valutazione poichè effettuata con una corrente molto bassa che impatta sull’incertezza delle misure di tensione per la stima della corrente che sfugge dalla sezione. La misura è stata evidenziata per puntare l’attenzione sulla corrente erogata dall’alimentazione durante le misure che deve essere abbastanza elevata da garantire una lettura affidabile ed accurata della caduta di tensione sulle rotaie. La variabilità è intorno al±5% del valore di conduttanza misurato medio, quando la conduttanza misurata è nell’ordine di decine di mS/km ed aumenta per valori di conduttanza inferiori. Non si è evidenziata una dipendenza evidente della variabilità di misura dovuta alla lunghezza della sezione utiliz- zata. La variabilità nei risultati di misura della conduttanza del binario verso terra, utilizzando il metodo suggerito nell’allegato A.2 della norma IEC 62128-2 è quindi più elevata di quella riscontrata utilizzando il metodo nell’allegato A.3 della norma. Il "Metodo A.2" necessita di alimentazioni a tensioni elevate (maggiori della bassa tensione di sicurezza in DC pari a 60 V) nel caso di sistemi molto ben isolati, per garantire una lettura accurata della caduta di tensione sulle rotaie per la stima della corrente dispersa. L’utilizzo del "Metodo A.2" permette misure di conduttanza del binario nell’ordine dei 10 mS/km con una variabilità
4.3 Suggerimenti operativi per l’effettuazione delle misure